3Dmine软件在露天矿三维地质体可视化建模中的应用

徐森民 任肖肖

摘  要：为实现矿山地质资料的数字化、三维可视化、准确化和智能化管理，本文结合三道庄钼钨露天矿的实际情况，利用3Dmine软件创建了地质数据库，完成了剖面图的立体化、矿体解译线的绘制、矿体模型、夹石模型、断层模型、地层模型、空区模型、地表模型三维可视化的建立，实现了快速、准确、及时的计算资源储量和图件的编制。为智能化、数字化矿山建设提供了支撑，减少生产资金、时间及人力成本投入，直接或間接为企业创造效益。

关键词：3Dmine软件  露天矿  数据库  三维可视化  应用

中图分类号：TP391                         文献标识码：A文章编号：1674-098X（2021）05（b）-0036-03

Application of 3Dmine Software in 3D Visualization Modeling of Geological Bodies in Open-Pit Mines

XU Senmin  REN Xiaoxiao

（China Molybdenum Co.， Ltd.， Luoyang， Henan Province， 471500  China）

Abstract： In order to realize the digitalization， 3D visualization， accuracy and intelligent management of mine geological data， this paper， combined with the actual situation of Sandaozhuang molybdenum tungsten open-pit， has created a geological database by 3Dmine software， and completed the stereoscopic section map， the drawing of ore body interpretation line， ore body model， inclusion model， fault model， stratum model， empty area model The establishment of 3D visualization of surface model can make the calculation of resource reserves and drawings quickly， accurately and timely. It provides support for the construction of intelligent and digital mines， reduces the investment of production capital， time and labor cost， and directly or indirectly creates benefits for enterprises.

Key Words： 3Dmine software; Open-pit mine; Database; 3D visualization; Application

三道庄钼钨露天矿是国内特大型钼钨矿生产基地，矿体平均厚度大，覆盖岩层薄，平均剥采比小，适宜露天生产开采[1]。近年来随着钼钨价格的不断攀升和科技不断发展，如何合理、及时、环保的开发利用钼钨资源，走可持续发展之路，建立绿色矿山，打造智慧矿山是洛阳栾川钼业集团股份有限公司发展的长期战略。

本文在充分利用已有地质报告、生产勘探数据和测量数据资料的基础上，建立了地质数据库，完成了剖面图的立体转换、矿体解译线的绘制、矿体模型、夹石模型、断层模型、地层模型、空区模型、地表模型、块体模型和资源储量计算模型的构建，实现了地质模型的三维可视化和资源储量计算的即时化。

1  三维建模及其可视化的优越性

三维地质模型，是运用计算机技术，在三维环境下，将空间信息管理、地质解析、空间分析和预测、地质统计、实体内容分析以及图形可视化等工具结合起来，并用于地质分析的技术。三维矿业软件不同于二维制图软件，是集空间建模、储量计算、打印制图为一体。

在三维空间平台基础上进行矿床建模、矿山日常生产管理、爆破设计应用、地质储量管理、短期及长期采剥计划的编制、生产配矿计划的编制及评价、排渣场的设计优化、安全生产管理和开采境界优化应用、打印制图等工作。也是生产设施数据与规划目标数据建立实用三维可视化的基础平台，可以为矿山生产环节数字化、快速化、准确化和智能化管理提供技术支撑[2]。

2  矿床地质特征

三道庄钼钨矿是南泥湖钼矿田的一部分，位于矿田的东部。岩性、地质构造及热液交代作用对钼钨矿体空间分布影响较为明显。矿体主要赋存在箱状背斜的轴部及其两翼，呈扇形分布于岩体外接触带。沿走向表现为东强西弱，沿倾向表现为北强南弱，在垂直方向无明显规律性变化[3]。

3  钻孔数据库建立

矿山地质数据是矿山资源评估和采矿设计的基础，是矿山生产管理的重点。矿山地质数据一般是通过探矿工程的编录包括样品分析成果等信息[4]。地质数据库则是将这些编录的信息（更主要的是取样信息）按照指定的格式存入数据库中。

3.1 原始钻孔数据表

原始钻孔数据表的建立，首先收集《三道庄钼矿资源储量核实报告》中地质勘探钻孔和生产探矿的相关数据与资料。然后以Word文件格式转换后输入到Excel表中，最后按照3Dmine软件原始数据固定导入格式，在Excel表中分别建立钻孔定位表（Collar）、钻孔测斜表（Survey）、岩性表和化验表等4个表。

3.2 钻孔数据库建立

根据勘探工程原始数据表新建数据库，然后根据钻孔定位表、测斜表、岩性表和化验表4个表格内容属性建立相应空白表，导入数据。最后，检查错误记录并验证数据导入是否成功，完成钻孔数据库创建。

3.3 钻孔的三维可视化

钻孔三维可视化，它包含孔口、孔底三维坐标的定位，钻孔的三维空间变化和地质数据基本信息。钻孔的三维空间变化基本信息主要包括钻孔长度、深度标记、延伸方向和倾角。地质数据基本信息主要包括巖性图案、化验品位、品位曲线等信息。在3Dmine软件系统环境下能过通过三维图形的方式显示钻孔的这些信息。

