摘要：漫长岁月演化而成的地质体具有复杂性、隐蔽性等特点，而针对以该地质条件作为生产环境的矿山工程开采，要想使其顺利进行，就必须在早期缜密的勘探相关矿体，并落实可行性报告分析工作。现下，我国矿山工程相关数据的展现仍是以图纸、文字形式为主，不利于修改勘探后期工程设计或是查询资料，再加上这类信息资料多以数字形态或存在点线面关系的缘故，无法真实体现出立体直观的东西，地质工作者在对地质条件进行观察时会受到一定影响，不利于开采建议的合理提出、勘探风险的减少。故而，借助现代化计算机三维可视化技术，可进一步优化我国矿山工程技术。
关键词：三维可视化；技术；采矿工程；应用；分析
引言：随着电子信息技术的迅速发展，三维可视化虚拟现实建模也日趋成熟，逐渐应用于地矿工程中，并以其直观、精准等传统方法难以比拟的优势获得了地质工作者的广泛关注。由于现代化社会的快速发展对三维可视化技术的创新和完善要求迫切，地下矿三维可视化建模技术在全世界得到了日益广泛的应用。由于金属矿山地矿地势结构复杂，勘探环境简陋，传统方法难以保障工程运行的稳定性和准确性，因此需要结合三维可视化技术对地质信息进行最佳的勘查方法，通过对信息的获取和分析科学合理的对地质矿业开发等工作进行策划和指导。
1.矿山工程三维可视化建模的难点
在地质体的三维模拟中，模拟的对象非常复杂，无明显规律可循，地质体的形态类型多、变化大，模拟对象所占据的空间变化范围非常大，尺寸由几十米到几十公里或更大。工程地质数据主要从钻孔资料得到，这些数据包括岩层划分、断层特征、岩土特性、水文地质等。地质数据反映了岩层的原始状况，或者说天然状况，是进行岩层可视化、模拟分析的主要数据。这些数据是通过勘察和量测所获得，由于地质对象极为复杂，没有较为固定、准确的印象模式，地质数据的获取由于种种原因而变得甚为困难。地质数据存在许多不确定性，而“经济条件不容许为解决不确定而进行充足采样”，因此在地质体三维模拟中原始数据往往是离散的、分布不均匀的、不完整的、在空间中呈随机分布的。如何利用这些有限、离散、稀疏、不规则的数据进行三维地质建模，从而预测岩土信息在区域中的分布情况是一个较为困难的问题。
2.三维建模的技术地下矿勘探流程
在对金属矿山地矿的地质体进行勘查检测的过程中，需要进行模拟的矿区地质结构及外部环境往往十分复杂，且无明显规律可循，因此传统的勘查方法对矿山分布规律的掌握仍存在一定困难，不能精准定位矿山，难以对矿区地质结构及其他数据进行准确分析。同时由于矿区地质结构复杂，缺少较为准确等问题，因此传统勘查方法对地质数据的获取十分困难，且准确率较低，造成了人力物力资源的严重浪费，极大的降低了工程的施工效率。随着近年来电子技术的不断创新和发展，三维可视化技术逐渐受到地质勘查工程相关工作人员的重视，通过三维可视化技术可在最短时间范围内对矿区岩层分布、水文地质等信息特征进行精准的获取和直观的展现。由于金属矿山地矿的地质数据普遍存在较多的不确定性，导致三维模拟过程中原始数据离散系数、分布不均匀等问题。为解决上述问题对三维可视化虚拟现实仿真技术在金属矿山地矿工程中的应用流程进行设计。
3.三维可视化技术在矿山工程中的应用
3.1三维建模的主要内容
建模内容是以矿体、地表、断层等三大部分作为主要建模对象。其中，矿体是核心区域，代表的是最重要的三维建模空间组分；地表代表的是形成自人为采剥工程的人工边坡或是自然形成的山坡；断层代表的是矿体内部较大规模且具有地质资料描述的断层。
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3.2三维建模应用
矿山三维地质建模具体实践中，主要流程有采集数据、插值处理数据、组织数据、绘制图形等。
