Dimine軟件在金山金礦三維建模中的應用

林永峰 張文國 金寶 吳鷹

摘要：基于三維建模理論，地下礦山三維可視化是礦山數字化建設的重要組成部分，也是礦山未來發展的必然趨勢。以金山金礦為工程背景，應用Dimine軟件建立地質數據庫和相關三維模型。詳細介紹了建立的地質基礎數據庫、地形模型、巷道模型、礦體模型和儲量模型等。通過三維可視化模型，可更加直觀地反映礦山地表地形、礦體空間形態及其空間位置關系，對礦山安全生產、資源的合理開發與利用及長遠發展都具有重要的意義。

關鍵詞：數字化;三維可視化;Dimine軟件;三維建模;數據庫;安全生產

中圖分類號：TD679文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2020）10-0051-04doi：10.11792/hj20201010

引 言

在傳統的礦山生產過程中，礦山工作人員在平面狀態下，以二維平面圖和剖面圖來表示礦體形態及賦存狀態等。這種方式表達的信息不充分，圖形缺乏直觀感，而且存在著手工作業多、工作強度大、速度慢等問題。隨著地質統計學、數學、計算機圖形學和三維可視化技術的發展，利用計算機進行三維建模，生成采礦單體設計模型已經成為一個重要的研究方向。

中國黃金集團江西金山礦業有限公司（下稱“金山金礦”）是一家集采選為一體的大型黃金礦山企業，其前身為江西國營金山金礦。建礦初期生產區只有金山金礦區，綜合采選能力為50 t/d，經過30多年的探礦增儲和資源并購，目前已擁有3宗采礦權和2宗探礦權，綜合采選能力3 000 t/d，年產黃金1.3 t。本文以金山金礦為例，利用Dimine數字采礦軟件系統平臺（下稱“Dimine軟件”）建立地質數據庫和相關三維模型，實現地質信息的數字化和可視化，為建設數字化礦山奠定了基礎。

1 工程背景

1.1 礦區地質

金山金礦地處贛東北韌性剪切帶蛇綠巖混雜巖帶之韌性推覆變形帶中，礦體產于金山—朱林韌性剪切帶應變中心超糜棱巖、糜棱巖—金礦化蝕變巖帶中。礦床成因類型為受韌性剪切帶控制的變質熱液型，工業類型為貧硫化物蝕變巖型。礦區斷層多但規模不大，礦區水文地質條件屬簡單類型，主要有V1、V2、V7、V10 4條礦體，礦巖界線呈漸變關系，生產中主要靠化驗品位來圈連礦體[1]。

1.2 礦區生產

金山金礦采用斜井開拓，中央進風、兩翼回風的通風方式，礦石采用中央主斜井箕斗提升，供礦能力2 000 t/d。礦區采礦方法根據礦體賦存狀態的不同選取不同的采礦方法，以中深孔落礦采礦法、充填采礦法及進路式采礦法為主[2]。

2 三維建模

金山金礦從長沙迪邁數碼科技股份有限公司引進Dimine軟件，組織技術人員對軟件進行理論學習和基礎應用培訓，系統整理礦區資料，建立地質數據庫、地表模型、井巷工程模型、采空區模型、礦體模型。礦區模型建立后，依托Dimine軟件，地質、測量、采礦技術人員根據職責分工，在探礦設計、儲量估算及提交礦塊資料給采礦技術人員后進行采礦設計、礦體二次圈定、爆破設計等。

2.1 Dimine軟件

Dimine軟件是以地質統計學和優化理論為基礎，實現從礦床三維地質建模、儲量計算與動態管理、測量驗收與數據的快速成圖、地下礦開采系統設計與開采單體設計、回采爆破設計、生產計劃編制、露天開采境界優化、露天采場設計、采剝順序優化與計劃編制到各種工程圖表的快速生成等工作的可視化、數字化[3]。

