郭洪亮，聂 鑫，吕九辉

（1.招金矿业股份有限公司，山东 招远 265400；2.山东金软科技股份有限公司，山东 招远 265400）

随着矿业行业的快速发展，矿业软件的开发和应用层出不穷，国际上先进的DATAMINE、SURPAC、MicroMine等软件，在实现应用三维矿产程序进行资源开发与管理水平方面取得了显著成效，得到国际认同并促进了矿业软件程序的改革与发展。3DMine矿业工程软件是具有自主知识产权、全面达到国外同类软件模块功能、更加符合国内矿业需求的专业性软件，不仅契合当前矿业企业发展数字化、可视化主流趋势，更打破了国外矿业程序垄断的格局，成为我国矿山企业资源开发数字化、信息化的专业应用平台。对3DMine矿业工程软件的研究与应用，具有重要的实践意义。下文结合3DMine软件特点及日常应用工作实践总结，并结合其他方面的应用情况进行总结分析，希望能为今后软件的推广应用与研究提供参考价值。

1 3DMine软件简介

3DMine矿业工程软件作为是在多年矿山数字化、信息化领域以及中外矿山专业工作经验基础上，结合我国矿业发展的实际要求而研发的，可重点服务于地质、测量、采矿设计与技术管理，并能够应用于包括金属、非金属、煤炭、化工、建材和核工业等领域，注重解决地质勘查工作与矿山数据处理、矿床三维空间模型、矿床品位计算、采矿设计与优化和快速成图等关键技术，可对矿体空间展布、储量计算、动态储量报告、品位和不同属性的分布特点进行综合运用，并为找矿和生产服务[1-3]。

2 3DMine软件特点

（1）操作简便：3DMine软件将二维与三维技术进行了完美结合，在保持使用AutoCAD操作风格的基础上，进行全部中文开发，易学易用，同时沿用国外三维矿业软件的优点，避免了国外相关软件应用的违和感。

（2）兼容性强：3DMine软件完全支持AutoCAD文件格式，可以直接打开、编辑、修改和保存，实现了与AutoCAD交叉作业而无须格式转换，可通过剪贴板技术直接复制AutoCAD和Excel文件，实现数字与图形的相互直接转换；还可以直接兼容MapGIS、DATAMINE、SURPAC、MicroMine等国内外三维软件的文件格式；并能够实现传统测量方法（经纬仪、支距法和极坐标法）的数据处理及 GPS数据、CASS数据，快速建立巷道、采场及采空区模型。

（3）建模优化：3DMine软件结合了多种建模方法，吸收了不同国外软件的建模优势。将控制线技术与分区技术集成在同一软件中，也优化了实体的验证机制，增强了对实体连接错误的判别能力，解决了国外软件中建模时经常遇到的实体难以验证等棘手问题，从而使得建模过程简单、快捷。

（4）符合国际标准：3DMine软件的三维建模和储量计算方法符合国内和国际的标准，既可高效完成储量报告，也可以在国内外矿业市场中寻求更多的投资机会。

（5）提升效率：3DMine软件作为矿山应用技术平台，能够顺利实现各专业数据的共享和二维向三维的全面升级，可以从地质勘查、地质探矿延伸到采矿和生产管理，是综合利用地质、测量数据的成果，按照不同的采矿方法，完成不同阶段的设计和生产过程管理，真正做到实时、快速和准确的生产控制和数据共享，真正提升工作效率。

（6）可开发性强：3DMine软件能够根据矿山企业实际需求，进行二次开发和其他的组件式开发，如结合全球卫星定位（GPS）技术，建立生产监控指挥管理系统，对生产现场进行实时监控和优化管理；开展矿井通风系统管理与优化、应急预案制定及避灾线路动态分析，并可以与矿山其他的安全系统进行整合，为实现矿山生产系统管理打下基础。

3 3DMine软件的应用领域及效果分析

3.1 基础地质工作

（1）地表建模。3DMine软件可直接应用经纬仪数据、GPS数据、CASS数据，通过软件的导入参数功能，设置导入参数进行无差别导入测点数据，直接利用测点数据生成地表模型，并可由测点反向生成等高线；若采用二维图形文件进行地表建模，则需要在对二维图形文件进行坐标校正与查错的基础上，根据等值线标高标注进行等值线赋高程，亦可快速建立地表模型。

无论是根据测量数据导入还是由图件进行地表建模，均能在较短时间内完成，避免了以往AutoCAD等二维软件制图过程中的大量计算及逐一录入相关数据工作，极大提升工作效率。

（2）地质数据库。对于矿山企业来说，地质探矿是一个不断积累的过程，需要对历年探矿工作过程中的相关信息进行综合分析研究，而以往粗放的管理方式，往往因保管不善，极易造成相关资料的破损或丢失，失去了资料重复利用或参考的价值。而3DMine软件相关数据库功能，完美解决了这一问题，能够通过对以往建立地质探矿资料数据库的形式进行资料的保存、查阅、使用。如通过将钻探工程的相关属性信息建立品位表、定位表、测斜表、岩性表4种主要数据表，将钻探工程的样品取样、分析结果、钻孔的倾角、方位角、测斜、深度等信息，以及各个钻孔揭露的各个分层的岩性、断层、破碎带等信息，通过3DMine软件建立钻孔数据库，不仅有效实现相关数据的存储，还能够按照实际需求进行约束显示和基本情况统计，对比以往统计来说，极大提升工作效率。3DMine软件还可以根据已有数据库，快速导出所有表格数据，以便于进行持续更新，并可以有效避免以往相关地质资料保存不当或丢失现象的发生。

