Dimine軟件在托克遜科克薩特石灰巖礦的應用

劉益良

（中國建筑材料工業地質勘查中心新疆總隊，新疆 烏魯木齊 830092）

隨著時代的發展，計算機技術、網絡技術、傳感器技術已經逐步走向各行各業，地質行業也不斷朝信息化與數字化發展，Dimine 軟件是由國內長沙迪邁數碼科技有限公司自主研發的地質三維建模軟件及應用軟件之一；可用于地表建模、地質體建模、資源量估算、露天礦設計及工程出圖等方面。

托克遜縣科克薩特石灰巖礦的礦體形態復雜，規模較大，傾角變化大，礦體呈單斜產出，以此礦為例，通過Dimine 進行三維化，能較好地體現出三維建模軟件在數據可視化、信息整合化、效率提升化上的優越性與前瞻性。

1 礦區及礦體簡介

礦區大地構造位置位于塔里木古板塊天山加里東湖盆那拉提—庫米什S島弧中北部。區域內斷裂構造較發育，巖漿活動較弱。礦區范圍內出露地層簡單，主要為上泥盆統天格爾組第二亞組（D3tb）、下石炭統雅滿蘇組（C1y）和第四系上更新—全新統洪積堆積（Q3-4pl）。

礦區地層呈單斜產出，在礦區內未見斷層和褶皺構造，構造形態簡單，未見巖漿巖出露。

礦區內礦體規模巨大，石灰巖礦體均產于下石炭統雅滿蘇組（C1y）地層中，礦區內主要出露1號礦體，東西出露2.7km，南北1.7km，礦體規模巨大，礦體裸露，基本無覆蓋，結合收集到地質資料及勘探區范圍，本次地質建模只針對1號礦體南部進行。石灰巖呈單斜層狀產出，182°～215°∠21°～60°。該礦體由薄層—厚層狀含生物碎屑粉—細晶石灰巖構成，以厚層狀為主，礦石類型單一，礦石質量穩定。

2 建模部分軟件操作及使用

2.1 數據導入

Dimine 軟件提供了多種數據導入的格式，涵蓋不同種類圖形軟件，礦業軟件的接口，實現了多種數據的共享與交換，支持的主要導入與導出格式軟件為：CAD、Surpac、MicroMine、Mapgis 等，Dimine 軟件同時支持一些特別格式數據導入，例如：.xls、.xlsx、.txt、.csv等格式，主要運用于測量工作的測點文件、樣品數據文件并支持直接在Dimine軟件中進行表格相關操作。

2.2 地表DTM模型建模

2.2.1 地形數據導入

在Dimine 軟件中，地表建模稱之為DTM模型，主要作用為在空間中表現地形數據，DTM模型主要由空間上具有坐標屬性的點線組成，用三角面將點線連接，即可生成地表DTM 模型；地形數據的導入支持Mapgis 格式、CAD 格式地形，也可以利用“測量”欄的“導入”功能導入.csv格式測點。

2.2.2 地表模型的創建

在導入收集到的地形數據后，應對地形數據進行檢查，利用“線編輯”工具欄中的對應功能可對地形數據進行修改。

“線編輯”工具欄中在修正地形中常用的功能主要為“修整”中的第二行第一功能按鈕，該功能主要為檢查線完整性、是否彎折、是否出現重合線等；“連接”中的“多線”按鈕可將斷線在整圖范圍內相連接為完整的線，“高程”中功能按鈕多為確實高程屬性的地形線或地形碎布點賦高程屬性，其他欄目功能與CAD、Mapgis等線處理軟件類似，此處不做贅述。

在對地形數據進行修正完畢后即可進行地表DTM模型的建模，利用“實體建模”欄中的“整體”-“地形線建模”或“無約束”即可生成地表DTM 模型，托克遜縣科克薩特石灰巖礦地表DTM 模型生成如圖1 所示。

圖1 科克薩特石灰巖礦地表DTM模型

2.2.3 DTM模型的優化與美化

生成DTM 模型后需對模型進行檢查發現其中存在的問題，發現其存在的問題之后，修改對應的地形線以及測量碎步點至正確，后繼續重復以上步驟直至修改完美為止；結合礦區現有情況，如道路、礦區、生活區等對地表DTM進行精細建模。

