基于3DMine的某超貧磁鐵礦三維建模研究

摘 要：利用3DMine礦業(yè)工程軟件，構(gòu)建了地形模型、礦體模型；整理了某超貧磁鐵礦鉆孔數(shù)據(jù)，建立了鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)；建立塊體模型并用距離平方反比法進(jìn)行了品位估值，實(shí)現(xiàn)了三維地質(zhì)建模；并對(duì)最終境界進(jìn)行了優(yōu)化。為采礦計(jì)劃編制、礦山高效生產(chǎn)奠定了良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：3DMine； 地形模型； 礦體模型； 數(shù)字化礦山

中圖分類號(hào)：TD672 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-3315（2013）10-178-002

1.前言

3DMine是一款完全本地化的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，為國(guó)內(nèi)用戶量身打造的三維礦業(yè)軟件平臺(tái)。利用此軟件建立的三維礦山模型能夠完整準(zhǔn)確地快速直觀地展現(xiàn)地質(zhì)空間分布及相互關(guān)系，并為礦山動(dòng)態(tài)管理和合理利用資源提供依據(jù)，另外可以實(shí)現(xiàn)對(duì)最終境界的參數(shù)修改，根據(jù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)露天礦進(jìn)行重新優(yōu)化，使礦山生產(chǎn)管理更加高效。

2.某超貧磁鐵礦概況

某超貧磁鐵礦礦區(qū)范圍內(nèi)賦存Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號(hào)礦體，總儲(chǔ)量30400萬(wàn)噸。Ⅰ號(hào)礦體規(guī)模6055萬(wàn)噸，Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦體總規(guī)模24268萬(wàn)噸，Ⅳ號(hào)礦體儲(chǔ)量不足100萬(wàn)噸，無(wú)工業(yè)意義。

礦體賦存于含磁鐵變質(zhì)長(zhǎng)石石英砂礫巖之中，磁鐵礦多呈粗細(xì)不等的條帶狀集合體或少量星點(diǎn)狀，分散于巖石中。頂板多為含磁鐵變質(zhì)長(zhǎng)石石英砂礫巖、粗砂巖，部分地段為變質(zhì)輝長(zhǎng)輝綠巖；底板多為變質(zhì)輝長(zhǎng)輝綠巖。

礦石主要為磁鐵礦，呈它形細(xì)粒狀，粒度多在0.25mm～0.8mm之間，中等硬度。

3.礦山三維建模

3.1鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

3.1.1鉆孔數(shù)據(jù)的整理。根據(jù)3DMine鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)要求，從該礦的詳查報(bào)告附表中提取所需數(shù)據(jù)，整理出四張表，即定位表、測(cè)斜表、化驗(yàn)表和巖性表，作為鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)來(lái)源。

為了保證品位賦值的結(jié)果更接近實(shí)際情況，錄入了詳查報(bào)告提供的全部探礦工程數(shù)據(jù)，包括50個(gè)鉆孔數(shù)據(jù)，28個(gè)探槽數(shù)據(jù)和1個(gè)平硐數(shù)據(jù)。

3.1.2鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。根據(jù)3DMine鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)要求，對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理之后，同樣建立定位表、測(cè)斜表、化驗(yàn)表和巖性表四張表。在數(shù)據(jù)庫(kù)中依次導(dǎo)入.xls格式的四張鉆孔數(shù)據(jù)表，并選擇相應(yīng)字段完成數(shù)據(jù)庫(kù)的導(dǎo)入，其中開(kāi)孔數(shù)據(jù)79條，測(cè)斜數(shù)據(jù)192條，化驗(yàn)數(shù)據(jù)1280條，巖性數(shù)據(jù)248條。

3.2坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

將該礦詳查報(bào)告提供的1張.dwg格式的平面圖（1：2000）導(dǎo)入到3DMine中，調(diào)整X、Y坐標(biāo)到正確坐標(biāo)位置，并賦Z值為0，保存成.3ds文件。

詳查報(bào)告提供的21張.dwg格式的勘探線剖面圖（1：1000）的X、Y、Z坐標(biāo)均不在正確坐標(biāo)位置，利用3DMine坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能將其移到正確坐標(biāo)位置。全部坐標(biāo)轉(zhuǎn)換完成后，形成立體圖。

3.3地表模型

把.dwg格式的地質(zhì)地形圖調(diào)入到3DMine中，調(diào)整圖形到正確X、Y坐標(biāo)位置后，保留等高線，刪除其它多余線條。利用等值線賦高程功能給全部等高線賦Z值，賦值完畢后，由線條生成DTM，生成表面模型。

3.4實(shí)體模型

將已經(jīng)放在正確空間位置上的全部剖面進(jìn)行清理，利用內(nèi)插過(guò)渡線和閉合線間連三角網(wǎng)功能，將屬于同一礦體的礦體線用三角網(wǎng)相連。Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦體在5號(hào)勘探線附近相交，使用分區(qū)線功能使兩條礦體緩慢過(guò)渡相交。同時(shí)考慮礦體在邊緣勘探線的外推，外推礦體邊緣封閉后生成兩個(gè)實(shí)體，如下圖所示。

礦體實(shí)體模型圖

3.5塊體模型

3.5.1樣品組合。為了簡(jiǎn)化在地質(zhì)統(tǒng)計(jì)中所考慮的因素，要對(duì)樣品按長(zhǎng)度組合成等長(zhǎng)度的樣品，用樣品組合樣中的點(diǎn)品位代表整個(gè)樣品的品位，組合樣長(zhǎng)度選取默認(rèn)值1m。

