露天矿三维地质模型的建立
露天煤矿采场三维模型构建与应用研究
露天煤矿采场三维模型构建与应用研究
露天矿的开采过程是按照一定的剥采程序进行的，矿山工程的时空发展过程实质上是露天采场三维地理空间信息按照时间维度的动态变更过程。
不论是开采设计、生产计划编制、工程测量验收，还是生产管理等技术工作，都是对描述剥、采、排矿山工程时空位置的露天采场三维地理空间信息数据的加工处理和控制的过程，因此建立露天采场精确的三维模型具有重要的理论和实际意义，该模型将是数字露天开采中的重要的基础地理空间数据，为露天矿的生产提供重要的基础地理空间信息和决策支持。
归纳起来，本文主要完成了以下几项工作：(1) 利用先进的GPS-RTK技术，进行露天矿采场和排土场的三维数据采集，并进行合理的数据编码，提高内业数据处理的自动化水平，通过数据逻辑检验与校正，交互式编辑后形成采场的现状平面图。
(2) 由于露天矿采场复杂特殊的地形特征，在建模过程中应充分考虑相应的约束条件，本文提出一次性约束三角网生成算法，经过空间数据提取、拓扑关系建立以及空间索引建立，最终建立起边界约束线以内的约束不规则三角网，大大提高了建模精度和分类算量精度，具有现实的理论意义和应用价值。
(3) 露天采矿过程引起采场地理空间数据的连续变化，采场三维模型的更新技术和方法是技术关键。
本文提出扩展边界概念，利用扩展边界及上述三角网生成算法，可实现局部模型建立以及局部模型与整体模型间的无缝拼接，最终完成整体DEM莫型的更新。
⑷根据每月测量验收后获得的采场、排土场高精度的三维模型，本文采用基态修正模型来建立露天矿采场时空数据库，实现了露天矿采剥量的精确计算；结合虚拟现实技术实现开采过程的回放和生产计划的超前演示；实现了基于采场三维精细莫型的采、排长(短)期生产计划编制，为数字露天矿建设提供了基础的地理空间信息框架与平台。
基于Minex的露天矿三维地质模型的建立及可视化研究
Ｍ ｎｘ数据库 基本上 是 由 ５个二 进制文 件组 ｉ ｅ
成 ， 文 件 扩展 名 为．３ ， 其 Ｂ ｎ ｎ取不 同的 值对 应文 件 的
不 同用 途 ， 见表 １ 。
表 １ Ｍｉ ｘ数据 文件 类型及用途 ｎ ｅ
文件类 型
…
文件用 途
…
．
数 据库定 义文 件 ， 用来 存储 样本数 据信息 ， 括 钻 包 探获 取的岩性信息 、 煤质信息 等。
用来 存储地层层序 的文件 。
Ｂ３ ３
．
Ｂ４ ３
…
用来 存储所有钻孔 的头文件信 息。 用来 存储煤层 ， 地层 序列文件 ，包括煤层 的序 号 ， 每一煤 层默认密度 值 、 颜色 、 属性等信息 。
三 维模 型 系统 并实现 了可视 化 。
关键 词 ： ｉｅ ． Ｍ ｎｘ６０软件 ； 面构模 法 ； 维 地质模 型 界 三
中图分类号 ： Ｄ６ ２ Ｔ ７
１ 引 言
Байду номын сангаас
文献标 识码 ： Ｂ
文章编 号：６ １—９ １ ２ １） ４ —０ ６ １７ ８ ６（ ０ ２ ０ ０ ３— ０ ４ 勘 探 区构 造简 单 ， 主体特 征为一 南倾 的单斜 构造 ， 地 层 走 向约 ９ 。 倾 角一 般 在 １ ５， ３—２ 。 走 向上倾 角 变 ５， 化 不 大 。勘 探 区 内含 可采 煤层 ９ ， ６号 、 、 层 即 ７号 ８ 号、 ９号 、 １号 、２ １号 、 ２ ２号 、 ３ １号 、３ ２号 １ １— １— １— １— 煤层 。 中 ９号 、２ １ 、３ １ 、 ３ ２ 煤层 为全 其 １ — 号 １— 号 ｌ — 号
基于剖面的露天矿三维地质模型的构建
基于剖面的露天矿三维地质模型的构建王金金【摘要】以钻孔信息和剖面图为基础数据,应用面向对象的程序设计,提出了基于剖面的三维地质建模的具体流程,并以实际工程为例,建立了某矿的三维地质模型,实现了该矿的三维动态显示、模拟开采等功能.【期刊名称】《露天采矿技术》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】4页(P65-67,71)【关键词】三维地质模型;露天矿;剖面;工程应用【作者】王金金【作者单位】中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司,辽宁沈阳110015【正文语种】中文【中图分类】TD672三维地质建模（Three Dimensional Geological Modeling，3DGM）是一门现代计算机科学技术，通过现代空间信息理论来分析环境及地层的信息和数据，通过建立空间模型来进行数据化描述，通过可视化技术实现对环境及地层的三维可视化交互。
矿山三维地质模型可以全面、精确的反应矿山的地质构造以及地质现象的边界条件，形象的描述地质单元的相互关系，达到更准确、更直观的分析矿山地质的目的[1]。
对三维地质建模的理论以及技术的研究至今已有40多年的历史，现有的建模方法从模型几何描述[2]上大致可归纳为基于面模型、基于体模型、基于混合模型以及基于集成模型的建模方法。
基于面模型建立的模型不是真三维的，但它能较为方便的表达地层的可视化以及更新模型；基于规则体模型建立的模型是真三维的，更新模型也较为简单，但对于建立繁杂地质体的模型则较为困难；基于非规则体建立的模型也是真三维的，它能够较为方便的建立繁杂地质体建模，但不易都模型进行更新；基于混合模型以及基于集成模型建模的方法已经在理论上探讨许久，但在技术上仍有大量难点，在目前的技术条件下较难实现。
