矿山三维可视化建模的研究与应用

1、（辽宁工程技术大学，辽宁 阜新 ）摘要：结合 软件，对矿山三维可视化建模的方法、流程及应用进行了研究，分析和解决了三维可视化建 模的部分关键技术。 基于 软件构建出矿山数字化地质数据库、地表模型、矿体模型、井巷模型、品位模型，实 现了矿山的三维可视化建模，对提高矿山的设计、生产、管理效率具有重要意义。关键词：矿山数字化；三维可视化建模；模型应用中图分类号：；文献标识码：引言纸质资料按照开口表、测斜表、品位表、岩性表形数字矿山（），是对真实矿山及其现象的统一认识与数字化重现，它的核心是 一的时空框架下对矿山的各类信息进行科学 的组织，以便全面、高效、有序地整合和管理 异质矿山信息。 本文基于 软

2、件，构 矿 山 数 字 化 地 质 数 据 库、地 表 模 型、矿 体 模式进行整理，并把整理后的各 表 转 换 成 支持的格式文件导入，各表间依据“钻孔名”字段连接，经校验、合并、修改错误后进而生成地质数据库。 建立的地质数据库 可 以 在 中 进行三维显示，依据品位字段设置显示风格进行钻孔的二次解译，可以很容易的了解矿山地质勘探井巷模型、品位模型，并对三维可视化建模进地质层 位、地 质 品 位 信 息 等 情 况。 图 为 应 用究，建立了真实矿体的三维模型，在对各个模证的基础做了进一步的分析，提出了一些常 矿山数据信息获取方法，对矿山的设计具有 的现实意义。 软件建立的地质数据库并依据品

3、位字段生成的钻孔显示图。矿山主要数字模型的建立矿山三维可视化建模的目的是在计算机上重体三维分布形态，以提供准确、直观的矿体三 型，用于量算、分析及相关的设计等，其主要 化 模 型 包 括 地 质 数 据 库、矿 体 模 型、地 表 模井巷模型、品位模型等。图钻孔显示图地质数据库的建立地质数据库是将不同的地质信息按一定的关 行 组 合，以 表 达 完 整 的 钻 孔 信 息，为 品 位 推地表模型的建立地表模型的常用的建模方式主要有 两 种，不规则三角 网 （）和 规 则 格 网 法 （），相 对 于地 质 解 译、储 量运算 及 采矿 设计提供基础信 规则格网法模型，不规则三角网模型能在一个给

4、其主要通过搜集地质勘探工程资料并在此基进行整理得到。 将搜集到的地质工程资料和定的分辨率下花较少的时间和空间逼近复杂地表的原始特 征 形 态。 采 用 结 构 建 立收稿日期：作者简介：郭献涛（），男，硕士研究生，主要从事 在开采沉陷中的应用研究。刘文生（），男，辽宁工程技术大学教授，主要从事矿山开采灾害机理、预测与控制技术和沉陷防治研究工作。地表模型，将矿区地质地形图及各矿体区域地质地形图（包括散点高程）或 矢量化地形 等高线图导入到 系统中，系统依据每个 点的三维坐标，将各个点联结成相邻的小三角形， 从而形成一个随着地表起伏变化的单层模型。 图 为利用 建立的矿区地表模型图。图矿体实体线框

5、模型图 块段品位模型块段品位模型实际上是一个数据库，用 来 存储包括岩石类型、品位分布以及密度等相关信息，它是在三维空间内将矿床按照一定的尺寸将矿床划分为单元块，然后依据已知的样品推估各单元 块的品 位。 块 段 模 型 估 值 前 需 先 创 建 空 块 段 模 型，空块段模型的大小要保证能充分包含建立的 矿体线框模型， 可用软件提 供 的 最 小 外图地表模型矿体模型矿体模型的表达一般选用数值模型、几 何 模 型和体模型。 其中数值模型主要包括断面模型、 网格模型和块段模型等，依据模型为载体，对地质 统计中的品位估值是其研究的出发点，其不足之 处是在表示地质构造和矿体边界方面存在着明显 的

6、误差。 几何模型包括表面模型、线框模型、及实 体模型等，它是利用几何造型技术对矿体空间几 何形态进行描述，并未涉及矿体内部信息；对于品 位的估值，则利用数值模型实现。 体模型是为解 决运用混合模型（几何模型与数值模型结合）表达 矿体时需要进行模型间转化这个问题提出的，它 是利用体视化技术表示的矿化模型，能实现对物 体的内部 结 构 与 各 种 属 性 的 显 示 与 描 述。 采用实体模型与块段模型结合的混合模型来表达矿体，即用实体模型描述矿体形态、用块段 模型描述矿体的品位分布。 矿体实体模型矿体实体模型实际上是封闭的线框 模 型，它 的创建需要地质解译线，解译线来源于钻孔地质 解译或矿山已

