MineSight软件在矿山三级矿量动态管理中的应用

刘永旭

(贵州开磷集团股份有限公司，贵州 贵阳 550081)

MineSight软件在矿山三级矿量动态管理中的应用

刘永旭

(贵州开磷集团股份有限公司，贵州 贵阳550081)

矿山地质储量和以及用于指导生产管理的三级矿量经常处于变动状态中，而储量变动的平衡与管理对矿山企业非常重要，如何快速、准确、直观地获取地质资源信息，及时掌握三级矿量的动态增减情况、勘探及准备程度，是矿山企业合理安排采掘计划的重要保证。MineSight三维矿业软件的在三级矿量动态管理中的应用，为矿山资源储量动态管理提供了高效的手段和工具。

MineSight；三级矿量；动态管理；资源储量

1999年，在我国发起的首届“数字地球国际会议(ISDE)”上正式提出了“数字矿山(Digital Mine)”的概念。数字矿山立足于数字化、信息化、虚拟化、智能化、集成化、系统化，应用当代迅速发展的信息与通信技术、计算机与网络技术、人工智能与自动控制技术、3S技术以达到生产方案优化、管理高效和决策科学化，获得了业内人士的广泛认同，在短短18年时间里就取得了巨大的发展，成为21世纪矿业的发展趋势[1-4]。

数字矿山的兴起，赋予了矿山三维可视化技术新的意义与发展空间。矿山三维可视化模型是对矿区地形地貌、矿体分布、巷道工程等进行定量表达和直观反映的重要手段，可以使工程技术人员，更加直观、便捷地掌握矿山地表地形、矿体空间形态以及井下工程布置的空间关系[5-9]。

随着数字矿山的发展，催生了各类数字矿山软件的开发与应用。目前，国外数字矿山软件有DataMine、Micromine、SURPAC、MineSight等。国内研发的数字矿山软件有DIMINE、3DMine等。各数字矿山软件平台功能都大体相似，均以三维可视化、储量估算、开采设计、计划编制为重点，但具体业务实现并未以固定规范和标准，且未对国内矿山特点开发针对性功能模块(如资源动态管理、开采设计评估优化、综合数据监测分析等)。

Minesight软件是一款针对现代化矿山建设而开发的3D数字化软件，其最大的特点是将模块功能分割并以镶入的方式进行融合，矿山可以根据自己的需求，配置不同功能的模块软件包，使其具备了以下强大的功能。

1) 建模工具包括地表建模、构造建模、地表建模、矿体建模、巷道建模等。

2) 统计分析包括钻孔数据分析，物料管理分析、爆破数据分析、品位统计分析等。

3) 管理工具包括采场管理，采掘管理、储量管理、物料管理、设备管理等。

4) 计划工具包括采掘计划编制、短期计划编制、长期计划编制等。

5) 出图工具包括剖面出图、地质平面出图、地表地形出图、采矿二维出图和采矿三维出图等。

MineSight软件最大的优势是该软件提供了开放式的Python和C语言录入平台，为二次开发提供了平台，能以易学易用的计算机语言为工具，方便用户在MineSight软件平台中，实现基本的地质建模及可视化、储量计算、开采设计、计划编制等功能以外，还可根据用户的特定需求，完成可满足国内矿山生产模式下生产采掘计划动态管理、资源储量动态管理、人员设备运行管理、物料消耗成本管理、综合数据分析管理等各类矿山生产、经济、技术管理[10-11]。

1 马路坪矿概述

贵州开磷马路坪矿拥有高度集成化、数字化、系统化、智能化的矿山管控手段，是开磷集团数字化、信息化、自动化程度最高的矿山，为能更好地推进矿山现代化建设，开磷以马路坪矿为先例，引进矿业软件MineSight，建立了矿床三维可视化模型，并结合生产实际，利用MineSight对马路坪矿的资源储量、三级矿量、矿山生产系统设计与优化和生产过程实时管控进行管理。推动数字矿山在资源储量动态管理、开采设计评估优化、人员设备运行管理、综合数据运行分析的应用。

