3DMine三维软件在露天矿山的应用

（青海鸿鑫矿业有限公司，青海格尔木 816000）

1 测量

3Dmine软件以模块方式构成，由三维核心、地质数据库、表面模型等多个模块构成。在3Dmine软件中，测量工作具有较强的交互性功能，可实现不同测量仪器数据与软件的通信接口，使不同实际测量数据可快速导入形成图形数据。

使用测量数据库可测量存储不同类型的数据，可满足不同阶段和不同文件的测量。该软件可与Excel、AutoCAD等软件的图形进行交换，使测量工作更简单、方便。以某矿山为例，在长期生产和发展过程中该矿山已经积累了大量数据资料，通过对资料进行分析、整理，分类导入数据实现空间建模，再对不同数据构成进行建模组合，即可完成数字空间模型。

（1）建立井巷实体模型。导入井巷数据，根据参数生成模型，即可实现快速建模，生成的三维模型应使用布尔运算，将相交部分、露出部分的线框删除，再合并形成一个整体。

（2）建立空区模型。根据剖面图建立空间模型，空区边界线在经过施工人员现场测量后进行绘制。老矿区与新矿区存在差异，比如部分矿区已经被挖空，由于安全原因无法到达边缘，应结合图纸资料等进行判断，建立比较准确的空间模型。

（3）建立实体模型。

（4）建立地表表面模型。运用全站仪实际测量数量或RTK、Cass、AutoCAD等文件，导入3Dmine中，赋予坐标系、高度、三维等高线等，以等高线作为约束条件，在等高线上生成不规则三角网建立地表模型，再进行渲染、按照Z轴产生颜色过滤。

（5）建立矿山数字空间模型。在3Dmine中，将不同模型组合即可生成矿山数字空间模型。三维空间数字模型在具体实例中的运用，首先根据建立的3Dmine模型，在查询、分析、计算、统计等功能的支持下，完成矿产的勘探与采矿设计等工作。在开拓、深孔设计阶段，使用3Dmine开拓设计创建岔口与弯道等复杂图建，便可快速调整坡度、计算工程量。

2 地质

2.1 中深孔设计

以铅锌矿的开拓和深孔设计为例，该矿山主要使用无底柱分段崩落法，使用已经完成的数字空间模型、3Dmine软件提供的中深孔爆破方案进行钻孔，钻孔方式可以分为扇形孔、平行孔、手动控制单孔等，同时设计孔的参数，如最小抵抗性、钻机参数等，在设计后创建一系列爆破回采单元，控制每个单元的切割巷道、块体边界参数等，设计排线位置、钻机位置、炮孔位置边界参数等，完成深孔的爆破设计工作图。

2.2 块体报告、矿量计算

根据已完成的地质块体实体模型建立块体模型，通过设置块体报告内部参数信息，如统计方式、比重等，在得到参数的基础上生成块体储量报告文件。

地质块段法是传统储量计算中较常用的方式，运用在空间块体模型中，不同项目探测得到的探矿工程将显示地质特征，将其投影到垂直、水平面上，用来圈定矿体的范围，划分块段及得到矿体储量级别。

3Dmine软件使用不规则三角网生成数字地面模型、三维地质实体模型，运用块体概念、变块技术，建立矿山矿体的综合模型。使用地质统计学的方式，对块体模型进行评估、计算，可选择使用线性内插值的方式进行评估。结合我国固体矿产储量分级标准，根据得到的矿产储量级别范围，得到储量级别矿石量。

2.3 验收报告

拖入井巷工程实体，同时拖入巷道中心线，系统对井巷工程量进行验收操作，并自动计算得到参数，在指定位置输出工程量验收报表，方便后续操作。在地表工程施工前测量地表数据，根据施工后得到的地表数据，建立施工前后的地表模型，进行施工前后对比分析，可快速生成填方量，再生成开挖填方清单量报表，得到验收报告单。

为保证工程施工条件间的有序衔接，应制定矿山开拓系统的三维设计，在具体开采过程中，三维设计可对安全性、投产建设、全生命周期技术经济指标等方面起到关键作用。

3 采矿

采掘计划在矿山生产与经营管理中具有决策性作用，3Dmine软件为采矿的安全生产计划编制，提供了方案制定平台。一方面，在三维环境下，可使地下各种采掘工程在空间分布上、地质的空间关系上更清晰、透明；另一方面，三维地质块体模型清晰展示了块体地质属性，比如品位、岩性等，提供了空间分布状态的同时，可在计算编制中快速运用以上信息，为方案编制、计划制定提供了基础。

