Surpac软件在尖山铁矿的开发与应用.doc

Surpac软件在尖山铁矿的开发与应用臧 龙（太原钢铁集团（有限）公司矿业公司尖山铁矿）摘 要利用矿业软件Surpac，建立尖山铁矿地质数据库，并创建了矿体的实体模型及块体模型，实现了矿体的三维可视化。可进行储量计算，为矿山设计及矿体圈定提供依据，开发了深孔块段程序及采矿程序，构建起三维虚拟采矿系统。另外，我们还利用软件建立了尾矿库的立体模型，使尾矿库的生产管理工作更加直观快捷，能及时了解尾矿筑坝排放情况，报告剩余库容。我们还在不断拓展软件的应用，如建立选矿区、生活区的立体模型。关键词尖山铁矿三维矿体模型Surpac软件Exploitation and application of the software Surpac in Jianshan Iron MineZang long(Jianshan Iron Mine of Mining Industry in Taiyuan Iron&Steel (Group) Company Ltd.)Abstract: Using the mining software Surpac,building up geological databank of Jianshan Iron Mine, and the model of actual ore body and the model of block body have been built up thus the three-dimensional visualization of ore body is realized.It is possible to calculate the reserves using these models,which is the basis for making mining design and for blocking out mining area,the deep hole block program and mining program are exploited, three-dimensional dummy mining system has been built up. Otherwise, using the software,we have built up the diorama of gangue storing space,which can make the production and control of gangue storing space much easier,realize the dam and let of gangue storing space in time, and report the remain capacity. Moreover,we are extending the using of the software ceaselessly, such as buinding up the diorama of the mill run area and living area.Key words: Jianshan Iron Mine; three-dimensional ore body model; software Surpac0引言数字化矿山是矿业今后的发展方向，而三维矿体模型的构建则是数字化矿山建立的基础。由澳大利亚Surpac国际软件公司（SSI）开发的Surpac软件系统，是一套在矿业领域内具有国际领先水平的大型数字化矿山工程软件，可以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的所有阶段中，能够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，并在太钢集团尖山铁矿得到很好的应用。1尖山铁矿三维矿体模型的构建1.1矿床地质特征尖山铁矿位于山西地台西部，吕梁隆起中北段，西川河北支断裂以南到西川河断裂之间的断裂带内，由含矿岩系组成向斜和背斜褶皱。铁矿层赋存于太古界吕梁群袁家村组片岩系的硅铁建造中，为鞍山式沉积变质铁矿床。1.2地质数据库的建立通过对尖山铁矿的钻孔数据库进行规范，将其整合为4个数据表：Collar、Survey、Translation和Sample表，分别记录矿区钻孔的孔口位置、深度、测斜、岩性和品位等数据信息，利用Surpac软件可在三维空间内显示钻孔轨迹、方位及品位值。图1 尖山铁矿钻孔立体模型通过在三维空间内显示钻孔，可以直观地了解样品的值和空间分布情况，了解矿体分布规律，便于设计新钻孔并对比施工效果，为实体模型的建立奠定了基础。