謝偉

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)化、智能化已成為礦山建設(shè)的必然趨勢(shì)，而三維模型是智能化中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。旨在借助DIMINE三維軟件建立礦山地質(zhì)三維模型，利用其強(qiáng)大的三維可視化功能，為后期沙溪銅礦實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化提供技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】智能化；DIMINE；三維模型

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，礦山的數(shù)字化、可視化得以實(shí)現(xiàn)。目前國(guó)內(nèi)外已開(kāi)發(fā)出眾多三維數(shù)字化軟件，并得到了廣泛運(yùn)用。DIMINE軟件是中南大學(xué)數(shù)字礦山研究中心自主研發(fā)的一款三維數(shù)字化軟件，具有強(qiáng)大的三維可視化功能，并在功能操作上更簡(jiǎn)便、更方便。本次借助DIMINE軟件建立礦山三維礦體模型，并證明模型誤差在允許范圍內(nèi)，能作為為后期沙溪銅礦實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化數(shù)據(jù)資料。

1 礦床地質(zhì)概況

沙溪銅礦床為熱液型-斑巖型銅金礦床。其中，某礦段礦體主要產(chǎn)出去復(fù)背斜東翼，礦體分布長(zhǎng)約1000m，水平寬約600m。本礦段礦體由9條勘探線53個(gè)鉆孔控制，礦體主要賦存在石英閃長(zhǎng)斑巖巖體內(nèi)，少量賦存在巖體上接觸帶泥質(zhì)粉砂巖中，形態(tài)較為穩(wěn)定。Ⅲ號(hào)礦體為本礦段最大的主礦體。

礦體呈現(xiàn)較復(fù)雜的形態(tài)，剖面上總體呈不規(guī)則的似層狀、透鏡狀，礦體頭部和尾部經(jīng)常有分叉現(xiàn)象，水平中段及縱剖面上呈啞鈴狀。礦體總體走向15～35°，礦體傾向南東東，傾角25～55°左右，多在40～50°，礦體少量由于脈巖的侵入破壞，以及含礦巖體本身礦化不均勻，局部存在少量夾石。礦體頂板最高標(biāo)高-136.9m，底板最低標(biāo)高-941.42m。

2 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

2.1 原始數(shù)據(jù)收集及整理

收集對(duì)所有原始資料，主要是鉆孔和坑道等探礦工程數(shù)據(jù)，提取見(jiàn)礦的探礦工程數(shù)據(jù)。根據(jù)平剖面圖，核對(duì)孔口坐標(biāo)、鉆孔深度、測(cè)斜數(shù)據(jù)、樣品數(shù)據(jù)的信息，重點(diǎn)查看鉆孔深度要不小于測(cè)斜深度的最大值很取樣位置的最大值，編制對(duì)應(yīng)的孔口表、測(cè)斜表、樣品表。根據(jù)DIMINE數(shù)據(jù)表格識(shí)別格式，將表格保存為txt或csv文件。

2.2 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

將之前講的三個(gè)表導(dǎo)入DIMINE軟件，另存為DIMINE軟件數(shù)據(jù)表格，作為建立地質(zhì)數(shù)據(jù)的的數(shù)據(jù)源。在此工程中，需對(duì)數(shù)據(jù)表格進(jìn)行檢測(cè)，生成檢測(cè)報(bào)告。運(yùn)用生成的三個(gè)表文件，生產(chǎn)鉆孔DMD模型，并轉(zhuǎn)化為DMG文件。如圖1所示：

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)的更新與展示

鉆孔數(shù)據(jù)會(huì)隨著探礦工作的不斷進(jìn)行而不斷增加，所以鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)需要不斷完善、不斷更新。DIMINE軟件能夠迅速實(shí)現(xiàn)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)的合并和錄入，滿(mǎn)足數(shù)據(jù)不斷更新的要求。此外，該數(shù)據(jù)庫(kù)還能進(jìn)行編輯、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)分析及三維可視化顯示操作，能更直觀的顯示鉆孔數(shù)據(jù)信息與礦體之間的關(guān)系，并能通過(guò)不同的顏色段來(lái)顯示品位分布情況。

3 三維模型建立

3.1 礦體模型的建立

該模型的建立是三角面片模擬礦體的三維空間的展布形態(tài)。為了滿(mǎn)足實(shí)際運(yùn)用的需求，所建立的三維模型需要與地質(zhì)隊(duì)所提供的報(bào)告相符合。因此，本次采用提取平剖面礦體邊界線圈連礦體的方法建立三維礦體模型。在模型的建立過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)通過(guò)對(duì)剖面線框建立的模型后期檢驗(yàn)，對(duì)模型切各個(gè)中段平面圖時(shí)，與地質(zhì)報(bào)告CAD圖存在較大偏差?？紤]到剖面間的礦體連接不可控性，在圈連礦體時(shí)，加入各中段平面礦體輪廓線共同約束創(chuàng)建模型。按照勘探網(wǎng)度，加入相同間距的平面圖，滿(mǎn)足控制程度。最后，對(duì)礦體模型進(jìn)行有效性檢測(cè)，進(jìn)行優(yōu)化，刪除多余的多段線和保持面片方向一致，直至達(dá)到要求。建成的三維礦體模型為礦體的空間展布提供更直觀的認(rèn)識(shí)。