2 构建矿山三维模型

利用矿区地形图、地质平面图、地质剖面图、钻孔数据等资料，建立相应的图形数据库，再以MineSight矿业工程软件为平台，构建矿山地表三维可视化模型、矿体三维可视化模型和井下巷道系统三维可视化模型。建模流程见图1。

图1 建模流程

2.1 构建地表模型

MineSight软件利用不规则三角网来构建地质体三维可视化模型，去除无用的信息后，保留地形等高线、勘探线、道路等建模所需信息，进行整理优化、分层管理，再利用“等值线赋高程”功能对等高线进行赋高程。高程赋值完成后，执行“生成表面”命令，迅速生成矿区地表模型。通过地表模型“光滑处理”、“颜色渲染”进行处理，使模型显示更加逼真、形象，接近实际。

2.2 构建矿体模型

勘探线剖面图是建立三维矿体模型的基础依据，将勘探线剖面图导入MineSight软件之后，在MS3D环境中，首先，根据三维钻孔模型，平移、旋转导入的勘探线剖面图；然后，根据钻孔见矿位置、采准工程及勘探工程揭露的矿体位置，在剖面上局部修改矿体轮廓线。勘探线剖面修改完成之后，应用MineSight软件中的“链接”工具，依次连接勘探线剖面上的矿体轮廓线，形成矿体三维模型，同时，根据地表、断层、采空区、矿权范围、工程网度等约束条件，划分采空区、采矿权内、探矿权内、不同资源级别对应的矿体几何体，形成完整的矿区矿体模型(图2和图3)。

图2 矿区矿体、钻孔模型

图3 矿体资源分类

3 构建块模型

三维地质块模型是对矿床地球物理及地球化学属性在空间分布的数字化描述，是矿业计算机优化设计中常用的一种模型，它用一系列规则的块段模型表示矿床属性特征，是资源估算、储量估算、矿山采矿设计、开采计划和矿石品位控制等多项工作的基础。在创建块模型之前，首先应确定模型的基本参数及基本要素，其中最主要的为矿块尺寸的确定。矿块尺寸应根据地质统计学特征、探矿工程间隔、采矿约束、地质因素、地形及计算机的处理能力等条件综合确定。传统的矿床资源/储量的估算方法是地质剖面块段法，而矿业软件采用的是三维块段法，即用众多的三维块段来模拟矿床，进行资源/储量估算。其常用方法有克里格法、距离n次幂反比法、多边形法等。按矿床的具体情况选择适合的估值方法，之后需确定有关估值参数，主要有样品空间搜索距离、最多及最少样品个数、单工程最多参与估值的样品数、矿床的主次轴向等。确定相关的参数后，通过运行软件完成品位估值，之后便可统计矿床(模型)资源量[12-16]。

4 储量估值

在三维地质块模型的基础上，应用普通克里格法对马路坪矿进行资源估算。截至2016年底，马路坪矿331资源储量为4 256万t，综合品位33.06%；332资源储量为14 363万t，综合品位32.62%；333资源储量为36 012万t，综合品位32.11%，资源储量合计54 631万t，综合品位32.32%。各矿体资源量分布见表1。

表1 马路坪矿资源储量统计表

5 三级矿量动态管理的实现

5.1 矿块归类

三级矿量又叫生产矿量，指的是在矿床开采过程中按巷道掘进的程度及采矿准备程度，分别圈定的可采储量，它分为开拓矿量、采准矿量、备采矿量三个级别。将矿区内已经采空的区域归入已采区域，将未采区域的矿房块体，按照三级矿量的划分标准，对矿体三维模型进行归类，形成三级矿量分类模型，见图4。