1.3实体模型的建立在构建尖山铁矿三维矿山模型的过程中，实体模型的作用不仅在于描述矿体的轮廓，通过它还可以实现以下功能：1）可视化三维显示；2）表面积和体积计算；3）任意方向切取剖面；4）与来自于地质数据库的数据相交，将相交的工程样品数据存储到数据库的一个表中。由于矿体赋存状态较复杂，我们改变了建实体模型的思路：1）首先，沿勘探线建立剖面并利用钻孔修正剖面；然后将剖面相连，建立初步的实体模型；2）使用建好的实体模型切水平分层并结合地质成果修正水平分层，利用修正后的水平分层重新建立实体模型；3）通过切剖面检验实体模型，并通过精雕细琢使实体模型更切合实际。图2 沿勘探线建立的剖面图3 沿勘探线建立的实体模型（局部）图4 尖山铁矿利用修正后的水平分层建立的矿体模型利用水平分层建立实体模型有以下优点：1）由于勘探线间距为50100m，很多地质构造无法被准确反映，利用剖面建立的实体模型与现场的差距较大，而利用水平分层建立实体模型可以更精确地反映这些地质构造，使实体模型更切合实际；2）利用水平分层可以在每一个开采台阶高度建立一个分层实体模型，便于在地质资料更新后快速地对实体模型进行修正，使用近几年用到的分层实体模型建立相应的块体模型，可缩小块体模型占用的空间，加快软件的运行速度。在建立实体模型时采用了一些新的技术和技巧：1）矿体分叉处理技术：（a）使用一个段到（两个）多个段；（b）劈分闭合段；2）矿体尖灭技术：矿体尖灭可以是尖灭到点、尖灭到线及尖灭到面等情况，可以根据方位角、倾角和外推距离及外推方式进行外推，实现矿体的尖灭；3）相连线段技术：两个剖面地质解译之间，可以加入水平的矿体分界线作为相连线段，从而实现综合利用剖面图和平面图信息，建立复杂、逼真的矿体模型，其中相连线段可以使用多段线；4）内插过渡段技术：对于两个剖面地质解译相差比较大的情况，软件可以使用内插过渡段技术，实现内插过渡的矿体渐变线，来更逼真的建立矿体模型。5）三角化定制工具：使用这个工具，快速选择你想要三角化的空间曲面，像糊灯笼一样，把矿体模型建立出来。 图5 a 矿体分叉处理技术 b 矿体尖灭技术图6 内插过渡段技术在建立起尖山铁矿实体模型后，可以计算报告任意区域的矿体体积，统计矿石储量。1.4块体模型的建立根据尖山矿体的特点选择合适的参数建立块体模型并进行赋值，以实体模型为约束，对不同品位的矿体按不同的颜色显示，如下图所示：图7 尖山铁矿块体模型（部分）根据块体模型可在计算任意区域范围的矿石量及品位，计算剥采比，采剥计划非常容易实现。2深孔块段及采矿程序的开发2.1深孔块段程序的开发根据孔位坐标文件和化验数据文件，快速自动生成块段实体模型，能报告各种岩性的体积和总量，自动计算矿石品位，块段实体模型如下图：图8 深孔块段图在深孔块段模型的基础上可建立深孔总图，便于深孔图的管理，也便于指导地质工作。2.2采矿程序的开发在Surpac软件基本功能的基础上，开发了采矿计划模块，内容涵盖了采矿设计、境界优化、计划、验收、计划执行率核实、排土场规划、道路设计、最短矿岩运距计算等整个采矿生产、设计所涉及到的功能，对实体、虚体（爆堆）分别进行计算，解决了对虚体进行算量、做计划的难题。为配合采矿模块的使用，建立了采矿原始地貌DTM模型、设计露天坑的DTM模型、平峒溜井运输系统模型等，如下图所示：图9 采矿全区地表模型图10 采矿露天坑及平峒溜井模型3软件在其他方面的应用3.1尾矿方面的应用我们利用Surpac软件建立了尾矿库的原始地形地貌、尾矿坝、滩面、水面、排洪系统、道路等DTM模型，利用这些模型，我们可以对设计库容、已占库容进行准确的核实，还可以更方便直观地进行尾矿坝的设计、规划，尾矿征地的设计计算也非常方便快捷。图11 尾矿系统立体模型3.2其他方面的应用利用软件的功能，建立了尖山铁矿选矿区及生活区的立体模型，这些立体模型的建立可以使我们更快，更直观地了解各构筑物的布置，在此基础上下一步建立起水、电、暖管网三维图，便于日常维护和管理。图12 尖山铁矿选矿区立体模型图13 尖山铁矿生活区立体模型图14 用Surpac软件制作的喷泉4结语通过对应用Surpac软件创建三维矿山模型的方法进行分析研究，建立起三维虚拟采矿系统， 实现与国际数字矿山接轨。其中我们有一些创新的思路和技巧可为他人提供参考和借鉴：我们对连矿体的思路进行创新：1）首先，沿着勘探线建立剖面，并建立初步的实体模型；2）用已建立的实体模型切水平分层并进行修正，然后利用修正后的水平分层重新建立实体模型；3）对实体模型切剖面进行检验，将实体模型精雕细琢。我们在建立实体模型时采用了新的技术和技巧：1）矿体分叉处理技术；2）矿体尖灭技术；3）相连线段技术；4）内插过渡段技术；5）三角化定制工具。开发了深孔块段程序及采矿程序。拓展