3.2 塊段模型的建立

為方便對(duì)三維礦體模型進(jìn)行品位估值和儲(chǔ)量計(jì)算，需要對(duì)礦體模型用一定規(guī)格的小立方體模擬其形態(tài)，我們稱(chēng)此模型為塊段模型。利用鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)，能對(duì)塊段模型每個(gè)小立方體估值，進(jìn)而計(jì)算礦體的儲(chǔ)量。

①立方體尺寸的確定：理論上來(lái)講，小立方體的尺寸越小，計(jì)算越準(zhǔn)確，但是計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)增多，所需時(shí)間更長(zhǎng)。所以，綜合考慮礦山勘察網(wǎng)度、開(kāi)采最小單元、品位變化情況等因素，確定小立方體的內(nèi)外尺寸均為4×4×2m。

②估值方法與橢球體的確定：估值方法通常有兩種，一種是距離冪，一種是普通克里格。由于鉆孔數(shù)據(jù)偏少，不滿(mǎn)足變異函數(shù)分析；并通過(guò)對(duì)兩種方法的估值結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，相差很小，本次就采用比較簡(jiǎn)單的距離冪的估值方式。估值所用的橢球體參數(shù)由礦體的走向、傾向、厚度和三個(gè)方向的長(zhǎng)度確定。本此采用的橢球體參數(shù)為100×0.6×0.4。

3.3 塊段模型品位估值

對(duì)之前的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行樣長(zhǎng)組合，并利用礦體模型約束，對(duì)礦段模型進(jìn)行品位估值。估值后的塊段模型表示了礦體的品位分布，能利用不用顏色區(qū)分高低品味分布，更直觀地為采礦設(shè)計(jì)提供依據(jù)（圖2）。為了在采場(chǎng)礦量計(jì)算中簡(jiǎn)單區(qū)分礦石與廢石，先將礦體模型添加屬性類(lèi)型并賦值為“0”，定義為廢石，待估值完用，用礦體對(duì)礦體模型進(jìn)行約束，然后再將屬性賦值為“1”，定義為礦石，這樣在計(jì)算時(shí)，在分類(lèi)計(jì)算中可以計(jì)算范圍內(nèi)的礦石與廢石的量。

4 儲(chǔ)量計(jì)算

根據(jù)估值好的塊段模型，對(duì)礦段某礦體進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算并統(tǒng)計(jì)分析。將統(tǒng)計(jì)結(jié)果與礦山地質(zhì)報(bào)告儲(chǔ)量進(jìn)行對(duì)比，可以看出模型計(jì)算出的儲(chǔ)量與傳統(tǒng)地質(zhì)方法計(jì)算的儲(chǔ)量基本吻合。地質(zhì)儲(chǔ)量的相對(duì)誤差為-1.4%，在不同方法計(jì)算儲(chǔ)量的允許誤差范圍內(nèi)。實(shí)踐證明利用DIMINE軟件建立三維模型計(jì)算儲(chǔ)量比較準(zhǔn)確，誤差控制在允許范圍內(nèi)。這方面DIMINE軟件已經(jīng)取得了儲(chǔ)量司的認(rèn)可。表2為某礦體三維模型計(jì)算儲(chǔ)量與傳統(tǒng)地質(zhì)儲(chǔ)量數(shù)據(jù)的對(duì)比情況。

表2 三維模型儲(chǔ)量與原傳統(tǒng)地質(zhì)儲(chǔ)量對(duì)比表

5 結(jié)論

自動(dòng)化、智能化已成為礦山發(fā)展中的一個(gè)必然趨勢(shì)。做好三維模型是建設(shè)智能化礦山的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)代化技術(shù)革新的迅猛發(fā)展，使的三維數(shù)字化成為可能。DIMINE軟件結(jié)合了地質(zhì)、測(cè)量、采礦等核心專(zhuān)業(yè)，在礦山行業(yè)得到廣泛使用。

沙溪銅礦為斑巖型銅礦床，具有儲(chǔ)量大、品位低、夾石多等特點(diǎn)。所以開(kāi)采過(guò)程中需要更準(zhǔn)確的地質(zhì)數(shù)據(jù)作支撐。DIMINE軟件作為一個(gè)三維數(shù)字軟件，提供更直觀、準(zhǔn)確的模型數(shù)據(jù)，結(jié)合沙溪銅礦獨(dú)特的模型構(gòu)建方法，提高礦體模型的準(zhǔn)確性。依托建立的地質(zhì)模型，完成后續(xù)的設(shè)計(jì)工作，縮短設(shè)計(jì)周期，使人力資源得到高效利用。

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[責(zé)任編輯：湯靜]