在矿山开采设计中，开拓运输方案的确定是很重要的组成部分，其对矿山在服务年限内的运输方式、生产成本、生产组织形式以及企业内部的管理模式等有着直接影响，开拓运输方案的优选对矿山企业的意义重大。
目前的矿山设计中，主要采用方案比较法来确定开拓运输方案。通常借助二维设计软件，根据矿山地质资料，绘制各种平面图，以计算所需的技术参数，过程复杂，数据繁多，误差较大。如今，随着三维数字化软件的推广应用，推动了矿山设计的转型和更新［１］。本文将以贵州某磷矿为例，分别将数字化矿山软件和二维设计软件应用于贵州某磷矿开拓运输方案的比选，以探讨三维数字化软件的应用价值。
１开拓运输方案比选的工作内容和步骤
开拓运输方案比较的传统工作步骤为：首先分析矿山地质资料，了解矿体赋存特点和开采技术条件，然后提出可行的开拓运输方案，再利用二维设计软件绘制各方案的开拓系统图。主要工作步骤如图１所示。
采用三维矿山设计软件后，与传统工作方法的不同之处主要有：首先根据矿山地质资料构建三维模型，包括矿体三维模型、构造三维模型和地面地形三维模型等；再利用矿山三维模型分析矿床开采技术条件，从而提出可行的开拓运输方案；最后在三维矿山模型的基础上绘制矿山开拓系统三维立体图［２］，其主要的工作步骤如图２所示。
２三维数字化矿山软件与传统二维设计软件工作内容和效果对比分析
２．１三维矿山设计软件具有直观、可视化的优点
采用传统的二维设计方法时，需将矿体底板等高线和地形图复合成坑内外复合图，利用其分析矿体埋藏深度及其变化情况。坑内外复合图非常复杂，线条繁多，常常需要设计人员通过想象来作进一步分析。利用三维矿山设计软件可以根据构建的模型直观地看出矿体的赋存变化情况、地表地形特点［３］，准确测量任意位置的埋深，如图３所示。相对二维图纸资料，其更有利于快速了解矿床的赋存条件，确定矿山的开采技术，从而提出合理的开拓运输方案。在分析矿床赋存情况时，还可以根据需要显示任意的剖面，能更准确地反映矿体赋存特点，同时可以直观地看出构造与矿体的关系。
２．２三维矿山设计软件可大大提高工作效率
本实例中根据矿山的开采技术条件，提出了两个可能的开拓运输方案：
方案一为箕斗竖井开拓方案。在ＺＫ９０５钻孔附近的工业场地新建箕斗竖井，竖井内布置箕斗提升系统，负责矿石提升，提升量为４５０万ｔ／ａ。从现有的硐口工业场地附近施工一条主平硐，平硐口标高＋８３０ｍ。利用平硐将竖井与现有硐口工业场地连通，平硐内设计一条胶带运输机负责矿石运输，矿石的提升高度自２００ｍ水平至８３０ｍ水平。
方案二为皮带斜井开拓方案。在现有的工业场地附近新建一条主胶带斜井，斜井分两段延深至深部２００ｍ水平。胶带斜井提升能力４５０万ｔ／ａ。主胶带斜井井口标高＋７８０ｍ左右，坡度１２°，三心拱断面，净断面面积１４．３３ｍ２。主胶带斜井分两段胶带转运，１＃主胶带斜井（＋７８０～＋４９０ｍ），提升高度２９０ｍ，斜长１４００ｍ；２＃胶带盲斜井（＋４９０～＋２００ｍ），提升高度２９０ｍ，斜长１４００ｍ。
方案比较前需分别绘制两个开拓运方案系统图以作详细的对比分析。采用二维设计软件绘制方案一的系统图时，至少需要绘制水平投影图、剖面图才能描述清楚竖井与平硐中的巷道、矿体之间的相对关系。有时为了更明确地反映主要开拓工程之间的相对关系，还需要绘制开拓系统纵投影图。
采用三维数字矿山软件设计开拓系统图时，仅需一张立体图便可清楚的反映这些内容，见图４。且三维立体图比二维水平投影图和剖面图更加直观和准确。
２．３三维矿山设计软件可提高工程量计算精度
开拓系统图绘制完成以后，需统计各方案的工程量等技术参数。二维设计图中测量的长度并不能直接使用，还需要经过一定的换算。如方案二中的斜井，采用二维设计软件时，在开拓系统水平投影图中先测量斜井水平投影长度，再根据斜井倾角计算出斜井实际长度。而采用三维矿山设计软件绘制的开拓系统图，真实地反映了皮带斜井开拓工程的空间位置，可以通过直接测量法获得斜井的方位、倾角和实际长度等主要参数，如图５所示。
３投资费用估算及比选分析
根据工艺技术条件，确定配套的机电设备，分别计算各方案的投资和经营费用，详见表１。
利用三维数字化矿山软件可以将两个方案绘制在一个系统图中，便于对比分析，而二维设计软件却无法实现，如图６所示。
根据计算条件和投资费用分析各开拓运输方案的优缺点。经对比分析，方案一的优点是：ａ．矿石转运环节少；ｂ．竖井和平硐可同时施工，基建时间短。缺点是：ａ．地面设井架或井塔等大型构筑物，土建工程量大；ｂ．井下装卸构筑物工程量大；ｃ．投资高，经营费用高，费用现值高。方案二的优点是：ａ．地面无大型构筑物，土建工程简单；ｂ．胶带运输系统可实现连续运输，生产能力大，装卸矿系统简单；ｃ．自动化程度高，操作人员少；ｄ．投资低，经营费用低，费用现值最低。其缺点是：ａ．斜井距离长，施工时间长；ｂ．矿石转运环节多。
综上所述，方案二较方案一更优，因此设计推荐采用方案二。
４结语
分别将数字化矿山软件和二维设计软件应用于贵州某磷矿开拓运输方案的比选，可以看出三维数字矿山软件通过构建三维实体模型，能真实反映出三维空间环境，实现设计内容可视化，达到所见即所得的效果，具有直观、精准和高效的特点。相对二维设计软件，三维数字化软件的设计工作直观、流畅，工作效率更高，得到的成果质量更优。因此，在今后的矿山设计工作中应积极推广三维数字化软件的应用，将软件的更多功能与矿山设计紧密结合，充分发挥其独特优势，有助于提高矿山行业的设计水平，以更好地服务于矿山企业。
参考文献
［１］蒋京名，王李管．ＤＩＭＩＮＥ矿业软件推动我国数字化矿山发展［Ｊ］．中国矿业，２００９，１８（１０）：９０－９２．
［２］胡建明．三维矿山数字化软件的应用和发展方向［Ｊ］．金属矿山，２００８，（１）：９７－９９．
［３］李鸿良．三维数字矿山软件在金属矿山的应用［Ｊ］．新疆有色金属，２０１５，（５）：３６＋３８．
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