显示钻孔数据库包含轨迹、钻孔、图案、文字、品位曲线、品位组合和深度标记等7个选项卡，可以设置钻孔显示风格和钻孔约束，打开或保存显示样式。

3.4 样品提取及组合

样品提取即根据圈定矿体实体约束提取矿体内部的样品点，为样品组合提供基础数据。样品的组合过程是将品位信息通过长度加权的方法提取到若干点上。这些点所存储的品位信息用来为以后的块体模型估值[5]。本文根据矿山勘探工程实际情况和工业技术指标确定圈矿参数，通过对参数合理设置，实现对样品的提取和组合。

在3Dmine中有3种组合方法：（1）根据地质带组合;（2）实体内提取化验样;（3）按圈矿指标组合。本文采用根据地质带组合的方法。

矿段圈定后，其中的样品值是不能直接用于品位估计和计算的，通常是通过组合功能将这些品位值提取并保存于线文件的属性中，这样即可对线文件的属性进行利用。同时由于实际取样的长度往往是不等长的，如果用于估值计算的话，则需要将组合样品的权重（样长）变成相等的，也就是按照指定的长度进行组合量化到一些离散点上，并且通过长度加权得到每个等长样品的品位。

4  地质体模型的创建

矿体三维模型是由所有子体组合而成，每个子体由若干个面圈定而成。面由线与线、线与点互相联结三角网形成。点、线、面和体是三维空间几何形态的存在形式和构成元素。

矿体三维模型的建立，基础地质工作详细研究最为关键，基础数据直接影响对矿体的空间赋存形态的认识与构建。河南洛钼集团三道庄矿区钼矿体三维模型，依据矿山所提供的地质报告、钻孔数据和地质剖面图等资料，有效地控制着钼钨矿体的具体空间形态、矿体方位、矿体边界及其相互关系，为矿体三维模型构建提供了充分的依据。

4.1 矿体剖面图绘制

本文在《三道庄钼矿资源储量核实报告》附图中剖面图的基础上，应用剖面处理工具转换成立体剖面，进而对剖面图修正。即保留了原报告中的矿体赋存形态，又能保证矿体局部变化得到及时更新，更好指导生产。

4.2 实体模型的建立

根据三维剖面图中工业矿及低品位矿的矿体界线、夹石界线地层界线和岩性界线，进行矿体、夹石、地层和岩性圈定连接，构成封闭的矿体、夹石、地层和岩性实体模型。

4.3 地表模型和断层模型的建立

本文地表模型是通过核实报告附图中地质地形图为基础。通过3Dmine软件文件导入.dwg格式文件，转换成.3ds线文件，最后生成.3dm三维实体面文件。

断层模型的建立，首先建立断层剖面解译。其次通过剖面解译线，应用软件实体工具建立实体模型。

5  块体模型构建

本文结合矿山生产实际情况，确定合理的块体模型空间范围、块体尺寸、次级模块、估值方法和约束条件，建立矿体块体质量模型，实现了按照不同条件、不同类别、不同颜色和不同风格矿体的三维显示。

5.1 块体模型的建立与显示

建立块体模型必须建立好矿体实体模型，根据矿体三维分布范围、赋存状态和矿山生产实际情况，块体尺寸设置标准。矿体块体模型根据不同矿石类型和不同品级可以不同颜色进行三维显示。

5.2 块体赋值

赋值方法主要包括单一赋值、多边形投影赋值、实体体号赋值、最近距离法、距离幂次反比法和普通克里格法[7]。

本文根据《三道庄钼矿资源储量核实报告》中比重值，根据不同类型地层实体模型，块体约束对不同地层、不同岩性矿石和岩石比重分别进行单一赋值。品位指标估值是利用矿体空间产状、矿带长度、延深和厚度规模，确定合理的距离幂次、收索半径和估值八分区等参数进行估值。

6  资源储量计算

资源储量计算范围为采矿证范围以内，实现不同标高范围、元素、矿石品级、岩性类型矿等指标分别进行快速即时的储量计算。

7  结语

（1）本文在充分利用已有地质报告、生产探矿数据和测量数据资料的基础上，建立了地质三维模型。既保有原地质报告中的矿体形态，又实现最新生产探矿数据对矿体模型的及时快速更新，达到了更好指导生产的目的。

（2）实现了地下矿体的三维表示。该模型既能够整体展现矿体的赋存形态，也能够局部显示、复制和剪切，还能够360°旋转或创建动态剖面。三道庄钼矿床三维立体模型的建立，实现了矿体块体模型的构建和资源储量计算更加便捷准确。

（3）将先进的3Dmine矿业软件应用于三道庄钼钨矿的三维可视化模型创建、资源储量估算和评估，实现了生产环节数字化、快速化、准确化和智能化管理，为智能化、数字化智慧矿山建设提供了支撑，同时为企业快速决策提供了准确、可靠的决策系统。减少资金、时间及人力成本投入，直接或间接为企业创造效益。

参考文献

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