面模型的表达形式有多种，如等高线模型、Grid模型、TIN模型和序列断面模型等[3]。
以前传统的手工地质制图是通过分析多个剖面图（或平面图）之间的关系来模拟地质体，而序列断面（Series Sections）模型正是运用计算机技术来完成传统手工地质制图的目的，即通过多个剖面图（或平面图）来表达地质体[4-5]。
生产矿山矿床三维矿体地质实体模型的建立
地形特征 ，如天 可 海岸线 、公路路基、码 头或海堤等 。一艘 隋况下， 是没有流量通过闭边界的，但闭边界上可能存在切向流量 ，或者切向剪 应 力，因此将闭边界分为滑移流动边界条件、无滑移边界条件和半滑移
软件功能生产矿山矿床三维矿体地质实体模型的建立拉萨天利矿业有限公司西藏拉萨850000矿体模型的建立是整个模型建立过程中最重要的部分建立矿体模型除了可视化体积计算在任意方向上产生剖面与来自于地质数据库的数据相交四种功能外一个极其重要的功能就是为之后的品位估值和块段分析提供线框约束的基础
毪 警。
矿体模型的建立是整个模型建立过程 中最重要的部 分，建 立矿体 模型除了可视化、体积计算、在任意方向上产生剖面 、与来自于地质 数
据库的数据相交四种功能外 ， —个极其重要的功能，就是为之后的品位 估值和块段分析提供线框约束的基础。
２ ） 边界品位 ０ ． ３ ％：
３ ）最小可采厚度 １ ｍ：
建立。
２
在确定 了圈定矿体 的边界品位后 ， 根据 边界品位进行矿体 圈定 ，
在矿体圈定的基础上建立矿体三维实体模型。 这样建立 的矿体 三维实体模型是一个整体的矿体三维实体模 型 ，
可完整地质反￣ｒ ｇ ｔ ， 的空形态；并可不用区分— － ｒ ￣ — ｌ ｌ ＇ 矿和低品位矿分别建 立不同的矿体三维实体模型 ， 在很大程度上节约了时间和精力。 在矿体三维实体模 型建好后 ，利用矿体 三维实体模型界定化验数 据 ，以便选择矿体三维实体模型 内的化验数据作为进行地质统计和矿块 模型插值的４ ｇ Ｎ ， ， 数据。 在矿块模型经插值 （ 赋值）后 ， 利用软 件生成品位壳功能，按矿山 生产需要，生成 不同品位级别的品位壳，为生产所使用。
品位壳 （ 如图 ２ 、 ３所示） ，并切制 出相应 的品位壳地质剖面 图，为生产
露天煤矿三维地质地形建模、可视化及应用研究
Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ １ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔａ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｏ ｐ ｅ ｎ ｃ ａ ｓ ｔ ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｅ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｓ ｅ ，ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ
ｔ ｏ ｐ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ ，ａ ｎ ｄ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ ｏ ｐ ｅ ｎ ｃ ａ ｓ ｔ ｍｉ ｎ ｅ ，ｉ ｔ ｃ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｓ ａ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ － ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｔ ｏ ｐ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ
中 图分 类 号 ： Ｐ ６ ２ ８ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ７ ９ ４ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ８ ６ — ０ ４
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ － ｄ ｉ ｍｅ ｎｓ ｉ ｏ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ，
＋Ａｒ ｃ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ 和Ｖ Ｂ ． Ｎ Ｅ Ｔ平台 ， 建立三维地形地质建模 Ｇ Ｉ Ｓ系统 ， 开发实现三维地形地质模型 的任意浏览 、 查询、 剖 面图绘制 、 储量分类计算 、 地质模型的实时动态更 新等功能 ， 为储量计算 、 煤质分析 、 采矿设计 、 计划编制等 提供基本 模 型数据支持 ， 具有现实的理论意义和应用价值 。 关键词 ： 三维地形地质建模 ； 可视化 ； 露天煤 矿
第２ ２ 卷第 ２ 期
矿床三维地质模型构建
前言三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。
三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，从而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。
