Dimine软件在金山金矿三维建模中的应用

林永峰 张文国 金宝 吴鹰

摘要：基于三维建模理论，地下矿山三维可视化是矿山数字化建设的重要组成部分，也是矿山未来发展的必然趋势。以金山金矿为工程背景，应用Dimine软件建立地质数据库和相关三维模型。详细介绍了建立的地质基础数据库、地形模型、巷道模型、矿体模型和储量模型等。通过三维可视化模型，可更加直观地反映矿山地表地形、矿体空间形态及其空间位置关系，对矿山安全生产、资源的合理开发与利用及长远发展都具有重要的意义。

关键词：数字化;三维可视化;Dimine软件;三维建模;数据库;安全生产

中图分类号：TD679文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2020）10-0051-04doi：10.11792/hj20201010

引 言

在传统的矿山生产过程中，矿山工作人员在平面状态下，以二维平面图和剖面图来表示矿体形态及赋存状态等。这种方式表达的信息不充分，图形缺乏直观感，而且存在着手工作业多、工作强度大、速度慢等问题。随着地质统计学、数学、计算机图形学和三维可视化技术的发展，利用计算机进行三维建模，生成采矿单体设计模型已经成为一个重要的研究方向。

中国黄金集团江西金山矿业有限公司（下称“金山金矿”）是一家集采选为一体的大型黄金矿山企业，其前身为江西国营金山金矿。建矿初期生产区只有金山金矿区，综合采选能力为50 t/d，经过30多年的探矿增储和资源并购，目前已拥有3宗采矿权和2宗探矿权，综合采选能力3 000 t/d，年产黄金1.3 t。本文以金山金矿为例，利用Dimine数字采矿软件系统平台（下称“Dimine软件”）建立地质数据库和相关三维模型，实现地质信息的数字化和可视化，为建设数字化矿山奠定了基础。

1 工程背景

1.1 矿区地质

金山金矿地处赣东北韧性剪切带蛇绿岩混杂岩带之韧性推覆变形带中，矿体产于金山—朱林韧性剪切带应变中心超糜棱岩、糜棱岩—金矿化蚀变岩带中。矿床成因类型为受韧性剪切带控制的变质热液型，工业类型为贫硫化物蚀变岩型。矿区断层多但规模不大，矿区水文地质条件属简单类型，主要有V1、V2、V7、V10 4条矿体，矿岩界线呈渐变关系，生产中主要靠化验品位来圈连矿体[1]。

1.2 矿区生产

金山金矿采用斜井开拓，中央进风、两翼回风的通风方式，矿石采用中央主斜井箕斗提升，供矿能力2 000 t/d。矿区采矿方法根据矿体赋存状态的不同选取不同的采矿方法，以中深孔落矿采矿法、充填采矿法及进路式采矿法为主[2]。

2 三维建模

金山金矿从长沙迪迈数码科技股份有限公司引进Dimine软件，组织技术人员对软件进行理论学习和基础应用培训，系统整理矿区资料，建立地质数据库、地表模型、井巷工程模型、采空区模型、矿体模型。矿区模型建立后，依托Dimine软件，地质、测量、采矿技术人员根据职责分工，在探矿设计、储量估算及提交矿块资料给采矿技术人员后进行采矿设计、矿体二次圈定、爆破设计等。

2.1 Dimine软件

Dimine软件是以地质统计学和优化理论为基础，实现从矿床三维地质建模、储量计算与动态管理、测量验收与数据的快速成图、地下矿开采系统设计与开采单体设计、回采爆破设计、生产计划编制、露天开采境界优化、露天采场设计、采剥顺序优化与计划编制到各种工程图表的快速生成等工作的可视化、数字化[3]。

2.2 地质基础数据库的建立

2.2.1 原始数据的收集与处理

地质数据库就是将不同工程的采样信息有机地组合在一起，共同表示钻孔完整信息的数据集合。可见，地质数据库是最基础的数据源。同样，地质数据库的可靠性和完整性也直接影响矿山的生产安排等。金山金矿生产至今已有30多年，各类地质数据庞杂，保存的方式多樣，为建立地质数据库，本次研究系统梳理了地表钻孔数据、坑内钻探数据及坑道地质采样数据，三类数据按照Dimine软件建立数据库的要求分别建立表格。

2020年第10期/第41卷机电与自动控制机电与自动控制黄 金2.2.2 钻孔数据

根据Dimine软件数据库的格式要求，对钻孔数据库进行整理、分析、处理，然后建立地质数据库的3张表，分别为开口表、测斜表、样品表，其中前两项为强制性表。各数据表结构见表1。

在数据库中依次导入.CSV格式的开口表、测斜表、样品表，分别选择相应的字段，完成数据库的导入。建立地质数据库后，可以在Dimine软件中对钻孔数据库进行钻孔三维风格显示、数据提取及数据统计分析（见图1）。

2.2.3 坑道数据

1）测点信息表信息提取。将中段平面图导入Dimine软件中形成三维图件，获得中段平面图的三维图件;提取其中的导线点及导线层，检查导线的完整性，对不完整的导线进行补充后合并导线完成，并检查导线方向。将生成的导线使用右键复制为Excel数据，直接生成导线点坐标。将上述导线点信息及导线点填入测点信息表中（见图2）。

2）工程信息表信息提取。该步骤主要是给坑槽数据命名与类型定义。对每个坑槽井数据进行命名与类型定义，并将工程信息手工填入测点信息表中。

3）样品表信息提取。样品表承载了所有的样品信息，同时也承载了样品的位置信息，提供化验表数据（见表2）。

起始测点和终止测点，按照导线点编号及导线方向填写;样品起点高度与终点高度设置为-1，即样品高于中段水平1 m设置;起点横距或终点横距，需通过测量巷道样品起点或终点到导线的水平垂距获得;样品终点步距即为样品终点到起始测点的距离，可由样品长度进行累加获得。

