Surpac三維軟件在礦山生產地質工作中的應用
——以貴州錦豐爛泥溝金礦為例

楊 明，魯裕民，向 洪，2

（1.貴州錦豐礦業有限公司，貴州 貞豐 562200；2.中國黃金集團貴州有限公司，貴州 貴陽 550005）

錦豐爛泥溝金礦位于貴州省黔西南州貞豐縣境內，是一座百噸級超大型金礦，也是完全按照國際化標準一次性設計、建成并投入運營的采選冶一體化礦山。錦豐在礦山建設初期，引進多套國際上先進的Surpac礦業三維軟件，開采過程中地質、測量、采礦以三維軟件為基礎共享數據，能迅速結合最新工作成果直接指導生產部門安全高效的開采，極大地提高了生產效率。

1 Surpac在錦豐金礦成功應用的前提條件

國內有許多大型礦山一次性引進大量的Surpac軟件，但在具體應用的時候困難重重，僅停留于瀏覽展示階段。許多技術人員一時難以接受工作方式的改變，仍用傳統的方法開展工作，造成軟件閑置浪費。其實Surpac 學習使用并不難，一般能熟練使用CAD 的技術人員往往很容易接受，其相關原理、概念有相通之處，但要用好軟件還需要一定的條件。

1.1 人員配置和軟件數量

合理穩定的人員配置和功能劃分是確保三維軟件成功應用的前提，以錦豐地質為例，地質團隊技術人員17 人（另有助理8 人）各司其職，組織結構見圖1：其中高級地質師負責生產鉆探設計、礦體解譯、模型更新、數據庫維護和生產地質監管，綜合地質師負責貧化損失管理、資源儲量管理，編錄地質師負責巖芯國際化編錄，跟班地質師負責掌子面素描、生產跟蹤。錦豐擁有6個Surpac軟件地質角色，另外還有Micromine、3Dmine等三維軟件作為補充，鑒于錦豐合理的休假倒班制度，軟件數量能充分保證在崗人員學習和工作使用。

圖1 錦豐地質團隊人員配置及功能劃分

1.2 企業對三維軟件的重視

在錦豐金礦項目運營之初，公司沒有采用國內傳統的地、測、采工作方式，而是搭建了錦豐Surpac 三維技術平臺，培養技術人員使用三維軟件解決生產問題。依托Surpac 軟件，露天礦和井下礦目前已順利采出礦石量（含副產礦、低品位礦）近2000×104t，并且貧化損失得到了很好的控制。

在客觀條件上，錦豐金礦運用大型機械化設備進行采礦，采場數量多分布廣、生產循環快，對技術服務工作的時限要求非常高。每一炮都需要技術人員進行跟蹤判斷，一旦礦體發生變化，需要立即或幾個小時內完成礦體線更新、采礦設計變更和測量重新放線，這種情況傳統的工作方法是難以快速應對的，這也限定了錦豐必須大力推廣使用三維軟件來指導生產。

在企業管理方面，公司領導層歷來非常重視技術人員Surpac 軟件使用水平的提高，每年都會有相應的軟件升級和培訓費用，并經常開展軟件使用技術比武和交流，最終形成了錦豐統一的軟件應用機制、工作流程、工作程序和工作標準。

2 Surpac在錦豐生產地質工作中的應用

錦豐爛泥溝金礦礦體主要受斷層及旁側節理裂隙控制，形態復雜，且礦體與圍巖特征基本一致，肉眼難以分辨，因此礦山在勘探和生產過程中施工大量金剛石鉆孔，根據豐富的鉆孔數據建立了完善的地質信息數據庫和較為準確的礦體模型、構造模型、資源模型以及品位控制模型等。地質技術人員以數據庫和各種模型為基礎指導生產，以數據庫和模型的更新為重點開展地質工作，其與生產相關的主要工作流程見圖2。

圖2 地質與生產相關的主要工作流程

2.1 生產探礦鉆孔設計

首先，在設計之前明確靶區及要遵循的一些原則。錦豐根據地表勘探鉆孔建立了初始的井下資源模型，模型中塊體大部分是控制和推斷資源，生產鉆探的目的就是將這部分資源升級到探明級別，設計鉆孔的時候以模型中Au品位不小于1.0g/t的塊體為靶區。爛泥溝金礦井下采用上向水平分層進路式膠結充填采礦方法，分層高度5m，每4 個分層作為一個分段，分段高度20m，每個中段分為三個分段，為了較好地控制采礦貧化、損失，井下鉆孔基本上按20m×20m 網度控制。其他設計要求遵循國內生產鉆探工程一般布置原則，本文從略。

