基于矿山地质工程的三维可视化开采技术研究

禹朝群，刘东升

（1.河北钢铁集团矿山设计有限公司，河北 唐山 063000；2.正元国际矿业有限公司，北京 101300）

社会经济的长期飞速发展，促成了人民对生活用品和工业用品的巨大需求，作为获取自然资源重要手段的矿山开采迎来了发展的新机遇。在这种大形势下，勘查新矿藏自是重要，但是对已发现矿藏内部挖潜，提高产能更是事半功倍的有效措施。传统的矿山地质勘查资料的储存形式为图纸和电子版资料，信息间的关联度不高，无法立体、直观展示地下真实情况，而且极易形成遗漏，造成浪费甚至遗留安全隐患。借鉴建筑行业的BIM技术，为矿山的地质工程建立三维的数据库，可以实现对矿山地下环境与资源的“一目了然”，所有已勘测的地质信息，通过立体图像化的形式展现在面前，作业面、地质危险带、矿带分布图甚至作业进度都通过这一简单的形式展现。矿山数据变得直接化，复杂的数据简单化。对于地质矿山实现建立可视化模型，主要是将地质矿山结构学和计算机技术的综合应用两方面相互结合，建立完整的三维立体可视化模型对于工程勘察和矿山设计等均具有良好意义，可满足找寻矿山活动的基础规律，为地质矿山研究的相关工作人员提供未来研究方向。

1 基于矿山地质工程建立三维可视化地质数据库

随着矿山开发技术的不断优化，所收集到的矿山数据集不再具有单一性，面对勘探数据信息的复杂多样化，需要对这些大量的数据集进行选择性研究或保留，对重复的信息进行删除操作，同时挑选出具有代表性数据满足所建数据库对数据信息的需求，例如在勘察过程中，对地质矿山勘察时的钻孔位置或孔洞朝向、勘察地区矿山的岩石情况等均为三维可视化地质数据库所需数据[1]。

1.1 数据库存储信息

在三维可视化地质数据库中对矿山开采数据实现分析及归类，对数据信息的要求主要包含以下四部分：①实施开采中的具体勘察位置的设定，设立X轴，Y轴，Z轴三维立体空间上的坐标轴，Z轴表示进行开采的最大深度，X轴和Y轴表示二维平面上的开采点。②根据设立的空间坐标轴进行矿山开采轨道的设计，可画出空间路线包括开采角度，并对地质岩石影响开采路线作出分析报告，同时对可实现的轨迹进行编号，最终作出矿山开采空间的三维图像并在计算机进行呈像。③开采中对岩石样本进行采集，主要包括对岩石类型，岩石硬度及性质的数据库归类。④对矿山开采后的样品进行选择性采集，选择出具有代表当地矿山特点的样品进行信息数据收录，最终进行分类化验[2]。

1.2 三维可视化地质数据库的建立

三维可视化数据库的建立首先要进行可行性的系统的选择，在固定Suepac系统下进行三维立体可视化数据库的建立，其次选择地质矿山类型的数据库进行编辑操作，打开操作页面后，自定义建立调查组别表格、三维立体矿山空间数据表格和三维与二维转换表格，为了使数据表达更加清晰准确，在上述表格基础上建立地质信息学数据表和样品表。

在实现三维可视化地质数据库的表格建立后，进行表格中字段或内容的完善，设立表格内容为chart格式字段，每个表格进行相同步骤的执行，执行过相应的命令后，在弹出窗口添加相关矿山地质工程的数据信息，定义至小数点后两位，将所有信息存储在相应格式的文件夹下。

依照有关部门对地质矿山的开采指标或某些地区对矿产资源的实际需求量进行矿山三维数据评估时，数据量低于指定平均线时对其开采不给与统计，要到三维可视化数据库中的数据样品表格中。点击“数据库”菜单项，实现“编辑”操作，继续插入抽样的数据，在指定操作窗口下选择“样品转换”表格，对搜集的数据进行表名定义，字段长度编辑，转换结果和描述的书写。对数据值高于指定的平均线的矿山数据，实现开采前将勘察的数据插入到三维立体转换表格，将二维平面数据转换成三维立体数据，将数据存储至三维立体矿山数据表格，完成执行后，持续对调查组别的数据进行分析比对，完成数据的导入，实现数据库的完善。

2 构建基于矿山地质工程的三维可视化开采模式

基于矿山地质工程的三维可视化开采技术的设计具有高度的可行性，建立的三维数据库具有下述三点优势，首先对收集的数据可实现清晰地整理，数据库内每个表格结构单一，操作简单。其次可将针对复杂矿山的勘察内容简单化，将繁琐的步骤进行细分，将矿山数据监测，开采时的手段技术，开采后期的数据编号收录及不达标开采矿山的样品等每个具体阶段分别进行人员分工。最后对地质矿山收集的数据规范化处理，对所存储文件的格式要求更加严格，使调出数据的过程时间缩短，将复杂数据简单化，方便后期对矿山数据的保存及归类。

2.1 有针对性的收录矿山地质信息

在指定系统实现矿山的具体数据的导入后，针对开采技术的不同对收录信息进行归类，用三维可视化系统识别不同的岩石矿体，可通过设置不同颜色进行数据的不同分类，将具有相同特征点的矿岩信息归结为同一类，具有特殊形态特征的岩石样品进行单独样品表记录归类，在样品表同样设置不同颜色，相同种类的资料信息进行选择性删除，对具有相同特征性信息的矿岩进行格式更改并存储。

2.2 建立三维可视化开采技术的模型

在建立三维可视化技术模型研究时，主要具备以下流程及成果：①地质矿山三维可视化数据库包含了矿山前期勘察的资料数据和勘查中期对矿山存在矿石的统计，两者结合形成了大批量的数据集，三维立体数据库的应用简化了对大规模数据的分析，所以在建立可视化模型时，三维数据库数据的准确性是确保模型精准的基础。②在固定系统下的三维可视化技术模型包括了勘察点进行时倾斜角度数据、三维空间勘察点的数据、矿岩样品数据等三个方面内容。进行数据检验时，一次性对数据进行筛选整理。③在三维可视化技术模型结构下针对数据库中自定义表格对数进行详细分析，在系统中导入结构功能，描述矿岩具体特征，为该模型可实现区分不同种类的地质矿石、矿石品阶高低等研究打下基础。

3 结语

文章对基于矿山地质工程的三维可视化开采技术进行研究，通过对三维可视化地质数据库的建立，研究其对存储信息的需求，进行初级三维可视化开采技术的模型的构建，对地质矿山工程的勘察进行三维立体化实现。未来国家针对矿山地质工程的发展会随着三维可视化开采技术的不断优化而逐步壮大，建立更加全面的数据库，多方面保障矿山开采的全面性，文章设计技术的功能将进一步完善，将促进国家矿岩开采行业向着更加安全高效率的方向发展。