以上3张表格填写完毕后，导入Dimine软件，然后经过数据校验并修改错误，形成坑道数据库（见图3）。

2.3 地形模型

Dimine软件采用不规则三角网来构建地质体三维可视化模型。TIF是按地质特征采集的点根据一定规则连成覆盖整个区域且互不重叠的许多三角面构成的一个不规则三角网，先由三维空间坐标上点集中的相邻点，相互之间连成三角面，再由相邻的三角面组成三角网，形成上下不漏气的面。对矿区地形资料进行分析，去除无用的信息，保留地形等高线、勘探线、道路等建模所需信息，并进行整理优化、分图层进行管理，最后保存为Dimine软件的文件格式。利用Dimine软件“等高线赋值功能”可快速对等高线进行高程赋值。高程赋值完成后，在三维状态下通过旋转图形观察线条和点的赋值是否正确。高程赋值后的金山金矿地形见图4。

2.4 巷道模型

Dimine软件中建立巷道模型的方法有步距法、双线法、极坐标法、断面法、腰线法等，根据巷道性质、形态的需要选择相应的方法，实际应用中多采用双线法和断面法。金山金矿巷道模型主要采用双线法生成巷道模型（见图5）。

2.5 矿体模型

在三维解译之前，将地质勘查提供的图纸导入Dimine软件后，将矿体边界线提取到同一文件下，为进行三维解译提供参考。由于金山金矿矿体不连续性明显，如V1矿体同时存在多个比较大的分矿体，并且小矿体众多;因此将同矿体编号的轮廓线放在同一图层中，且将有连接关系的矿体轮廓线置于同一下级图层中，没有连接关系的置于小矿体图层中，建立的矿体模型见图6。

2.6 储量模型

储量模型为地质应用的一个方向，主要是使用之前建立的地质数据库与矿体模型进行储量推算。Dimine 软件提供了完善的储量统计方案，主要包括传统的断面法、块段法，同时还提供以距离幂或克里格法为基础的块段模型储量推估方案。块段模型的主要思想为将矿体细化为一定小尺寸的基础块，由这些同尺寸的基础块构建矿体模型，通过空间插值方法推估这些基础块质心点的平均品位，在此基础上进行储量的统计和计算，为实现地质资源储量的动态管理、采矿设计指标计算、开采评价等提供数据。距离幂及克里格法即是提供这种空间插值的一种数学方案。由于克里格法对数据的变异性要求较高，金山金矿储量统计采用以距离幂为基础的块段模型进行估算储量[4]。

一般情况下，矿体外部低品位矿的混入会对矿体平均品位造成贫化，而内部高品位矿会相应提高矿体平均品位。因此，在使用数据库进行品位推估前，需要处理低品位矿和高品位矿。使用Dimine软件的过滤机制能对高品位和低品位样段进行处理，样品处理依据地勘报告中关于边界品位与工业品位等工业指标的界定。

使用Dimine软件提供的块段模型功能建立矿体的储量模型。建立的块段模型应尽量反映矿床的主要特征：矿体形态和断层地质构造，矿体空间形态与地表、工程的关系。因此，确定块段模型范围时，需要考虑矿床在空间上延伸的方向和长度。具体建模参数后续研究。再将块段模型赋值完成，可使用块段模型中的块段统计功能进行储量统计，获得金山金矿的储量统计量表。

该方案的优势与传统方案相比，可以很方便地获得金山金矿的品位分布情况，为矿山的探矿规划和精细化采矿提供数据支撑，同时大量的工作由计算机自动完成，操作简便。

3 结 语

金山金矿利用Dimine软件建立矿区三维模型后，为矿山地质、测量、采矿工程技术人员及管理者提供精准高效的设计和管理手段，能够更加直观地了解金山金矿礦体分布规律及内部构造等信息，使地质信息数字化、可视化，为资源的合理利用开发及储量的动态管理提供了条件，也为公司建设数字化矿山奠定了基础。

[参 考 文 献]

[1] 江西有色地质勘查四队.江西省德兴市金山金矿田金山金矿区金矿勘探地质报告[R].景德镇：江西有色地质勘查四队，1993.

[2] 林永峰，王传崔.无轨机械化安全高效回收残矿技术应用[J].建筑工程技术与设计，2014（30）：842-843.

[3] 冯瑞，李雪峰，高占义，等.Dimine软件在乌山铜钼矿三维矿体模型中的更新及应用[J].黄金，2015，36（3）：48-52.

[4] 长沙迪迈数码科技股份有限公司.DIMINE数字采矿软件操作手册[R].长沙：长沙迪迈数码科技股份有限公司，2016.

Application of Dimine software in the 3D modeling of Jinshan Gold Mine

Lin Yongfeng1，Zhang Wenguo2，Jin Bao1，Wu Ying1

（1.Jiangxi Jinshan Mining Co.，Ltd.，China National Gold Group Co.，Ltd.; 2.Lingyuan Rixing Mining Co.，Ltd.）

Abstract：Based on 3D modeling theory，3D visualization of underground mines is an important part of mine digital construction and an inevitable trend of mine development in the future.In the case study of Jinshan Gold Mine，Dimine software is used to establish the geological database and related threedimensional model.The geological basic database，terrain model，roadway model，ore body model and reserve model are introduced in detail.Based on 3D visualization model，the ground terrain，spatial morphology of ore body，and its spatial relation in mines can be displayed in a more explicit way，which is significant to safe production in mines，reasonable development and utilization of mine resources，and longterm mine development.

Keywords：digitization;3D visualization;Dimine software;3D modeling;database;safe production