礦山工程設計中三維數字化技術的應用研究

朱旭紅

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 4100000)

礦山工程是一項復雜的工程，在礦山工程設計過程中只有對先進的技術合理的應用，才能更好的確保設計的合理性和先進性。下面針對三維數字化技術在礦山工程設計中的應用為例進行簡要分析。

1 三維數字化技術原理

三維數字化就是通過人工獲取物體外形數據，然后將獲取到的數據信息內容進行加工，再將經過預處理數據進行三維建模，最后將獨立的單視角三維模型進行合理集成，經過一系列的處理后，最終形成三維數據文件。

與二維數據相比，三維數據可以更加直觀、全面體現實際情況[1]。三維數字模型在具體應用過程中，可以方便的對空間數據內容進行提取和處理，例如，獲取數據、修改數據、分析數據、重建數據等。

2 工程概況

現階段，礦山工程三維設計軟件有很多，常見的設計軟件有Microstation、3DMine、SUPAC等。下面，以湖南某礦井下充填硐室三維模型設計為例進行簡要分析。根據采礦設計條件，礦區的范圍較大，在實際作業過程中，填充漿料的輸送距離比較遠，輸送管路沿程阻力較大，在實際輸送過程中采用兩級泵站接力。

3 三維數字化技術的具體應用

3.1 明確硐室位置

依據采礦總體設計和充填系統工藝配置，明確充填接力泵站硐室的實際位置。依據硐室控制點的三維坐標，對硐室的控制點，以及中心線位置進行確定，為后續設計工作的順利開展打下一個堅實的基礎。

3.2 明確關鍵參數

依據硐室內需要布置的設備要求，輸入充填泵硐室和攪拌設施硐室內設備的各項參數[2]。在該過程中，要依據采用的各項設備的大小、布置間距的實際要求，對硐室的具體尺寸參數內容進行確定，在實際操作過程中，將硐室內的各項參數賦值給硐室中心線，然后，依據設定好的各項參數，最終形成硐室三維模型。

3.3 設計聯絡道

完成硐室三維模型的設計后，綜合分析實際情況，設計硐室與原巷道兩者間的聯絡巷道。

（1）聯絡巷道不僅可以作為人員在實際作業過程中進出硐室的通道，同時也可以作為充填管道進入硐室的具體通道，在實際設計過程中，由于運輸巷道斷面與硐室兩者的參數存在差別，因此，為了確保設計的合理性，注意要設計過渡段[3]。

（2）在現場施工過程中，為了確保充填設備可以順利進入到硐室中，在硐室中應當設置一條能夠滿足大件通過的通道，并且，大件通道要與上山巷道和硐室相連接。

（3）以攪拌設施硐室舉例，硐室配置情況見表1所示。

表1 攪拌設施硐室配置要求

3.4 設備基礎與預埋件的設計

設計好硐室以及相應的聯絡道后，再對硐室內的各項設備基礎內容進行設計，在設計過程中依據設備的位置，以及對基礎的具體要求完成相應的設計工作。在該過程中，要依據設備相應的安裝需求，在硐室內指定位置處，進行設備基礎結構設計[4]。完成硐室內各項設施的設計后，應當依據坐標的具體位置，合理的將設備三維模型導入到硐室模型中，完成三維設計。

4 采用三維設計軟件的優勢

在礦山工程設計過程中，應用三維設計軟件與應用二維設計軟件相比，優先推薦應用三維設計軟件。

三維設計軟件的優勢主要體現在以下幾個方面：

（1）二維平面設計的圖像不夠直觀，信息的的傳達也不夠充分，只有少數專業能力突出的人員才能夠清楚的掌握設計圖想要表達的具體含義。特別是對結構復雜程度較高的硐室來說，在水平方向的投影圖，會導致硐室的上下兩層發生較為嚴重復合，難以分清，這也就增加了設計難度[5]。而利用三維設計軟件構建模型，則可以清晰的反映設計對象，完成設計后，可以在任意位置、方向對圖形進行截取，一方面方便對各項信息內容的讀取，另一方面也便于對施工的開展進行指導。

（2）硐室設計如果采用二維設計施工圖，可能會出現梁一端懸空現象，并且該現象不容易被發現，而利用三維設計可以從硐室中直接發現問題，并且采取相應的方式對問題進行處理。

（3）采用三維設計，可以準確計算不規則硐室的工作量。三維軟件構建模型的構建都有各自的屬性，在設計過程中，可以利用軟件將數據保存為信息模型，工程師在設計期間，可以隨時對這些數據內容進行讀取，確保相應數據的合理性。

5 結語

通過對三維數據化技術的應用，可以更加合理的完成礦山工程設計，主要針對某礦山中充填設備硐室的設計進行分析，通過分析結果發現，將三維數字化技術應用到礦山工程中是可行的，可以提高設計的合理性和先進性，促進我國礦山行業工程設計發展腳步。