巴彦淖尔西部铜业有限公司内蒙古自治区巴彦淖尔市临河区 015000
摘要：在当前的矿产开采领域当中,三维地质建模是一种十分常用的方法,为我国的矿业发展提供了极大的帮助.在铜钻矿山当中,三维地质建模更是发挥了极大的作用.因此,需要对其建模的方法和应用进行分析,从而更加有效的预测和评价铜矿资源,在铜矿开采中,为不同阶段的工作提供依据和基础,从而提升铜矿开采的效率,降低采矿成本和采矿风险。
关键词：数字矿山；三维地质；建模方法；应用
一、矿山数据来源与分类
地质数据是地球在长期演变过程中经历的各种地质作用的记录，是地质意义的一种表达形式。传统的地质空间数据包括：地质图、构造图、岩浆岩石图、矿产图、地质灾害图、岩相图等及与之相应的地层信、古生物、构造和岩性资料等。还包括各种物化探资料，如重、磁、电测量资料，以及地震资料、地球化学勘探资料，各种钻井资料等。矿山地质数据按空间分布划分，主要包括地表空间数据和地下空间数据；按数据获取手段划分为遥感数据、测量数据、勘探工程数据、物探数据、化探数据等；按信息来源划分为原始数据和成果数据。
1.1地形地质图
地形地质图是表示研究区的地形特征、地层、矿层分布、岩层产状及地质构造特征的图件。地形地质图是以地形图为底图，通过地质调查及生产勘探而编制成的图件。图中内容包括地形地物、地质界线、勘探工程及其它。
1.2钻孔柱状图
钻孔柱状图是根据钻孔的现场编录、测试成果和室内土工试验数据整理，并以一定比例尺、图例和符号绘制出来的，自上而下对地层进行层序编号和描述的图件。柱状图中应标出工程编号、孔号、孔口标高、地下水位、观测日期，柱状图内容应反映出土层厚度、标高、土层名称、颜色、成分、状态以及岩土物理力学性指标等。勘探线剖面图在地质勘探过程中，勘探线剖面是通过某一勘探线所作的垂直于水平面，并与地表、地下各岩层或矿体相截的竖直断面。描绘这种竖直断面的图件称为勘探线剖面图。当勘探线剖面图垂直矿体走向时称为横剖面图，平行于矿体走向时称为纵剖面图。勘探线剖面图分上下两部分：上部分为竖直断面图；下部分为水平面图。剖面图上反映了是地质工程、矿体、构造等在竖直方向上的分布。
二、体系架构
通过可视化技术构建有效的三维模型，服务矿山建设的不同阶段，为数字矿山建设提供有力支撑，主要流程如下：
（1）使用地质数据采集和处理设备，通过本地或远程服务获取数据。矿山数据具有多样化的特点，通过资料收集、整理分类、分析解析和推断识别四个过程，对矿山数据进行解释与识别，成为三维地质建模的重要依据，这是一项专业性、技术性非常强的工作。
（2）根据资料解释与识别结果，将研究区的地质数据进行分类，通过接口引擎导入多源地质数据，并按照GeoSIS系统要求的数据格式进行数据的矢量化、参数域变换、增补数据、数据校验检测和修正等多源数据耦合处理。由于空间地质数据的来源、格式、表达方式、量纲等的多样性，数据不完整性和不一致性成为其中最为棘手的问题，并直接影响到地质模型的质量。经过耦合处理后的数据将作为三维建模的依据。
（3）对通过接口引擎导入的多源地质数据进行归一化、去噪和编码等处理，实现一体化显示，为建立准确的地质模型提供可靠的数据和有力的科学依据。
（4）采用点构模、线框构模、表面构模、体元构模以及混合构模技术，分别构建地表模型、地层模型、断层模型、矿体模型、属性模型、工程模型、矿山生产设备模型等，多种构模方法集成需要解决的关键问题包括：空间插值方法、断层/褶皱/侵入岩/矿体等复杂地质体空间分布的不确定性及其建模方法、表面模型的无缝连接以及体元构模精度等。
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（5）在多分辨率可视化环境中，结合空间信息质量检测模型，通过分析三维地质建模流程各个环节中影响空间数据质量的因素，进行定量和定性综合评价，并允许溯到（1）~（3），进行误差检测与分析校正。