然后，打開Surpac 軟件依次載入井下巷道實測文件、構造模型、資源模型，載入地質數據庫，顯示已完工鉆孔的信息。根據鉆探硐室的布置及勘探范圍，使用軟件的畫線功能完成鉆孔設計線文件并編號保存，導出鉆孔參數（孔口坐標、方位、傾角、孔深）。

最后，將鉆孔設計數據錄入數據庫加載顯示，并和鉆孔線文件在軟件三維視窗中進行檢查，核對無誤后下達鉆探指令。

利用Surpac 軟件在三維模式下進行鉆孔設計，可以非常方便的疊加各種關鍵信息，可以預測鉆孔軌跡即將經過的地層、構造、礦體位置，可以輕松的通過移動鉆孔起點或終點來調整鉆孔參數，這些都是傳統工作模式難以做到的。另外在井巷工程、管線縱橫交錯的區域，用三維軟件設計鉆孔可以更好地避開各類工程設施，避免造成意外貫穿。

2.2 地質數據庫

地質數據庫模塊是Surpac 中最重要的模塊之一，鉆孔數據是礦山項目開發的起點，錦豐地質技術人員時刻在跟數據庫打交道。首先是數據采集：編錄工程師以代碼的方式對鉆孔揭露的地層、巖性、構造、RQD、蝕變、礦化等進行編錄，井下跟班工程師對當班每一個采礦的采場進行跟蹤描面、采樣，這些數據按鉆孔分類后以.xls或.xlsx格式保存。然后是數據導入：錦豐開發了數據庫前臺，可以根據數據類別點擊相應按鈕來完成數據檢查和導入，對于報錯的數據找出原因解決后再次導入。最后是調用數據庫，參考軟件教程不再贅述。

筆者在與其他礦山同行交流三維軟件的應用時，了解到其單位在推廣過程中往往卡在了數據庫這一步，究其原因無外乎歷史原因或習慣問題造成的困難。其一：數據質、量參差不齊。國內礦山探礦主要以穿、沿脈刻槽為主，礦體復雜時則工程數量不足，僅能建立初步模型以供展示但難以指導實際生產采礦。另外刻槽樣品起始位置大多未經實測，在使用過程中容易積累系統偏差。其二：數據格式轉換困難。國內地質編錄信息一般以文字描述，以紙質或掃描電子版的形式存檔，多年下來積累海量紙質、圖片數據，不經轉換進不了數據庫，也無法被Surpac 識別調用。轉換工作繁瑣枯燥，但又不能出錯，礦山單位應結合國家、行業標準及礦區實際情況，將地質資料中有關地層、巖性、構造、RQD、蝕變、礦化等信息建立代碼轉換對照表，安排專門的人員來完成此項任務。其三：平臺化問題，地、測、采沒有統一用Surpac軟件工作，有時地質用Surpac，采礦、測量用CAD，無法長期執行。針對這幾個問題，建議有志于三維化的礦山企業可以考慮用鉆探代替坑探，用代碼編錄代替傳統編錄，并協調技術部門使用同一款三維軟件辦公。

2.3 礦體解譯

錦豐井下礦的開拓和開采是按計劃分步驟進行的，因此礦山地質的生產鉆探工作是逐步展開的，礦體解譯也是按照生產鉆探的進度，分區域逐步進行。為適應礦山生產的實際需要，錦豐井下礦的礦體解譯不做礦體實體，而是通過10m 間距的剖面礦體線，5m 間距的平面礦體線的方式來解譯礦體，認識礦體，圈定方法與國內礦體圈定原則基本一致。平、剖面解譯完成后，執行Estimate Block model 宏命令對選定的水平分層估值，繼而得到礦塊礦體線并提交給采礦工程師，其總體流程見圖3。

圖3 礦體解譯流程

礦體解譯的過程充分體現了三維軟件的優勢，其剖面功能的效率遠超傳統方法，并且可以將不在同一勘探線上的鉆孔信息投在生成的剖面上，提高探礦工程使用率。錦豐在Surpac軟件自帶功能的基礎上二次開發了一些實用的宏命令，又進一步提高了工作效率。

