礦山開採數字技術應用（簡體書）

《礦山開采數字技術應用》是在*、國家發展改革委等推動“1 X”職業技能等級證書工作的背景下，面向礦山開采數字技術應用的、校企聯合編寫的一部應用型教材。通過本書可以全面了解礦山地、測、采專業的全流程作業及規範，並通過三維礦山軟件實現數字化礦山、綠色礦山建設的理念，讓讀者掌握三維礦山軟件初級、中級、高級應用能力。《礦山開采數字技術應用》分為9個單元，主要內容包括礦山開采概述、三維模型分類介紹、三維地質建模與更新、地質資源儲量估算、礦山測量建模、開采系統建模、地下礦開采三維設計與優化、露天礦開采三維設計與優化和工程出圖等內容。

本書可作為應用型本科、高職高專院校和中職院校采礦工程、金屬與非金屬礦開采、地質工程、測繪工程等專業的教材參考書，也可作為學習三維礦業軟件的培訓參考書。

當今社會科技日新月異，礦業作為國民經濟的基礎行業，它依然對整個社會乃至整個人類文明的進步起著舉足輕重的作用。特別是進入21世紀以來，我國倡導全面建設小康社會，走科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染少、人力資源優勢得到充分發揮的新型工業化道路，礦業的技術革新變得十分重要。

《礦山開采數字技術應用》以地、測、采為學科基礎，以三維礦業軟件為主要工具，對礦山地上、地下整體地、測、采工程進行統一描述、數字表達、精細建模、虛擬再現、仿真模擬、智能分析和可視化決策，保障礦山安全、高效、綠色、集約開采和多聯產，實現采礦高效及自動化，推動采礦科學與技術的創新發展。

《礦山開采數字技術應用》面向中職專業（巖土工程勘查與施工、國土資源調查、地質調查與找礦、水文地質與工程地質勘察、掘進工程技術、地質與測量、采礦技術等相關專業）、高職高專專業（國土資源調查、區域地質調查及礦產普查、水文地質與勘查技術、礦產地質與勘查、工程地質勘查、礦山地質、礦山測量、攝影測量與遙感技術、金屬與非金屬礦開采技術等相關專業）和應用型本科專業（地質工程、資源勘查工程、勘查技術與工程、測繪工程、遙感科學與技術、采礦工程、安全工程、金屬與非金屬礦開采等相關專業），通過本教材可以全面了解礦山地、測、采專業的全流程作業及規範，並通過三維礦業軟件實現數字化礦山、綠色礦山建設的理念。本教材旨在推廣礦山開采數字技術應用職業技能等級證書，讓讀者掌握三維礦業軟件初級、中級、高級應用能力。書中部分圖片在後面配有彩色插圖，以供讀者方便學習。

礦山開采數字技術應用職業技能等級分為三個等級——初級、中級、高級，三個級別依次遞進，高級別涵蓋低級別職業技能要求。由於篇幅所限，本書將初級、中級、高級相關內容進行融合，其中各級別對應章節分別為：

初級——第1章、第2章；

中級——第3.1.1節～第3.1.3節、第3.2.1節～第3.2.4節、第3.3節、第4.1節、第5.1節～第5.2節、第5.3.1節～第5.3.3節、第6.1節～第6.3節、第7.1節～第7.4節、第8.3節～第8.6節、第9章；

高級——第3.1.4節、第3.2.5節～第3.2.6節、第4.2節～第4.7節、第5.3.4節～第5.3.6節、第6.4節、第7.5節～第7.6節、第8.1節～第8.2節、第8.7節～第8.8節。