同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。
因此矿体三维建模技术在国外的矿山工作、学生教育、科研工作中有着极其广泛的使用。
但是国内的矿山建设大部分依然停留在二维平面设计的基础上，很少利用三维可视化建模技术辅助生产研究工作，在国内同样也没有合适的国产三维建模软件适用于矿山实体建模。
因此研究地质实体三维可视化技术与国内矿山科研生产相结合具有重大的理论和实践意义。
本文研究区域西起阿尔金断裂，东止于哇洪山—温泉断裂，北与柴达木盆地相交，南以昆南断裂为界与可可西里巴颜喀拉造山带相邻。
东西长约1500km，南北宽100—210km，总面积约为17万km²。
为了更直观的提现矿床的形态分布以及变化特征，帮助矿山研究，辅助矿山生产、设计工作。
解决大规模矿山的生产难题，提高生产效率，本文将以夏日哈木铜镍矿床为例利用国外软件surpac，展现整个模型的建立过程，并利用软件功能进行矿体储量估算，为该矿床今后的工作提出建议。
最后，总结surpac在矿山建设中的方法，展现具体的操作过程，以及三维可视化矿山的成果。
既作为夏日哈木铜镍矿工作的一部分，同时也以此为例说明surpac在矿山建设中的应用，同时找出研究中的问题，为surpac在国内的完善提出建议，促进国内三维可视化矿山的普及。
摘要三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。
三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。
同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。
三维矿体模型建设方案
三维矿体模型建设方案构建三维矿体模型，实现矿井掘进区域的地层结构、地质构造、煤层，顶板和底板岩性，厚度、水富集区等的三维可视化。
以三维地质静态模型为基础，不断融入矿企生产过程中的实时、动态、高精度地质信息，实现三维地质模型的动态更新、规划切割、交互漫游、属性查询等。
1、矿区地质体建模1.1 矿区钻孔三维建模钻孔模型的构建采用钻孔自动建模的方法，将原始数据进行标准地层编辑与钻孔标准化后，利用建模工具进行自动建模。
通过选择钻孔数据，利用钻孔基础地理位置、标高等基础信息、钻孔分层信息，设置截面半径、标准分层版本、模型名称、颜色或纹理样式等参数，利用三角化技术，在场景中构建三维钻孔模型。
同时可以利用测井数据进行测井曲线的三维建模。
图钻孔模型和测井曲线1.2 矿区地质体结构建模（1）多源数据耦合层状地质体快速建模对于简单层状地质体，系统将采用“钻孔-剖面/等值线-地层实体”构模的整体建模思路，采用所有地层界面共用的网格模板来构建各个地层面，再根据建模范围和精度（网格间距）要求生成地形网格基础上，从基础数据库中可提取钻孔点位和分层信息叠加等值线数据生成地层面强约束点，从剖面中提取有关地层边界线信息，基于地形网格应用这两类数据进行插值计算构造各地层面模型，最后根据地层之间的叠覆关系等地质信息生成地层实体模型，同时，对于地表模型可添加地形约束，构建出真实地形地貌单元的地质模型。
对建立完的地质模型，可以不断的添加各种约束数据，指定约束数据的影响范围，对地质模型进行反复的重构更新，从而更精确的去表现真实的地质形态。
这种建模方法需在建模范围内整理出一套一致的、宏观上的、具有固定层序的地层划分方案。
采用这一方法一般可通过钻孔数据直接建立三维地层模型，对于地质情况比较复杂的区域，如包含夹层、尖灭、透镜体等特殊地质现象的区域，可通过补充剖面、地层平面分布图（用于确定地层边界和地层面起伏变化情况）和设置参数等方式干预建模。
实际应用时对于特定的建模区域，可能会有数目众多的钻孔，这些钻孔能够提供的信息包括各个钻孔的位置（地理坐标）、钻孔的类型以及地层的分层信息等。
基于AutoCAD的露天矿三维地质模型的三维可视化构建
第28卷增 刊 辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2009年9月 V ol.28 Suppl. Journal of Liaoning Technical University （Natural Science ） Sept. 2009收稿日期：2009-05-06作者简介：刘光伟（1981-），男，辽宁 沈阳人，助教，博士研究生，主要研究方向为数字矿山、露天开采技术与理论和采矿CAD 等。
本文编校：于永江文章编号：1008-0562(2009)增刊Ⅱ-0013-03基于AutoCAD 的露天矿三维地质模型的三维可视化构建刘光伟，白润才，曹兰柱，王秀秀（辽宁工程技术大学 资源与环境工程学院，辽宁 阜新 123000）摘 要：在AutoCAD 平台下，以钻孔信息、剖面图和空间离散点为基础数据，采用顾及台阶属性的Delaunay 三角网凸包算法建立界面模型，通过面域拉伸和实体布尔运算等方法生成三维实体模型。
研究结果表明，该方法不仅能达到逼真的三维动态效果，而且对于矿岩量的计算更为准确方便。
研究结论初步突破了露天矿算量的传统方法，有助于露天矿的日常生产和管理。