当矿山设计、生产计划、推进计划、设备应用、规模扩大等参数发生变化的情况下利用3Dmine技术，管理人员可分析客观情况，快速制定相关方案，保证生产按照进度计划有序推进。

在国内，运用3Dmine软件制定采矿计划，根据实际情况，制定中长期计划、短期计划、长远计划。在市场竞争激烈的背景下，应制定科学严谨的采矿计划，可根据每个计划时间内的时间长度、总时间跨度的不同进行设计。一般情况下露天采矿计划主要分为长远策略目标、短期生产计划、日常作用计划等。

月度计划属于日常作业计划，可直接指导、调整矿山的生产环节，具体流程包括编制采剥计划、确定剥采比与重点部位推进线、做好开拓准备、制定采剥计划等。

3Dmine工程软件可通过基础建模、赋值，直接设计斜坡道、直接剥离、采矿预演等。当确定划定区域后可以自动计算方量，能够计算矿石保有量、备采矿量、岩量等，实现矿种分类、单独计划、汇总等，可根据实际生产需要进行调整，每次调整系统均会自动报量，同时更新系统图形。

3Dmine软件制定的月度采矿计划所需资料包括年度采剥计划进度、月度验收图等。在实际运用过程中，由于该软件具备自动更新、计算等能力，无须投入过多的人力，可自动生成地质分层平面图。

采矿计划的设计必须以工程平面图为基础，因此，在设计前需要完成工程平面图。因此，可将月度验收地形图导入3Dmine软件中，将多个参数连线形成施工现场的采矿图。保存生成的工程平面图，之后调入地质块体模型中，确定挖掘计划参数。

根据年计划、矿山的实际情况，可制定月计划采矿量、剥离量，圈定采掘带时软件自动选择集技术、自动捕捉、快速生成。为保证露天矿山能够如期进行，会根据发生预期、意外停顿等可能发生情况，提前制定备采矿量的生产。备采矿量在国内被划分为开拓矿量、回采矿量，与计划剥离相同，在3Dmine中，圈定开拓量、回采量，并对多层矿体自动计算自动报量，多次调整参数直到与设定数值相一致。

4 安全管理

3Dmine软件使用可规划设计矿山开拓系统三维模型，同时与常用的3D打印软件相兼容，打印3D模型。

（1）露天矿山开拓系统有利于保证矿区内生产顺利进行，可保证项目提前投产，做好安全管理，对矿山的发展具有重要意义。

与传统的二维地图可视化相比，三维的表现力度更强、设计更简单，可顺利进行生产作业。三维数字软件的使用有利于开拓系统和降低工作强度，且能够显著提高矿山正常运转的可靠性。

（2）运用该软件将传统的二维地貌图形导入3Dmine中，拓展三维可视化设计系统的基础，建立开拓系统模型，直观展示矿山运输道路形态，提高决策人员对露天矿山开拓系统空间分布的认识。可方便快捷地计算填方工程量和绘制施工图纸，可模拟分析系统等，达到开采环境一体化、直观化等效果。

（3）三维数字矿山软件进行可视化道路规划时，有利于实现对矿山的布局，可调整生产计划、优化作业面等，能够更好地服务日常工作生产调度、管理，提升工作效率，推动项目工程稳定进行。

随着露天采矿技术的快速发展，露天采矿以原本的信息简单化、设备小型化、开采零散化等特征朝设备智能化和大型化等方向转变。三维矿业工程软件使开采模型设置更直观生动，在运用过程中可集成多项技术，实现矿山生产规划、设计，增加矿山日产量、验算工程量。

在安全管理方面，该系统运用全球定位系统，可实时跟踪采矿现场车辆，对车辆设备进行实时跟踪，实施现场的安全管理。

5 结语

3Dmine矿业工程软件可运用在矿山测量、建立三维模型、数据处理等多个方面，在融合现代技术的基础上，根据空间分布特征设计矿山、做好计划编制、指导矿山生产，实现对矿山的动态化管理的过程。