論3DMine軟件在礦山企業的研究與應用

郭洪亮，聶 鑫，呂九輝

（1.招金礦業股份有限公司，山東 招遠 265400；2.山東金軟科技股份有限公司，山東 招遠 265400）

隨著礦業行業的快速發展，礦業軟件的開發和應用層出不窮，國際上先進的DATAMINE、SURPAC、MicroMine等軟件，在實現應用三維礦產程序進行資源開發與管理水平方面取得了顯著成效，得到國際認同并促進了礦業軟件程序的改革與發展。3DMine礦業工程軟件是具有自主知識產權、全面達到國外同類軟件模塊功能、更加符合國內礦業需求的專業性軟件，不僅契合當前礦業企業發展數字化、可視化主流趨勢，更打破了國外礦業程序壟斷的格局，成為我國礦山企業資源開發數字化、信息化的專業應用平臺。對3DMine礦業工程軟件的研究與應用，具有重要的實踐意義。下文結合3DMine軟件特點及日常應用工作實踐總結，并結合其他方面的應用情況進行總結分析，希望能為今后軟件的推廣應用與研究提供參考價值。

1 3DMine軟件簡介

3DMine礦業工程軟件作為是在多年礦山數字化、信息化領域以及中外礦山專業工作經驗基礎上，結合我國礦業發展的實際要求而研發的，可重點服務于地質、測量、采礦設計與技術管理，并能夠應用于包括金屬、非金屬、煤炭、化工、建材和核工業等領域，注重解決地質勘查工作與礦山數據處理、礦床三維空間模型、礦床品位計算、采礦設計與優化和快速成圖等關鍵技術，可對礦體空間展布、儲量計算、動態儲量報告、品位和不同屬性的分布特點進行綜合運用，并為找礦和生產服務[1-3]。

2 3DMine軟件特點

（1）操作簡便：3DMine軟件將二維與三維技術進行了完美結合，在保持使用AutoCAD操作風格的基礎上，進行全部中文開發，易學易用，同時沿用國外三維礦業軟件的優點，避免了國外相關軟件應用的違和感。

（2）兼容性強：3DMine軟件完全支持AutoCAD文件格式，可以直接打開、編輯、修改和保存，實現了與AutoCAD交叉作業而無須格式轉換，可通過剪貼板技術直接復制AutoCAD和Excel文件，實現數字與圖形的相互直接轉換；還可以直接兼容MapGIS、DATAMINE、SURPAC、MicroMine等國內外三維軟件的文件格式；并能夠實現傳統測量方法（經緯儀、支距法和極坐標法）的數據處理及 GPS數據、CASS數據，快速建立巷道、采場及采空區模型。

（3）建模優化：3DMine軟件結合了多種建模方法，吸收了不同國外軟件的建模優勢。將控制線技術與分區技術集成在同一軟件中，也優化了實體的驗證機制，增強了對實體連接錯誤的判別能力，解決了國外軟件中建模時經常遇到的實體難以驗證等棘手問題，從而使得建模過程簡單、快捷。

（4）符合國際標準：3DMine軟件的三維建模和儲量計算方法符合國內和國際的標準，既可高效完成儲量報告，也可以在國內外礦業市場中尋求更多的投資機會。

（5）提升效率：3DMine軟件作為礦山應用技術平臺，能夠順利實現各專業數據的共享和二維向三維的全面升級，可以從地質勘查、地質探礦延伸到采礦和生產管理，是綜合利用地質、測量數據的成果，按照不同的采礦方法，完成不同階段的設計和生產過程管理，真正做到實時、快速和準確的生產控制和數據共享，真正提升工作效率。

（6）可開發性強：3DMine軟件能夠根據礦山企業實際需求，進行二次開發和其他的組件式開發，如結合全球衛星定位（GPS）技術，建立生產監控指揮管理系統，對生產現場進行實時監控和優化管理；開展礦井通風系統管理與優化、應急預案制定及避災線路動態分析，并可以與礦山其他的安全系統進行整合，為實現礦山生產系統管理打下基礎。