关键词：三维地质模型；AutoCAD ；凸包算法；实体布尔运算 中图分类号：TD 824 文献标识码：AEstablishing a 3D surface mine geological model based on AutoCADLIU Guangwei ，BAI Runcai ，CAO Lanzhu ，WANG Xiuxiu(College of Resources and Environment Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China) Abstract ：By using drill hole information, section chart and discrete space point as fundamental data, the author designed a general process of 3D geological modeling based on AutoCAD.The modeling method firstly established face model by using a considering bench attribute Delaunay TIN convex hull algorithm, then sets up the mining solid model by strengthening region and using solid Boolean operation. The results show that, this method provides not only reality-dynamic effect, but also gives a more accurate result in calculating the volume of mine. The conclusion of this study preliminary breakthroughs traditional calculating volume method in surface mine, and also it’s helpful to surface mining and management.Key words ：3D geological model ；AutoCAD ；convex hull algorithm ；solid Boolean operation0 引 言采矿工程日常生产及设计主要对象是地质矿床，处理的是复杂的地质工程数据，研究的是采矿工程布局、开采程序、开采工艺等[1]，以上所述都是以建模为基础的。
矿床三维地质模型构建
前言三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。
三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，从而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。
同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。
因此矿体三维建模技术在国外的矿山工作、学生教育、科研工作中有着极其广泛的使用。
但是国内的矿山建设大部分依然停留在二维平面设计的基础上，很少利用三维可视化建模技术辅助生产研究工作，在国内同样也没有合适的国产三维建模软件适用于矿山实体建模。
因此研究地质实体三维可视化技术与国内矿山科研生产相结合具有重大的理论和实践意义。
本文研究区域西起阿尔金断裂，东止于哇洪山—温泉断裂，北与柴达木盆地相交，南以昆南断裂为界与可可西里巴颜喀拉造山带相邻。
东西长约1500km，南北宽100—210km，总面积约为17万km²。
为了更直观的提现矿床的形态分布以及变化特征，帮助矿山研究，辅助矿山生产、设计工作。
解决大规模矿山的生产难题，提高生产效率，本文将以夏日哈木铜镍矿床为例利用国外软件surpac，展现整个模型的建立过程，并利用软件功能进行矿体储量估算，为该矿床今后的工作提出建议。
最后，归纳总结surpac在矿山建设中的方法，展现具体的操作过程，以及三维可视化矿山的成果。
既作为夏日哈木铜镍矿工作的一部分，同时也以此为例说明surpac在矿山建设中的应用，同时找出研究中的问题，为surpac在国内的完善提出建议，促进国内三维可视化矿山的普及。
摘要三维地质建模技术是三维地理信息系统技术的一个重要分支。
三维建模技术旨在利用对地质实体的三维建模实现地质实体三维可视化，使抽象的矿体数据转化为清晰的三维模型，而更明显的揭示矿体的形态分布规律，方便研究工作的进行。
同时，通过三维建模可以使得传统的二维平面上的工程设计清晰直观的展现在三维空间中，有利于矿床生产，也有利于环境评估。
露天矿三维地质模型的建立
露天矿三维地质模型的建立【摘要】本文主要介绍了露天矿三维地质模型的建立过程。
首先进行了地质数据的采集与整理工作，包括地质勘探、测量和岩心分析等。
然后介绍了地质模型建立的方法，包括地层建模、构造建模和资源评估等。
接着对模型参数进行了设定，并进行了模型验证和修正工作，确保模型的准确性和可靠性。
最后讨论了模型的应用和展望，指出了露天矿三维地质模型在矿产勘探、开发和管理中的重要性。
通过本文对露天矿三维地质模型的建立过程进行系统性的介绍和探讨，不仅总结了相关研究成果，也展望了未来研究的方向和重点，为相关领域的研究和实践提供了重要参考。
