一种3Dmine建模矿体边界精确控制方法与应用

摘要

本发明提供一种3Dmine建模矿体边界精确控制方法与应用，涉及建模矿体技术领域。该3Dmine建模矿体边界精确控制方法与应用，包括以下步骤：S1、钻孔地质数据库建模：将各钻孔数据整理归类，并制作成Excel表格，在3Dmine中录入各钻孔数据信息，并对钻孔品位进行分类。该3Dmine建模矿体边界精确控制方法与应用，对钻孔地质资料进行地质三维建模，并对地质钻孔模型进行讨论逐步优化矿体模型，使矿体模型尽可能接近矿体真实赋存形式，对回采方案进行比选优化，评估边界回采过程中矿石贫化率及损失率，回采过程中动态监控回采边界，根据揭露的矿体赋存形式对地质模型进一步优化，并对回采空间建模从而精确控制边界回采过程中的矿石损失率及贫化率。

说明书

技术领域

本发明涉及建模矿体技术领域，特别的为一种3Dmine建模矿体边界精确控制方法与应用。

背景技术

目前澳大利亚及相关欧洲国家采用surpac建模对采场采矿方案进行设计及优化研究，其通过对钻孔数据建立数据库并进行品位分析建立矿体地质模型，在矿体回采过程中根据现场进一步对模型进行优化，回采至矿体边界线时利用模型进行控制。

目前大部分矿山所采用的Auto CAD对采场进行二维平面控制，对于上盘及下盘不规则的矿体控制边界贫化率难度较高，不能对不规则边界矿体回采进行精确控制，分矿石不能进行精确回采造成矿石损失。

发明内容

本发明提供的发明目的在于提供一种3Dmine建模矿体边界精确控制方法与应用，该解决上述背景技术中的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种3Dmine建模矿体边界精确控制方法与应用，包括以下步骤：

S1、钻孔地质数据库建模：将各钻孔数据整理归类，并制作成Excel表格，在3Dmine中录入各钻孔数据信息，并对钻孔品位进行分类。

S2、通过钻孔品位数据对可采矿量进行建模，并对采矿进行优化调整。

S3、施工采准工程：施工过程中通过采准工程揭露的矿体情况进行分析矿体走向及倾角，对地质模型和采矿进行优化。

S4、回采过程中拉底巷道按照地质模型矿体底盘形状进行调整设计，矿体边界回采过程中不断的与地质模型进行比较。

S5、回采结束后对采场进行实测，并根据采场实测数据与地质模型进行对照，进行总结。

进一步的，在S1中的操作步骤中，所述地质钻孔数据包括各地质钻孔的三维坐标以及地层信息。

进一步的，在S2中的操作步骤中，所述钻孔品位参数的计算依赖于地质工作中的钻孔数据，地质人员进行钻孔作业，采集大量矿石样品，通过室内化验工作，形成几种金属样品品位数据集。

进一步的，在S3中的操作步骤中，在开拓完毕的矿体里，掘进采准巷道，进行矿块划分、以此作为独立的回采单元，并在矿体内创造行人、通风、凿岩、放矿、充填所需要的工程。

进一步的，在S3中的操作步骤中，所述矿体走向及倾角中矿体走向和倾角是方位角，且矿体走向和倾角互相垂直。

进一步的，在S4中的操作步骤中，所述回采过程中要分析和了解地层产状、矿体产状、矿体与围岩的关系，矿体品位、矿体中伴生元素、共生元素的品位、夹石厚度的数据。

进一步的，所述钻孔数据库是在对钻孔数据进行整理的基础上建立的，需要整理的四类表格分别是定位表、测斜表、化验表和岩性表。

本发明提供了一种3Dmine建模矿体边界精确控制方法与应用。具备以下有益效果：

该3Dmine建模矿体边界精确控制方法与应用，对钻孔地质资料进行地质三维建模，并对地质钻孔模型进行讨论逐步优化矿体模型，使矿体模型尽可能接近矿体真实赋存形式，对回采方案进行比选优化，评估边界回采过程中矿石贫化率及损失率，回采过程中动态监控回采边界，根据揭露的矿体赋存形式对地质模型进一步优化，并对回采空间建模从而精确控制边界回采过程中的矿石损失率及贫化率。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

实施例1：参照图1：本发明提供一种3Dmine建模矿体边界精确控制方法与应用，包括以下步骤：

步骤一、钻孔地质数据库建模：将各钻孔数据整理归类，并制作成Excel表格，在3Dmine中录入各钻孔数据信息，并对钻孔品位进行分类，地质钻孔数据包括各地质钻孔的三维坐标以及地层信息，钻孔数据库是在对钻孔数据进行整理的基础上建立的，需要整理的四类表格分别是定位表、测斜表、化验表和岩性表，其中前两个表格关系到钻孔的开孔位置和轨迹，是建立数据库必须有的表格，需要注意的是这两个表格的前几列都是有规定对应内容的。定位表的前6列规定依次为工程号、X坐标、Y坐标、Z坐标、深度、轨迹类型(曲/真)。测斜表的前列规定依次为工程号、深度、方位角、倾角。

