数字矿山建模方案

PAGE数字矿山建模方案建议书中南大学数字矿山研究中心长沙迪迈数码科技股份有限公司二〇一一年六月长沙迪迈数码科技股份有限公司PAGEi目录TOC\o"1-2"\h\z\t"标题3,3,标题4,4,标题4+(中文)黑体,4"1概述 22数字矿山建模 32.1矿山地、测、采资料的收集； 32.2矿山现有各种资料的数字化 42.3数据向DIMINE系统的导入 52.4资源与开采环境模型构建 52.4.1建立地质数据库 52.4.2样品数据基本统计分析和结构变异性分析 62.4.3地质实体模型构建 72.4.4块段模型构建 92.5测量工程建模 102.6数字矿山年建模实施所带来的效益 123数字矿山建模项目实施方案 133.1项目实施以迪迈公司为主 133.1.1项目实施包含以下内容： 133.1.2项目实施进度 14-1概述数字矿山建模是数字矿山建设的基础，不同的矿山，由于矿体复杂程度不同，矿体赋存情况不同，开采方法和工艺不同，开采时间不同，难易程度差别很大。本文将就大冶有色集团的矿山建模进行阐述。矿山建模的的主要作用在于：（1）建立科学合理的矿山三维可视化资源与开采环境评价模型，使矿山开采能够在更加经济、安全、高效、低耗的条件下进行。对企业的科学管理、有效决策提供技术支持，同时也可以不断提升企业形象，向数字化现代矿山迈进。（2）利用三维建模的方法来进行储量计算、品位估值、块段分级、安排生产计划、实时调度监控，将改变矿山传统的开采模式，是我国矿山现代化征程中的必由之路。（3）DIMINE软件具有良好的中文界面和技术服务，同时采用对话框的工作模式，而且简单易学，适合与我国矿山工程技术人员操作和使用，该软件的引进和模型的建立，能够真正将软件应用到矿山的开采实际中。（4）建立科学合理的矿山三维可视化资源与开采环境评价模型和购置相应的矿山工程软件，是矿山数字化、信息化和智能化的基础工作，能够为矿山的现代化铺平道路。

