1概况
目前国家以及部分省、市提倡矿山建设智能化、无人化开采，并且颁布实施了一些相关的建设规范，平朔公司也积极推进智能化建设工作，在地质保障方面，分析了平朔矿区地质背景，其地层沉积总厚达2600-3500m以上，区域地质构造主要有宁武向斜、芦子沟背斜、安家岭逆断层及部分陷落柱等，针对主要地质构造和煤层风氧化区进行了大量生产勘探工作，对断层、煤层风氧化区域进一步进行了加密控制。目前，平朔矿区的共施工地质钻孔3878个。基于海量地质数据，结合智能化建设地质保障建模要求，平朔公司精准建立了三维地质矿床模型，以反映地层、煤层三维空间及特性的分布规律、进行储量、工程量计算等，指导矿井采、剥生产和区域规划。
2三维地质模型构建方法
三维地质建模主要分三个关键内容，一是建立地质数据库；二是地表、煤层、构造建模；三是块体模型建立。
2.1建立地质数据库
数据库建设阶段主要工作是收集、整理、分析历史勘探钻孔的原始钻探、测井、煤质化验等资料，提取关键层数据并录入数据库；目前平朔公司采用3DMine 矿业工程软件，以Microsoft的Access数据库为依托，建立了庞大的矿区地质数据库，约承载4.5万条记录，14万个数据信息。
数据库建立的基本流程，首先是将钻孔数据信息化，提取关键层位（如孔口坐标、高程、煤层顶底板等），并将信息录入文本文件或Excel表格，然后导入配置好的、对应的数据库数据表。
2.2面模型的建立
主要是建立地表面模型；基岩面模型和煤层顶、底板面模型。
地表面模型的建立：由于露天矿开采在采坑区域地表面是动态变化的，故地表面模型需定期更新。平朔公司每月利用航测点云数据及时更新地表面模型。
建立方法：首先是收集整理最新地表点数据（航测点云数据或测量数据），然后利用点数据生成面模型即地表面。
基岩面模型的建立：在露天采矿过程中，是需要从地表一直开挖到目的矿层的，对露天煤矿来说就是从地表一直开挖到煤层，由于土层的剥离单价与岩层的剥离单价不同，方法不同，建立基岩面模型可以指导采矿计划和投资预算。在大部分地区基岩面是隐蔽的，基岩高程点数据主要靠勘探手段来获取，因此准确的基岩高程点主要来源于钻探，钻孔越密集数据越多，形成的基岩面模型也越可靠。
建立方法：首先是从数据库提取基岩高程点数据，然后利用所提数据生成面模型即基岩面。
煤层顶、底板面的建立数据来源同样主要是钻孔见煤点数据，其建立方法同地表面、基岩面的建立方法一样，首先从数据库中提取钻孔煤层顶、底板点数据，然后利用所提数据生成面模型。即煤层顶、底板面模型。
需要注意的是建立面模型的过程中需充分考虑构造因素，正断层直接利用断层线参与面模型建立即可，如存在逆断层，需将断层带内施工的煤层重复钻孔的上下盘数据按照断层线为界进行分区，上下盘分别形成面模型，然后进行面模型的拼接赋值形成块体模型。安家岭逆断层模型如图：
2.3块体模型建立
块体模型建立主要分两部分内容：一是基于各面模型进行属性约束，建立矿体块体模型。二是区分矿体块体模型煤岩属性，并根据矿体煤质信息赋以属性信息。方法如下：
一是创建块体模型。建立块体模型首先要确定块体模型的块体范围，一般块体尺寸选择应完全含盖建模区域，高程选择要含盖地表最高和矿层最低位置。二是确定块体模型煤层所需承载的属性并赋值，如煤层的灰分、硫分、发热量、比重等属性。三是区分煤岩属性，根据煤岩赋存逻辑关系对不同岩性、矿体分别进行约束赋以相应的煤岩属性。
3三维地质模型的应用
3.1计算采剥工程量
将不同两月的高程点文件在3Dmine下生成3dm文件并叠加，设置不同的颜色和透明度，即可直观的体现出两期数据的地表变化区域，举例，蓝色为7月地表数据，黄色为8月地表数据，将7月地表数据设置为半透明，即可体现挖方区域，效果如右图。
年度采剥总量盘点，年度采剥总量盘点与月度采剥工程量计算类似，利用年初、年末矿坑现状面进行约束计算即全年露天矿采剥总量。
3.2进行采矿设计
采矿设计主要可以进行道路设计、台阶与平盘设计等， 重复多次设计道路、扩展台阶、扩展平盘后，即形成一个基本的采场设计。道路设计可设计不同的路宽度、坡度、方向等。台阶与平盘设计可设计台阶高度、坡面角、平盘宽度等参数。
3.3指导生产管理
绘制生产区域剖面图指导生产。根据剖面信息超前掌握开挖前方煤层赋存、煤层煤质和地质构造等信息。比如平朔公司过安家岭逆断层期间绘制的一条剖面，根据剖面可直观反映出断层位置，指导露天矿生产剥离。
露天矿端帮的一处多台阶片帮区域，利用三维地质模型绘制的剖面图，直观反映目前采剥现状与软弱地层、破碎地层的关系，指导边坡稳定性分析、评价与治理。
前期平朔公司各露天矿对薄煤层及其他伴生资源的回收力度小，回收量少。为合理开发和保护煤炭及其他伴生资源，进一步提高资源回收率及利用率，日常生产勘探过程中针对薄煤层及伴生资源高岭岩进行关注，梳理露天矿薄煤层及伴生资源种类及赋存情况，绘制资源储量估算图，圈定可回采范围，估算回采范围内资源的地质储量及可回收量，制定有效回收措施，提高资源回收率及伴生资源利用率，避免资源浪费。近年，薄煤层及高岭岩回采为企业带来了可观经济效益，回收薄煤层、高岭岩，每年可创造利润约6000万元。
参考文献
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