地下金属矿山三维可视化采矿设计方案

地下金属矿山三维可视化采矿设计方案

王军

安徽省宣城市宣州区马尾山硫铁 矿 242000

摘要：经济与社会的不断进步以及科学技术的日新月异，推动了采矿事业的蓬勃发展。地下金属矿山三维可视化采矿指的是通过信息技术，实现人机交互的三维可视化的实体模型，该实体模型就相当于真实的矿山内部缩小版,通过实体模型可以准确的观测到矿山内部的实际情况，完成对矿块及盘区的合理划分、建立采切模型，计算采矿数量及爆破总量。

关键词：地下金属矿山；三维可视化；采矿设计方案

三维可视化采矿设计方案地下金属矿山设计工作的一种新模式,传统的地下金属矿山设计工作人员依然沿用的是CAD或者是计算机辅助技术，由于这种传统的设计方案缺少1维空间的缘由，导致了在地下金属矿山开采中存在着了一定的缺陷。随着采矿事业的不断发展，三维可视化采矿设计方案应用而生。

1. 地下金属矿山三维可视化技术概述

经济与社会的不断进步以及科学技术的日新月异，推动了采矿事业的蓬勃发展，地下金属矿山三维可视化采矿设计方案有效且恰当的弥补了传统CAD技术中的缺陷。三维可视化采矿设计方案在地下金属矿山中应用，减少了在具体施工过程中的误差，降低了施工成本，提高了开采的效率。与此同时，利用三维可视化技术还可以帮助施工人员准确的计算出矿体采切的总量。通过三维可视化对地下金属矿山进行开采前的演练，可以避免工作人员在实际操作中的失误，提高效率，降低危险，输出施工图，为下一步的施工提供重要的理论依据。

二、三维可视化采矿设计方案的可行性分析

众所周知，在对地下金属矿山具体的开采过程中，还需要对各种不同的信息进行分析与整理。那么，如何才能将这些信息以更加生动的方式体现出来，进而准确的展现与技术人员面前，就需要利用一定的技术才能得以实现。目前，在我国的地下金属矿山开采过程中依然采用的是施工图纸或者是文字的形式来对相关数据进行描述，这种传统的设计方法给后期的地下金属矿山的开采、数据的查询以及施工图纸的更改带来了很多的不便之处，十分不利于地质工作者对地下金属矿山的勘探，所以，三维可视化采矿设计方案在地下金属矿山中的应用具有十分重要的现实意义。

三、三维可视化模型的建立方法

1. 准备工作

准备工作在整个地下金属矿山三维可视化采矿设计方案中发挥着极其重要的作用。只有做足了前期的准备工作，才能保障后期工作的顺利实施。三维可视化采矿设计的前期准备工作虽然有着复杂且多样性的特征，但却是对地下金属矿山进行开采的基础与前提条件。基于此，三维可视化模型的建立尤为重要。三维可视化主要由以下4个模型组成，即：矿体、地表、开拓及储量系统。这些模型的建立可以被应用到采矿的演练中，根据演练选择出合适的采矿参数及方法。其中的参数十分重要，主要包括采准、切割规模的尺寸及规模、爆破地点的准确位置、矿房及矿柱的尺寸，接着将这些参数在实体进行中进行再演练，待确定了合适的尺寸之后，最后将其应用到实际的操作中。

2. 矿块划分

对矿块进行划分主要是为了确定对地下金属矿山具体的开采位置。矿块划分是根据矿体及矿层的分布结构，将矿体分出不同的块层。（1）对矿山的开采顺序及参数进行确定，通过利用三维可视化将实体的地下金属矿山分割成不同大小的矿层。在分割好的块层中选择出有价值的开采矿层，设计出科学合理的开采方式。此时，可针对矿体的结构展开阶段性的切割，再将具备开采价值的矿层进行进一步的分割，选择出含有矿石的矿层，对其进行提炼与加工之后获得金属。在对矿块划分的过程中，主要就是利用三维可视化划分辨出含有金属成分的矿石，选择合适的爆破技术及切割点，其目的是为了避免由于在实际操作过程中不必要的损耗发生。