首先，采集原始数据。此类数据的采集对象主要包含矿体数据、地表数据和断层数据等等，而其中采集矿体数据时是以勘探线剖面图为根据，在平面图上实现了各矿带边界线控制点的投影之后，在与剖面图相结合的情况下完成矿带边界数据的获取，数据形式表现为离散点三维坐标；而在采集地表样本数据时，通常选择的方式为测量，运用采境界图对人工边坡进行测量，以台阶坡顶线、坡底线上的点为主，随着取样点密度的升高，地貌特点的反映也就更真实，反之亦然；而在采集断层数据时，应以勘探线剖面图为根据，在地形平面图上完成断层的投影，对断层地表露头数据进行收集，随后在与剖面图信息相结合的情况下，完成断层面数据的获取，数据形式表现为离散点三维坐标。
其次，数据插值。以露天矿场为例，由于矿场有着较大的操作范围，若是单纯凭借前期勘探技术人员采集的基础数据，是无法将生产需要有效满足的。而要想使矿坑、断层的表达更为清晰，就无法脱离空间插值技术的运用。针对露天矿坑而言，在采集前期数据时，可通过Kriging插值方法的运用进行数据获取，随后在双线性插值的运用下进行数据获取，如此一来不但可实现机时减少，同时也能为数据提供准确性保障。再次，数据结构组织。就矿体地表勘探而言，地表上描述的点、线的特征都有着极为重要的作用，然而在规则模型中对这些点线进行描述时却难以实现生动性、真实性，故而应借助不规则网格模型充分描述地表面上的点、线特征。就露天矿场而言，最为适用的模型便是不规则网格模型，可使这类不规则的多边形太朝着三角形网格形态转化，并为图形绘制提供重要的参考。
最后，图形绘制。借助三维可视化技术可将任意地质平、剖面图生成。以剖面图绘制为例，在完成剖面线位置的确定之后，借助剖面线切割实体模型，以此得到面域模型；随后炸开面域模型，得到直线段（首尾相连）；紧接着以直线段为对象逐一连接首位，得到连续剖面线；而后，以坐标转换操作所得剖面线，将坐标网格添加后，也就完成了剖面图的绘制。
总结：随着现代化科学技术的快速发展，三维可视化技术以其直观、形象、精准等优点在金属矿山开发过程中逐渐得到应用和普及，有效避免了矿区定位数据准确率较低等问题，大幅度提高了矿山开发的工作效率，减少了工程开发过车中的资源消耗和竞价损失。将三维可视化技术应用于金属矿山地矿工程中可精准快速地对矿区地质结构与采矿工程三维信息进行展现，从而帮助相关工作人员对矿区地质构造要素空间关系进行了解和掌握，保障对矿区开发步骤进行科学合理的分析和设计，并通过实验检测证实该方法全面实现了对金属矿山地矿储量间科学估算、准确测量、合理开采的设计目标，提高了矿山勘查的工作效率，为地下矿开发方法提供可靠的技术支撑。矿山工程中三维可视化技术的应用，可以综合性的对地质体、采矿工程三维信息进行分析及展示，有利于采矿流程的简化，并为采矿工程提供安全施工的保障。
参考文献：
[1]吴宏，董金义，李瑞冬，张华伟，尚海龙，曾建军.三维可视化技术在舟曲县城区灾后重建泥石流防治工程中的应用[J].冰川冻土，2013，35（02）：383-388.
[2]林枫.三维可视化技术在补水工程中的应用[J].人民珠江，2011，32（04）：53-54+79.
[3]沙明光，易志强，秦雷.三维可视化建模技术在矿山工程中的应用[J].中国钼业，2010，34（04）：9-13.
[4]沙明光，易志强，秦雷.三维可视化建模技术在矿山工程中的应用[J].湖南有色金属，2010，26（01）：10-14.
[5]陈俊智，庙延钢，侯克鹏，杨溢.三维可视化技术在岩土工程中的应用研究[J].中国工程科学，2005（S1）：377-381.
论文作者:高佑强
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：数据论文; 地质论文; 矿山论文; 建模论文; 技术论文; 工程论文; 断层论文; 《电力设备》2019年第6期论文;