步骤二、通过钻孔品位数据对可采矿量进行建模，并对采矿进行优化调整，钻孔品位参数的计算依赖于地质工作中的钻孔数据，地质人员进行钻孔作业，采集大量矿石样品，通过室内化验工作，形成几种金属样品品位数据集，计算储量关键在于两个数值：体积和品位，品味可以理解为我们通常所知道的密度，从前期的勘查，到后期的储量计算，所做的工作都是围绕这两个参数的，在地质软件中，是通过已有的钻孔数据依据地质规则确定矿体大致的边界，利用计算机图形学的方法形成实体模型，这个实体模型是可以计算体积的，在这过程中涉及到的圈矿、地质判定需要专业知识的，忽略不讲。总而所述，这一步骤是形成一个可计算体积的实体模型，储量计算是：体积*品位，在这里体积是很容易理解的为整个实体体积，品位计算，这里采集的样品是分散的，相应而言的品位也是多个的，整个矿区的品味可以简单的有 金属样品品位数据集平均数P代替，那么这个矿区的储量计算模型就是V*P。

现行通用的地质软件，一般是把整个矿体实体划分为多个合适的晶胞，每个晶胞的品位值是唯一的，那么整个矿体储量的计算就可以有这些晶胞储量之和得出。

步骤三、施工采准工程：施工过程中通过采准工程揭露的矿体情况进行分析矿体走向及倾角，对地质模型和采矿进行优化，在开拓完毕的矿体里，掘进采准巷道，进行矿块划分、以此作为独立的回采单元，并在矿体内创造行人、通风、凿岩、放矿、充填所需要的工程；采准矿量：采准布置完成后矿体内的储量，采准工程一般包括：采矿方法所要求的的穿脉、沿脉、人行通风天井、采区充填井、采区斜坡道、凿岩天井和硐室、采区溜井、耙矿巷道等，矿体走向及倾角中矿体走向和倾角是方位角，且矿体走向和倾角互相垂直，至于倾角正负应该指与巷道方向有关，例如与施工方向同倾向为正，反之为负。

步骤四、回采过程中拉底巷道按照地质模型矿体底盘形状进行调整设计，矿体边界回采过程中不断的与地质模型进行比较，回采过程中要分析和了解地层产状、矿体产状、矿体与围岩的关系，矿体品位、矿体中伴生元素、共生元素的品位、夹石厚度的数据。

回采顺序计算方案分析：沿矿体走向划分采场，垂直走向布置矿房，该次模拟回采过程按盘区进行划分，通过分析，共需进行4种回采顺序的模拟:

方案一、矿柱以北矿体从南向北回采；

方案二、矿柱以北矿体从北向南回采；

方案三、矿柱以北矿体由中间向两翼退采，先向南退采，再向北退采；

方案四、矿柱以北矿体由中间向两翼退采，先向北退采，再向南退采。

步骤五、回采结束后对采场进行实测，并根据采场实测数据与地质模型进行对照，进行总结，通过进行分析。

模拟结果分析：该次模拟采用矿体的实体形态进行模拟，由于矿体的边界形态在局部比较复杂，特别是在矿体与周边围岩交界部位变化较大，所以在建立三维模型时局部进行了适当简化，主要给出一些关键部位(顶板、矿柱)、关键步骤(开采末期)的数据，计算结果主要从最大主应力、安全率和塑性区等方面进行分析，确定合理的开采顺序。

1）、应力分布比较：从所模拟的4种回采方案结果中，最大主应力主要出现在矿体开挖后与上盘围岩、矿柱按触及拐角处，四个方案回采结束后顶板最大主应力除了方案1为9.653/IPa外，其余方案均为&5左右；最大主应力均为13MPa；所以从应力分布情况很难判断出较优的回采顺序。

2）、安全率分布比较：安全率是由摩尔-库仑强度准则所决定的极限应力状态与实际应力状态的比值。安全率为l时处于临界状态，且安全率越大，安全性越好。对于地下矿山而言顶板、间柱、围岩等是否破坏，除了分析应力应变、塑性区分布及位移外，安全率的分布，在某种程度上，可以非常直观地对开挖所造成的损害程度进行说明，4种回采方案回采结束后顶板的安全率均小于1，且仅有方案二的安全率大于0.9,其余方案的安全率均小于0.86.远远低于临界状态，所以，对顶板不采取支护措施的情况下，任何一种回采顺序均不能确保顶板红泥岩的稳定，而矿体回采后对矿柱的影响相对较小，4个回采方案中安全率最大的是方案2为1.859，最小的是方案1为149，也远远大于临界状态，说明回采过程中矿柱是比较稳定的，而顶板处于不稳定状态，所以从安全率角度分析，方案2是4个方案中相对较优的方案。

3）、 在对模拟结果分析过程中，塑性区的分布比应力、位移和安全率等更能H观的反映矿岩体开采后对周闱尉岩稳定性的影响，从4个方案回采顺序模拟由于矿体上盘(顶板)是稳定性较差的红泥岩，无论采取哪种回采顺序，顶板册件区域都比较明显，破坏比较严，而开采对矿柱的影响相对较小，仅在靠近矿体处出现零星的刻性区，在不采取措施支护顶板的情况下仅靠改变回采较难保证顶板的安全。

通过对应力、安全率、塑性区等方面的分析，从4个方案回采顺序考虑，方案2矿柱以北矿体从北向南回采的回采顺序是比较恰当的。矿体上盘为稳定性较差的红泥岩,本身自稳能力较差。该次（回采顺序的模拟是在不支护的悄况下进行分析结果表明），在对矿体进行回采时从两端往矿柱方向退采是比较合理的。

本发明中，对钻孔地质资料进行地质三维建模，并对地质钻孔模型进行讨论逐步优化矿体模型，使矿体模型尽可能接近矿体真实赋存形式，对回采方案进行比选优化，评估边界回采过程中矿石贫化率及损失率，回采过程中动态监控回采边界，根据揭露的矿体赋存形式对地质模型进一步优化，并对回采空间建模从而精确控制边界回采过程中的矿石损失率及贫化率

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。