矿体三维可视化建模技术

回顾了矿山数字化建设的关键技术之一的矿体三维可视化建模的相关工作,包括主要的矿体三维模型、数据插值技术;给出了矿体三维建模可以考虑的三个维度:模型构成元素、存储的数据类型和构成元素的形状,由这三个维度可以组合出满足需要的模型;提出了适合于基于钻孔数据的矿体三维建模的可裁减的集成的断面-不规则三角网(TIN)-广义三棱柱模型(GTP),它可以方便地利用钻孔数据构造矿体断面,然后利用TIN连接相邻断面形成矿体线框模型,利用GTP表示矿体内部结构;并给出了矿体三维可视化建模技术需要进一步研究的问题.     

基于钻孔编录信息可视化解译的矿床三维建模

运用大型三维矿业软件SURPAC创建某矿深部矿段的地质数据库,可视化解译地质钻孔编录包含的断层、地层和矿体信息,构建断层、地层和矿体的三维模型;在建立该矿段品位块体模型的基础上,采用普通克立格法对矿体有用元素品位进行估值,并对矿段有用元素的平均品位和地质储量进行统计计算.以所建立的地质数据库和断层、地层、矿体和井巷工程三维实体模型为基础,实现包含矿体、断层、地层、巷道、钻孔、坐标、比例尺、标题栏等多种图元信息的地质剖面自动成图.实际应用结果表明:基于钻孔编录信息可视化解译所建立的矿床三维模型可靠,地质剖面出图能满足工程应用要求,具有重要的应用价值.     

基于棱柱体的三维地质建模方法

 矿体赋存条件复杂、地质构造多变。为探究真实地质体情况,通过对现有各类地质体建模方法的分析,尤其是对TIN模型构建、实体(solid)构模的特点进行探讨,提出一种基于工程棱柱体的三维地质建模方法。结合钻孔数据特点和地层分布规律,根据勘探工程的钻孔平面位置将勘探区域划分为若干棱柱体。对每个棱柱体侧面进行矿段对比连接,完成棱柱体线框图搭建,随之逐面、逐层、逐柱构建三角网,直至形成整个地质体的三角网。将实体构模方法结合其中,实现了三维地层实体模型的建立,既能充分反映矿体的三维形态,又能使所显示的三维矿体进行实体描述。使得矿体属性连续并可计算,同时模型能够结合工程师经验自动推理尖灭、分叉、断层和褶皱等复杂地层构造。其具有三维显示又具有实体描述的特点,尤其便于按储量级别进行储量估算等矿量计算,具有实际应用价值。     

矿山三维实体建模

采用大型矿床三维软件Surpac构建了凡口铅锌矿深部矿床地质数据库,建立起了该矿的地表三维模型、深部矿体(-320以下)三维实体模型、主要断层三维模型、巷道工程三维模型以及矿体块体模型;分别采用普通克立格法和距离反比法对矿体金属元素品位进行了估值,运用估值结果分别按各金属元素和各中段进行了储量的统计计算,并将计算结果与矿山实际勘探获得的储量结果进行了对比分析.实践表明,所建模型和品位、储量计算结果可靠,从而有效地实现了该矿山深部矿体、岩层、断层、井巷工程等地下空间体的三维可视化,并为矿山深部矿床的有效开采和勘探设计及施工奠定了坚实的基础.     

地质体的三维形态分析方法与应用

针对隐伏矿体立体定量预测中复杂形态地质体的空间分析问题,利用数学形态学和欧氏距离变换理论,提出基于三维栅格模型的地质体三维形态定量分析的方法.利用开闭滤波或闭开滤波的数学形态学变换,构建地质体表面形态趋势的提取算法;将形态滤波、欧氏距离变换、全局集合运算结合起来,建立地质体形态起伏定量分析及分级提取模型;采用基于欧氏距离场的计算模型,提出地质体表面与趋势面夹角的提取方法.在建立地质体三维栅格模型的基础上,将地质体三维形态定量分析方法应用于安徽铜陵凤凰山矿田的新屋里岩体分析,实现地质控矿因素指标的定量提取.研究结果表明:采用该方法对地质体进行形态分析,可计算出地质体的各种形态参数,并提取出地质控矿因素量化指标,能有效地应用于隐伏矿体立体定量预测.     

非层状矿体构模关键技术研究

针对非层状矿体三维建模的复杂性,讨论了非层状矿体三维建模中有关矿体表面和矿体块段建模基本算法.讨论了实体法建模中平行轮廓线建立非层状矿体表面模型的算法,并把该算法推广到了非平行轮廓线建模,针对利用轮廓线建立实体表面模型的问题,提出利用平面和剖面交叉的方法来产生控制线,以对矿体形态进行控制,进而利用连接轮廓线的方法来进行矿体表面建模.同时,阐述了利用三维普通克立格插值方法建立矿体内部块段模型的关键算法.最后利用VC 和OpenGL作为开发语言,从底层开发了三维非层状矿体建模的三维可视化软件,在某矿山得到了验证,对非层状矿山的实际生产起到了一定的指导作用.图5,参8.     

