3DMine三維軟件在露天礦山的應用

（青海鴻鑫礦業有限公司，青海格爾木 816000）

1 測量

3Dmine軟件以模塊方式構成，由三維核心、地質數據庫、表面模型等多個模塊構成。在3Dmine軟件中，測量工作具有較強的交互性功能，可實現不同測量儀器數據與軟件的通信接口，使不同實際測量數據可快速導入形成圖形數據。

使用測量數據庫可測量存儲不同類型的數據，可滿足不同階段和不同文件的測量。該軟件可與Excel、AutoCAD等軟件的圖形進行交換，使測量工作更簡單、方便。以某礦山為例，在長期生產和發展過程中該礦山已經積累了大量數據資料，通過對資料進行分析、整理，分類導入數據實現空間建模，再對不同數據構成進行建模組合，即可完成數字空間模型。

（1）建立井巷實體模型。導入井巷數據，根據參數生成模型，即可實現快速建模，生成的三維模型應使用布爾運算，將相交部分、露出部分的線框刪除，再合并形成一個整體。

（2）建立空區模型。根據剖面圖建立空間模型，空區邊界線在經過施工人員現場測量后進行繪制。老礦區與新礦區存在差異，比如部分礦區已經被挖空，由于安全原因無法到達邊緣，應結合圖紙資料等進行判斷，建立比較準確的空間模型。

（3）建立實體模型。

（4）建立地表表面模型。運用全站儀實際測量數量或RTK、Cass、AutoCAD等文件，導入3Dmine中，賦予坐標系、高度、三維等高線等，以等高線作為約束條件，在等高線上生成不規則三角網建立地表模型，再進行渲染、按照Z軸產生顏色過濾。

（5）建立礦山數字空間模型。在3Dmine中，將不同模型組合即可生成礦山數字空間模型。三維空間數字模型在具體實例中的運用，首先根據建立的3Dmine模型，在查詢、分析、計算、統計等功能的支持下，完成礦產的勘探與采礦設計等工作。在開拓、深孔設計階段，使用3Dmine開拓設計創建岔口與彎道等復雜圖建，便可快速調整坡度、計算工程量。

2 地質

2.1 中深孔設計

以鉛鋅礦的開拓和深孔設計為例，該礦山主要使用無底柱分段崩落法，使用已經完成的數字空間模型、3Dmine軟件提供的中深孔爆破方案進行鉆孔，鉆孔方式可以分為扇形孔、平行孔、手動控制單孔等，同時設計孔的參數，如最小抵抗性、鉆機參數等，在設計后創建一系列爆破回采單元，控制每個單元的切割巷道、塊體邊界參數等，設計排線位置、鉆機位置、炮孔位置邊界參數等，完成深孔的爆破設計工作圖。

2.2 塊體報告、礦量計算

根據已完成的地質塊體實體模型建立塊體模型，通過設置塊體報告內部參數信息，如統計方式、比重等，在得到參數的基礎上生成塊體儲量報告文件。

地質塊段法是傳統儲量計算中較常用的方式，運用在空間塊體模型中，不同項目探測得到的探礦工程將顯示地質特征，將其投影到垂直、水平面上，用來圈定礦體的范圍，劃分塊段及得到礦體儲量級別。

3Dmine軟件使用不規則三角網生成數字地面模型、三維地質實體模型，運用塊體概念、變塊技術，建立礦山礦體的綜合模型。使用地質統計學的方式，對塊體模型進行評估、計算，可選擇使用線性內插值的方式進行評估。結合我國固體礦產儲量分級標準，根據得到的礦產儲量級別范圍，得到儲量級別礦石量。

2.3 驗收報告

拖入井巷工程實體，同時拖入巷道中心線，系統對井巷工程量進行驗收操作，并自動計算得到參數，在指定位置輸出工程量驗收報表，方便后續操作。在地表工程施工前測量地表數據，根據施工后得到的地表數據，建立施工前后的地表模型，進行施工前后對比分析，可快速生成填方量，再生成開挖填方清單量報表，得到驗收報告單。

為保證工程施工條件間的有序銜接，應制定礦山開拓系統的三維設計，在具體開采過程中，三維設計可對安全性、投產建設、全生命周期技術經濟指標等方面起到關鍵作用。

3 采礦

采掘計劃在礦山生產與經營管理中具有決策性作用，3Dmine軟件為采礦的安全生產計劃編制，提供了方案制定平臺。一方面，在三維環境下，可使地下各種采掘工程在空間分布上、地質的空間關系上更清晰、透明；另一方面，三維地質塊體模型清晰展示了塊體地質屬性，比如品位、巖性等，提供了空間分布狀態的同時，可在計算編制中快速運用以上信息，為方案編制、計劃制定提供了基礎。

