韦 松，刘燕辉，芦 磊，袁睿栋

(1.云南锡业股份有限公司大屯锡矿，云南 蒙自 661100； 2.长沙迪迈数码科技股份有限公司，湖南 长沙 410083)

1 前言

随着近些年三维矿业软件的推广应用，国内矿山企业在沉积型矿床、矽卡岩型铁矿、斑岩型铜矿等矿体形态相对简单的矿山，应用比较成功。但复杂矿床应用成功案例相对较少。

云锡大屯锡矿矿床极为复杂，以目前较成功应用推广模式并不能解决应用中存在的问题。本研究在梳理复杂性和应用难度基础上，以长沙迪迈数码科技有限公司开发的DIMINE软件为平台，开展地质、测量、采矿应用研究工作。

2 复杂性和应用难度分析

大屯锡矿位于云南个旧矿区中部，区内分布三叠系中统个旧组地层，多组方向断层呈棋盘状交错，控制着深部隐伏花岗岩岩体侵入形态和矿床的产出[1]。矿床分为层间氧化锡铅矿、接触带矽卡岩型锡铜多金属硫化矿和蚀变花岗岩型锡矿，矿体数量在300个以上，规模小，厚度不稳定，形态复杂，受构造破坏严重，勘探类型划分为Ⅲ类复杂型，往往在地层松散、构造集中、岩体形成凹槽、岩舌等复杂形态的位置矿体集中产出[2]。因此复杂地质体建模无论技术方法、工作量和难度都很大。另外，矿山勘探历史悠久，所积累的大量地质数据如何有效管理也是一个突出的问题。

大屯锡矿开采历史悠久，井巷工程从2 125m至1 330m共分为36个开拓中段，空区遍布，工程建模量大。

随着生产逐渐向深部转移，除了矿体产状复杂，还存在高地压、富水松散环境等制约条件。在这种条件下，依靠传统二维软件平台无法反映平(剖)面之间部分的矿岩形态复杂变化和对应情况[3]，同时还存在计算工作量大、工作效率低、设计方案分析难等问题。

3 地质建模

大屯锡矿“大矿床、小矿体、矿体复杂”等特点决定了勘探、开采以及技术管理的复杂性，也造成三维矿业软件应用难度较大。与简单矿床建模流程相比，地质建模核心体现于原始地质编录数据处理、地质建模与更新。

3.1 原始地质编录录入

大屯锡矿大量依靠坑探揭露矿体形态，所以原始地质编录成果能否有效利用直接决定了地质建模的精度。原始地质编录成果在矢量化后，通过DIMINE软件“地质编录”功能，输入测点坐标定位，依次选择顶板、两壁及地质界线，即可完成录入工作，再使用“单孔录入”功能自动形成刻槽取样数据库。如图1所示。

图1 原始地质编录录入过程

3.2 高精度地质体建模

以往地质工作中，按照相关行业规范和习惯要求，采用控制点(取样位置)直线连接的方式进行矿体建模。直线圈定矿体虽不存在储量争议、圈定简单，但无法利用原始地质编录中曲线矿岩界线，造成井下工作面复杂的矿体形态和所建地质模型不一致，在生产指挥和采矿设计中也难以使用。为此，地质建模应用中，统一使用DIMINE软件曲面插值(网格)建模功能，按照地质编录描绘的矿岩形态，完成高精度地质体模型建立。大屯锡矿在此基础上建立了生产区内的近100个矿体模型，见图2和图3。并对距离幂、克里格估值结果进行了误差验证工作。通过验证，资源储量估算结果更贴近现场取样真实值，建模成果能够适用于采矿设计以及矿山生产的需求。

图2 30- 22矿体建模成果

图3 30- 22矿体建模成果(局部)

3.3 历史数据规范管理

大屯锡矿以往使用自行开发的Access数据库，数据量比较大，杂乱、重复、逻辑错误情况较为严重，仅2010年至2018年经过整理的钻孔数据库记录就达22万条之多，每年新产生的记录在1万条以上，管理困难。为此大屯锡矿按照DIMINE软件的要求，进行地质数据库格式的设计和编制，建立了MySQL数据库，在大屯锡矿内网，实现地质数据库统一管理。并参照行业规程[4]，制作了标准模板，统一钻孔数据库的格式及绘制参数，从而得到符合规范的钻孔柱状图，图4为某钻孔柱状图的部分截图。

图4 钻孔柱状图自动输出(部分截图)

4 测量建模

4.1 建模方法

DIMINE软件支持地下矿山全站仪、经纬仪、激光扫描仪等测量仪器所采集形成的实测数据，提供了步距法、双线法、极坐标法、断面法、腰线法等方法进行三维实测工程建模。

根据矿山测量工作特点，本次主要使用支距法和腰线法，腰线法实测数据建模见图5。

图5 腰线法实测数据建模

4.2 测量功能的验证

通过2016年～2018年的应用，矿山已完成全部主干开拓巷道、斜坡道、历史采空区以及部分当期采场的切割、进路等井巷工程建模工作，共计85万m巷道工程，1 600万m3空区建模。部分井巷工程和空区模型见图6。

图6 部分井巷工程和空区模型成果(90°方向)

通过上述工作，对DIMINE软件的测量模块进行了实际验证，应用中有效解决了顶底帮多约束条件下经纬仪数据精确工程建模、三维激光扫描仪空区管理等问题，经实测符合大屯锡矿的生产要求。

5 采矿设计

在地质矿体、花岗岩体、断层模型和测量井巷工程模型的基础上，开展了部分矿体的开拓和开采设计工作。根据大屯锡矿当期生产的要求，研究范围所涉及的采矿方法主要有全面法、有底柱分段空场法、上(下)向块石胶结充填法等。采场设计见图7和图8。

图7 3- 1采场下向充填法设计

图8 5- 1采场全面法设计

在三维环境下开展开拓、采准和单体设计，可以在准确掌握矿床矿量、空间品位分布变化条件下进行采场合理划分和工程布置，并根据贫损指标进行工程设计优化。采矿工程设计完成后，崩落矿岩量和品位、贫损指标、工程量等数据可以方便生成。由于各类指标和图件输出方便，所以在实际开采中，可以根据工作面变化及时跟踪和调整设计。

由于设计制图速度的提高、各项指标的计算自动化，多开采方案对比工作难度有所降低。在设计过程中，可以充填法按照回采进路、全面法按照矿柱、崩落法按照每排炮孔分别计算损失贫化指标，据此不断调整设计，使得开采方案的优化可以在设计过程中得以体现。

6 结语

经过两年的地质、测量和采矿设计应用探索和实践，与二维制图软件相比，三维矿业软件可以明显体现出业务应用优势和发展潜力，特别是在地质资料三维集成化管理、原始地质编录快速成图、复杂矿体精准建模、高效开采设计和优化等方面。

在复杂矿床中应用三维矿业软件，技术上仍有待突破，并且应用推广工作量大。但是实践表明，三维矿业软件应用可以明显提升矿山工作效率和技术管理水平，可以为矿山精细化管理提供帮助，有着较好的发展前景。