黄恒师

[摘 要]矿山信息系统的三维空间目标主要是矿体和巷道，而巷道作为井下生产作业的载体，是把矿产从作业点运送到地面，也是井下通风、水、电，安全输送工人的通道。因此，巷道可以说是矿山信息系统的重要组成部分，构建井下三维巷道也成为了目前的研究课题之一。

[关键词]矿山； 巷道 ； 三维

中图分类号：TD4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0072-01

1、前言

“数字化矿山”简称为“数字矿山”，是对真实矿山整体及其相关现象的统一认识与数字化再现，也可以称之为“硅质矿山”。井下巷道是矿山开采必备的条件，对井下巷道进行三维化建设，是矿山企业对国家政策引导的响应，且对矿山井下巷道工程的施工设计、安全生产和管理控制有一定的指导意义。

2、三维巷道建设的必要性

广西大厂铜坑矿位于丹池—锡多金属成矿带中段，矿区内构造为NNW复式褶皱，铜坑矿床是大厂矿田范围内规模最大、成矿最为典型的特大型矿床。其中92#矿体形状在北东方向延展分布，矿体厚度大且延展跨度长，开采是以50米一个大中段为主，如455水平与405水平，但在边界其形状变化不规则，且深部矿体分布零散，为了避免矿产资源的浪费与考虑到采矿回收率与采矿贫化率，在开采回收边部、深部零星矿体时，就设计了小中段，比如440水平与430水平，另外铜坑矿从上世纪八十年代末建矿以来，经过多年的开采，至今铜坑矿每年井下巷道掘进一万多米，溜井、通风井与盲斜井也有数个。以上这些导致了井下巷道系统错综复杂，特别是因为小中段巷道少，不足以新建一张图件，就把小中段与相接近的大中段图件组成复合图，从而也带来了问题，复合平面图显得混乱，采用三维建模进行绘图，能把小中段与大中段较好的区分开来，层次分明。

3、绘图方法

（1）利用CAD绘制三维巷道的有不同的方法。第一种就是收集测量数据，利用巷道测量点的标高，然后导入CAD生成点，该点信息包含了X、Y和Z三个坐标轴数据，然后可以利用样条曲线命令把测量点连接在一起。第二种方法是以原有的二维巷道平面图为基础，找出巷道的中心线，利用巷道标高点绘制单线图。两种方法比较，第一种方法可以较精确的绘制巷道，形成的巷道转角较为平滑，但是数据量输入工作量较大。第二种方法比第一种方法比较快速生成巷道，但是形成的巷道误差较大，在巷道的拐弯位置需要再进行修改。

（2）绘制巷道的断面图。已掘进的巷道根据实际测量所得尺寸进行绘制该断面图。若是对设计巷道进行模拟，则根据设计尺寸进行绘制，以方便对施工土方量进行计算之用。

（3）把绘制好的样条曲线或者中心线，利用扫掠工具，将巷道的断面图进行扫掠，形成三维空间内的三维巷道图。对于设计巷道若不是最优设计还可以再对已生成的三维巷道进行实体编辑，比如弯度、坡度的修改。在溜井、斜井等巷道衔接处或者两个巷道交接处，使用圆角工具、放样工具对其进行圆滑衔接，最后用并集命令把所有巷道进行“合并”形成一个整体的三维立体图形。

4、提供依据

在矿山开采的时候，为了能开采深部矿产，就需要設计斜道，位于主要运输道间的斜道，是需要长久使用的，因此斜道应布置在矿体之外。而若用二维图，则需要绘制出各个不同方位的剖面图，以全面观察斜道与水平巷道、矿体之间的关系，这就带来很大的工作量。利用CAD对斜道设计进行模拟，就可以简洁明了的对做出的设计进行观察，比如斜道倾斜角度和拐弯角度等等，还可以直接查看开拓斜道施工土方量，以便对不同设计进行对比，得出最合理的设计方案，节约施工成本。

在372水平中段、386中段和398中段就是三个小中段复合图，传统的二维平面图无法显示出井下从横交错的巷道的位置标高关系，而通过对巷道进行三维建设后，再对建立的三维实体巷道进行着色，比如398、386和372水平中段分别用蓝色、绿色和黄色，斜道和溜井用红色。在传统二维平面图对于溜井是用一个圆进行表示，对斜道是直接投影到平面上，当斜道角度较大，投影的长度就越短，这样给人一种不真实感，而如果对溜井、斜道进行三维建设后，溜井则是一个圆柱，斜道也给人真实感，而且可以随时切换到任何方位角度、任何剖面对巷道进行观察。

5、便于安全管理

现今国家对矿山企业安全生产越来越重视，对矿山的监管力度不断加强。现今铜坑矿已积极响应政策并装备了井下人员定位系统。定位系统加以三维巷道，可以提高井上安全人员对不同中段上下层位关系的认知，可以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况，一旦有安全事故的发生，可利于救援人员快速获取有效信息，例如事故发生地点、有多少人员在其附近，大大提高安全救护的效率。并且也利于井下人员获知自己所在位置，避险撤退安全路线，减少伤亡。

6、结论

对巷道信息进行收集，将信息进行导入软件并进行管理与生成，可使巷道具有三维网格特征，最终令巷道在三维空间内可视化。其可以同时记录巷道掘进开始到结束的过程，直观地显示巷道的三维视觉模型，快速准确的拾取巷道的标高、断面等信息。对开采设计问题可以更好的进行辅助分析，而且可使人们从传统的大量数据及繁重的手工劳动中解脱出来，提高矿山的管理水平及工作效率，尤其重要的是，通过对矿山三维巷道可视化模型的空间分析，还可以辅助矿山巷道设计、掘进施工组织、灾害救援决策等工作。

参考文献

[1]黄峰.矿山三维巷道建模关键技术研究[D].中南大学，2014.

[2]张明.矿山三维巷道建模及其最优路径搜索方法研究[D].西安科技大学，2012.

[3] 张志华.矿山巷道三维网络模型的构建及其路径分析方法研究[D].西安科技大学，2010.

[4] 陈良周.矿山巷道三维自动建模技术研究[D].昆明理工大学，2009.

[5] 鲍艳.矿山信息系统中巷道的三维矢量数据结构与可视化[D].西安科技大学，2003.