【摘 要】本文通过运用柳塘沟地区煤田勘探资料进行三维地质建模，论述了Micromine软件三维建模的过程，直观显示了柳塘沟地区煤层赋存状况，并为储量自动化计算及后续煤矿设计开采、建立“数字化矿山”提供了基础。
【关键词】Micromine软件；三维建模；煤田地质；勘探
0.引言
所谓三维地质建模是指采用适当的数据结构在计算机中建立能反映地质构造的形态和各要素之间关系以及地质体物理、化学属性空间分布等地质特征的数学模型[1]。传统煤田勘探资料通常运用二维的平剖面图描述矿体形态，为了更好的服务矿山，与矿山开采设计与开采进行衔接，运用已有勘探资料，立体显示矿体形态及赋存条件，笔者运用MIRCOMINE软件及柳塘沟地区勘探资料，进行了矿体三维地质建模。
1.软件介绍
目前，已实用化的地质三维建模软件大多来自国外的三维矿业商用软件，Micromine是其中比较有代表性的软件。MIRCOMINE是澳大利亚MIRCOMINE国际矿业软件有限公司开发的大型专用矿业软件。它主要用于地质勘探、资源评估、储量计算及露天矿和地下矿矿山设计和开采。能够实现各种工程和矿体的三维立体显示和成图，同时还可以进行矿山的开采设计以及数字地形模型的建立。该软件在2003年通过国土资源部权威认证，采用该软件评估资源具有评估机构认可的资质。MIRCOMIN软件主要分为7个功能模块：Core模块、勘探模块、资源估算模块、线框模块、开采模块、测量模块、输出模块。其数据输入适应于Mapgis，ODBC （Excel， Acess， Foxpro， DBASE），DEM， DXF， Surpac等形式的资料[1～4]。
2.地质条件
林盛煤矿柳塘沟区段位于沈阳市苏家屯区南，行政区划属沈阳市苏家屯区林盛堡镇管辖。本煤田区域构造位于新华夏系第二巨型沉降带中，下辽河断陷带的东坡与东西向太子河坳陷带复合部位。区域内地层发育较全，从老到新下古生界奥陶系，上古生界石炭系、二迭系，中生界侏罗系及新生界第三系、第四系。
区内发育多个北东向斜列的褶皱，柳塘沟区段位于林盛堡向斜的东翼北段，为一地层走向NE40°，倾向NW50°地层倾角72°左右的单斜形态。局部地层较陡，达到85°左右，向深部地层倾角有渐缓趋势，在单斜的中南部有一定的起伏。
断层较发育，据现有的钻探工程控制，并参考柳塘沟区段地震勘探资料，在走向3.5Km范围内，发现断层6条，其中大的断层4条，小的断层2条。本区内可采煤层4层，即7、121、122、13号煤层，勘探范围内煤层均被断层切割成数块。
3.三维地质建模
根据已有地质图件及钻孔资料，输入钻孔、测井、地质描述、煤层等基础数据，或通过原有地质数据库影射，建立地质数据库，根据矿体形态、构造特征、勘探区范围等圈定矿体，根据地面测量数据建立地表DEM模型或可添加卫星图片，实现矿体的三维地质建模。
3.1地质数据库
MIRCOMINE数据存储格式为DAT文件，有其标准关系数据表组成，Micromine将由ddb文件关联起来的数据表集合称为地质数据库[2]。用来建模的数据主要包括四个基础数据文件：井口数据表、测井数据表、岩性表、地层年代数据表。柳塘沟基础数据多为EXCEL表格形式，根据MIRCOMINE文件数据结构按字段分别导入，形成软所所需的基础数据表。钻孔校验无误后，即可建立供三维建模使用的地质数据库。
3.2钻孔轨迹生成
在软件视图管理器中生成显示钻孔轨迹及各地层、煤层填充图案，用以区分钻孔中各地层，为圈定矿体及连接地层界线做准备。见图1
