地下金屬礦山三維可視化采礦設計研究

徐炎明

摘要：本文研究對象選擇地下金屬礦山，研究內容為三維可視化采礦設計等內容。首先對地下金屬礦山三維可視化采礦設計進行詳細介紹，重點放在創建三維可視化采礦方法模型方面，然后詳細分析了設計結果輸出，針對如何創建模型加以闡述，希望為國內地下金屬礦山采礦設計提供有價值的借鑒。

關鍵詞：地下金屬礦山;三維可視化;采礦;設計

隨著現代化信息技術的快速發展，采礦業也迎來了全面發展。目前礦山井下作業已經開始使用全新技術，比如使用率較高的三維可視化采礦技術，與傳統CAD二維平面相比，這種技術主要使用三維建模，借助計算機生成人機交互模型，該模型類似于礦山內部真實情景，不過屬于縮小版，建筑模型能夠對礦山內部整體情況全面了解，比如切割工程順序，布置模式以及裁準等，在此基礎上開始設計剖切面，展開實驗性切割，然后就可以獲得剖面圖，選擇匹配的切點，減少施工環節出現的誤差率，全面提升施工效率。除此之外，結合三維建模具體數據對采切工程量進行精準計算，同時還要計算礦石量以及采切比，利用三維模型展開模擬演練，有助于降低在實踐過程中的失誤率，全面降低安全風險。最后利用軟件將施工圖以及采礦所需的爆破點位圖等直接輸出，為之后施工提供理論以及數據方面的參考。

1 地下金屬礦山三維可視化采礦設計

1.1工程概況

本文所在區域為鐵礦山，主要生產鐵礦石，當然也包含其他包括銅、鋅、金、銀、鉛在內的多種金屬元素，整體資源比較豐富。礦山包括多個不同的巖體，主巖體數量為2個，周邊還包括6個大小不同的小巖體。礦體外圍基本上都為大理石，抗體分布在地下200～800米的地方，礦體整體規模大致在600平米左右，開采主要包括兩個步驟，首先開采范圍為200米到400米，第2個階段為400～800米。主礦體全部都是鐵礦石，礦體分布比較均勻，周邊為大小不等的小巖體，擁有較多的銅礦體。該礦區含鐵量相當高，在所有礦物中占據比例達到90%以上，其中主要為赤鐵礦，其中一些還包含磁鐵礦，銅礦體基本上以黃銅礦為主。

1.2創建三維可視化采礦方法模型

（1）采礦方法設計準備工作

采礦方法設計準備工作相當關鍵，只有前期準備工作做到位，才能確保后期各項工作的穩定開展。準備工作比較復雜，也是單體采礦的基礎保障，首先需要創建三維實體模型，其中內容包括4個，除儲量與開拓系統之外，還包括地表以及礦體等相關模型。通過這些模型可以隨時進行采礦演練，結合礦區實際情況選擇匹配的采礦方法，然后確定采礦重要參數，比如礦種尺寸大小，爆破點具體方位，采準尺寸以及切割規模等等，然后就可以直接進行實體演練，各項尺寸大小保證合適，以此為基礎再應用于實際采礦中。

（2）礦塊劃分

要想確保開采位置足夠準確，其中基礎保證在于礦塊劃分，結合礦體礦層具體分布情況，對礦體劃分多個塊層。首先對開采順序以及相關參數進行確認，然后對三維實體模型劃分為多個塊層，該過程主要用到三維建模軟件，確保數據精準可靠。塊層分割完畢之后篩選將要開采的塊層，然后確認具體的開采方式，此時可結合實際情況切割階段礦體，將選擇好的塊層進行精確分割，就可以得到包含大量礦石的塊層，再經過提煉即可獲得所需的金屬。在劃分礦塊的時候，其中關鍵操作在于借助建模軟件對包含大量金屬礦石的礦塊進行劃分，以此為基礎確認具體的切割點與爆破點，防止在實際開采的時候出現過度耗損，避免在開采時出現安全風險，圖1為三維模型建模示意圖。

（3）采準工程實體建模

采準工程實體建模方法主要有兩種，第一種為留礦采礦法，另外一種則為分段空場法。本文采準工程實體建模結合實際情況選擇使用分段鑿巖階段空場法，也屬于第二種方法的其中一種，這種方法操作起來安全性較高，設計有專門巷道運輸礦石，具有相當高的采礦效率，當然也有一些不足之處，其中主要在于成本較高。在采準工程施工過程中分段鑿巖階段空場法用到的設備有多個，除了溜井、電靶道以及運輸巷道之外，還包括鑿巖時所需的巷道以及人行天井。其中關鍵部分在于創建巷道，該過程為這種建模法最關鍵的一個步驟，也是確保工程安全的重要環節。當前巷道建模法主要包括兩種，第一種為延伸斷面生成實體法，另外一種則為中線加斷面法。

（4）切割工程實現

切割工程指的是借助三維建模實體尋找精確切割點，然后將礦石切割出來。切割工程具體內容主要包括兩個，首先主要切割礦石以及周邊的巖體，另外一個為切割底部漏斗上方的部位。在切割周邊巖體的時候有明確要求，通常要超過礦石體積，厚度與礦石基本保持一致，當然也要切割底部漏斗上方。

（5）爆破設計

在采礦工程中爆破設計屬于相當重要的一個組成部分，其中重點在于選擇合適的爆破點，通過三維實體創建模型，然后對爆破點展開模擬，隨時進行現場演練，以此為基礎可以獲得有價值的爆破文件與數據，為后期工程開展提供數據參考。在采礦工程中爆破設計的內容主要集中在設計巷道工程方面，當然礦長礦柱以及切割工程爆破設計也是非常重要的內容。除此之外，爆破鉆孔也是比較關鍵的一個環節，結合鉆孔深淺度主要包括三種，除淺孔與中深孔之外還包括經常見到的深孔，礦井實體建模步驟可見圖1。

2 設計結果輸出

2.1計算采準切割工程量

開采工程開展的基礎在于計算采準切割工程量，利用切割模擬礦體的方式對所需數據進行精準計算。

2.2 輸出爆破結果

開采成功與否以及開采量大小直接受到爆破大小以及爆破點等因素的影響，因此爆破數據務必要保證足夠精準，不能出現任何偏差。

2.3 輸出礦塊剖面圖和施工圖

利用三維可視化實體創建模型，然后對輸出剖面圖進行切割，對演練數據進行整理總結，結合所得結果開始輸出施工圖。通過這種方法，可以將礦體內部具體情況以及采切過程更好的反映出去，與傳統模式相比，這種方法精準度以及真實性更高，對后期開采過程將帶來很大幫助。

3 結論

針對實際礦體展開三維可視化分析探究，不難看出三維實體真實性更高，利用這種模式可以讓技術人員對采礦過程進行全面了解，有助于施工人員了解采礦具體過程，對后面的施工將帶來很大幫助，防止出現過度損失等現象，在此基礎上全面提升采礦效率，為礦山開采數字化建設打下良好基礎。

參考文獻

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