3. 实体建模

实体建模主要包括分段空场法和留矿采矿法，在本论文中采用的分段空场法其中的一种，即：分段凿岩阶段空场法。之所有选择这种方法主要还是由于此种方法具备着一定的安全性及可靠性。而在传统的地下金属矿山开采过程中在对矿石的运输过程中仅是通过巷道进行运输，运输成本相对较高。利用分段凿岩阶段空场法对地下金属矿山进行开采主要有运输巷道、电靶道以及溜井等的运输方式。实体建木是该方法中一个最主要的组成部分，也是保证对地下金属矿山开采安全的重要因素。目前，我国地下金属矿山实体建模主要由以下两种方法：即中线加断面法及延伸断面生成实体法。

4. 切割实现

切割工程的实现指的是利用三维可视化设计方案，选择合适的切割位置对矿石进行切割。切割工程的实现主要由以下两个方面组成：（1）对矿体及外围的切割。（2）底部漏斗上方的切割。需要注意的是在对外围岩体的切割过程中，要略比矿石的体积大一些，厚度也应当以矿石为准在对底部漏斗上方进行切割。

5. 爆破设计

爆破设计是对地下金属矿山开采过程中最重要的组成部分，因此，对爆破地点的选择是十分重要的。在爆破开始之前应当先利用三维可视化技术对爆破地点进行演练。在此过程中，施工单位必须要向爆破单位提供相应的爆破文件及数据，使爆破有据可循。在对地下金属矿山的开采设计中，爆破设计主要针对的是巷道、矿场及矿柱的爆破。除此之外，爆破钻孔也在爆破技术中发挥着极其重要的作用，要根据钻孔的深浅程度，分为浅孔爆破、中深孔爆破及深孔爆破。

四、地下金属矿山三维可视化采矿设计方案

1. 三维空间插值方法

在对地下金属矿山的开采过程中，通常采用的三维空间插值方法主要有距离幂次反比法、样条函数法以及克里格插值法。而对以上三种方法的选择要根据要根据地下金属矿山的地质条件及周围的环境进行确定，只有这样，才能保证所得出数据的准确性。相反的，如果没有严格按照以上标准就盲目的确定插值的方法，不仅会提高计算机的运行时间还会降低内存，其可行性还会降低。与此同时，对于在地下金属矿山开采过程中的一些关键性的数据还可以采用克里金插值方法来获得相关数据。而对于一些非关键性的数据，通常采用的方法则是距离幂次反比法。

2. 三维数据表达技术

三维数据表达技术对于地下金属矿山三维可视化采矿设计方案来说，是一个非常重要的问题，在三维数据表达技术中首先要满足的是地下金属矿山基本的地质信息，然后在结合地质信息来选择合理的计算方法，以此来满足各种信息及数据之间的传递与交换。从对数据研究的角度来说，三维数据表达技术主要由基于面与基于体这两种数据表达技术组成。其中基于面数据表达技术参照的是各单元的面，利用三维可视化技术对地下技术矿山的内部结构进行分析，在基于体数据表达技术的基础上通过真实的数据对地下金属矿山的空间进行实质性的描述。

3.三维空间数据结构

三维空间数据结构指的是对各种已经获得的数据存储于计算机内，进而对数据进行更进一步的表达与分析，再通过相关的图表对已经存储的数据进行描述。三维可视化技术在地下金属矿山中的实际运用过程中，最主要的是对数据的结构进行分析，将所要描述的地下金属矿山的矿体、矿层、内在结构生动的展现出来。所以利用三维空间数据结构的同时，一定要结合真实的地下金属矿山数据，也只有这样，才能保证不同类型数据之间的相互联系性。

五、结语

综上所述：通过对地下金属矿山三维可视化采矿设计方案的分析与研究，可以发现三维可视化采矿设计方式更具真实性，也可以帮助相关人员清楚的看到底下金属矿山的内部结构，有利于采矿工作的顺利实施，减少了不必要的损失，提高了开采的效率，进而为三维可视化在地下金属矿山中的应用打下了坚实的基础。

参考文献： [1]张明.地下金属矿山三维可视化采矿设计研究[J].中国新技术新产品,2018(9):14-15. [2]荆永滨,孙光中,毕林.地下金属矿山三维可视化采矿设计研究[J].金属矿山,2017(4):159-160. [3]向昶吉.三维可视化技术在地矿工程中应用研究[J].世界有色金属，2018(3):147-148.