【关键词】露天矿、三维地质模型、地质数据、模型建立方法、模型参数、模型验证、模型应用、研究成果、展望未来1. 引言1.1 研究背景露天矿是一种开采方式，在炎热的夏天和寒冷的冬天都会洒洒出来。
露天矿开采方式之所以受到广泛关注，是因为其对环境和资源的巨大影响，需要更科学的方法来进行研究和管理。
目前，在露天矿三维地质模型的建立方面还存在一些不足，需要进一步完善和提高。
研究背景：随着矿产资源的稀缺和需求的不断增加，露天矿的开采已成为一种重要的矿产开采方式。
传统的地质模型建立方法存在很多局限性，不能完全满足对露天矿地质特征和空间结构的描述和分析需求。
开展露天矿三维地质模型的研究具有重要的理论和实践意义。
深入研究露天矿地质模型的建立方法和应用技术，对于提高露天矿资源开采效率、降低开采成本、保护环境和改善矿产资源利用效益具有积极的推动作用。
1.2 研究目的研究目的是为了通过建立露天矿的三维地质模型，深入分析地质构造和矿体特征，揭示矿床的成因和分布规律，为露天矿的勘探开发提供准确的地质信息和优化的矿石开采方案。
通过研究三维地质模型的建立方法和模型参数设定，对露天矿的地质特征进行准确刻画，为矿山规划、矿藏评估和资源管理提供科学依据。
通过模型验证和修正，提高地质模型的准确性和可靠性，为矿产资源的合理利用和保护环境提供技术支撑。
基于AutoCAD的露天矿区三维建模研究
露天矿区 中的各种地 质数据一般 都是通过 地质勘探 手段 获得的。由于地形条件 、 资金等条件的限制， 在一定的研 究区域 内往往只能获得 有限的钻孔和地球物理勘察 资料 。因此 ， 有必 要选择 一定的插值方法 ， 建立满足 精度要求 的地质模型 ， 同时
层 顶 、 板 数 据 点 的数 据 ， 断层 线 赋 值 ， 整 断 层 线 的 空 间 位 立煤层项、 底 对 调 底板表面模型 ； 去除掉建模 区域 以外 的多余三角 网，
置， 从而构建 了断层线框模型， 如图 １ 所示。
生成项、 底板面模型 的边界线； 根据项、 底板面模型 的边界线生
（ 转第 １ ８ ） 下 ０页
ｄｉ Ｅ ． ＇ ｎ１ 篮 筐 １ 曲 ｎ １ Ａ２ Ｉ １ ‘ ’７１
金融 财含
２ ｌ １
上表 是平安人寿业务 内含价值敏感度分析表 ， 我们可 以得 做好 了， ８ ％的客 户满意 了， 让 ０ 续期业务提升上去 了， 那么这家 出， 内含价值产生影响的经营指标中 ， 对 失效率 （ 或退保率） 也 公司将会拥有 ３ ０ ×８ ％ ×５ ２０ ， ００万 ０ ＝１ ０ ０万个准客户。
图 ２ 地 形 面 模型
（） ３ 煤层实体模型 。实体模型产成本 ， 减少不必要的开支与浪费。所谓空间数据插 重 要 的 部 分 。通 过 实 体 模 型 ， 仅 能 够 准 确 地 掌 握 煤 层 的 空 间 不 值就是对一组 已知的离散数据 或分 区数据 ， 按照某种数学关系 几何形态 ， 且实体模 型也是建立块体模型的约束条件 。本文 而
型 。断层模型不仅对于构建煤层实体模型 ， 分析煤层的空间形
图 ３ 实体模型建模流程图
平庄西露天矿三维地质模型的建立
２１ 数 据 的采 集与预 处理 ．
煤 层 以及各 地 质 界 面 模 型 的建 立 与 此类 似 ， 当 钻 孔数 据点 的数 量有 限 ，不 足 以准确 描 述煤 层 等赋 存 的实 际状 态 ， 应采 用恰 当合 适 的插 值方 法 。 常用 的 插 值方 法 有 ： 离幂 次 反 比法 、 里 金 插 值 法 、 势 距 克 趋
建模 为基 础 的。露 天矿 三维 地质 模 型是 计算 机 在露
天矿床建模 中的一个前沿课题 ，是将传统的工程地
质 分 析 由平 面延 伸 到立 体 ， 由二 维平 面 发展 到三 维
空间 ， 是数 字矿 山的重要 组 成部 分 。 一个 好 的露 天矿
三维 地 质模 型对 工程 决策 、 质分 析 、 地 制定 生 产计 划
提 供的 Ａ ｔ Ａ ｕｏ Ｄ测 量 验 收 图 、 产 计 划 图 等 ， 中 Ｃ 生 其
包括 ： 地形 高程 数据 、 顶 、 底 、 盘 、 阶坡顶 线 、 坡 坡 平 台
台 阶坡 底线 数据 等等 。由于所 提供 的数据 资料 都是 ． ｄ ｇ的格 式 ， ｗ 也就是 Ａ ｔＣ Ｄ的 图元形 式 ， ｕｏ Ａ 因此需 要
中图分类号 ：Ｐ３ Ｔ ９ 文献标识码 ： Ｂ 文章 编号 ：６ １—９ １ ２ ０ ） 刊 一 ｏ １ １７ ８ ６（ ０ ８ 增 ０ ８一 ｏ ３
进 行数据 的提取 பைடு நூலகம்预 处 理 ， 括 重复 点 的删 除 、 复 包 重
采矿 工程 日常生产 及设 计 的 主要 对象 是地 质 矿 床， 处理 的是 复杂 的地 质 工程 数据 ， 研究 的是 采 矿 工 程布局 、 开采 程 序 、 采 工艺 等 ［ 以上 所 述 都是 以 开 １ 】 ， 线 的删 除 以及线 上节 点迂 回现 象 等［ １ ］ 。
基于AutoCAD的露天煤矿三维地质建模
基于AutoCAD的露天煤矿三维地质建模
王金金;白润才;刘光伟;赵浩
【期刊名称】《矿业工程研究》
【年(卷),期】2011(026)003
【摘要】露天煤矿三维地质模型的建立是矿山数字化的核心组成部分．三维地质
模型的建立，对矿山的经济评价、采矿设计和生产管理都具有重要的指导意义．以具体露天煤矿为例，介绍了基于AutoCAD的三维地质建模技术，建立了该矿的三维地质模型并将其应用于工程实际，实现了该矿的三维地质模型建立和可视化显示，以及钻孔数据库的建立、模型的修改与实时动态更新、模拟开采等功能，使矿山工程技术人员在一个真三维环境中，利用三维可视化模拟开采技术，以“人机交互”的方式进行露天矿开采设计、生产计划编制等．