為增加DTM 的空間立體性，突出其表現效果，可對地表模型進行DTM 著色，利用“實體建模”欄中“配色”功能，將地表模型按測量數據中“Z”值進行配色可實現更好的展示效果，美化后地表DTM模型及配色后模型見圖2、圖3等。

圖2 配色后地表模型

圖3 美化后地表模型

2.3 礦體建模及鉆孔數據庫的建立

2.3.1 礦體建模

勘探線及地質剖面的導入。礦體模型的建立需要地質剖面及勘探線剖面的資料在空間中的表現，主要需要導入勘探線和剖面相關資料。

在導入勘探線剖面及地質剖面后，在空間上利用“多段線”連接對應的礦體界線，同時劃分不同圖層為以后準備，一般將圖層區分為“礦體”、“剝離體”和“夾層”，分圖層之后，在連接線及圖層均劃分完畢后利用“實體建模”欄“線框”功能圈定礦體，邊側勘探線使用“外推”功能外推至礦體邊界；圈定完原始礦體后，利用已經建立的地表的DTM 模型對已做的礦體進行布爾運算，選擇“表面下實體”類型的布爾運算，如夾層在礦體內部，則利用“A-B”類型布爾運算即可得到排除夾層部分的礦體，所有運算結束后即可生成貼合地表又除去夾層等的礦體及剝離體。

在礦體模型制作完畢點擊右鍵選擇“實體有效性檢測”功能即可對所做礦體進行檢測，從而修補可能出現的實體缺失、實體相互擠壓等現象；檢測結果如有三角形封閉或無效邊，則在該處利用“提取開口線”功能后使用“封閉為面”功能將該處封閉，在所有的錯誤處都封閉完畢之后，利用“實體合并”功能合并實體則可得到最終礦體模型，礦體模型圈連部分步驟及最終礦體如圖4所示。

圖4 地表約束后礦體及剝離體

2.3.2 鉆孔數據庫的建立

鉆孔數據庫為三維建模提供數據基礎，后期品位模型的制作及工程出圖等模塊均需要使用鉆孔數據庫。在Dimine軟件中鉆孔數據庫的建立主要依靠原始鉆孔相關資料，利用原始資料建立至少4張Dimne數據庫格式表格（開口表、測斜表、巖性表、樣品表），其中開口表用來統計鉆孔及探槽等工程的坐標信息、勘探線號、鉆孔深度及工程類型等；測斜表統計測斜深度、方位角及鉆孔傾角的信息；巖性表統計鉆孔的分層情況，主要字段為：自（某段巖性起始位置）、至（某段巖性終止位置）、巖性描述、層位信息（地層代號）、巖性（巖石名稱）和層號等；樣品表統計探槽及鉆孔取樣情況，主要字段有：樣品編號、自（樣品起始位置）、至（樣品終止位置）、樣長及各類化驗數據等。

四張表為基本表格，不可缺少，也可增加附加表格，如鉆孔回次表，組合樣品分析表等。在統計完四張表格后，使用“統計地質學”欄中的鉆孔功能在校驗完畢后即可生成鉆孔及探槽數據庫，使用鉆孔數據庫的風格功能，可實現不同的展示風格。

利用勘探線剖面圈定礦體及在鉆孔數據庫的創建是礦山三維建模的關鍵步驟，與之后礦塊模型的建模及礦體賦值制作礦體品位分布特征圖息息相關。

2.4 礦塊模型建立與礦體資源量估算

在礦體模型及鉆孔數據庫均建立完畢后則可進行礦塊模型的建立，礦塊模型是礦床品位推估及儲量計算的基礎，其基本思想是將礦體在立體層面上按一定尺寸分割成礦塊，后將所有礦塊根據在鉆孔數據庫中的已知品位進行估算；在Dimine 軟件中采用礦塊模型與礦體模型套合的辦法，在礦體邊界處利用變塊技術使得邊界處礦塊大小自動劃分以保證與礦體模型盡可能地貼合。

礦塊模型取礦體模型XYZ 值的最大最小值生成立方體礦塊，后按照礦體形態為約束條件即可建立礦塊模型；在經過樣長統計分析生成一致的樣長組合文件，剔除特高品位，建立過濾地質數據庫，建立貼合主礦體的走向及傾向的橢球體后，可對礦塊模型進行距離冪反比法進行估值，賦值完成后“配色”即可觀察礦體品位特征，右鍵礦體點擊“計算模型內儲量”即可進行儲量計算，其部分過程及結果及生成資源量報表見圖5。