（6）对建立的模型进行质量检测与修正后，可以提供给地质工作者作用，实现地质过程模拟、工程开挖模拟、自然现象模拟、开采方案设计、资源储量估算、等值线提取、空间数据查询、数据库查询、数据挖掘等多维数据分析。本阶段的部分操作也会设置质量检测分析机制，如果发现问题，同样可以回溯到（1）~（3），进行误差校正，以充分保证模型的可靠性。
（7）三维地质建模在矿山数字化建设中的主要应用包括地下水模拟、矿体品位和储量估算、监测控和生产辅助设计等。现有研究成果和软件普遍重视空间三维表示手段，无法提供真正的辅助分析设计和决策支撑，解决矿山实际问题的能力和深度有待提高。
三、矿山地质建模与可视化过程
3.1地质体信息特征及模型建立
地质现象（地质体）极其复杂，地壳中的地质体的成因、规模、结构、构造形态差别较大，仅从几何学的观点来看，各种地质体的构造都可以归纳为面状构造、线状构造和（矿）体构造。面状构造主要有层理（地层面）、节理和断层（断裂）；线状构造包括呈线性构造以及各种平面的交线，如褶皱的枢纽和线理等；矿体则是富集某些矿物成分的岩石体，根据矿体形成的原因、环境和条件的不同，矿体的形状有层状、脉状、网状和团块状之分。作为表达三维地质现象的3DGM来说，主要考虑的地质现象为地层、断裂和矿体。因此，地层、断裂和矿体的几何形态、空间拓扑关系以及物性信息的研究，就成为矿山地质建模与可视化主要研究内容之一。
3.2矿山实体及矿山开拓系统的建模
矿山的人工构建物（井筒、巷道、井底车场等）既是自成体系的空间网络系统，又是与自然地质体密切相关的网络系统。因此，除了研究井筒、巷道、井底车场等它们本身的空间属性关系、空间拓扑关系，还要研究它们与地层、构造及矿体的空间拓扑、空间关联与空间接触关系，从而建立起矿山实体与矿山开拓系统的数学模型。
3.3地质模型及矿山开拓系统的可视化
矿山地质建模与可视化研究就是要综合现在比较流行的各种地质建模技术，建立符合我国矿山地质特征的三维地质模型和矿山开拓系统空间拓扑结构模型，并采用面向对象的可视化编程工具VisualC++6.0和国际上通用的开放式的三维图形标准（OpenGL）技术，实现矿山的三维可视化显示。研究方法与技术路线如下：第一，收集资料（钻孔、地质测量、测井、地震以及采矿工程资料），结合矿山地质属性与采矿工程特点，建立矿山地质与采矿工程基础信息数据库；第二，以矿山地质建模理论为指导，提取建模要素（点、线、曲面、交线、闭合岩石区域、网络与物性等），再现各建模要素在三维空间的分布形态和拓扑关系，建立矿山地质与井巷开拓系统网络模型；第三，采用合适的编程和可视化显示工具，实现模型的三维可视化和属性信息的查询以及模型的交互操作。体视化技术的出现和发展大大推动了三维地质建模和可视化技术的发展，但对矿井开拓系统的空间数据描述、空间拓扑关系的建立与可视化显示还有些算法需要进一步发展和完善。
结束语
矿产资源是人类赖以生存、建设和发展的重要物质基础。矿产的大规模开发和利用，极大地推动了人类经济和社会的发展，也带来了诸如环境污染、地表沉陷、矿震等一系列负面影响。资源开发与环境维护问题是当今世界共同面临的重大问题，合理、有序、安全地开发矿产资源是保持经济增长和维护生态环境的保证。
参考文献
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论文作者:巴日斯
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/2/26
标签：地质论文; 矿山论文; 建模论文; 矿体论文; 数据论文; 模型论文; 空间论文; 《基层建设》2017年第33期论文;