當礦山設計、生產計劃、推進計劃、設備應用、規模擴大等參數發生變化的情況下利用3Dmine技術，管理人員可分析客觀情況，快速制定相關方案，保證生產按照進度計劃有序推進。

在國內，運用3Dmine軟件制定采礦計劃，根據實際情況，制定中長期計劃、短期計劃、長遠計劃。在市場競爭激烈的背景下，應制定科學嚴謹的采礦計劃，可根據每個計劃時間內的時間長度、總時間跨度的不同進行設計。一般情況下露天采礦計劃主要分為長遠策略目標、短期生產計劃、日常作用計劃等。

月度計劃屬于日常作業計劃，可直接指導、調整礦山的生產環節，具體流程包括編制采剝計劃、確定剝采比與重點部位推進線、做好開拓準備、制定采剝計劃等。

3Dmine工程軟件可通過基礎建模、賦值，直接設計斜坡道、直接剝離、采礦預演等。當確定劃定區域后可以自動計算方量，能夠計算礦石保有量、備采礦量、巖量等，實現礦種分類、單獨計劃、匯總等，可根據實際生產需要進行調整，每次調整系統均會自動報量，同時更新系統圖形。

3Dmine軟件制定的月度采礦計劃所需資料包括年度采剝計劃進度、月度驗收圖等。在實際運用過程中，由于該軟件具備自動更新、計算等能力，無須投入過多的人力，可自動生成地質分層平面圖。

采礦計劃的設計必須以工程平面圖為基礎，因此，在設計前需要完成工程平面圖。因此，可將月度驗收地形圖導入3Dmine軟件中，將多個參數連線形成施工現場的采礦圖。保存生成的工程平面圖，之后調入地質塊體模型中，確定挖掘計劃參數。

根據年計劃、礦山的實際情況，可制定月計劃采礦量、剝離量，圈定采掘帶時軟件自動選擇集技術、自動捕捉、快速生成。為保證露天礦山能夠如期進行，會根據發生預期、意外停頓等可能發生情況，提前制定備采礦量的生產。備采礦量在國內被劃分為開拓礦量、回采礦量，與計劃剝離相同，在3Dmine中，圈定開拓量、回采量，并對多層礦體自動計算自動報量，多次調整參數直到與設定數值相一致。

4 安全管理

3Dmine軟件使用可規劃設計礦山開拓系統三維模型，同時與常用的3D打印軟件相兼容，打印3D模型。

（1）露天礦山開拓系統有利于保證礦區內生產順利進行，可保證項目提前投產，做好安全管理，對礦山的發展具有重要意義。

與傳統的二維地圖可視化相比，三維的表現力度更強、設計更簡單，可順利進行生產作業。三維數字軟件的使用有利于開拓系統和降低工作強度，且能夠顯著提高礦山正常運轉的可靠性。

（2）運用該軟件將傳統的二維地貌圖形導入3Dmine中，拓展三維可視化設計系統的基礎，建立開拓系統模型，直觀展示礦山運輸道路形態，提高決策人員對露天礦山開拓系統空間分布的認識。可方便快捷地計算填方工程量和繪制施工圖紙，可模擬分析系統等，達到開采環境一體化、直觀化等效果。

（3）三維數字礦山軟件進行可視化道路規劃時，有利于實現對礦山的布局，可調整生產計劃、優化作業面等，能夠更好地服務日常工作生產調度、管理，提升工作效率，推動項目工程穩定進行。

隨著露天采礦技術的快速發展，露天采礦以原本的信息簡單化、設備小型化、開采零散化等特征朝設備智能化和大型化等方向轉變。三維礦業工程軟件使開采模型設置更直觀生動，在運用過程中可集成多項技術，實現礦山生產規劃、設計，增加礦山日產量、驗算工程量。

在安全管理方面，該系統運用全球定位系統，可實時跟蹤采礦現場車輛，對車輛設備進行實時跟蹤，實施現場的安全管理。

5 結語

3Dmine礦業工程軟件可運用在礦山測量、建立三維模型、數據處理等多個方面，在融合現代技術的基礎上，根據空間分布特征設計礦山、做好計劃編制、指導礦山生產，實現對礦山的動態化管理的過程。