7、有的剖面线和中段轮廓线。 对于没 有地质剖面的新建矿山，可通过解译各个勘探线包功能建立覆盖矿体线框模型的矩形块段模型。空块模型创建后就可依据已建立的地质数据库中的已知品位、岩性、层位信息为实体内的单元块赋 值，赋值的过程实质上是一个插值的过程。矿体实体模型与块段品位模型的结合矿体实体模型和矿体品位模型建立 后，需 将二者结合成混合模型进行矿体品位和产状分布信息的表达，其实质就是保留矿体内部的块段模型，而把矿体以外的块段 单 元体删除。 在 中通过“设置约束”命令，将矿体实体线框模型文 件添加为约束块段的范围，实现二者结合，至此一 个真正的矿体模型建立完成。 图 为利用建立的 矿体线框模型约束后

8、的矿体品位模型。进行资源 配 矿。 图 为 基 于 利 用 矿 体、腰线法等。 图 为巷道底板中线加单一断生成的井巷模型，图 为依据实测的断面数 成的井巷模型。模型进行采准切割工程布置后的矿块，图 为基于 利 用 矿 体 与 巷 道 模 型 进 行 的 三 维 爆破实体生成图。巷道底板中线加单一断面法生成的井巷模型图道路设计图依据导入断面数据生成的井巷模型矿山主要数字模型的应用图采准工程设计地表模型的应用地表模型建立后，可对矿区所在位置 在 宏 观一完整的认识，它也是地下矿区范围在地表 映。 一些地表工程的设计和施工如排土场、井口等位置均以地表模型作为参照，同时作 界约束条件的地表模型，还影响

9、到工程量的 以及技术经济指标。 通过建立的数字地表模还可得到矿区内任一点的地形情况，获得等高断面线、坡度图等，并用于计算其高程、计算区图 巷道模型的应用三维爆破实体面积和土方工程量等。 图 为基于 地表模型所作的矿区道路设计。矿体及品位模型的应用利用矿体模型进行矿山采矿设计，例 如 进 行 工程设计、切割工程、爆破设计，将炮孔布置 出到 ，用来指导施工；利用矿体模型 进依据建立的巷道模型运用最小运输功原理可以快速确定拟建探矿及工程巷道位置，从而缩短设计周期，减少开拓工程量及巷道建设时间；依据建立的巷道模型进行井下三维通风设计，提取通风系统图，依据实际需要添加风机和通风构筑物从而进行通风网络解算

10、以实现矿山井下三维通风设计。 图 为基于 利用巷道模型提取 的通风系统图。王李管，何昌盛，贾明 涛三维地质体实体建模技术及 其在工程中的应用金属矿山，孙豁然，许德明，于培 言建立矿体三维实体模型的研 究矿业研究与开发，（）：程朋根，陈红华，刘少 华地矿三维数据模型及其可视 化方法的研究中国矿业范留明，柴贺军，黄润 秋岩体结构二维可视化模型及 其应用研究地质灾害与环境保护，（）：游安弼，李兵磊数字矿山建模技术及其展望采矿 技术，（）：郑贵州，申 永 利地质特征三维分析及三维地质模拟 现状研究地球科学发展，（）： ， ， ，（， ，） ：， ， ， ， ， ， ： ； ； 图通风系统图结论通过对矿

11、山进行三维可视化建模，对 各 类 矿 山信息进行科学合理地组织、管理，并将大量的矿 山信息在统一的时空框架下进行高效、全面和有 序地整合，改变了原来传统的资料生成和管理方 法，取而代之将以准确、实时的数字化资料进行管 理。 同时矿山三维实体模型的建立为矿体的开采 提供了相应 设 计 平 台，改 变 了 以 手 工 或 进 行二维平面图绘制的传统模式，降低了矿山勘查 和开采的成本，对提高矿山经济效益有一定的现 实意义。 参考文献陈忠强，王李管，毕林矿床三维可视化建模技术的应 用与发展现代矿业，（）吴立新，殷作如，邓智毅，等论 世纪的矿山 数字 矿山煤炭学报，（）：檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭 年磷矿石出口配额申报方案出台证和环境监测报告；无违反国家有关法律、法规的行为。流通企业需办理工商注册登记、对外贸易经营者备 案登记（或具备 有 效的进出口经营资格 ），外 商 投 资 企 业经营范围 包括相应商品出口业务，具 有 独 立 法 人 资 格；商务部日前 公 布 了 年 磷矿石出口配额申报条 件、申报程序 及 分 配 方 案。 商务部将综合参照合格企业 生产经营情况、中低品位磷矿石选用、 年出口