基于ArcGIS的钻孔和地质体的三维可视化研究与实现

钻孔数据能够记录大量的地质实体单元原始信息.针对钻孔和地质体的基本特征及真三维建模要求,采用E-GTP模型、多层DEM-GTP模型,并结合真实的钻孔资料以及各种勘查资料,实现了基于Arc GIS的地下钻孔、三维地质体可视化建模.重点解决了隐伏于地下透镜体的三维可视化,对于实现地质勘查工作的数字化和信息化具有重要的现实意义.     

川西四家寨金矿三维模型对找矿预测的启示

随着浅地表矿开采殆尽,深部隐伏矿体的寻找与预测成为当前主要研究方向,计算机数据模拟技术的快速发展与应用使得三维地质建模技术不断发展,对深部矿体的展示以及矿产勘查预测能够起到显著的辅助作用。使用Surpac三维可视化矿山软件,利用已有矿山剖面资料建立川西康定四家寨金矿的矿体三维模型、地表三维模型以及断层三维模型,形象地展示出矿体展布特征及矿体、地表及切割矿体断层的三维空间分布关系,并根据矿体三维模型空间延伸规律及断层切割作用分析。结果表明：在矿体南侧及南侧深部具有很好的找矿前景。根据前期收集到的地质资料分析对比,可见Surpac能够较好地模拟矿体形态,可以对矿体向外的延伸进行预测,为川西四家寨金矿的进一步矿产勘查和矿体预测提供可视化证据。     

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

针对钻孔、剖面、离散点等传统三维矿体自动构模方式存在的构模信息量不足,无法快速、有效地实现矿体三维可视化模型自动构建及资源储量分析等问题,以矿体投影图编制工作流程为主线,以地矿点源数据库为基础,综合运用GIS、图库一体化、三维可视化等技术,研究并实现了一种新的基于二维平面投影图的矿体三维可视化模型动态构建及资源储量可视化分析方法,为矿体资源储量估算各要素的三维可视化动态分析、表达及评价提供了一种新的有效途径.经Quanty Mine数字矿山软件功能实现及实际矿山应用对比分析表明,该方法可实现矿体投影图编制与矿体三维可视化模型动态构建的一体化,资源储量三维可视化模型分析结果与传统二维平面方式估算结果相差-1.44%—2.81%,各类别储量基本接近,模型可靠性较好.     

红透山矿区三维地质建模与可视化研究

红透山矿区是中国开采深度最深的金属矿山之一,具有巨大的找矿潜力。本文采用三维地质建模和可视化技术方法,结合红透山矿区地质特征,以国际矿业软件Surpac为平台,建立红透山矿区地质数据库,在此基础上构建了矿区地表、断层、矿体以及地层三维实体模型。为提取地质控矿指标,基于地质体三维实体模型,通过地质空间立体单元划分,建立了岩性、断层、矿化分布等控矿因素的三维空间场模型,以及可控源音频大地电磁法CSAMT、瞬变电磁法TEM物探找矿指标三维空间场模型,直观显示了矿区地质体空间分布特征,为进一步开展红透山矿区深边部三维定量找矿预测奠定了基础。研究表明,三维可视化建模技术在隐伏矿体立体定量预测研究中具有明显优势,具有较高的推广和应用价值。     

三维可视化环境下矿体空间数据插值

大部分地学中的空间数据插值基于二维空间,随着计算机三维可视化工具的出现和功能不断完善,三维空间的数据插值成为可能。矿体的品位、资源量估算以前大多由手工计算完成,在计算机三维可视化环境下,可以快速地实现矿体品位和资源量的高精度估算。其基本原理是首先应用矿体的三维可视化技术建立矿体的三维表面模型,精确地模拟矿体的形态;其次应用块模型方法对矿体内部进行剖分,建立体内部数据模型;最后应用距离反比法和Kriging方法对矿体内部的特性数据（如品位）进行插值估算,获得矿体内部所有块的特性数据,从而得到矿体的内部特征规律。实例研究表明,应用三维空间数据插值方法得到的矿体品位插值结果具有科学合理性,对矿山生产有现实指导意义。     

快速3D DWT核心算法的VLSI并行化设计

通过深入研究三维离散小波变换(3D DWT)核心算法,将其分解为3个一维的小波变换(1D DWT). 在完成3D DWT软件实现的基础上,提出了一种并行化设计的VLSI结构,由3个片上双口RAM存储中间结果并进行矩阵转置,建立了3个1D DWT组成的流水化模型,设计中利用有限状态机(FSM)控制流程. 仿真实验证明,设计方法正确有效,处理速度比串行方式提高约66%,工作频率达59MHz,可满足视频编码器的实时性要求.     