3 3DMine軟件的應用領域及效果分析

3.1 基礎地質工作

（1）地表建模。3DMine軟件可直接應用經緯儀數據、GPS數據、CASS數據，通過軟件的導入參數功能，設置導入參數進行無差別導入測點數據，直接利用測點數據生成地表模型，并可由測點反向生成等高線；若采用二維圖形文件進行地表建模，則需要在對二維圖形文件進行坐標校正與查錯的基礎上，根據等值線標高標注進行等值線賦高程，亦可快速建立地表模型。

無論是根據測量數據導入還是由圖件進行地表建模，均能在較短時間內完成，避免了以往AutoCAD等二維軟件制圖過程中的大量計算及逐一錄入相關數據工作，極大提升工作效率。

（2）地質數據庫。對于礦山企業來說，地質探礦是一個不斷積累的過程，需要對歷年探礦工作過程中的相關信息進行綜合分析研究，而以往粗放的管理方式，往往因保管不善，極易造成相關資料的破損或丟失，失去了資料重復利用或參考的價值。而3DMine軟件相關數據庫功能，完美解決了這一問題，能夠通過對以往建立地質探礦資料數據庫的形式進行資料的保存、查閱、使用。如通過將鉆探工程的相關屬性信息建立品位表、定位表、測斜表、巖性表4種主要數據表，將鉆探工程的樣品取樣、分析結果、鉆孔的傾角、方位角、測斜、深度等信息，以及各個鉆孔揭露的各個分層的巖性、斷層、破碎帶等信息，通過3DMine軟件建立鉆孔數據庫，不僅有效實現相關數據的存儲，還能夠按照實際需求進行約束顯示和基本情況統計，對比以往統計來說，極大提升工作效率。3DMine軟件還可以根據已有數據庫，快速導出所有表格數據，以便于進行持續更新，并可以有效避免以往相關地質資料保存不當或丟失現象的發生。

（3）礦體模型。通過3DMine軟件進行礦體模型的建立，有助于礦山企業進一步摸清礦體實際賦存形態，可以實現多角度、多高程分析礦體賦存形態，能夠更加直觀具體的對抽象的礦體形態形成可視化，有助于礦山企業技術人員更加科學合理的開展相關工作。而通過3DMine軟件獨特的分區線及控制線應用而建立的礦體模型，更加貼合經探礦工程控制的礦體實際賦存形態，為資源儲量估算的準確性奠定基礎（圖1）。

圖1 某礦礦體模型控制線及分區線添加前后對比示意圖

（4）資源儲量估算。應用3DMine塊體模型技術進行礦山儲量估算是一種革新。通過3DMine軟件建立塊體模型，新建礦石體重、品位、資源儲量及別、利用情況等相關屬性字段與賦值，完成資源儲量估算塊體模型的制作后（圖2），僅需通過設置報告格式，可快速自動生成儲量估算報告，并可以根據相關礦產的價格波動情況，及時進行資源儲量圈算，以便進行合理的采切工程規劃，進而提升礦產資源的綜合開發利用價值。

對比二維軟件的塊段層面對礦體厚度和品位情況進行認識，在三維形態下更有助于對礦體賦存形態、厚度變化情況進行預測，并可對相關品位、厚度、開發利用屬性進行及時更新更有助于采切工程的規劃與實施。雖然利用3DMine進行資源儲量估算與傳統資源儲量估算方法存在一定的差異，但是均在誤差允許區間內[2，3]，且通過3DMine軟件進行資源儲量估算的結果更貼合實際情況，避免了以往人工計算繁瑣、人為因素多的缺陷，大大提高了技術人員的工作效率，且應用3DMine進行資源儲量估算符合國際通用標準，其計算過程更為簡單、周期較短，并可以根據不同的目的要求，進行實時資源儲量報量工作。

