基于Surpac软件的矿体三维模型的构建

赵新月　周杨杨　王思梦　李诗达

摘要：“数字矿山”“智慧矿山”和“无人矿山”是现代矿山信息化研究的热点，矿体三维模型的构建提升了矿山地质三维信息的可视化程度，是实现“数字矿山”“智慧矿山”和“无人矿山”核心基础。本文借助国际矿业软件Surpac建立了四川省冕宁县太洋沟铅锌矿矿体三维模型，重点探讨了建模过程中原始地质数据的处理、地质数据库的设计、模型的构建中涉及的方法与技术。矿体三维模型的构建，更有利于掌握矿体形态及资源储量的分布，为今后矿床的勘查开发、经济评价提供重要的指导帮助。

关键词：三维地质建模；Surpac；地质数据库；矿体模型

在地学领域，以平面图和剖面图为主的传统的二维地质信息的模拟与表达已经很难跟上现代信息化发展趋势的步伐，在计算机硬件性能不断改进的同时，地质数据库、GIS等技术快速崛起，三维地质建模及可视化的研究所占比重越来越大。对比于传统地质数据的表示方法，三维立体模型具有更多的优势，它能够更加客观准确地表达各种地质现象，快速直观地表现地质单元的空间展布关系，使得地质问题的解决和地质图件的绘制变得便捷。

1.Surpac软件简介

1981年，澳大利亚SSI公司开发了Surpac这一大型矿山工程软件，其采用java语言开发图形界面，且具有多个功能模块，如数据库、实体模型、块体模型、测量、采矿设计等。20世纪末，我国的矿山企业和地勘行业逐步引进Surpac等三维地质软件并应用于实践，关于Surpac等三维地质软件在矿山应用研究的理论成果也来越多，国内的科研院校和公司也陆续开发了DIMINE、3DMine等三维地质软件。在建立矿床模型方面，Surpac软件基于地质数据库提供了功能强大的建模工具及模块，具备多种建模方式，实现了动态操作，模型具有良好的闭合空间结构，是进行矿床建模较好的开发工具，是矿床三维建模的最常用的工具之一。

2.矿床地质概况

四川省冕宁县太洋沟铅锌矿床位于四川省冕宁县冶勒乡冶勒杂岩片、拉谷盆子剪切带上。矿体赋存于拉谷盆子韧性剪切带Cu-Pb-Zn矿带中的石英脉中，受剪切带以及带中岩性控制。该矿体的顶底板均为糜棱岩化的闪长质混杂岩。

矿体赋存标高为+3995m～+4115m，由4个中段水平巷道控制。总体呈脉状，在采矿权范围内长184m，倾向上延伸长度112m，平均厚度2.79m。矿体倾向为80°～110°，倾角47°～59°。该矿床为石英脉型硫化物矿床，其主要矿物为黄铜矿、闪锌矿和方铅矿，其次为黄铁矿等。各组分平均品位Cu0.65%、Pb5.16%、Zn2.39%。

3.地质数据库的建立

3.1原始资料收集与处理

建立矿体地质数据库，首先要收集原始勘探工程数据。由于矿区主要探矿工程为坑道工程，故数据必须以巷道工程形式进行采集。在建立数据库之前，需要对井巷工程数据做相应处理，具体内容如下：①找出因主观因素造成的错误数据并修改；②井巷名字的字符设置为大写；③将向下井巷的倾角设为负值。

处理后的数据信息可分为四类，即井巷孔口信息、井巷测斜信息、岩性信息、取样信息。这种做法具有数据清晰、结构简单且符合关系数据库格式，方便进行数据管理。

3.2地质数据库的建立

建立矿体三维模型的基础是构建研究区的地质数据库。地质数据库是指以勘查或工程的方式所获取的岩性、样品分析等数据为基础而建立起来的数据库。在Surpac软件中建立地质数据库的基本流程见图1。

在导人数据之前，首先需要建立一个数据库结构作为框架。在Surpac的地质数据库中，包含软件自动建立的三个强制性表，分别为：开孔坐标表（Collar）、测斜数据表（Survey）和转换表（Translation）。因本次建模收集了样品的.化验数据和岩性数据，故手动添加岩性分析表和样品分析表即可。将表格整理和设置好之后，可以依次导人“开孔坐标表”“测斜数据”“化验数据”“岩性数据”。完成信息的导人工作后，将矿山的4个中段的井巷数据信息存放于CSV格式文件中，导入后所创建的矿体地质数据库表格数据简要关系见下图2。

4.三维模型的构建

4.1巷道模型

矿体与巷道的空间位置关系可由巷道工程的三维模型直观地反映。巷道工程的三维模型可根据搜集到的矿山的中段平面图和坑道素描图等图表数据材料构建。数据库成功建立后，便可以設置软件中孔迹线、岩性情况、岩层走向等工程信息，以不同的风格呈现。此外，由于该矿床矿石类型为硫化物矿石，根据《铜、铅、锌、银、镍、钼矿地质勘查规范》DZ/T0214-2002，并结合开采选冶指标的实际情况，采用的工业指标确定为：矿床最低工业品位Ph≥0.7%、Zn≥1%、Cu≥0.4%。建立的巷道三维模型见下图3。

4.2矿体模型的建立

建立矿体模型首先应根据建模目的来选择适合的方法。通常采用以下3种方法：剖面线法、合并法和相连段法。

本次建模采用以井巷数据为主，勘探线剖面为辅的方法。步骤如下：①根据Cu的品位显示井巷（为不同品位不同颜色），并沿勘探线位置作剖面；②对各剖面进行地质解译，通过一系列闭合的线将矿体圈出；③比照原勘探线剖面图中矿体的边界对所圈矿体进行修改，并以线文件形式保存；④选取多种矿体连接的方法准确连接矿体边界线，并生成矿体模型；⑤验证并修正模型。最后生成的矿体模型如图4所示。完成后，为了便于检查研究区矿体与工程的相对位置关系，可以在Surpac软件中将它们同时显示，如图5所示。

5.结论

矿体的形成具有复杂性、整体性、系统性等特点，传统二维地质图的展示方法只能通过平面图、剖面图、素描图及各类文字表格汇总展示矿体的各类地质信息。而利用Sur-pac软件构建出的矿体实体模型，有利于快速获取矿体各类信息，具有更直观、更形象、多角度观察的特点，有助于提升研究区地质的信息可视化程度，更全面准确地掌握矿体外部及内部特征，进而有效指导勘查部署和开采管理，对矿产资源合理开发利用与矿床经济评价起到重要的指导作用。