基于3DMine的露天矿山巷道可视化的研究与应用

侯豆豆， 杨海帆

（太原钢铁（集团）有限公司矿业分公司尖山铁矿， 山西 太原 030304）

基于3DMine的露天矿山巷道可视化的研究与应用

侯豆豆， 杨海帆

（太原钢铁（集团）有限公司矿业分公司尖山铁矿， 山西 太原 030304）

主要研究3DMine软件与矿山实际的结合应用，利用该软件的可视化功能将矿山的各种巷道在平面图上予以显示，并设置多层次的警示、提升措施，使矿山在生产过程中所有相关人员能及时了解矿山现状与巷道的关系，及时采取安全措施，保障作业安全。

露天矿山 巷道 可视化 3DMine

矿山数字化、可视化是近年来矿业领域重点研究与高速发展的新方向，而3DMine三维矿业工程软件是一款完全本地化的创新设计、为国内用户量身打造的三维矿业软件平台。其主要功能有三维可视化核心、CAD辅助设计与原始资料处理、勘探和炮孔数据库、矿山地质建模、地质储量估算、露天采矿设计、地下采矿设计、采掘计划编排等。太原钢铁（集团）有限公司矿业分公司尖山铁矿（以下简称尖山铁矿）是一个典型的露天铁矿山，矿山前期采用溜井—平硐模式的矿石开拓系统，随着矿山资源的整合，尖山铁矿的范围和规模不断扩大，原有的开拓系统不能服务至矿山终了，鉴于此又重新设计增加了一套溜井—斜井系统，目前溜井—平硐系统已全部停用，采用溜井—斜井系统进行矿石运输。

随着矿山开采的不断推进，距离废弃巷道及在用巷道的距离也慢慢变小，并开始影响作业安全，国内开采矿山时曾经发生过设备掉入废弃巷道或采空区，造成人员伤亡、设备损坏的严重事故，因此需要特别注意巷道对采矿作业安全的影响。

尖山铁矿在引入3DMine软件之前，已经完成了对原矿石开拓系统的处理，由于没有应用可视化的相关技术，对采场巷道、峒室的掌握仅限于主管技术人员和个别领导，由于掌握人员较少，在处理原开拓系统的各种巷道、峒室时多次发生由于管控或沟通不及时或管控疏忽而产生安全隐患，为正常生产带来不少麻烦。

1 采场巷道的梳理

尖山铁矿现有巷道有施工平巷、胶带斜井、破碎峒室、人行进风斜井、施工斜井、驱动站等，总的来说是种类繁多、布置复杂。以溜井斜井系统为例，见表1。

表1 尖山铁矿溜井斜井系统主要巷道峒室列表

2 CAD模式下巷道峒室的立体化、可视化处理及存在的问题

2.1 CAD模式下巷道峒室的立体化、可视化效果

尖山铁矿在引入3DMine软件之前，主要使用CAD软件辅助生产，使用CAD软件效果图如下页图1和图2。

2.2 存在问题

1）立体图不易和平面图合二为一，使大部分人不能直观地了解采场巷道、峒室的情况，不便于服务生产。

2）平面图存在和该图上其他线条相互交叉、遮挡的问题，使图面看上去杂乱无章。

3 3DMine模式下采场巷道峒室立体化、可视化研究

鉴于在CAD模式下采场巷道峒室的立体化、可视化存在上述问题，在尖山铁矿引进3DMine软件后，利用该软件三维可视化效果好的特性，结合采场现状，进行采场巷道峒室立体化、可视化研究。

图1 尖山铁矿溜井—斜井系统CAD模式下立体示意图（单位：m）

图2 尖山铁矿溜井—斜井系统CAD模式下平面示意图

3.1 利用开放线生产采场现状DTM表面

1）将采场现状线进行必要的修饰及补充完善后按测量数据全部赋上Z值（高程），形成3ds文件（线文件）。

2）选择菜单【表面】-【生产 DTM表面】命令，生成采场的现状的DTM表面。

3.2 利用已收集的巷道数据建立巷道立体模型

1）为便于建立巷道模型，将巷道断面全部简化为圆形，以巷道最大的宽度或高度为直径，设置巷道的中线。

2）运行菜单【地下】-【由中线形成巷道实体】-【由中线生成】，选择圆形断面，设置参数，最后生成巷道实体。尖山铁矿溜井—斜井系统3DMine模式下立体示意图见图3。

3.3 采场现状与巷道立体模型的结合

采场现状与巷道立体模型结合即将采场现状的DTM表面模型与巷道的立体模型按统一坐标系放置在同一图形范围内，但同样存在从表面无法看到地下巷道的情况，此时采取的措施之一是：将采场现状的DTM表面半透明化，使地下巷道显示出来，或是采用3DMine软件的三维视图（见图4和图5）。

通过以上措施能较好地将采场巷道与现状相结合，打印出图后给人以直观明了、简单易懂的感觉，有助于引起较多人关注，进而方便管理控制。

图3 尖山铁矿溜井—斜井系统3DMine模式下立体示意图

图4 尖山铁矿溜井—斜井系统立体模型与采场现状结合

图5 尖山铁矿溜井—斜井系统立体模型与采场现状结合三维视图

4 巷道安全距离控制范围的划定与标识

巷道立体模型与现状结合完成后就要划定控制范围，尖山铁矿根据兄弟矿山对采空区处理的研究成果，并结合自己的实际情况，划定了尖山铁矿巷道控制标准（见下页表2）。

为了将表2中的控制范围直观的表现在结合图中，需要将结合图控制范围内的表面区分成不同的颜色。

利用3DMine软件运行菜单【表面】-【闭合线裁剪DTM表面】将控制范围内的表面裁剪掉后，重新生产生成DTM表面，再设置成规定颜色，以示区别（见下页图6）。

5 结语

3DMine矿业软件虽然提供了很好的工具和平台，但是在实际建立模型过程中更要发挥建模人员的主观能动性，根据实际情况和经验进行必要的改良，以使软件发挥更好的作用。

表2 尖山铁矿巷道峒室安全距离控制标准

图6 尖山铁矿巷道安全距离控制范围示意图

[1] 叶海旺，王荣，韩亚民，等.基于3DMine的鄂西高磷赤铁矿凉水井矿区三维建模[J].金属矿山，2011（11）：89-92.

[2] 孙璐，戴晓江.建立矿山三维模型中3DMine矿业软件的应用[J].中国非金属矿工业导刊，2011（1）：60-62.

（编辑：苗运平）

Research and Application of Visualization of Open-pit Mine Roadway Based on 3DMine

Hou Doudou,Yang Haifan
（Jianshan Iron Ore,Mining Branch of Taiyuan Iron&Steel(Group)Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030304)

This paper mainly studies the 3DMine software and combining application of mine.Using the visual function of the software,various roadways in the mine are displayed,and multi-level warning and promotion measures are set up,which makes all relevant personnel in the production process of mine can timely understand the relationship between the status quo of mine and roadway so as to take safety measures and guarantee safe operation.

open-pit mine,roadway,visualization,3DMine

TP202：TD177.2

A

1672-1152（2017）04-0075-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.29

2017-04-25

侯豆豆（1986—），男，毕业于北京科技大学，现在太钢矿业分公司尖山铁矿从事采矿工艺技术，助理工程师。