3.3单层矿体圈定
煤田工作中通过煤层对比工作来确定各个层煤层与构造的赋存关系，矿体圈定以往是由地质人员分别在储量估算剖面图或平面图上分别圈定，在软件中可在切割剖面的情况下，直接确定各界线的空间位置。
沿勘探线方向切割剖面，根据钻孔轨迹中矿体在钻孔中的顶底板位置，划定单个剖面上的剖面解释线，确定矿体截面形态。矿体边界则根据勘探范围、深度及钻孔见煤情况，进行确定。
根据地质解释成果，将剖面解释断层形成线文件并显示在剖面中，作为矿体圈定的界线之一。矿体圈定也可将已有剖面文件导入，在软件中进行交互操作修改。
3.4三维矿体模型
构建三维矿体其实质是由一系列三角而构成的实体表面或轮廓，是矿床的边界控制也就是对矿体的地质解译。
Micromine采用线框构模法[5]来建立矿体三维模型。线框构模法是一种表面构模技术，即把面上的点用直线连接起来，形成一系列多边形，然后将这些多边形拼接起来，形成一个多边形网格，以此模拟矿体边界和空间形态，亦即在三维空间中进行矿体的连接，形成矿体的三维线框模型。
通过软件创建线框功能将各剖面矿体解释线即在剖面上圈定的矿体边界线连接起来，形成连续线框（见图2）。根据地质要求，见煤孔与未见煤孔之间按1/2距离推测矿体，此时需创建辅助连接线，以确定尖灭范围，在勘探区范围、断层面等边界处封闭线框，从而构建各煤层三维模型（见图3）。
3.5地形模型
地形图是煤田地质勘探不可缺少的一部分，在煤矿开采中地形地质图及井上下对照图都是极其重要的图件，通过Mircomine软件可根据所测地形数据形成地表DTM文件，也可将卫星图片导入软件中，确定矿体的地理位置，矿体与地表水系、建筑等的相对位置关系，更直观的表现矿体的赋存状况。
柳塘沟区段属平原地区，地表平坦无较大起伏，将勘探区卫星图片导入软件，选择参考点，较正图片位置，实现了地表水系、道路、地面建筑的统一显示，使用时可调节卫星图片透明度以突出显示地表情况或矿体。
3.6总体模型
将钻孔轨迹、各煤层模型、地形模型等要素载入视图管理器（Vizex），能较直观的呈现煤层形态与赋存状况（见图4）。软件中可旋转浏览，并查看煤层信息。
4.结语
煤田地质三维建模需专业地质人员在对煤田勘探资料的整理研究的基础上圈定矿体，确定矿体形态，建立的模型应符合地质规律。在建模过程中应充分考虑地质构造对矿体形态的影响。运用软件进行三维地质建模，减少了传统平剖面分别成图时因人为因素造成的误差。
三维地质建模是煤田勘探的基础工作，建立正确完整的三维地质模型可为后续储量自动化计算、剖面切分打下良好基础，同时也是煤田勘探与生产开采、勘探资料管理与矿山生产管理数字化的一个良好衔接。
参考文献：
[1]睢瑜，杨凯.基于Micromine的三维建模技术[J].矿业工程，2009，7（2）：62—64.
[2]毛先成，刘梅华，任佳，邹艳红.地质矿产数据库向Micromine地质数据模型的转换研究[J].西部探矿工程，2007，2：112—114.
[3]雷杰.Micromine软件在矿山地质中的应用[J].新疆有色金属，2009，增刊2：68—70.
[4]陈爱兵等.基于Micromine矿床三维立体模型的应用[J].地质与勘探，2004，40（5）：77—80.
[5]王李管.二维变异函数的稳健统计学计算方法及其应用[J]，中南工业大学学报，1998，41：570— 574.
作者简介：
王海涛（1981—），毕业于辽宁工业大学，现主要从事岩土及地质方面工作。