2.2 地質基礎數據庫的建立

2.2.1 原始數據的收集與處理

地質數據庫就是將不同工程的采樣信息有機地組合在一起，共同表示鉆孔完整信息的數據集合。可見，地質數據庫是最基礎的數據源。同樣，地質數據庫的可靠性和完整性也直接影響礦山的生產安排等。金山金礦生產至今已有30多年，各類地質數據龐雜，保存的方式多樣，為建立地質數據庫，本次研究系統梳理了地表鉆孔數據、坑內鉆探數據及坑道地質采樣數據，三類數據按照Dimine軟件建立數據庫的要求分別建立表格。

2020年第10期/第41卷機電與自動控制機電與自動控制黃 金2.2.2 鉆孔數據

根據Dimine軟件數據庫的格式要求，對鉆孔數據庫進行整理、分析、處理，然后建立地質數據庫的3張表，分別為開口表、測斜表、樣品表，其中前兩項為強制性表。各數據表結構見表1。

在數據庫中依次導入.CSV格式的開口表、測斜表、樣品表，分別選擇相應的字段，完成數據庫的導入。建立地質數據庫后，可以在Dimine軟件中對鉆孔數據庫進行鉆孔三維風格顯示、數據提取及數據統計分析（見圖1）。

2.2.3 坑道數據

1）測點信息表信息提取。將中段平面圖導入Dimine軟件中形成三維圖件，獲得中段平面圖的三維圖件;提取其中的導線點及導線層，檢查導線的完整性，對不完整的導線進行補充后合并導線完成，并檢查導線方向。將生成的導線使用右鍵復制為Excel數據，直接生成導線點坐標。將上述導線點信息及導線點填入測點信息表中（見圖2）。

2）工程信息表信息提取。該步驟主要是給坑槽數據命名與類型定義。對每個坑槽井數據進行命名與類型定義，并將工程信息手工填入測點信息表中。

3）樣品表信息提取。樣品表承載了所有的樣品信息，同時也承載了樣品的位置信息，提供化驗表數據（見表2）。

起始測點和終止測點，按照導線點編號及導線方向填寫;樣品起點高度與終點高度設置為-1，即樣品高于中段水平1 m設置;起點橫距或終點橫距，需通過測量巷道樣品起點或終點到導線的水平垂距獲得;樣品終點步距即為樣品終點到起始測點的距離，可由樣品長度進行累加獲得。

以上3張表格填寫完畢后，導入Dimine軟件，然后經過數據校驗并修改錯誤，形成坑道數據庫（見圖3）。

2.3 地形模型

Dimine軟件采用不規則三角網來構建地質體三維可視化模型。TIF是按地質特征采集的點根據一定規則連成覆蓋整個區域且互不重疊的許多三角面構成的一個不規則三角網，先由三維空間坐標上點集中的相鄰點，相互之間連成三角面，再由相鄰的三角面組成三角網，形成上下不漏氣的面。對礦區地形資料進行分析，去除無用的信息，保留地形等高線、勘探線、道路等建模所需信息，并進行整理優化、分圖層進行管理，最后保存為Dimine軟件的文件格式。利用Dimine軟件“等高線賦值功能”可快速對等高線進行高程賦值。高程賦值完成后，在三維狀態下通過旋轉圖形觀察線條和點的賦值是否正確。高程賦值后的金山金礦地形見圖4。

2.4 巷道模型

Dimine軟件中建立巷道模型的方法有步距法、雙線法、極坐標法、斷面法、腰線法等，根據巷道性質、形態的需要選擇相應的方法，實際應用中多采用雙線法和斷面法。金山金礦巷道模型主要采用雙線法生成巷道模型（見圖5）。

2.5 礦體模型

在三維解譯之前，將地質勘查提供的圖紙導入Dimine軟件后，將礦體邊界線提取到同一文件下，為進行三維解譯提供參考。由于金山金礦礦體不連續性明顯，如V1礦體同時存在多個比較大的分礦體，并且小礦體眾多;因此將同礦體編號的輪廓線放在同一圖層中，且將有連接關系的礦體輪廓線置于同一下級圖層中，沒有連接關系的置于小礦體圖層中，建立的礦體模型見圖6。

