论Surpac在地下采矿巷道建模中的应用

覃金字，刘 莺

(中信大锰矿业有限责任公司大新分公司，广西大新 532315)

0 前言

2009年底，广西大新锰矿进行资源整合，随着资源储备的不断增加，资源的分布也越来越分散，这就给资源管理及利用提出了新的要求，传统的管理方法与手段已不再适合越来越复杂的地下开采现状，近年来数字化技术不断完善与提高，已经出现了数字化地球、数字化矿山等新概念。在这样的大背景下，2010年大新锰矿率先在广西锰行业提出打造数字化矿山构想。同年，在综合对比各种矿山软件优、缺点基础上，引进当前国际上市场占有率高，技术革新力量强、技术服务全面、容易掌握、功能强大的Gemcom公司Sucpac三维数字化矿山软件。

由澳大利亚Surpac国际软件公司(SSI)开发的Surpac软件系统，用户覆盖全球110多个国家和地区，并于 1996年进入中国市场。Surpac软件自1981年问世以来，致力于矿山生产和地质勘探等领域，得到广大中国用户的支持和认可，并于2004年获得中国国土资源部的认证，是一套在矿山领域具有领先水平的大型数字化矿山工程软件，可广泛应用在资源评估、地质测量、矿山开采设计规划、生产计划管理，乃至矿山闭坑后复垦设计的整个矿山生命期，能帮助矿山企业实现开采设计、计划和管理工作的数字化、信息化[1]，并在矿山地下采矿中得到很好应用。

1 三维实体巷道构建原理

Surpac构建巷道三维模型方法有2种：一种是根据巷道中心线生成实体巷道，提取巷道工程平面图中的巷道边界并以此绘制中心线，根据巷道中心线周围的测点坐标对中心线赋高程值，结合巷道设计断面进行巷道三维建模；另一种由测量数据生成实体巷道，根据巷道的实测边界线，生成巷道顶板和底板的DTM表面模型，再通过2个段之间创建三角网连接顶底板DTM模型进而建立巷道三维模型。

建立巷道模型工作流程，如图1所示。

图1 建立巷道模型工作流程

2 实例

大新锰矿矿区长约9 km，宽2～2.5 km，是同时进行露天采矿和地下采矿的大型锰矿矿山，随着实际开采的不断进行，井下巷道不断增加而更加复杂[2]，而传统的CAD巷道图只能将巷道抽象显示成双线，这种显示方式不能直观地确定井下巷道的空间位置关系以及巷道与周边岩体的空间位置关系，尤其是与露采工作面的空间位置关系，利用Surpac软件很好地解决了这个问题。在大新锰矿地下采矿开拓过程中，我们成功利用Surpac软件绘制了深部中段三维巷道图(如图2所示)，图中附带的各种信息及参数都实现了自动绘制。

图2 Surpac软件建立的三维巷道

下面以其中的00 m(见图3)水平中段为例，说明从CAD巷道平面图转到Surpac软件建模的全过程。

2.1 原始CAD平面图的处理

由于原始巷道工程平面图中所包含的信息较多，需对巷道平面图进行CAD处理[3]。提取CAD原图中关于巷道的信息，对其中与巷道建模无关的信息进行删除：首先在CAD图中对00 m以外的中段巷道线、点号和高程数据删除，只保留下00 m中段中心线，见图3。

图3 00 m中段中心线

2.2 巷道中心线的处理

为了使巷道模型与实际情况一致，需将巷道中心线根据测点坐标赋高程值。在Surpac软件中，把前面处理过的CAD巷道中心线文件直接拖入软件工作区，保存为 Surpac线串格式文件(＊.str)。移动线文件，观察方位，使巷道中心线上各点不在同一水平，以方便观察中心线上各点的位置。点击工具栏中的标记，显示巷道中心线上的点，依次重复点击“编辑—点—点属性”进行对中心线上的点进行编辑，直至巷道中心线与实测测点吻合后，保存。见图4。

图4 编辑修改后的00 m中段中心线

2.3 巷道断面的制作

根据巷道不同的实际情况，绘制不同的巷道断面图。可以在CAD中绘制巷道断面，要求巷道断面底线的中点与原点重合，然后将文件导入 Surpac中，生成线串文件；也可以在 Surpac软件中直接绘制。本次建模中，假设以3 m×3 m的尺寸在Surpac中创建巷道断面形状大小，然后将线文件保存为掘进断面3x3.str线串文件。

2.4 巷道三维模型的构建

调入处理过的的00 m巷道中心线文件，选择“设计—地下采矿工具—由中心线与断面形成巷道实体”，输入断面线文件——掘进断面3x3.str，(注意，选中封闭的首、末断面选项以使生成的巷道成为1个闭和的实体)，执行后选取巷道中心线，可得到以下结果，如图5所示，即巷道三维模型，保存为00 m巷道.dtm文件。

图5 00 m巷道三维模型

3 结语

利用Surpac软件建立地下采矿巷道三维模型，一方面可以结合矿体模型，直观地了解矿体与巷道间的空间位置关系，还可以通过报告实体体积计算工程量，从而指导矿山巷道施工设计和工程计划编制，辅助矿山生产；另一方面，结合地表建模，可以直观地反映露天采掘工作面与地下采矿巷道的空间位置关系，对企业及时掌握采掘工作面与巷道的动态空间关系，做到预报并及时准确地指导安全生产，意义十分重大。Surpac软件在地下采矿巷道的应用，为实现现代矿山的科学化管理、构建数字化矿山奠定了基础。

[1]薄建芬，朱文峰.Surpac软件在尖山铁矿的开发和应用[J].山西冶金，2009，32(4)：18-20.

[2]徐海，罗周全，刘晓明.复杂巷道工程三维可视化建模方法研究及应用[J].矿冶工程，2011，31(1)：20-23.

[3]苏成哲，朱建新，袁海平，王瑞.马坑铁矿采矿工程三维巷道建模研究[J].江西有色金属，2010，24(2)：3-6.