在本教材的編寫過程中，得到了礦山各行業專家的指導，並得到了許多寶貴意見和建議，在此表示感謝！也對教材中所參閱的知識和成果的所屬單位和作者表示真誠的感謝！

由於編者水平有限，書中難免存在不足之處，懇請廣大讀者批評指正，以便及時修訂與完善！



編者

2020年9月

1礦山開采概述001

1.1礦山地質概述/001

1.1.1礦山地質基本術語及定義/001

1.1.2地質編錄的基本流程/004

1.1.3地質勘查工程數字化/004

1.1.4地質圖件概述/005

1.2礦山測量概述/009

1.2.1礦山測量基本術語及定義/009

1.2.2礦山露天測量內容/011

1.2.3礦山地下測量內容/013

1.2.4常用測量儀器介紹/014

1.2.5測量圖紙概述/014

1.3地下開采概述/016

1.3.1地下開采基本術語及定義/016

1.3.2地下開采相關建設工程介紹/018

1.3.3地下礦山八大系統基本作用及構成/020

1.3.4地下開采典型采礦方法介紹/021

1.3.5地下采礦圖紙概述/022

1.4露天開采概述/022

1.4.1露天開采基本術語及定義/022

1.4.2露天開采相關建設工程介紹/025

1.4.3露天開采基本工藝流程介紹/025

1.4.4露天開采設計內容介紹/027

1.4.5露天采礦圖紙概述/028



2三維模型分類介紹029

2.1地質模型分類簡介/029

2.1.1地表模型/029

2.1.2礦體模型/029

2.1.3構造模型/030

2.1.4巖層模型/030

2.1.5品位估值模型/031

2.2工程模型分類簡介/031

2.2.1井筒工程/031

2.2.2平巷工程/032

2.2.3斜坡道工程/032

2.2.4硐室工程/032

2.2.5驗收測量工程/032

2.3采礦模型分類簡介/033

2.3.1開拓系統簡介/033

2.3.2采切系統簡介/033

2.3.3采場、采空區簡介/034

2.3.4爆破設計工程簡介/034



3三維地質建模與更新036

3.1地質數據庫創建與更新/036

3.1.1鉆孔數據庫建立/036

3.1.2坑槽井探數據庫創建/040

3.1.3井巷刻槽數據庫創建/040

3.1.4地質數據庫更新/041

3.2地質模型構建/042

3.2.1數字地形建模/042

3.2.2三維地質解譯/043

3.2.3地質構造建模/045

3.2.4礦體模型構建/048

3.2.5礦體模型更新/056

3.2.6模型運算/057

3.3地質工程設計/058

3.3.1鉆探工程設計/058

3.3.2坑探工程設計/060

3.3.3地質工程工程量計算/061

3.3.4地質工程設計出圖/062



4地質資源儲量估算063

4.1地質數據庫處理/063

4.1.1地質數據庫過濾/063

4.1.2特高品位處理/064

4.1.3樣品組合/065

4.1.4統計分析/066

4.2礦塊模型構建/068

4.2.1塊段模型概念/068

4.2.2塊段模型創建/070

4.2.3塊段模型約束/072

4.3變異函數及結構分析/072

4.3.1變異函數/072

4.3.2變異函數的理論模型/073

4.3.3實驗變異函數的計算/075

4.3.4化檢驗/078

4.4礦塊模型估值/079

4.4.1估值方法簡介/079

4.4.2估值方法的選擇/081

4.4.3估值參數選取/082

4.4.4礦塊模型估值/083

4.5礦塊模型賦值/084

4.5.1常量賦值/084

4.5.2變量賦值/084

4.5.3線框賦值/084

4.6資源儲量統計/085

4.6.1礦塊模型報量統計/085

4.6.2實體模型報量統計/086

4.6.3統計分析資源儲量/086

4.6.4品位噸位圖輸出/089

4.6.5品位分布圖輸出/089

4.7品位模型更新/090



5礦山測量建模091

5.1常見礦山測量設備簡述/091

5.1.1全站儀/091

5.1.2GPS測量/092

5.1.3RTK測量/093

5.1.4三維激光掃描儀/095

5.1.5攝影測量/098

5.1.6無人機傾斜攝影/100

5.2測量數據處理/101

5.2.1測量數據導出/101

5.2.2坐標系與坐標轉換/102

5.2.3測量數據處理/104

5.2.4二維圖件處理/109

5.3實測數據建模/110

5.3.1實測地表建模/110

5.3.2地表更新/113

5.3.3露天填挖模型與方量計算/114

5.3.4實測井巷工程建模與掘進工程量核算/116

5.3.5實測礦堆建模與堆存礦量計算/118

5.3.6實測采場、空區建模與技術經濟指標核算/119



6開采系統建模124

6.1井巷工程建模/124

6.1.1建立井筒三維模型/124

6.1.2建立平巷三維模型/125

6.1.3建立斜坡道實體模型/126

6.2井巷工程模型布爾運算/127

6.3井巷工程模型導出/127

6.4開采系統指標計算/128

6.4.1開采系統體積及資源量計算/128

6.4.2開采系統模型資源品位分布/128



7地下礦開采三維設計與優化129

7.1三維開拓設計/129

7.1.1開拓方案選擇/129

7.1.2三維開拓設計/131

7.2盤區及采場劃分/137

7.2.1劃分方法/137

7.2.2采場算量/137

7.2.3指標分析/139

7.3采切工程設計/141

7.3.1數據準備/141

7.3.2工程布置/142

7.3.3設計指標計算/143

7.3.4采切工程設計案例/144

7.4爆破設計/148

7.4.1扇形中深孔設計/148

7.4.2大直徑深孔設計/154

7.5開拓系統優化/170

7.5.1概述/170

7.5.2案例/171

7.6開采方案優化/174

7.6.1盤區布置方案優化與分析/176

7.6.2采場布置方案優化與分析/180



8露天礦開采三維設計與優化183

8.1露天境界優化/183

8.1.1價值模型/185

8.1.2境界優化參數/186

8.1.3境界優化結果/189

8.1.4境界優化示例/189

8.2露天臺階設計/191

8.2.1臺階設計基本概念/191

8.2.2臺階數字化設計/192

8.3排土場設計/194

8.3.1排土場位置規劃/194

8.3.2排土場設計/195

8.3.3排土場容量計算/199

8.3.4制定排土方案/199

8.4露天礦道路設計/202

8.4.1露天礦道路設計要求及類型/202

8.4.2露天礦臺階道路設計/202

8.4.3境界外地形道路設計/202

8.4.4山坡道路設計實例/203

8.5露天礦爆破設計/206

8.5.1布孔設計/206

8.5.2裝藥設計/207

8.5.3起爆網絡設計/207

8.5.4起爆模擬分析/208

8.5.5成果輸出/209

8.5.6爆破設計方案優化/209

8.5.7爆破設計案例/211

8.6短期計劃編制/214

8.6.1采掘帶圈定/215

8.6.2采掘帶調整/216

8.6.3掘溝設計/216

8.6.4圖形更新/216

8.7中長期計劃編制/217

8.7.1參數設置/217

8.7.2結果輸出/217

8.8露天配礦/218

8.8.1基本原理/219

8.8.2配礦流程/220

8.8.3露天配礦案例/221



9工程出圖225

9.1布局/225

9.1.1水平布局/225

9.1.2剖面布局/225

9.2屬性設置/226

9.2.1工程屬性設置/226

9.2.2礦巖屬性設置/226

9.2.3鉆孔屬性設置/226

9.2.4塊段屬性設置/227

9.3圖件輸出/227

9.4標注/227

9.5出圖示例/227

9.5.1出礦體剖面圖/227

9.5.2鉆孔剖面圖出圖/229

9.5.3出巷道中段平面圖/230

9.5.4塊段模型出圖/231



參考文獻/233