2.6 儲量模型

儲量模型為地質應用的一個方向，主要是使用之前建立的地質數據庫與礦體模型進行儲量推算。Dimine 軟件提供了完善的儲量統計方案，主要包括傳統的斷面法、塊段法，同時還提供以距離冪或克里格法為基礎的塊段模型儲量推估方案。塊段模型的主要思想為將礦體細化為一定小尺寸的基礎塊，由這些同尺寸的基礎塊構建礦體模型，通過空間插值方法推估這些基礎塊質心點的平均品位，在此基礎上進行儲量的統計和計算，為實現地質資源儲量的動態管理、采礦設計指標計算、開采評價等提供數據。距離冪及克里格法即是提供這種空間插值的一種數學方案。由于克里格法對數據的變異性要求較高，金山金礦儲量統計采用以距離冪為基礎的塊段模型進行估算儲量[4]。

一般情況下，礦體外部低品位礦的混入會對礦體平均品位造成貧化，而內部高品位礦會相應提高礦體平均品位。因此，在使用數據庫進行品位推估前，需要處理低品位礦和高品位礦。使用Dimine軟件的過濾機制能對高品位和低品位樣段進行處理，樣品處理依據地勘報告中關于邊界品位與工業品位等工業指標的界定。

使用Dimine軟件提供的塊段模型功能建立礦體的儲量模型。建立的塊段模型應盡量反映礦床的主要特征：礦體形態和斷層地質構造，礦體空間形態與地表、工程的關系。因此，確定塊段模型范圍時，需要考慮礦床在空間上延伸的方向和長度。具體建模參數后續研究。再將塊段模型賦值完成，可使用塊段模型中的塊段統計功能進行儲量統計，獲得金山金礦的儲量統計量表。

該方案的優勢與傳統方案相比，可以很方便地獲得金山金礦的品位分布情況，為礦山的探礦規劃和精細化采礦提供數據支撐，同時大量的工作由計算機自動完成，操作簡便。

3 結 語

金山金礦利用Dimine軟件建立礦區三維模型后，為礦山地質、測量、采礦工程技術人員及管理者提供精準高效的設計和管理手段，能夠更加直觀地了解金山金礦礦體分布規律及內部構造等信息，使地質信息數字化、可視化，為資源的合理利用開發及儲量的動態管理提供了條件，也為公司建設數字化礦山奠定了基礎。

[參 考 文 獻]

[1] 江西有色地質勘查四隊.江西省德興市金山金礦田金山金礦區金礦勘探地質報告[R].景德鎮：江西有色地質勘查四隊，1993.

[2] 林永峰，王傳崔.無軌機械化安全高效回收殘礦技術應用[J].建筑工程技術與設計，2014（30）：842-843.

[3] 馮瑞，李雪峰，高占義，等.Dimine軟件在烏山銅鉬礦三維礦體模型中的更新及應用[J].黃金，2015，36（3）：48-52.

[4] 長沙迪邁數碼科技股份有限公司.DIMINE數字采礦軟件操作手冊[R].長沙：長沙迪邁數碼科技股份有限公司，2016.

Application of Dimine software in the 3D modeling of Jinshan Gold Mine

Lin Yongfeng1，Zhang Wenguo2，Jin Bao1，Wu Ying1

（1.Jiangxi Jinshan Mining Co.，Ltd.，China National Gold Group Co.，Ltd.; 2.Lingyuan Rixing Mining Co.，Ltd.）

Abstract：Based on 3D modeling theory，3D visualization of underground mines is an important part of mine digital construction and an inevitable trend of mine development in the future.In the case study of Jinshan Gold Mine，Dimine software is used to establish the geological database and related threedimensional model.The geological basic database，terrain model，roadway model，ore body model and reserve model are introduced in detail.Based on 3D visualization model，the ground terrain，spatial morphology of ore body，and its spatial relation in mines can be displayed in a more explicit way，which is significant to safe production in mines，reasonable development and utilization of mine resources，and longterm mine development.

Keywords：digitization;3D visualization;Dimine software;3D modeling;database;safe production