【总页数】4页(P15-18)
【作者】王金金;白润才;刘光伟;赵浩
【作者单位】辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁阜新123000;辽宁工程
技术大学资源与环境工程学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学资源与环境工
程学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁阜新123000
【正文语种】中文
【中图分类】TD824
【相关文献】
1.基于AutoCAD的工程地质三维实体建模方法 [J], 王大志;黄鹏
2.黑山露天煤矿三维地质建模及可视化研究 [J], 韩勇;曹博
3.露天煤矿三维地质地形建模、可视化及应用研究 [J], 王丽英;刘红
4.基于GIS协同AutoCAD和Google SketchUp的三维地质建模方法研究 [J], 宋仁波;王细元;王月香;李文慧
5.基于CIVIL 3D的三维地质建模研究
——某电厂架构区三维地质建模实例 [J], 张国明
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基于Minex的露天矿三维地质模型的建立及可视化研究
基于Minex的露天矿三维地质模型的建立及可视化研究1引言矿业活动具有三维空间特征和动态特征，特别是复杂的地质现象，需要真三维才能对其作出定量化表达和逼真的描绘，才有助于更好的理解矿体的空间信息及矿体与地表地形之间的空间位置关系。
Minex6.0是澳大利亚Surpac minex group产品的一个重大升级，是专为层状矿床设计的地质、采矿软件，是多年来矿山建模与开采设计经验总结的成果。
Minex.6.0软件与以往的制图软件、采矿软件相比，技术优势是拥有一套高速高效的建模技术。
对于煤层赋存多的露天煤矿，特别是目前新疆地区的露天矿，煤层赋存在10层以上的很常见，在建模所需的资料和数据都准备好的前提下，用以往的建模软件，需要对每一煤层的模型都进行建立，建立起这样的露天煤矿的地质模型至少需要一周时间。
但用Minex.6.0软件可以实现同时建立多个煤层的煤层模型，且高速高效，为采矿设计人员节省了大量的时间和精力。
2新疆后峡煤田黑山矿区概况黑山矿区位于托克逊县西北约90km处，北距乌鲁木齐市约65km，东距南疆铁路鱼儿沟车站约55km，行政区划属托克逊县管辖。
勘探区地处天山中段以北的山间谷地（俗称通沟），北依约喀坑艾代山，南临末日洛克山、黑山。
东西较开阔，地势北高南低，西高东低。
最低海拔2365m，最高海拔3023m。
勘探区构造简单，主体特征为一南倾的单斜构造，地层走向约95°，倾角一般在13~25°，走向上倾角变化不大。
勘探区内含可采煤层9层，即6号、7号、8号、9号、11号、12-1号、12-2号、13-1号、13-2号煤层。
其中9号、12-1号、13-1号、13-2号煤层为全区可采煤层；6号、7号、8号、11号煤层为大部可采煤层；12-2号煤层为局部可采煤层。
3地质数据库的建立Minex软件系统采用模块化的结构，地质数据库模块用来管理庞大的地质数据，其主要功能有:地质数据库的建立、地质数据库的维护、地质数据库的分析与处理、地质数据库管理的钻孔可视化等。
基于AutoCAD的露天煤矿三维地质建模
我 国从 ２ ０世纪 ７ 代后 期才 开始 研究 煤矿 床 三 ０年 维 地质 建模 技 术 ， 然 起 步 较 晚 ， 是 发 展 很快 ． 虽 但 近年
来， 随着计 算机 技术 的迅 速 发展 ， 矿业 软件 在露 天煤矿
图形编辑 、 地质储量计算 、 矿岩量计算 、 绘制地质图件 、
收 稿 日期 ：０ １— ３— ９ ２１ ０ ２
基金项 目： 宁省教育厅科学技术研究资助项 目（ Ｓ０ ０ ７ ） 辽 Ｌ２ １０ ５
通信作者 ： 白润才（ ９１ ， ， １６ 一）男 内蒙古察右中旗人 ， ， 教授 博士生导师 ， 研究方 向： 露天开采技术与理论， 数字矿山． ｍ ｉ ｂｉ ｎｍ ２ ．ｏ Ｅ— ａ ： ａ ｕｃ ＠１６ ｔ ｌ ｒ ｍ
或其 他侧 面模 型 ； 由顶 、 、 面 ３个 面 模 型 通 过封 再 底 侧 闭 面 固化成 体 的 建 模 法 生 成 煤 层 及 其 他 地 质 实 体 模 型 ． 层 的实 体模 型 如 图 ４所示 ． 煤
３ 三 维地 质 模 型 的应 用
矿 山三维 地质模 型的建 立 ， 无论是对 矿 山地 质体 的
建立露天煤矿三维地质模型可 以实现 露天煤矿地质 信 息管理和分 析 的 自动 化 、 可视 化 、 范化 和系统 化 ， 规 是
系统 ， 同传 统 的手 工 绘 图相 比， ｕｏＡ 具 有 绘 图速 Ａｔ Ｄ Ｃ 度更 快 、 精度更 高 、 于 修 改 等优 点 ， 泛 应 用 于各 个 便 广 工程 领 域． 对 于露 天 煤 矿 专业 图 纸 ， ｕｏ Ａ 的功 而 Ａｔ Ｄ Ｃ 能实 现起 来较 繁 杂 ， 以需要 对其 进行 二次 开发 ， 所 即开 发基 于 Ａ ｔ Ａ ｕｏ Ｄ的露天煤 矿 三维地 质建 模技术 Ｊ Ｃ ．
基于多层DEM的露天矿三维地质模型构建及其应用