红石铜矿裂隙构造分布特征研究

以红石铜矿区东矿段为裂隙构造研究区,介绍如何应用Dips软件处理构造地质测量数据并做出图件。结合红石铜矿田地质勘查成果资料对此区裂隙的玫瑰花图和等密图加以分析。把本区裂隙分为三种类型,提出含矿裂隙构造优势方向为北北东向和北北西向,成矿后裂隙对矿体改造较小。     

基于GOCAD软件的三维地质建模可视化过程

为了研究与观查鄂尔多斯盆地某一铀矿储集区,采用GOCAD软件对研究区域进行地质三维建模模拟与可视化操作过程。结果表明,该软件包含了丰富的建模参数以及研究人员的客观需求,功能齐全,模块较多,操作较为容易,可以对油气成藏、深地成矿带、大地构造等复杂地质现象进行模拟演示,为圈定矿体靶区、地表以下矿体的展布规律、地层标识界面及其厚度等奠定了良好的基础。     

我国录铊共生矿床中富铊矿体首次发现及其成因初步研究

通过对贵州兴仁滥本厂汞矿区的实地考查和一系列室内研究工作,发现了自然界极为罕见的红铊矿,并进而肯定了该矿区汞铊共生矿床中有富铊矿体的存在。红铊矿和富铊矿体在我国均属首次发现。根据元素地球化学、矿物包裹体和硫同位素资料,结合矿床的地质特征,从矿源层的形成环境、红铊矿和富铊矿体产出条件、汞铊等成矿元素的活化迁移及其沉淀机制等方面,对矿床的地球化学特征和矿床成因进行了初步讨论,取得了可喜的成果。     

云南省马关县南当厂银铅锌矿床地质特征及找矿远景

南当厂银铅锌矿床位于超大型矿床都龙锡锌多金属成矿带最南端,是一以银矿为主的银铅锌矿床．经研究认为,矿床（体）赋存于区域变质绿片岩相带的中寒武统田蓬组第二段第二亚段（E2t2-2）上部的碳酸盐岩中,呈沿层展布的陡倾斜似层状矿体;经工程揭露和控制,揭露大小矿体共八个,其中③为主要矿体,规模最大．矿床的形成经历了沉积矿源层一区域变质热液改造一岩浆热液叠加等三个互相联系又继承发展的长期演化过程．碳质白云石大理岩中的层间断裂破碎带,是银铅锌矿床最有利的赋存空间．     

三维空间平行断面法可视化动态储量估算

 传统储量估算方法具有操作性简单、易于地质人员掌握的优点,但其储量估算工作可视化程度低、缺乏立体感、估算精度较低;而地质统计学很难适应中国矿产种类较多、类型复杂、形态呈现多样化的矿床特征。因此提出一种新的思路：以平行断面法为切入点,借助三维软件,利用真实三维地质模型取代简单抽象的二维规则几何体,实现矿体在真三维环境下的体积获取模式,科学、精准地获取矿体资源储量。经实际矿山应用对比表明：三维空间平行断面法有效地改善了储量估算模式,一定程度上提高了可视化程度,可达到快速获取高精度矿体储量的目的。     

江西东乡铜矿成矿规律及找矿预测

东乡铜矿位于江西省东乡县,是一个以铜为主的中型铜(钨)多金属矿床,为赣东北有色金属成矿带的一部分.结合东乡铜矿区域成矿地质条件,运用有关区域成矿学和多因复成矿床的成矿理论,通过矿床地质学、成矿构造学、矿物岩石学等方面的综合研究,阐明了东乡铜矿的矿区地质特征及成矿规律,建立起了该区铜矿床矿床成因模式与找矿模型,进行了找矿预测,对矿区找矿工作实践具有重要指导意义.研究表明,其成矿物质部分来源于基底岩系;石炭系地层主要作为赋矿岩石,同时也可以提供部分成矿物质;区内岩浆活动和深层卤水的运移更是使“初始矿源层”中的成矿物质得到进一步交代、改造和富集的主要原因;矿体的最后定位与后期构造运动的改造作用有关.其矿床成因主要为以晚古生代同生喷流沉积成矿作用为主体,并伴有其它成矿作用为特点的多因复成矿床.     

大台沟铁矿的成因及找矿标志

大台沟铁矿位于本溪市南郊桥头镇,距本溪市约16 km。矿床属前寒武纪硅铁质建造。通过对矿床的成矿作用、矿床地质特征的分析,提出了大台沟铁矿床的成矿机制、矿体形态、矿物共生组合、围岩蚀变等方面的矿化特征,部分揭示了大台沟铁矿床的成矿模式及找矿标志。