地下金属矿山三维可视化采矿设计研究

徐炎明

摘要：本文研究对象选择地下金属矿山，研究内容为三维可视化采矿设计等内容。首先对地下金属矿山三维可视化采矿设计进行详细介绍，重点放在创建三维可视化采矿方法模型方面，然后详细分析了设计结果输出，针对如何创建模型加以阐述，希望为国内地下金属矿山采矿设计提供有价值的借鉴。

关键词：地下金属矿山;三维可视化;采矿;设计

随着现代化信息技术的快速发展，采矿业也迎来了全面发展。目前矿山井下作业已经开始使用全新技术，比如使用率较高的三维可视化采矿技术，与传统CAD二维平面相比，这种技术主要使用三维建模，借助计算机生成人机交互模型，该模型类似于矿山内部真实情景，不过属于缩小版，建筑模型能够对矿山内部整体情况全面了解，比如切割工程顺序，布置模式以及裁准等，在此基础上开始设计剖切面，展开实验性切割，然后就可以获得剖面图，选择匹配的切点，减少施工环节出现的误差率，全面提升施工效率。除此之外，结合三维建模具体数据对采切工程量进行精准计算，同时还要计算矿石量以及采切比，利用三维模型展开模拟演练，有助于降低在实践过程中的失误率，全面降低安全风险。最后利用软件将施工图以及采矿所需的爆破点位图等直接输出，为之后施工提供理论以及数据方面的参考。

1 地下金属矿山三维可视化采矿设计

1.1工程概况

本文所在区域为铁矿山，主要生产铁矿石，当然也包含其他包括铜、锌、金、银、铅在内的多种金属元素，整体资源比较丰富。矿山包括多个不同的岩体，主岩体数量为2个，周边还包括6个大小不同的小岩体。矿体外围基本上都为大理石，抗体分布在地下200～800米的地方，矿体整体规模大致在600平米左右，开采主要包括两个步骤，首先开采范围为200米到400米，第2个阶段为400～800米。主矿体全部都是铁矿石，矿体分布比较均匀，周边为大小不等的小岩体，拥有较多的铜矿体。该矿区含铁量相当高，在所有矿物中占据比例达到90%以上，其中主要为赤铁矿，其中一些还包含磁铁矿，铜矿体基本上以黄铜矿为主。

1.2创建三维可视化采矿方法模型

（1）采矿方法设计准备工作

采矿方法设计准备工作相当关键，只有前期准备工作做到位，才能确保后期各项工作的稳定开展。准备工作比较复杂，也是单体采矿的基础保障，首先需要创建三维实体模型，其中内容包括4个，除储量与开拓系统之外，还包括地表以及矿体等相关模型。通过这些模型可以随时进行采矿演练，结合矿区实际情况选择匹配的采矿方法，然后确定采矿重要参数，比如矿种尺寸大小，爆破点具体方位，采准尺寸以及切割规模等等，然后就可以直接进行实体演练，各项尺寸大小保证合适，以此为基础再应用于实际采矿中。

（2）矿块划分

要想确保开采位置足够准确，其中基础保证在于矿块划分，结合矿体矿层具体分布情况，对矿体划分多个块层。首先对开采顺序以及相关参数进行确认，然后对三维实体模型划分为多个块层，该过程主要用到三维建模软件，确保数据精准可靠。块层分割完毕之后筛选将要开采的块层，然后确认具体的开采方式，此时可结合实际情况切割阶段矿体，将选择好的块层进行精确分割，就可以得到包含大量矿石的块层，再经过提炼即可获得所需的金属。在划分矿块的时候，其中关键操作在于借助建模软件对包含大量金属矿石的矿块进行划分，以此为基础确认具体的切割点与爆破点，防止在实际开采的时候出现过度耗损，避免在开采时出现安全风险，图1为三维模型建模示意图。

（3）采准工程实体建模

采准工程實体建模方法主要有两种，第一种为留矿采矿法，另外一种则为分段空场法。本文采准工程实体建模结合实际情况选择使用分段凿岩阶段空场法，也属于第二种方法的其中一种，这种方法操作起来安全性较高，设计有专门巷道运输矿石，具有相当高的采矿效率，当然也有一些不足之处，其中主要在于成本较高。在采准工程施工过程中分段凿岩阶段空场法用到的设备有多个，除了溜井、电靶道以及运输巷道之外，还包括凿岩时所需的巷道以及人行天井。其中关键部分在于创建巷道，该过程为这种建模法最关键的一个步骤，也是确保工程安全的重要环节。当前巷道建模法主要包括两种，第一种为延伸断面生成实体法，另外一种则为中线加断面法。

（4）切割工程实现

切割工程指的是借助三维建模实体寻找精确切割点，然后将矿石切割出来。切割工程具体内容主要包括两个，首先主要切割矿石以及周边的岩体，另外一个为切割底部漏斗上方的部位。在切割周边岩体的时候有明确要求，通常要超过矿石体积，厚度与矿石基本保持一致，当然也要切割底部漏斗上方。

（5）爆破设计

在采矿工程中爆破设计属于相当重要的一个组成部分，其中重点在于选择合适的爆破点，通过三维实体创建模型，然后对爆破点展开模拟，随时进行现场演练，以此为基础可以获得有价值的爆破文件与数据，为后期工程开展提供数据参考。在采矿工程中爆破设计的内容主要集中在设计巷道工程方面，当然矿长矿柱以及切割工程爆破设计也是非常重要的内容。除此之外，爆破钻孔也是比较关键的一个环节，结合钻孔深浅度主要包括三种，除浅孔与中深孔之外还包括经常见到的深孔，矿井实体建模步骤可见图1。

2 设计结果输出

2.1计算采准切割工程量

开采工程开展的基础在于计算采准切割工程量，利用切割模拟矿体的方式对所需数据进行精准计算。

2.2 输出爆破结果

开采成功与否以及开采量大小直接受到爆破大小以及爆破点等因素的影响，因此爆破数据务必要保证足够精准，不能出现任何偏差。

2.3 输出矿块剖面图和施工图

利用三维可视化实体创建模型，然后对输出剖面图进行切割，对演练数据进行整理总结，结合所得结果开始输出施工图。通过这种方法，可以将矿体内部具体情况以及采切过程更好的反映出去，与传统模式相比，这种方法精准度以及真实性更高，对后期开采过程将带来很大帮助。

3 结论

针对实际矿体展开三维可视化分析探究，不难看出三维实体真实性更高，利用这种模式可以让技术人员对采矿过程进行全面了解，有助于施工人员了解采矿具体过程，对后面的施工将带来很大帮助，防止出现过度损失等现象，在此基础上全面提升采矿效率，为矿山开采数字化建设打下良好基础。

参考文献

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