ｔ ｅｈ ｄｗ ｕ ａ ｅｔｅｃ ｐ ｃ ｙ ｔ ｅ ｐｅｓｔｅ ｓｒ ｃ ｎ ｎ ｅ ｓ ｕ ｔｒ ｏ ｅｓ ａ ｅｏ ｊｃ ａ ｄ ｃ ｕｄ ｈ ｖ ｏｄ ｈ ｍ ｔｏ ｏｌ ｈ ｖ ａ ａ ｉ ｏ ｘ ｒｓ ｈ ｕｆ ｅａ ｄ ｉｎ ｒ ｔ ｃ ｅｆ ｔ ｐ ｃ ｂｅ ｔ ｎ ｏ ｌ ａ ｅａ ｇｏ ｅ ｄ ｈ ｔ ａ ｒ ｕ ｈ
Ｋ ｙ ｒｓ ｄｇａ ｅ ｖｔｎｍ ｄｌ（ Ｅ ；ｓｒ ｃ ｎ ；ｇｏｏ ｃｌ ｄ ｌ ｏｉ ｍ ｄｌ ｅｗｏｄ ： ｉ ｔ ｌ ａｏ ｏｅ Ｄ Ｍ） ｕ ａｅ ｅ ｅｌ ａ ｍｏｅ；ｓｌ ｏｅ ｉｌ ｅ ｉ ｆ ｍｉ ｉ ｇ ｄ
－ 概述
地层 的三维模 拟与 可视化 在采矿 工程 的勘察 、设 计 和
计 、采掘 计 划编制 以及 虚拟 开采 中得 到 了很 好 的应 用。 关键 词 ：数 字 高程 模型 （ Ｅ ；露 天矿 ；地质模 型 ；实体 模 型 Ｄ Ｍ） 中图分 类号 ：Ｔ ８ ４ Ｄ ５ 文献 标识 码 ：Ａ 文章 编号 ：１７ ０ ５ ２ １ ） ９０ ７ －３ ６ １— ９ ９（０ ０ ０ －０ ３０
（ ｃｏｌ ｆＲ ｓｕｃｓａｄＥ ｖ ｏｍ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇ ｉ ｎｎ ｅｈ ｉ ｌ ｎｖｒｉ ，Ｆｘｎ１３ ０ Ｓ ｈｏ ｏ ｅｏｒｅ ｎ ｎｉ ｎ ｅ ｔ ｇｎｅｉ ，Ｌａ ｉｇＴｃ ｎｃ ｉ ｓｙ ｕｉ ２ ００，Ｃ ｉａ ｒ Ｅ ｎ ｏ ａＵ ｅ ｔ ｈ ） ｎ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ３ ｅ ｌ ｇｃ ｌ ｓ ｌ ｄ ｌ ｅ ｔｂ ｉｈ ｄ ｈ ｓ ａ ｖ ｒ ｍｐ ｒａ ｔ ｓｇ ｉ ｃ ｎ ｅ ｔ ｈ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｈ Ｄ ｇ ｏ ｏ ｉ ａ ｏｉ ｍｏ ｅ ｓａ ｌ ｅ ａ ｅ ｙ ｉ ｏ ｔ ｎ ｉｎ ｆ ａ ｃ ｏ ｔｅ ｅ ｇｎ ｅ ｇ ｄ ｓ ｎ ｄ ｓ ｉ ｉ ｇ
211162920_露天矿三维地质模型构建
1 依托工程露天矿概况1.1 煤层概况依托工程露天矿田位于双井子至西黑山凸起北山煤窑向斜构造单元内。
其中，首采区煤层倾角3～5°，未见断层、岩浆岩分布。
其中，八道湾组含薄煤层3层，西山窑含煤10层。
全层平均总厚度约68m，纯煤平均总厚度为66.0m，矸石平均厚度为2.3m，矸石率3.31%。
开采的煤层厚度超过1.0m 以上为11层，自上而下编号为：B4、B4′、B3、B3′、B3下、B2上、B2、B2′、B1、B1′、B0。
其中，B4、B3、B2′、B1、B0全区可采或在独立分层矿田内全区可采；B4′、B3′、B2上、B2、B1′大部可采或在独立分层矿田内大部可采，B3下局部可采。
1.2 地质数据地质数据是矿床三维地质模型建立、开采方案制定及采矿设计的基础，一般通过钻探、坑探、槽探及物探等手段可获得。
(1)钻孔数据钻探可直观准确地获得地层数据，作为基础数据，钻孔数据在模型建立中不可替代，其准确性极大地影响模型精度。
现场收集并整理了建模区钻孔柱状图，根据钻孔柱状图、剖面图、勘探线平面位置图等资料对钻孔数据进行了分析、处理并汇总。
具体工作如下：1)对钻孔柱状图、剖面图和勘探线位置平面图中的钻孔坐标进行核对和汇总；2)根据钻孔中煤与夹矸的厚度，对每个钻孔中每层煤的含煤率进行计算并汇总；3)将整理所得的钻孔数据导入到 AutoCAD 中进行展点；4)汇总孔号、孔口三维坐标、各煤层底、顶板标高及含煤率等数据。
(2)剖面数据建模数据可以剖面图为主，煤层底板等高线及资源量估算图为辅，使剖面数据更为可靠。
以钻孔数据为基础，通过专业推断后形成的工程地质剖面图，是建立模型所需的重要资料。
收集并整理典型勘探线位置工程地质剖面图和各煤层底板等高线及资源量估算图，获得能够符合建模要求的剖面图。
处理工作主要内容如下：1)将所得的剖面图进行矢量化；2)按照地层界面从上到下进行分层归类整理；3)根据钻孔数据和剖面图中各煤层的底板推断并绘制煤层顶板；4)将剖面图以外部参照的形式导入 AutoCAD，按比例缩放至1:1，将原始剖面图进行等比例描绘，实现剖面图矢量化。
伊敏露天矿地质模型建模方法研究
组成 部分 。 中矿床 地质模 型是基 础 ， 为测量 验收 其 它 和采 剥进度 计划编 制提 供数据 支 持 。三者 应是 统一
的整 体 。 随生 产 的进 行地质 补勘 和生 产写 实 的揭露 ，
露天矿 原有 的地质 勘探 资料将 面 临重 新调 整 ，并要 充分利 用计算 机技 术进行 露天 矿地 质模 型 的建 立与 管理 ， 寻找 现有生 产数据 与勘探 数据 相 结合 的方 法 ，
・
６ ８・
露 大 米矿 孜 不
２ １ 年第 ３ ０２ 期
伊敏 露 天矿 地质模型建模 方法研 究
陈 毓
（ 煤炭科 学研 究总院沈 阳研 究院 。辽 宁 抚顺 １ ３ ２ ） １ １２
摘
要： 结合伊敏 露 天矿 地质 模 型 的建 立过 程 ， 索 出 了一套 面模 型 、 模 型 、 摸 体 网格 模 型相 结合 的 ， 之 行
・９ ６・
数据文件或数据库存贮 ， 只存格网顶点上的高程值或
２ 、２ 。 ８ ３ ）
质模型 ， 是矿床地质模型建立工作 的关键所在。 尽管