本模型共生成兩個(gè)實(shí)體，分別為Ⅰ號(hào)礦體實(shí)體和Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦體實(shí)體，為了使塊體估值更加接近實(shí)際，不受實(shí)體外部樣品的干擾，此次樣品組合分別用Ⅰ號(hào)礦體實(shí)體和Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦體實(shí)體進(jìn)行約束，利用礦體實(shí)體內(nèi)部的樣品對(duì)礦體進(jìn)行品位估值，生成兩個(gè)組合樣品文件，分別為Ⅰ號(hào)礦體組合樣品文件和和Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦體組合樣品文件。

3.5.2塊體模型估值。根據(jù)地質(zhì)資料，對(duì)塊體模型礦巖類型、比重屬性進(jìn)行單一賦值，對(duì)MFe屬性采用距離平方反比法進(jìn)行估值。因此，要首先確定被估塊段的地質(zhì)參數(shù)影響范圍，然后才能計(jì)算落入到影響范圍內(nèi)各個(gè)樣品與被估塊段中心距離，并利用公式計(jì)算出塊體的品位。

運(yùn)用距離方法反比法進(jìn)行估值，參數(shù)根據(jù)主礦體的空間形態(tài)確定，結(jié)合該礦礦體特點(diǎn)，確定參數(shù)如下：主軸搜索半徑500m，主∕次軸=2，主∕短軸=5，主軸方位角10，側(cè)伏角0，主軸傾角60，最少樣品點(diǎn)3，最多樣品點(diǎn)15。利用以上參數(shù)對(duì)樣本進(jìn)行估值。

3.5.3 塊體的顯示與儲(chǔ)量報(bào)告

塊體模型估值后，按50m分層儲(chǔ)量報(bào)告如下表：

表13DMine塊體模型分層儲(chǔ)量報(bào)告

4.境界優(yōu)化

在已經(jīng)建立的塊體模型、表面模型等地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上，利用3DMine境界優(yōu)化菜單，根據(jù)已選好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)形成一個(gè)最終開(kāi)采境界的塊體模型。

在3DMine境界優(yōu)化菜單中共有5個(gè)選項(xiàng)，分別為經(jīng)濟(jì)模型、采礦成本、露天境界坡度、開(kāi)采約束及輸出選項(xiàng)。

設(shè)置好各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)參數(shù)后可以點(diǎn)擊運(yùn)行，3DMine經(jīng)過(guò)計(jì)算得出優(yōu)化報(bào)告，并生成最終境界塊體模型。

5.露天坑設(shè)計(jì)

首先調(diào)入優(yōu)化后的最終境界塊體模型，查詢出底部標(biāo)高，根據(jù)高程切割塊體模型得到包含底部輪廓線的剖面圖。在剖面上，用樣條曲線繪制出露天礦底部輪廓線，生成基坑。手動(dòng)調(diào)整底部輪廓，形成最終境界的底部周界。

按以下步驟確定露天采場(chǎng)的坑線：

（1）調(diào)入已做好的基坑文件，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，擴(kuò)展一個(gè)臺(tái)階，再擴(kuò)展平臺(tái)。

（2）在擴(kuò)展平臺(tái)時(shí)，擴(kuò)展平臺(tái)后的外圍線需要根據(jù)礦體輪廓線人工修正，需要調(diào)入優(yōu)化境界塊體模型，根據(jù)多采礦少剝巖的原則，手動(dòng)調(diào)整平臺(tái)寬度。

（3）當(dāng)露天坑線靠近地表時(shí)，調(diào)入地表模型，利用查詢功能，適時(shí)擴(kuò)展參數(shù)，與地表平穩(wěn)連接。

（4）形成最終坑線模型后，執(zhí)行選項(xiàng)卡“表面”，“生成DTM表面”。

（5）最終生成的露天坑可以與地表進(jìn)行布爾運(yùn)算，得到最終設(shè)計(jì)的露天采場(chǎng)。

6.結(jié)論

（1）運(yùn)用3DMine礦業(yè)軟件對(duì)某超貧磁鐵礦建立了礦體模型、表面模型，建立了地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了礦山模型、設(shè)計(jì)的三維立體化。

（2）實(shí)現(xiàn)了礦山境界優(yōu)化由傳統(tǒng)的人工方法向三維立體化的轉(zhuǎn)化，還可以設(shè)置一系列參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析，大大提高了效率。

（3）為礦山日常生產(chǎn)計(jì)劃的編制產(chǎn)打下基礎(chǔ)，提高了管理效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]3DMine 礦業(yè)工程軟件幫助文檔[M]北京：北京三地曼礦業(yè)軟件科技有限公司，2010

[2]蔣權(quán)，陳建宏，楊海洋.基于3DMine軟件系統(tǒng)的露天礦境界優(yōu)化研究[J]金屬礦山，2010（9）；13-17

[3]羅周全，王中民，劉曉明，等.基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)與Suipac的某鉛鋅礦床儲(chǔ)量計(jì)算[J]礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2010（4）；4-6

[4]譚銳，陳愛(ài)明，瞿金志.礦業(yè)軟件在露天境界優(yōu)化中的運(yùn)用[J]有色金屬設(shè)計(jì)，2010（2）：1-8