基于3DMine的某超贫磁铁矿三维建模研究

摘 要：利用3DMine矿业工程软件，构建了地形模型、矿体模型；整理了某超贫磁铁矿钻孔数据，建立了钻孔数据库；建立块体模型并用距离平方反比法进行了品位估值，实现了三维地质建模；并对最终境界进行了优化。为采矿计划编制、矿山高效生产奠定了良好基础。

关键词：3DMine； 地形模型； 矿体模型； 数字化矿山

中图分类号：TD672 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）10-178-002

1.前言

3DMine是一款完全本地化的创新设计，为国内用户量身打造的三维矿业软件平台。利用此软件建立的三维矿山模型能够完整准确地快速直观地展现地质空间分布及相互关系，并为矿山动态管理和合理利用资源提供依据，另外可以实现对最终境界的参数修改，根据经济参数的动态变化，对露天矿进行重新优化，使矿山生产管理更加高效。

2.某超贫磁铁矿概况

某超贫磁铁矿矿区范围内赋存Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号矿体，总储量30400万吨。Ⅰ号矿体规模6055万吨，Ⅱ、Ⅲ号矿体总规模24268万吨，Ⅳ号矿体储量不足100万吨，无工业意义。

矿体赋存于含磁铁变质长石石英砂砾岩之中，磁铁矿多呈粗细不等的条带状集合体或少量星点状，分散于岩石中。顶板多为含磁铁变质长石石英砂砾岩、粗砂岩，部分地段为变质辉长辉绿岩；底板多为变质辉长辉绿岩。

矿石主要为磁铁矿，呈它形细粒状，粒度多在0.25mm～0.8mm之间，中等硬度。

3.矿山三维建模

3.1钻孔数据库的建立

3.1.1钻孔数据的整理。根据3DMine钻孔数据库要求，从该矿的详查报告附表中提取所需数据，整理出四张表，即定位表、测斜表、化验表和岩性表，作为钻孔数据库的数据来源。

为了保证品位赋值的结果更接近实际情况，录入了详查报告提供的全部探矿工程数据，包括50个钻孔数据，28个探槽数据和1个平硐数据。

3.1.2钻孔数据库的建立。根据3DMine钻孔数据库要求，对钻孔数据进行分析、整理之后，同样建立定位表、测斜表、化验表和岩性表四张表。在数据库中依次导入.xls格式的四张钻孔数据表，并选择相应字段完成数据库的导入，其中开孔数据79条，测斜数据192条，化验数据1280条，岩性数据248条。

3.2坐标转换

将该矿详查报告提供的1张.dwg格式的平面图（1：2000）导入到3DMine中，调整X、Y坐标到正确坐标位置，并赋Z值为0，保存成.3ds文件。

详查报告提供的21张.dwg格式的勘探线剖面图（1：1000）的X、Y、Z坐标均不在正确坐标位置，利用3DMine坐标转换功能将其移到正确坐标位置。全部坐标转换完成后，形成立体图。

3.3地表模型

把.dwg格式的地质地形图调入到3DMine中，调整图形到正确X、Y坐标位置后，保留等高线，删除其它多余线条。利用等值线赋高程功能给全部等高线赋Z值，赋值完毕后，由线条生成DTM，生成表面模型。

3.4实体模型

将已经放在正确空间位置上的全部剖面进行清理，利用内插过渡线和闭合线间连三角网功能，将属于同一矿体的矿体线用三角网相连。Ⅱ、Ⅲ号矿体在5号勘探线附近相交，使用分区线功能使两条矿体缓慢过渡相交。同时考虑矿体在边缘勘探线的外推，外推矿体边缘封闭后生成两个实体，如下图所示。

矿体实体模型图

3.5块体模型

3.5.1样品组合。为了简化在地质统计中所考虑的因素，要对样品按长度组合成等长度的样品，用样品组合样中的点品位代表整个样品的品位，组合样长度选取默认值1m。

本模型共生成两个实体，分别为Ⅰ号矿体实体和Ⅱ、Ⅲ号矿体实体，为了使块体估值更加接近实际，不受实体外部样品的干扰，此次样品组合分别用Ⅰ号矿体实体和Ⅱ、Ⅲ号矿体实体进行约束，利用矿体实体内部的样品对矿体进行品位估值，生成两个组合样品文件，分别为Ⅰ号矿体组合样品文件和和Ⅱ、Ⅲ号矿体组合样品文件。

3.5.2块体模型估值。根据地质资料，对块体模型矿岩类型、比重属性进行单一赋值，对MFe属性采用距离平方反比法进行估值。因此，要首先确定被估块段的地质参数影响范围，然后才能计算落入到影响范围内各个样品与被估块段中心距离，并利用公式计算出块体的品位。

运用距离方法反比法进行估值，参数根据主矿体的空间形态确定，结合该矿矿体特点，确定参数如下：主轴搜索半径500m，主∕次轴=2，主∕短轴=5，主轴方位角10，侧伏角0，主轴倾角60，最少样品点3，最多样品点15。利用以上参数对样本进行估值。

3.5.3 块体的显示与储量报告

块体模型估值后，按50m分层储量报告如下表：

表13DMine块体模型分层储量报告

4.境界优化

在已经建立的块体模型、表面模型等地质工作的基础上，利用3DMine境界优化菜单，根据已选好的经济技术参数形成一个最终开采境界的块体模型。

在3DMine境界优化菜单中共有5个选项，分别为经济模型、采矿成本、露天境界坡度、开采约束及输出选项。

设置好各项经济参数后可以点击运行，3DMine经过计算得出优化报告，并生成最终境界块体模型。

5.露天坑设计

首先调入优化后的最终境界块体模型，查询出底部标高，根据高程切割块体模型得到包含底部轮廓线的剖面图。在剖面上，用样条曲线绘制出露天矿底部轮廓线，生成基坑。手动调整底部轮廓，形成最终境界的底部周界。

按以下步骤确定露天采场的坑线：

（1）调入已做好的基坑文件，根据设计参数，扩展一个台阶，再扩展平台。

（2）在扩展平台时，扩展平台后的外围线需要根据矿体轮廓线人工修正，需要调入优化境界块体模型，根据多采矿少剥岩的原则，手动调整平台宽度。

（3）当露天坑线靠近地表时，调入地表模型，利用查询功能，适时扩展参数，与地表平稳连接。

（4）形成最终坑线模型后，执行选项卡“表面”，“生成DTM表面”。

（5）最终生成的露天坑可以与地表进行布尔运算，得到最终设计的露天采场。

6.结论

（1）运用3DMine矿业软件对某超贫磁铁矿建立了矿体模型、表面模型，建立了地质数据库，实现了矿山模型、设计的三维立体化。

（2）实现了矿山境界优化由传统的人工方法向三维立体化的转化，还可以设置一系列参数进行灵敏度分析，大大提高了效率。

（3）为矿山日常生产计划的编制产打下基础，提高了管理效率。

参考文献：

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