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神华北电胜利能源有限公司胜利露天煤矿 内蒙古锡林浩特市 026000
摘要：通过应用3Dmine矿业工程软件建立地质数据库、采区和排土场的三维模型，实现矿山三维可视化，提供全面的露天矿解决方案，实现三维露天境界优化、开拓运输系统布置、采剥进度计划编制等采矿设计要求。
关键词：三维模型；采矿方案
引言
随着国内三维矿业工程软件的飞速发展，利用矿山三维模型优化设计在矿山开采设计中占有越来越重要的地位。CAD或传统绘图等传统方法编制短期计划时，由于受到技术手段和方法的限制，往往耗时长、费工多，大部分时间主要耗费在技术含量不高。3DMine软件按照国际先进的建模方法构架软件三维空间平台基础，在空间平台基础上进行矿床建模、储量估算、采矿设计、矿山生产、打印制图等工作，提供了全面的露天矿解决方案，可以实现三维露天境界优化、开拓运输系统布置、采剥进度计划编制等采矿设计要求。
一、研究背景
露天煤矿矿山工程短期开采计划受到诸如煤层赋存条件、勘探程度及可靠性、测量验收及地质素描等资料的精度、市场调节等众多因素的影响，因此短期计划是在一定范围内和一定条件下进行编制的，是一项具有一定预见性（如根据测量验收及煤层数据在一定范围内对煤层进行预测）和稳定性的，并具有开发意义的再创造工作。
短期计划编制的核心是在保证露天煤矿矿山工程发展的时、空关系及有关约束的基础上对计划的工程位置进行合理安排，以保证要求的计划产量和有关指标，并用以指挥、控制实际生产作业。
二、地质数据库的建立
3DMine矿业工程软件通过地质数据库的方式管理勘探的钻孔。露天煤矿采矿设计的主要依据是地质报告，地质报告中钻孔等工程数据格式不尽相同。因此通过3DMine软件开展采矿设计的第一步是整理地质工程数据。将胜利露天煤矿288个钻孔数据整理后输入，得到包含定位（字段属性包含工程号、开孔坐标E、开孔坐标N、开孔坐标R、最大孔深、轨迹类型）、岩性（字段属性包含工程号、从、至、岩性、煤层、厚度）、测斜（字段属性包含工程号、深度、方位角、倾角）和煤质信息（字段属性包含工程号、从、至、Qgrd、Mad、Ad）的Excel表格，为3Dmine矿业工程软件建立地质数据库提供条件。利用3DMine软件导入Excel表格，通过数据库管理导入数据，建立地质数据库。
三、地表模型的建立
地表地形模型是进行露天开采境界优化的约束条件之一，同时地表地形模型能够对矿区地形进行较为准确的三维显示，对运输道路和开拓运输系统的布置起到关键性的作用。
将胜利露天煤矿月度验收地形数据及图表整理后导入3Dmine软件中，对地形数据中的等高线进行处理，清理多段线冗余点、重复或压盖线条等点线问题，保证同一高程的等高线连接为一条多段线，然后通过搜索参考点（高程点）赋高程命令生成三维等高线，另存文件为3ds文件，胜利露天煤矿三维线型如图1所示。通过3ds文件，最后由表面生成命令将线条生成DTM表面，得到了完整的地表模型，胜利露天煤矿地表模型如图2所示。
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四、煤层顶底板模型的建立
通过钻孔数据库以及月度验收数据建立地层模型的同时，3Dmine矿业软件能够清楚的将矿区主要煤层所在空间的位置及形态表达出来，使煤层模型更加直观立体。地质模型可以按照不同岩性、不同煤层设置显示风格，通过三维模式旋转，更直观、清楚的看到地层模型每一个角度煤层的赋存情况，为编制采剥计划、推进方向提供导向。
五、采矿计划的编制及优化
采剥进度计划编制是露天矿设计中一项十分重要的工作。采剥进度计划是指导露天矿正常生产和获得尽可能高的经济效益的关键。目的是进一步验证和落实矿石生产能力，并确定均衡的生产剥采比和矿岩生产能力。
编制采剥计划之前，首先对采剥计划参数进行设定，主要设定岩石及矿石体重、采剥台阶坡面角、煤质数据（热值、比重）等参数。利用3DMine可根据设定参数自动生成采场内运输道路、采剥台阶，并可按照实际坡面角和平台宽度进行分段设计。可以进行各种斜坡道与开段沟、排土场、最优运距的设计与计算。并且与地质模型相结合，及时报告剥采比、矿量、岩量等参数。结合地质模型，在三维模型上直接进行剥离与采矿，并同时自动生成图形与数值结果。
根据采掘位置和排土场可实现双向互动，灵活调整计划中的煤岩总量和台阶数量。可以根据确定的采剥位置快速形成计划完成位置和总量报告，极大地提高了胜利露天煤矿采剥计划编排的灵活性和效率。
结论
基于地质数据的空间关系，同时结合地质理论、采矿设计理论，利用3DMine软件通过对煤层和岩体建模，系统全面地对煤层进行分析和模拟，将有助于对煤层空间分布的认识，矿山生产过程的煤质控制，矿产储量的动态管理和计算，快速提取地质数据、任意切割平、剖面并形成图件的主要线条等等。三维模型中矿体在空间上的展布趋势，对指导采矿计划的编制是十分有效的。
胜利露天煤矿应用3Dmine矿业工程软件建立了地质数据库、采区和排土场的三维模型，所建立的模型直观、数据和计算结果准确，极大的提高了生产管理水平和工作效率，实现了矿山三维可视化，并对地质、采矿相关工作起到一定的指导作用，为安全、生产和管理提供了良好的基础，为实际工作、学习、技术研究和创新提供支持与帮助。
参考文献：
[1]邵亚建.基于3DMine软件的复杂矿体三维建模及储量估算[J].有色金属科学与工程，2016，7（4）.
[2]余文章，戴晓江.基于3DMINE软件系统的露天矿境界优化研究及应用[J].矿冶，2011，20（4）.