（3）矿体模型。通过3DMine软件进行矿体模型的建立，有助于矿山企业进一步摸清矿体实际赋存形态，可以实现多角度、多高程分析矿体赋存形态，能够更加直观具体的对抽象的矿体形态形成可视化，有助于矿山企业技术人员更加科学合理的开展相关工作。而通过3DMine软件独特的分区线及控制线应用而建立的矿体模型，更加贴合经探矿工程控制的矿体实际赋存形态，为资源储量估算的准确性奠定基础（图1）。

图1 某矿矿体模型控制线及分区线添加前后对比示意图

（4）资源储量估算。应用3DMine块体模型技术进行矿山储量估算是一种革新。通过3DMine软件建立块体模型，新建矿石体重、品位、资源储量及别、利用情况等相关属性字段与赋值，完成资源储量估算块体模型的制作后（图2），仅需通过设置报告格式，可快速自动生成储量估算报告，并可以根据相关矿产的价格波动情况，及时进行资源储量圈算，以便进行合理的采切工程规划，进而提升矿产资源的综合开发利用价值。

对比二维软件的块段层面对矿体厚度和品位情况进行认识，在三维形态下更有助于对矿体赋存形态、厚度变化情况进行预测，并可对相关品位、厚度、开发利用属性进行及时更新更有助于采切工程的规划与实施。虽然利用3DMine进行资源储量估算与传统资源储量估算方法存在一定的差异，但是均在误差允许区间内[2，3]，且通过3DMine软件进行资源储量估算的结果更贴合实际情况，避免了以往人工计算繁琐、人为因素多的缺陷，大大提高了技术人员的工作效率，且应用3DMine进行资源储量估算符合国际通用标准，其计算过程更为简单、周期较短，并可以根据不同的目的要求，进行实时资源储量报量工作。

（5）图件制作与应用。矿山企业相关图件的更新与制作，关系着矿山企业当前生产运营及后期规划决策的准确性。3DMine软件的应用，能够快速实现相关水平断面图、剖面图、投影图的制作与更新，与AutoCAD等二维软件的三面图切换来说，是矿山行业制图软件的一次跨越式的飞跃。应用3DMine软件可以实现对矿体模型的品位、厚度进行不同区间颜色显示，形成品位、厚度分布趋势图（图2），有效指导后续探矿靶区的确定及相关探矿工作的开展。

图2 某矿矿体品位分布趋势示意图

3.2 地质勘查工作

矿产资源的地质勘查工作存在持续性强、经历时间长的特点，且从普查到勘探的各个阶段的相关信息数据采集、合成以及处理、保存都是一项繁杂且重要的工作。利用3DMine软件可以随时根据实际情况，对地质勘查各个阶段过程中的相关数据进行收集、分析、整合，便于实现矿产资源的开采的信息化、数字化以及综合分析与研究。利用3DMine软件将可以将野外实地勘查研究区的地表地形及野外测点分布情况进行直观展示，规避野外工作可能引起的人文干扰以及其他方面的困难[1]；3DMine软件可以实现多平面、剖面三维可视化，更加方便的将地质信息与物化探成果进行直观展示与对比分析研究，有助于提高地质勘查研究精度和勘查靶区预测的准确性。

3.3 采空区安全管理

采空区的治理与相关灾害防治是矿山企业面临的一项难题，尤其是以往开采过程中在的各式各样的采空区，虽然得到部分治理，但是在深部开采、自身稳固性等一系列因素影响下，仍会发生形变、坍塌冒落的危险，严重的会使地表会发生开裂、弯曲、倾斜等形状改变。运用3DMine软件，对采空区进行建模，结合矿石及岩石的物理力学性质，对地下开采所导致的岩石移动预测及规律件预测研究，有效进行开采活动对采空区范围内岩石移动及地表变形规律研究，减少了传统剖面法所带来的人为误差，有效避免因此造成的安全事故发生。

3.4 尾矿库动态管理

尾矿库作为矿山企业的重大危险源之一，其安全运行关系到矿山的持续生产和人民生命财产安全。以往针对尾矿库的管理工作，基本采用传统二维CAD 软件，程序复杂，库容计算结果数据误差较大，不能很好地反映尾矿库的真实情况，也不能给予尾矿库准确的安全评价。应用3Dmine 软件进行尾矿库建模与研究，能够有效实现库容管理预测，优化排尾计划，还能够结合相关监测数据，开展汛期库容分析工作，为尾矿库的安全管理提供技术支持及险情决策依据。

3.5 其他方面应用

3DMine软件除了上述方面的应用外，还能够根据矿体模型与井巷工程实测建模，根据实测巷道工程模型与设计模型、矿体模型进行对比分析，不断进行工程设计与施工的优化，作为对工程施工质量管理的工具；根据钻探工程揭露的破碎带进行破碎带建模，与井下开拓工程设计进行分析，提前避免施工过程中破碎带引起的施工安全等方面问题，在一定程度上提高掘进效率；还可根据探矿工程揭露矿体模型与采空区模型进行对比分析与计算，快速进行探采对比及贫损两率分析。

4 结语

3DMine矿业工程软件能够应用到矿山企业生产运营的各个方面，对其研究与应用，具有重要的实践意义，不仅可以使矿山企业实现了数据可视化和三维立体真实环境，直观展示巷道工程、矿体之间的空间位置关系，更有助于矿山企业进一步掌握矿体赋存情况，有效指导后续生产运营计划的开展；同时对相关工程施工质量及安全生产管理等其他方面工作具有重要的辅助作用，并具有一定的经济意义。3DMine软件的应用，不仅强化了矿山基础资料的管理，提升了工作效率，更能为建设数字化矿山企业和科学管理决策做出重要贡献。