2.4 貧化損失控制與計算

采礦過程中的貧化與損失對礦山企業經濟效益、礦山壽命影響較大，降低貧化損失是每一個礦山地質工作者的職責和努力目標，錦豐金礦利用Surpac 軟件在采礦設計和生產開采階段進行控制，取得了較好的效果。

在設計方面，采礦工程師根據礦體邊界線、品位控制模型和鉆孔數據庫，可以做到精準合理的設計采場穿、沿脈，按照不同位置礦體的厚薄、品位的高低控制進路規格，從設計源頭上降低貧化損失，做到應采盡采，最大限度利用礦產資源。

在開采階段，主要從以下幾個方面進行控制：①測量工程師根據采礦設計線文件及時放線，避免巷道打偏。②地質人員及時跟蹤每一炮掘進，結合最新的實測文件，發現掛幫礦或底板未見充填體的情況通知生產及時處理。③地質人員使用Surpac 載入最新礦體線，提前預知夾石位置，加強研判或轉載。④邊緣進路若未能揭露出礦體邊界，需在軟件中檢查核對已有鉆孔信息，選擇合適位置擴幫或打探眼探幫后再決定。⑤采場結束后，根據測量實測3DM再次檢查幫、頂是否有值得回收的殘礦，避免因未采盡而造成損失。

通過Surpac 軟件可以幫助技術人員準確、直觀地認識礦體形態、采礦設計、實際巷道三者之間的關系，可以最大限度控制貧化損失。

2.5 資源儲量報告

生產礦山資源儲量的消耗、保有計算是地質工作的日常任務，采用Surpac 塊體模型報告的方式加以約束條件，可以方便的報告出需要的保有和消耗，其流程如下：載入模型→設置報告格式→設置報告字段、分類→加載約束條件→報告結果。

Surpac 軟件報告資源量十分快捷，它可以方便礦山隨時了解剩余保有資源量及其分布情況，為礦山開采設計、采掘計劃的編制及生產管理提供必要的資料。軟件報告也存在數據可靠性的疑問，探礦工程測量的誤差大小、礦體解譯準確與否、模型參數設置是否合理等等都會影響到數據最終結果。錦豐在這些方面做了很多努力，例如：鉆探工程每一個孔口都要求實測，測斜和孔深驗證要求高于行業標準；鉆孔資料、描面資料多人交互檢查，確保原始記錄準確導入數據庫不出錯；井下采場空區全部實測并生成三維實體模型；礦體解譯安排專門的技術人員負責，并根據生產開采的實際情況適時修正等等。通過多年的實踐和探采對比，筆者認為以地質統計學為基礎的三維軟件資源儲量估算數據是可以滿足預算要求和指導生產的，其他礦山企業不妨嘗試。

2.6 地質制圖

各種地質圖件是指導礦山設計和開采的重要依據，也是礦山地質工作的主要成果之一，常見如垂直剖面圖（橫剖面圖、縱剖面圖）、水平斷面圖（水平斷面地質圖、坑道地質平面圖）、投影圖（垂直縱投影圖、水平投影圖）、礦塊三面圖等等。Surpac軟件帶有的自動繪圖功能，采用所見即所得的方式可以非常快捷、直觀、方便地得到上述圖件。技術人員可以根據需要來顯示或隱藏各類巷道（開拓工程、采場、測量控制點）、鉆孔（地層、巖性、構造、樣品、品位）、地表地形和各種模型等等。軟件還可以直接編輯或調用各種圖例、圖框、圖簽模板，并使用Surpac 繪圖窗口或DraftSigh 在打印或繪圖之前進行查看和編輯數據，DraftSigh 還可以將Surpac 繪圖文件另存為CAD 格式文件，兼容使用性強。

傳統的手段來完成這些地質圖件的繪制和更新，不論是手工還是CAD制圖，其效率都有限，平剖面來回轉換的過程也容易出現差錯，更加缺乏三維空間的既視感。若使用Surpac即用即切的剖面功能和自動繪圖功能可以輕松生成各類所需圖件，大大地提高技術人員的工作效率。

3 結語

三維可視化是現代礦業邁入數字化、智能化的一個重要標志，三維軟件的應用可以明顯提高礦山技術人員工作效率和管理水平，礦山企業領導層應高度重視并選擇合適的礦業三維軟件，建立成熟的軟件應用體系，實現礦業強國。