图4 三级矿量模型分布图

5.2 矿量统计

基于更新的矿区采场现状，借助MineSight软件里的“资源量统计”程序统计各个采场的矿量和品位。统计矿量时，为有效地区分各现状对应的矿量，以采场现状为命名依据，分别统计各种现状对应的矿量，矿量统计以盘区为单位、采场为最小统计对象，统计的数据项包括采场矿量、品位、所属盘区等。从表2、表3和表4可知，马路坪矿各矿房截至2016年底的开拓矿量保有情况和分布情况。

表2 截至2016年底马路坪矿开拓矿量统计表

表3 截至2016年底马路坪矿采准矿量统计表

表4 截至2016年底马路坪矿备采矿量统计表

5.3 资源储量动态管理

矿山根据生产实际，对矿区进行地质编录，根据井巷工程施工情况，对矿体进行分类更新，按照采空区、备采矿量、采准矿量、开拓矿量进行分类，使工程技术人员以及矿山生产管理人员能够时刻掌握矿山每一天的生产情况，实时掌握矿区的生产布局情况，实现动态管理。

根据矿体勘查的程度，将资源储量进行分类，使生产技术人员可以根据生产需求，对矿区进行有计划的生产勘探，以满足生产需要，且可以利用该项功能，掌握各区域的矿石质量、有害杂质等信息，为生产勘探、采矿选矿等提供依据。

矿山可以依据当前的生产状况，将井下工程、作业区域按照生产工艺，划分为充填作业区域、采矿区域、开拓区域等，并将现场情况时刻通过矿区的三维可视化平台展现出来，让生产技术管理人员和企业管理人员可以通过工业网络电视，对矿山生产布局以及作业地点进行实时掌握，并完成生产调度，依据作业现场实际，时刻掌握矿区各类资源储量的保有情况，达到矿产资源储量动态管理的目的。

利用MineSight软件平台，快速生成当前矿山的生产现场报告，包括生产矿量、矿石品位、井巷工程量等各类报表和图件，为各级管理人员提供生产日、月、季、年报表，方便管理人员进行生产管理和企业决策。

利用MineSight软件对三级矿量进行管理，不但直观，便捷地掌握了矿区的生产现状，还可以利用统计功能，快速地根据工程技术人员的需要，掌握当前某一矿区、中段、盘区以及个别矿房的三级矿量保有情况，使得生产管理变得快捷、高效。

资源储量及三级矿量的动态管理流程见图5。

1) 对井下生产现场进行编录，利用MineSight软件平台录入地质、测量实测数据。

2) 根据实际情况，以盘区为单位、矿房为最小统计对象。基于采场现状的4种主要状态(开拓矿量、开准矿量、备采矿量、已采区域)建立矿区的三级矿量模型。

3) 根据三级矿量的保有情况，编制、调整、执行生产采掘计划。

4) 将生产数据采集进入管控一体化平台，并由管控一体化平台生产各类生产报表。

5) 根据生产技术信息，选择合理的建模方式和参数。

6) 对矿产资源保有量、三级矿量保有量等进行统计分析。

7) 利用资源储量和三级矿量保有情况，调整采掘计划，确保矿山科学、高效生产运行，实现三级矿量的动态管理。

图5 资源储量动态管理流程图

6 结 论

1) 矿产资源储量基础数据复杂，依靠常规管理手段难以快速实现对矿产资源储量的动态、精细、规范化管理。利用数字化矿山技术，通过MineSight软件对矿山三级矿量进行管理，使得矿山的日常生产管理、资源储量管理、采掘计划管理变得高效、快捷。

2) 三级矿量保有情况是矿山采掘计划编制，生产布局排布的基础，利用MineSight软件对矿山三级矿量进行管理，实时掌握矿区的生产布局，调整生产采掘计划，为矿山实现精细化管理提供了条件。

3) 马路坪矿利用MineSight软件对矿山资源储量、三级矿量等进行管理，为提升矿山资源储量管理水平、促进储量管理方式的根本性转变提供科学支持与实践参考。

4) 将地质数据存储于以MineSight平台建立起来的三级矿量模型和块段模型中。可以实时对矿山数据进行编辑、查询、更新、统计分析等三维可视化显示等操作，实现矿山数据动态管理。

