基于3DMine的某超貧磁鐵礦三維建模研究

摘 要：利用3DMine礦業工程軟件，構建了地形模型、礦體模型；整理了某超貧磁鐵礦鉆孔數據，建立了鉆孔數據庫；建立塊體模型并用距離平方反比法進行了品位估值，實現了三維地質建模；并對最終境界進行了優化。為采礦計劃編制、礦山高效生產奠定了良好基礎。

關鍵詞：3DMine； 地形模型； 礦體模型； 數字化礦山

中圖分類號：TD672 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）10-178-002

1.前言

3DMine是一款完全本地化的創新設計，為國內用戶量身打造的三維礦業軟件平臺。利用此軟件建立的三維礦山模型能夠完整準確地快速直觀地展現地質空間分布及相互關系，并為礦山動態管理和合理利用資源提供依據，另外可以實現對最終境界的參數修改，根據經濟參數的動態變化，對露天礦進行重新優化，使礦山生產管理更加高效。

2.某超貧磁鐵礦概況

某超貧磁鐵礦礦區范圍內賦存Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦體，總儲量30400萬噸。Ⅰ號礦體規模6055萬噸，Ⅱ、Ⅲ號礦體總規模24268萬噸，Ⅳ號礦體儲量不足100萬噸，無工業意義。

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

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

3.礦山三維建模

3.1鉆孔數據庫的建立

3.1.1鉆孔數據的整理。根據3DMine鉆孔數據庫要求，從該礦的詳查報告附表中提取所需數據，整理出四張表，即定位表、測斜表、化驗表和巖性表，作為鉆孔數據庫的數據來源。

為了保證品位賦值的結果更接近實際情況，錄入了詳查報告提供的全部探礦工程數據，包括50個鉆孔數據，28個探槽數據和1個平硐數據。

3.1.2鉆孔數據庫的建立。根據3DMine鉆孔數據庫要求，對鉆孔數據進行分析、整理之后，同樣建立定位表、測斜表、化驗表和巖性表四張表。在數據庫中依次導入.xls格式的四張鉆孔數據表，并選擇相應字段完成數據庫的導入，其中開孔數據79條，測斜數據192條，化驗數據1280條，巖性數據248條。

3.2坐標轉換

將該礦詳查報告提供的1張.dwg格式的平面圖（1：2000）導入到3DMine中，調整X、Y坐標到正確坐標位置，并賦Z值為0，保存成.3ds文件。

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

3.3地表模型

把.dwg格式的地質地形圖調入到3DMine中，調整圖形到正確X、Y坐標位置后，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實體模型

將已經放在正確空間位置上的全部剖面進行清理，利用內插過渡線和閉合線間連三角網功能，將屬于同一礦體的礦體線用三角網相連。Ⅱ、Ⅲ號礦體在5號勘探線附近相交，使用分區線功能使兩條礦體緩慢過渡相交。同時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實體，如下圖所示。

礦體實體模型圖

3.5塊體模型

3.5.1樣品組合。為了簡化在地質統計中所考慮的因素，要對樣品按長度組合成等長度的樣品，用樣品組合樣中的點品位代表整個樣品的品位，組合樣長度選取默認值1m。

本模型共生成兩個實體，分別為Ⅰ號礦體實體和Ⅱ、Ⅲ號礦體實體，為了使塊體估值更加接近實際，不受實體外部樣品的干擾，此次樣品組合分別用Ⅰ號礦體實體和Ⅱ、Ⅲ號礦體實體進行約束，利用礦體實體內部的樣品對礦體進行品位估值，生成兩個組合樣品文件，分別為Ⅰ號礦體組合樣品文件和和Ⅱ、Ⅲ號礦體組合樣品文件。

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

運用距離方法反比法進行估值，參數根據主礦體的空間形態確定，結合該礦礦體特點，確定參數如下：主軸搜索半徑500m，主∕次軸=2，主∕短軸=5，主軸方位角10，側伏角0，主軸傾角60，最少樣品點3，最多樣品點15。利用以上參數對樣本進行估值。

3.5.3 塊體的顯示與儲量報告

塊體模型估值后，按50m分層儲量報告如下表：

表13DMine塊體模型分層儲量報告

4.境界優化

在已經建立的塊體模型、表面模型等地質工作的基礎上，利用3DMine境界優化菜單，根據已選好的經濟技術參數形成一個最終開采境界的塊體模型。

在3DMine境界優化菜單中共有5個選項，分別為經濟模型、采礦成本、露天境界坡度、開采約束及輸出選項。

設置好各項經濟參數后可以點擊運行，3DMine經過計算得出優化報告，并生成最終境界塊體模型。

5.露天坑設計

首先調入優化后的最終境界塊體模型，查詢出底部標高，根據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。手動調整底部輪廓，形成最終境界的底部周界。

按以下步驟確定露天采場的坑線：

（1）調入已做好的基坑文件，根據設計參數，擴展一個臺階，再擴展平臺。

（2）在擴展平臺時，擴展平臺后的外圍線需要根據礦體輪廓線人工修正，需要調入優化境界塊體模型，根據多采礦少剝巖的原則，手動調整平臺寬度。

（3）當露天坑線靠近地表時，調入地表模型，利用查詢功能，適時擴展參數，與地表平穩連接。

（4）形成最終坑線模型后，執行選項卡“表面”，“生成DTM表面”。

（5）最終生成的露天坑可以與地表進行布爾運算，得到最終設計的露天采場。

6.結論

（1）運用3DMine礦業軟件對某超貧磁鐵礦建立了礦體模型、表面模型，建立了地質數據庫，實現了礦山模型、設計的三維立體化。

（2）實現了礦山境界優化由傳統的人工方法向三維立體化的轉化，還可以設置一系列參數進行靈敏度分析，大大提高了效率。

（3）為礦山日常生產計劃的編制產打下基礎，提高了管理效率。

參考文獻：

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