SURPAC在新城金矿采矿设计中的开发与应用

范文涛 鲁辉武 徐 东

(山东黄金矿业(莱州)有限公司新城金矿)

SURPAC在新城金矿采矿设计中的开发与应用

范文涛 鲁辉武 徐 东

(山东黄金矿业(莱州)有限公司新城金矿)

为实现地下矿山采矿设计智能化和可视化，通过对SURPAC进行二次开发，成功应用到新城金矿采矿设计中，实现了采场剖面绘制的智能化、批量化，中段和分段大巷与采场联络巷位置设计的最优化及中段与分段平面图绘制的自动化，推动了新城金矿数字化矿山建设。

SURPAC 二次开发 采矿设计 智能化 可视化

随着我国矿业的快速发展，加快和促进数字化和信息化建设已经成为很多矿山企业的发展目标。由GEMCOM国际软件公司开发的SURPAC系列软件是一套在矿业领域内具有国际领先水平的大型数字化矿山工程软件，可以广泛应用在资源评估、地质测量、矿山开采设计规划、生产计划管理乃至矿山闭坑后的复垦设计的整个矿山生命期的所有阶段中，能够有效地帮助矿山企业顺利实现开采设计、计划和管理工作的数字化、信息化[1]。

SURPAC三维数字矿业软件在新城金矿经过近3 a的使用和开发，在地质、测量2个专业应用较为广泛，在生产应用中得到广泛认可。然而，由于采矿专业设计的使用影响因素、参数较多且复杂多变，及地下开采的矿山对软件实现设计模块化、程序化要求较高且较难实现等原因，该软件在采矿专业应用推广进展较为缓慢[2-3]。

为推广应用该软件，实现测量、地质、采矿等多专业数据信息的共通、共享，针对新城金矿生产实际，矿山采矿技术人员及GEMCOM软件公司的相关技术人员对应用最为广泛的机械化盘区上向水平分层尾砂(胶结)充填采矿法深入研究，最终探索出一整套程序化、模块化的设计方法，实现了采矿总体设计方案优化，单体、分层设计快速、简洁。

1 矿体模型的建立

首先由地质专业技术人员根据-630 m中段矿体勘探数据，建立-630 m中段的矿体实体模型，然后由测量专业技术人员实测，提供-630 m中段各探矿穿脉底板中心线以及中段大巷等已有工程的空间数据，-630 m中段矿体模型见图1。

图1 -630 m中段矿体模型

2 采矿设计

在SURPACTM软件的工作目录下，建立本次设计的工作目录，以存放设计过程中产生的数据信息[4]，见图2。

图2 采矿设计工作目录

2.1 -620 m分段采场联络巷设计

(1)创建-620 m分段第一分层(-630 m中段第三分层)矿体边界。用-630 m中段的穿脉底板中心线形成DTM面并运算，高程整体上升13.4 m(Z=Z+13.4)，得到“-630 m中段_采场底板134.dtm”；再与-630 m中段矿体实体相交，得到矿体内部部分(图3)，保存文件为“-630 m中段_采场底板134_矿体内.dtm”； 对其执行“删除冗余点”命令，替换保存“-630 m中段_采场底板134_矿体内.dtm”；执行“保存面边界”命令，得到“-630 m中段_采场底板134_矿体边界.dtm”。当出现多个分离相关的DTM面时，将各DTM面分别保存不同三角网的边界，再进行合并，合并后用“图层清理”命令，删除冗余点。

图3 -630 m中段采场底板内部矿体

(2)利用“-630 m中段_采场底板134_矿体边界.dtm”修剪得到矿体下盘边界线，命名为“-630 m中段_采场底板134_矿体下盘.str”。

(3)计算-620 m分段第一分层矿体下盘边界线下落高度。已知-620 m分段联巷在斜坡道开口位置标高为-619.420 m，选定的-620 m分段开口位置距分段联巷在斜坡道开口位置22.800 m，按照-3‰的坡度，计算得出分段巷开口位置底边标高为-619.490 m；查询-620 m分段第一分层矿体下盘边界线上的高程为-616.113 m；计算相对落差为3.377 m，以此高差作为分段巷设计计算的参考值；将“-630 m中段_采场底板134_矿体下盘.str”按照-24%坡度，130°方位角，高差-3.377 m 进行移动，计算移动斜距为14.469 m，保存文件名为“-620 m 分段大巷初步位置.str”。

(4)结合矿区的其他工程空间位置，进行取直调整，并在相应的变坡点的位置插入点，以减少弯道及工程量。对修改后的文件保存为“-620 m分段大巷初步位置_取直.str”。

(5)根据分段排水、行车需求，对取直后的线条更改坡度。更改坡度应以分段巷开口位置点为起算点。得到文件保存为“-620 m分段大巷初步位置_取直_更改坡度.str”。