5) 以MineSight软件建立起来的三维可视化模型和矿山数据库，为开磷马路坪矿进行科学的生产进度计划编制提供基础与依据,对合理开采矿床资源，降低开采成本，提高效益起到重要作用，有利于促进矿床开采质量和管理水平的提高。

6) MineSight软件功能模块众多，根据需要进行配置，可实现矿山各类生产数据的分析管理，但其也继承了国外矿山的软件的典型特点，无法直接与其他财务平台、可视化平台、监控检测平台进行数据共享，数据提取以应用于其他平台时，需要格式转换。在国内矿山生产和数字矿山建设的模式下，形成了数据孤岛，为矿山各种平台下的数据融合形成了障碍。

[1] 邵安林,孙豁然,刘晓军,等.我国采矿CAD开发存在的问题与对策[J].金属矿山,2004(2):1-4.

[2] 孙豁然,徐帅.论数字矿山[J].金属矿山,2007(2):1-5.

[3] 刁鑫鹏,贾朋风.“数字矿山”基本框架及其构建技术的研究[J].企业导报,2009(4):198-199.

[4] 卢新明,尹红.数字矿山的定义、内涵与进展[J].煤炭科学技术,2010,38(1):48-52.

[5] 靳云川,刘永旭.MineSight软件在矿山地质方面的应用研究及意义[J].金属矿山,2009(S1):626-628.

[6] M.斯科布尔,朱敏.加拿大矿山自动化的进展:数字化矿山迈向全矿自动化(二)[J].矿业工程,1996(3):60-64.

[7] 张俊,丁汉,熊有伦.基于IEEE1451.2标准的IP传感器 [J].机械与电子,2001,1(4):3-6.

[8] 刘廷安.自动化矿山——21世纪矿业技术的主旋律[J].国外金属矿山,2000(1):1-6.

[9] J.皮克,J.格瑞.应用信息技术的21世纪采矿[J].矿业工程,2000(1):7-11.

[10] Wang Y J,Li G.Dispatch and command information system for Coal mining safety production and development[J].International journal of Science & Research,2006,6(1).

[11] Tad S.G,Chen J,Li J.Graph algorithms in a mining CAD system[C]//13th Mine Planning and Equipment Selection.Poland,2004.

[12] 马艳平,姜波.虚拟现实技术在地质科学领域中的应用[J].能源技术与管理,2005(1):24-25.

[13] 陈国旭,吴冲龙,张夏林,等.基于投影图的矿体三维可视化模型动态构建及资源储量评价[J].应用基础与工程科学学报,2015(4):740-749.

[14] 邵亚建,饶运章,何少博.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):98-102.

[15] JJ Royer,P Mejia,G Caumon,et al.3D and 4D Geomodelling Applied to Mineral Resources Exploration—An Introduction[J].Springer International Publishing,2015:73-89.

[16] G F Sepúlveda,A F G Sierra,CCH Gómez,et al.Implementation of the MineSight tools in the lascuevas mine of vale coal company in Colombia[J].Dyna,2012,79(176):124-129.

EstablishmentandapplicationofMineSightsoftwareinthreegradeoremanagementofmine

LIU Yongxu

(Guizhou Kailin Holding (Group) Co.,Ltd.,Guiyang550081,China)

Mine geological reserves and as well as for the three grade ore guiding production management are often changing state,balance and management reserves change is very important for mining enterprises,how to quickly and accurately obtain geological resource information,dynamic grasp of the three grade ore amount increasing or decreasing,exploration and preparation,is an important to ensure the reasonable arrangement of mining enterprises of the mining plan.The application of MineSight3D mining software in the dynamic management of three levels of ore reserves provides an efficient means and tool for the dynamic management of mine reserves.

MineSight;three grade reserve;dynamic management;resource reserve

P618.2

A

1004-4051(2017)12-0166-05

2017-03-23责任编辑赵奎涛