2数字矿山建模在此阶段主要是建设矿山从历史到现状的地形、地质、工程模型，满足实际使用的要求，这是数字矿山建设的第一个阶段，也是数字矿山建设的基础。矿山生产对象是埋藏在地下的矿体，还有影响开采的围岩和地质构造，用真三维的软件将这些对象表达出来，可以为下生产期间的地质、测量、采矿、计划等工作提供了基础。建模工作的主要技术流程如下图：DIMINE软件建模工作的技术流程图数字矿山建模的主要工作内容包括：2.1矿山地、测、采资料的收集；（1）钻孔数据以及探槽数据地质数据是矿山资源评估和采矿设计的基础，是矿山生产管理的重点。地质数据的完善性和可靠性，直接影响一个矿山生产经营和决策。现场采集钻孔数据包括：矿山钻孔样品分析表测斜数据表钻孔开口位置数据地质岩性分析数据（2）井巷工程数据井巷工程是矿山生产中运输人员、矿石、材料等的主要通道。井巷工程数据主要为矿山开拓系统布置图，即为所要建模的中段平面图，及各种巷道断面尺寸。（3）地表测量数据地表模型是建立三维地质实体模型的重要组成部分。一些地表工程的设计和施工包括排土场、选场、井口等位置都是以地表模型为参考的；同时，地表模型作为边界约束条件，还直接影响到技术经济指标和工程量的计算，因此，为了达到最好的实际效果，地表模型必须满足精度要求。地表测量数据包括矿区地质地形图以及各矿体区域地质地形图（包括散点信息）或MapGis、AutoCAD矢量化地形等高线图。（4）平剖面图平面地质图：主要是中段平面布置图，中段平面图除在建立井巷开拓工程模型过程中使用外，在建立矿体模型中也可做为重要参考，另外还需有勘探线总体分布平面图，方便图形矢量化的校验。地质勘探线剖面图：包括所要建立矿体模型区域的勘探线剖面图（地理坐标信息附带）。以上图形可以是AutoCAD格式或MapGis格式的数据，数据采集后可导入DIMINE进行编辑，实现建模。2.2矿山现有各种资料的数字化矿区地形图、及地质勘探平剖面图和地质勘探钻孔信息的数字化；钻探、生产勘探资料（报告和图纸）的数字化；露天坑现状实测资料的数字化；据对预建模矿区的了解，目前的主要数据，如钻孔数据、各种剖面数据都已经数字化，所以该项工作已经基本完成。2.3数据向DIMINE系统的导入钻探、生产勘探地质数据的导入；地质平剖面图的导入；实测现状图的导入；导入后的中段图导入后的剖面图2.4资源与开采环境模型构建对资源和开采环境进行建模是三维软件的基础和核心，通过对矿体、主要构造、地表等进行三维模型的构建，并通过地质统计学的方法进行精准的估算储量，为下一步采矿工程的实施奠定了基础。2.4.1建立地质数据库在对导入数据进行校验的基础上，通过钻孔数据的开孔文件、测斜文件、样品分析文件和岩性文件建立地质数据库，并可以在三维环境下显示地质数据。地质数据图钻孔俯视图钻孔侧视图2.4.2样品数据基本统计分析和结构变异性分析地质数据库中的数据是块段模型内所有单元块参数估值的依据，也是矿床储量计算的依据，根据地质统计学原理，统计样品的值与空间分布情况，了解矿体分布规律，并为确定特高值和块体模型估值作准备。原始样品分布图组合样品分布图组合样对数正态分布校验图在进行各样品参数的基本统计分析外，还需要进行变异函数分析，以确定各参数在空间上的相关性、结构性。由于矿体分布具有一定的方向性，区域化变量在不同方向可能会具有不同的结构性和变异性，即具有空间各向异性特征。因此，在进行变异函数的计算和分析时将针对不同的方向分别进行。在进行各个方向的变异函数计算分析时，一般是分布于某个方向一定范围内的样品点参与进行该方向的变异函数计算。需要指定的参数包括：圆锥体的容差角、容差限、滞后距，计算的最大距离。主轴方向理论变异函数图次轴方向理论变异函数图短轴方向理论变异函数图因为理论变异函数参数取值的正误对品位估值结果的准确性具有非常大的影响。所以要进行交叉验证，目的就是对理论变异函数参数的取值进行检验，判断应用这些参数进行品位估值时的估值效果。交叉验证对话框图交叉验证结果图2.4.3地质实体模型构建三维实体模型是由一系列相邻三角面，包裹成内外不透气的实体，是建立在矢量化图纸的基础上的。通过中段图和剖面图，软件提供了多种方法自动建立实体模型，如下图所示。各剖面的矿体轮廓图连接剖面图封闭为面连接好的矿体如下图所示，可以对矿体进行着色，可以进行透明化处理，可以对每一个矿体进行命名与标注。图5-4矿体模型地质模型还包括地表模型，地表模型一般由若干地形线和散点生成，在DIMINE软件中，系统根据每个点的坐标值，将所有点（线亦由散点组成）联成若干相邻的三角面，然后形成一个随着地面起伏变化的单层模型，因此需要首先用AutoCAD矢量化地形等高线图，然后导入DIMINE软件中，再用创建DTM指令生成地表模型。打开导入的等高线和散点文件，执行“创建DTM模型”指令。生成的DTM模型如下图所示。三维地表模型图2.4.4块段模型构建块段模型是矿床品位推估及储量计算的基础，建立块段模型的基本思想是将矿床在三维空间内按照一定的尺寸划分为众多的单元块，然后对填满整个矿床范围内的单元块的品位根据已知的样品进行推估，并在此基础上进行储量的计算。首先针对矿床的基本模型建立空白模型，后续产生的所有块段模型都是在原型的基础上进行赋属性值。在“地质统计”窗口下点击“创建块段模型”，添加矿体文件，自定义块段大小，创建的空块段模型如图。空块段模型图块段建模的一个更重要的目的是对矿床的品位进行推估，以实现矿床储量的计算及管理。DIMINE提供了“距离幂次反比法”和“克里格法”两种估值方法。估值后的模型在“三维设计”窗口打开，使用“三维配色”命令根据块段模型的品位字段配色，可以直观的看到块段的品位分布，如图。克里格估值图距离幂估值图2.5测量工程建模（1）井下测量工程建模DIMINE软件支持国内传统采用经纬仪的支距法（或步距法）测量数据的快速导入，也支持采用全站仪测量的断面法和腰线法测量数据的快速导入，更支持先进的三维激光扫描仪点云数据的快速导入。导入DIMINE软件的测量数据可以自动展点、自动连线及建立三维实测巷道模型和采空区模型，对工程量进行方便快捷的计算。腰线法测量数据快速导入及三维成图（2）露天/地表测量工程建模通过全站仪测量回来地表等高线河露天采场坡顶、底线的点数据，可以直接通过Excel表复制/粘贴到DIMINE软件中，自动展点，通过DIMINE软件独有的追踪线算法，可以自动生成采场现状坡顶线、坡底线，再通过DTM算法，生成三维采场现状模型；根据每月的月末测量验收，可以迅速计算每月的采矿量、矿石平均品位、剥岩量及剥采比等信息。数字地形模型露天测量采场模型2.6数字矿山年建模实施所带来的效益矿山建模项目的实施都是一些最基础的工作，对于已经开采多年的矿山，则需要做很多工作，通过建立矿山模型，我们将在以下几方面得到收获：对矿山资源情况更加清楚；对矿山各要素（矿体、岩体、工程、构造等）的空间关系有了更加清晰的认识；通过数字矿山模型的建立，为下一阶段生产和技术管理工作奠定了基础；随之以后日常工作对该模型的更新和完善，矿山的资源数据将得到很好的管理，并具有很好的继承性，即使人员的流动也不会带来大的影响。

3数字矿山建模项目实施方案数字矿山建模项目实施以迪迈公司为主，矿山地、测、采各专业各抽调出1~2人组成项目组，共同实施，迪迈公司对项目实施的最终结果负责，矿山协助迪迈公司开展工作。3.1项目实施以迪迈公司为主3.1.1项目实施包含以下内容：软件所需要的数据的数字化、整理、分析搜集整理矿区的地形图、地质勘探剖面图等图件，并对图纸资料进行矢量化；搜集、整理勘探工程数据，包括钻孔数据、探槽数据、坑道数据，整理成DIMINE软件要求的格式；勘探工程数据的校验与分析；地表测量数据分析、处理；地下矿山井巷工程实测资料的分析、处理；所有探矿工程数据向DIMINE系统的导入钻孔数据的导入；坑道数据的导入；地表测量数据的导入；井巷工程实测数据的导入；建立实体模型和品位模型建立地质工程数据库；勘探线剖面解译；矿体三维实体模型的构建；有用元素品位的地质统计学分析；三维地形模型的构建；主要断层模型的构建；建立矿体的品位模型；建立矿山井巷工程模型；建立矿山的采空区模型；软件操