(6)由于坡度的调整，引起联络巷的坡度变化，将对应点在平面上再进行一次调整，使对应点位置的联络巷坡度为24%。保存文件名为“-620 m分段大巷初步位置_取直_更改坡度_调整.str”。

(7)按照分段巷设计转弯半径，在巷道的中心线位置增加弯道，并将弯道坡度调整为0，见图4。得到文件“-620 m分段大巷初步位置_取直_更改坡度_调整_弯道.str”。

(8)将“-630 m中段_采场底板134_矿体下盘.str”与“-620 m分段大巷初步位置_取直_更改坡度_调整_弯道.str”进行合并，得到“-620 m分段_三分层联络巷134底板.dtm”。

(9)依照机械化盘区上向水平分层尾砂(胶结)充填采矿法工程参数特点，该区段的联络巷底板中心线平行勘探线方向，距勘探线的垂直距离为4 m，然后每隔7.5 m切制一条，见图5。得到文件“-620 m 分段联络巷底板_采场中心位置.str”。要删除每条线2个端点之间的其他的点以及各点的D1、D2、D3的属性值。如果需要，可利用“线串反向”的功能，把线段的第一个点的位置调整到靠矿体的一侧，以确保计算坡度数据正确。

图4 分段巷弯道

图5 切制剖面

(10)用“图层运算”功能(图6)将联络巷的坡度存放在第一个点的D1属性中，将长度放在第一个点的D2属性中，计算各联络巷的坡度及长度。

图6 图层运算功能

(11)显示联络巷的坡度与长度，在三维空间内进行数据校验及检查。

(12)如果检查发现有些联络巷的设计不符合要求，要返回到(5)，对大巷位置进行调整，再进行(6)～(10)的操作，直到所有的联络巷符合要求为止。

2.2 采场关键位置获取

2.2.1 采场顶板位置

按照5,8.3,11.6,14.9，18.2 m的高差，将-630 m 中段穿脉中心线形成的DTM面依次向上提升，得到第一～第五分层的顶板面，再分别与矿体的实体模型相交，得到矿内的DTM部分。

2.2.2 采场底板位置

按照6.8，10.1，13.4 m的高差，将-630 m中段穿脉中心线形成的DTM面分别向上提升，得到第三～第五分层的底板面，再分别与矿体的实体模型相交，得到矿内的DTM部分。保存面边界，提取矿体下盘线，与-620 m段的设计大巷分别形成一个DTM面，用于切制联络巷的底板线。

2.2.3 采场中位面

为确定采场上下盘的回采边界，在本次设计中命名“中位面”，即采场底板向上提升1.5 m。按照9.2，12.5，15.8 m的高差，将-630 m中段穿脉中心线形成的DTM面分别向上提升，得到第三～第五分层的采场中间位置的面，再分别与矿体的实体模型相交，得到矿内的DTM部分。

2.3 采场回采边界设计

在采场两帮的位置剖切分层采场的中位面，得到的线段端点即为采场两帮的回采起点和终点，在这些点上下2.4 m的位置创建2个点的连线即为分层采场的两帮剖面上的回采边界线。两帮上的回采边界下部的对应点连成多边形,即为采场底板回采边界。

2.4 分段平面图绘制

利用二次开发的宏命令，绘制分段平面图，见图7、图8。

图7 SURPAC二次开发宏命令

图8 -620 m分段平面

2.5 分段剖面图绘制

首先利用二次开发的宏命令创建基线，然后在勘探线位置切制各类型的剖面，见图9。绘制-630 m 中段各勘探线剖面，见图10。

图9 切制剖面二次开发宏命令

图10 -630 m中段各勘探线剖面

3 结 论

(1)实现采场剖面智能化、批量化绘制，细化了采矿设计，大幅度缩减设计周期。

(2)实现中段、分段大巷及采场联络巷位置最优化设置，减少工程量。

(3)实现中段、分段平面图绘制自动化，可根据不同需求绘制指定类型图纸。

(4)在三维环境下进行可视化设计，设计过程更加直观、形象。

[1] 蒋春明.三维建模及数值模拟技术在矿床研究中的应用[D].长沙：中南大学,2012.

[2] 魏开林,王振军,班峻魁,等.Surpac软件在三山岛金矿的应用[J].黄金科学技术,2011(5):72-75.

[3] 邵为民.基于Surpac软件的地下采矿计划MineSched的应用[J].中国矿业,2012(S1):328-331.

[4] 王文才,李 刚,乔 旺,等.Surpac软件在矿山中的应用[J].中国矿业,2011(4):94-96.

2014-08-05)

范文涛(1986—)，男，助理工程师，261438 山东省烟台市莱州市金城镇新城街2号。