（5）圖件制作與應用。礦山企業相關圖件的更新與制作，關系著礦山企業當前生產運營及后期規劃決策的準確性。3DMine軟件的應用，能夠快速實現相關水平斷面圖、剖面圖、投影圖的制作與更新，與AutoCAD等二維軟件的三面圖切換來說，是礦山行業制圖軟件的一次跨越式的飛躍。應用3DMine軟件可以實現對礦體模型的品位、厚度進行不同區間顏色顯示，形成品位、厚度分布趨勢圖（圖2），有效指導后續探礦靶區的確定及相關探礦工作的開展。

圖2 某礦礦體品位分布趨勢示意圖

3.2 地質勘查工作

礦產資源的地質勘查工作存在持續性強、經歷時間長的特點，且從普查到勘探的各個階段的相關信息數據采集、合成以及處理、保存都是一項繁雜且重要的工作。利用3DMine軟件可以隨時根據實際情況，對地質勘查各個階段過程中的相關數據進行收集、分析、整合，便于實現礦產資源的開采的信息化、數字化以及綜合分析與研究。利用3DMine軟件將可以將野外實地勘查研究區的地表地形及野外測點分布情況進行直觀展示，規避野外工作可能引起的人文干擾以及其他方面的困難[1]；3DMine軟件可以實現多平面、剖面三維可視化，更加方便的將地質信息與物化探成果進行直觀展示與對比分析研究，有助于提高地質勘查研究精度和勘查靶區預測的準確性。

3.3 采空區安全管理

采空區的治理與相關災害防治是礦山企業面臨的一項難題，尤其是以往開采過程中在的各式各樣的采空區，雖然得到部分治理，但是在深部開采、自身穩固性等一系列因素影響下，仍會發生形變、坍塌冒落的危險，嚴重的會使地表會發生開裂、彎曲、傾斜等形狀改變。運用3DMine軟件，對采空區進行建模，結合礦石及巖石的物理力學性質，對地下開采所導致的巖石移動預測及規律件預測研究，有效進行開采活動對采空區范圍內巖石移動及地表變形規律研究，減少了傳統剖面法所帶來的人為誤差，有效避免因此造成的安全事故發生。

3.4 尾礦庫動態管理

尾礦庫作為礦山企業的重大危險源之一，其安全運行關系到礦山的持續生產和人民生命財產安全。以往針對尾礦庫的管理工作，基本采用傳統二維CAD 軟件，程序復雜，庫容計算結果數據誤差較大，不能很好地反映尾礦庫的真實情況，也不能給予尾礦庫準確的安全評價。應用3Dmine 軟件進行尾礦庫建模與研究，能夠有效實現庫容管理預測，優化排尾計劃，還能夠結合相關監測數據，開展汛期庫容分析工作，為尾礦庫的安全管理提供技術支持及險情決策依據。

3.5 其他方面應用

3DMine軟件除了上述方面的應用外，還能夠根據礦體模型與井巷工程實測建模，根據實測巷道工程模型與設計模型、礦體模型進行對比分析，不斷進行工程設計與施工的優化，作為對工程施工質量管理的工具；根據鉆探工程揭露的破碎帶進行破碎帶建模，與井下開拓工程設計進行分析，提前避免施工過程中破碎帶引起的施工安全等方面問題，在一定程度上提高掘進效率；還可根據探礦工程揭露礦體模型與采空區模型進行對比分析與計算，快速進行探采對比及貧損兩率分析。

4 結語

3DMine礦業工程軟件能夠應用到礦山企業生產運營的各個方面，對其研究與應用，具有重要的實踐意義，不僅可以使礦山企業實現了數據可視化和三維立體真實環境，直觀展示巷道工程、礦體之間的空間位置關系，更有助于礦山企業進一步掌握礦體賦存情況，有效指導后續生產運營計劃的開展；同時對相關工程施工質量及安全生產管理等其他方面工作具有重要的輔助作用，并具有一定的經濟意義。3DMine軟件的應用，不僅強化了礦山基礎資料的管理，提升了工作效率，更能為建設數字化礦山企業和科學管理決策做出重要貢獻。