国内外众 多学者在 此方 面做 了大 量工 作并 推 出 了许 多优 秀 的软件 ，但 至今 尚无一 个 通用 的模 型建 立方 法 。 须根据 露天矿 的具 体情况 ， 合计 算机 建模 的 必 结 技术 和软件 ， 采用 相应 的时宜 方法 建模 。 矿床 地质模 型 的建立应 重点着 眼于模 型 的真实 准确 性 、 使用 性 、 使用 的快速 方便性 、随 补充勘 探及 生 产地 质进 行等
特 作者简介 ： 毓 （９ ８ ） 男， 宁开原人 ， 陈 １７ 一 ， 辽 工程 师，０ ２ 性 以二维 网格点 的格 式存 取 ， 点是 数据 结构 简单 ， ２０
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露天矿三维地质模型的建立
关键词：三维地质模型 tin模型封闭面固化成体精度评价
1 概述
在国内外矿业研究领域，三维地质建模技术逐渐成为研究的热点和焦点。
通常情况下，进行矿体分析和矿床预测是以三维地质模型为基础的，三维地质模型在一定程度上为工程决策和管理提供参考依据。
所以，在当前环境下，研究分析三维地质模型的建模过程，具有重要现实意义。
在对露天矿开采进行设计，以及制定生产进度计划时，需要结合地质数据管理的现状，利用三维地质建模技术，将计算机处理数据信息的能力与设计人员的专业知识、专业技能进行结合，其作用主要表现在：一方面展示工程设计人员的能力，另一方面制定科学、合理的采矿方案。
2 三维地质模型的建立及更新
2.1 建立三维地质面模型
2.1.1 建立采场面模型
在建立露天矿采场面模型的过程中，由于露天矿采场特点的影响和制约，在建模过程中本文采用了加入约束线的tin模型，在构建露天矿采场面模型过程中，台阶线的约束条件需要进行重点考虑。
在构建采场面模型的过程中，如果对坡顶线和坡底线的影响考虑的不全面、不细致，在一定程度上就会出现三角形跨越坡顶线和坡底线的现象，进而台阶被削平，影响下一步的工程量的计算。
通过对
tin模型进行加入约束线处理，使之具有约束条件，进而很好的反映露天矿的地表情况，如图1所示。
■
图1 采场界面示意图
2.1.2 建立煤岩面模型
煤、岩对于露天矿来说，是其主要的地质矿床。
在构建煤、岩面模型的过程中，约束线通常是平面数据点的边界线。
为了达到描述煤、岩层面的目的，需要对煤岩顶板、底板、侧面分别构建三维面模型，为此本文通过采用带约束的tin法进行建模。
由于煤层界面处于地表之下，以此通过钻孔的方式获取样本数据，受取样点数量较少的影响和制约，高密度的tin模型难以形成，进而需要对模型进行插值处理。
在本文中使用的是距离幂次反比法，对三维格网数据点进行插值处理，形成grid格网模型，最终生成tin模型，如图2所示。
■
图2 煤层界面示意图
2.2 建立三维地质体模型
通过采用封闭面固化成体的建模方式构建三维地质体模型。
在建模过程中，构建地质面模型时需要借助不规则的三角网，尤其是要充分利用上下地质界面和侧面的三角网模型，进而形成闭合面，进一步构造地质体，最后生成三维地质体模型，地质对象内部的属性特征和地质对象之间的拓扑关系通过三维地质体模型对其进行描
述，该模型同时具有对三维空间进行分析、查询、决策功能。
2.2.1 建立采场现状实体模型
通过采用封闭面固化成体的方式建立采场现状实体模型，利用该模型对采场进行模拟，其效果较为理想。
生成采场现状实体模型的过程如下：
①在建模过程中，模型的约束线选择露天矿台阶的坡顶线和坡底线，生成的tin模型遵守带约束的delaunay法则，构建采场现状面模型时使用小三角面片单元，在一定程度上生成采场现状的顶面模型。
②采场现状顶面模型边界线的确立。
③在某一水平面内对三角形面片单元进行投影处理，将产生的投影作为采场现状实体模型的底面。
④采场现状底面模型边界线的确立。
⑤通过①和③生成的模型顶面和底面，同时对模型的侧面进行构建。
⑥利用封闭面固化成体的方法，对已经确立的采场现状实体模型的顶面、底面和侧面进行处理，建立采场现状实体模型。
⑦通过采用autocad提供的着色、渲染等手段对地层的形态进行显示，在一定程度上增强了立体感，进而使其更加形象，如图3所示。
■
图3 采场实体模型
2.2.2 建立煤层实体模型
在建立模型方法方面，建立煤层实体模型与建立现状实体模型大致相同。
生成煤层实体模型的过程如下：
①煤岩顶底板所需的数据，在建模过程中，从钻孔、剖面图、等值线中获得，对离散数据通过估值的方式进行处理，通过对半径进行科学合理地参估，进而获得煤岩顶底板的相关数据。
②在构建顶板面模型、底板面模型的过程中，充分利用煤岩的顶板数据和底板数据，顶底板面模型的边界线自动生成。
③侧面模型的构建需要通过借助顶底板面模型的边界线。
④确立煤岩顶板、底板、侧面模型后，建立煤岩实体模型需要借助封闭面固化成体的建模方法，如图4所示。
■
图4 煤岩实体模型
2.2.3 建立露天矿三维实体模型
如图5所示，在建立地质体模型（现状实体模型、煤层实体模型、断层实体模型等）的过程中，其中，基态模型选择现状实体模型，通过运算建立相应的地质体现状模型，通过反插处理，生成相应的露天矿三维地质实体模型。
■
图5 露天矿三维实体模型
2.3 三维地质模型的更新
随着工作台阶的不断推进，需要对采场实体模型和煤岩实体模型
进行更新。
每月的平盘作业工作量，测量部门都要对其进行验收测量处理，同时及时更新采场dem模型和采场现状模型。
地质部门每月对于地层界面进行写实工作，利用新的地层界面写实数据对原有的地层平面数据进行及时的更新处理，然后对煤岩实体模型通过封闭面固化成体的建模方式进行更新。