讀者權利在《公共文化服務保障法》中也有明確的規范，比如服務保障：第九條 各級人民政府應當根據未成年人、老年人、殘疾人和流動人口等群體的特點與需求，提供相應的公共文化服務；硬件保障：第四二條 ?國家推動公共圖書館、博物館、文化館等公共文化設施管理單位根據其功能定位建立健全法人治理結構……主要包括圖書館、博物館、文化館(站)、美術館、科技館、紀念館、體育場館、工人文化宮、青少年宮、婦女兒童活動中心、老年人活動中心、鄉鎮(街道)和村(社區)基層綜合性文化服務中心、農家(職工)書屋、公共閱報欄(屏)、廣播電視播出傳輸覆蓋設施、公共數字文化服務點等。讀者權益在國家公共文化服務保障法中有了相應的規范。

圖5 生成資源量報表

3 露天境界優化與采坑設計

3.1 露天境界優化

進行露天境界優化的目的是圈定經濟合理的露天開采境界，露天開采境界的圈定的基本原則是境界采剝比小于或者等于經濟合理采剝比，及在經濟合理的前提下，最大限度地提高礦產資源利用率。

Dimine 軟件的境界優化模塊采用L-G 法來進行露天境界優化，依靠已經建立的品位礦塊模型和儲量計算結果，設定合適的礦塊模型范圍，再結合約束條件例如已經建立的礦體模型、地表DTM模型、市場價格、生產成本、臺階高度等相關經濟指標和設計參數，最終形成一合理的開采境界。

3.2 采坑設計

采坑設計的基礎要點在采坑內所有礦石的價值總和，采坑設計的目的是在最大礦產資源利用率的前提下，在境界優化結果體上確定最小采場及位置，后利用“露天礦設計”欄中的相關功能，逐步向上進行擴展，制定相應的邊坡角、臺階高度及生產平臺寬度，從而生產采坑模型，將采坑模型進行實體DTM 建模后，與地表模型進行聯合布爾運算，即可得到境界優化后的采坑的最終DTM模型。其結果見圖6。

圖6 與地表聯合運算后采坑

露天境界優化與采坑設計使得從業者相關工作大大減輕，界面較為直觀，解放了生產力，對指導露天礦山設計部分具有重大的意義。

4 采剝計劃編制

采剝計劃是露天礦山在日常生產的過程中，以年、季度、月的采剝計劃推進計劃，在Dimine中采剝計劃的推進主要依靠在已經建立好的虛擬采坑模型中進行手工的繪制，主要依靠采掘帶的方式進行實現。

利用在上部工作中已經設計好的采坑利用采掘帶進行劃定采掘量，可以自動生成采掘帶，自動生成礦量、剝離量等報表，除以上功能外，還可以實現以下功能：

（1）可隨時對采掘帶進行查詢和統計；

（2）根據坡頂線、坡底線、推進線對采坑現狀圖進行實時跟進修改；

（3）可以實現實時的中間掘溝及靠幫掘溝的開挖算量及資源量導出；

（4）直接輸出符合中國采剝計劃習慣的采剝計劃。

采剝計劃的制定立足于實際的指標，良好的人機交互，系統優化更加符合礦山實際，解放了從業人員繁重的手工作業，在指導礦山生產實際具有重要意義。

5 工程出圖

Dimine 軟件具有多種工程出圖功能，主要支持剖面圖、平面圖、鉆孔柱狀圖、最終境界圖等的出圖。

在“工程出圖”模塊中，通過設定不同模型的投影方式即可實現不同的出圖效果；例如在平面圖出圖中，鉆孔與礦體均采用投影的方式，廢石與礦塊均采用切割方式。在對應的設置模塊設置完出圖方式后，點擊“水平”即可生成對應條件的平面圖，點擊“剖面”即可生成對應的剖面圖。

鉆孔柱狀圖的出圖以已經建立的地質數據庫為基礎，搭配自己設計的表頭可實現任意比例尺的出圖方式，柱狀圖表頭為.xlsx格式，其中