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摘要：境界优化是露天矿山设计流程的基础，它决定了境界内的矿岩量并制约矿山生产规模、投资和服务年限等方面，近年来，随着计算机技术的飞速发展，国内外大中型露天矿山已由过去的传统手工法改进为借组计算机的动态优化方法，本文以3dmine软件系统为平台，通过分析境界优化所需各类参数的取值，对云南某矿的开采境界进行系统的优化，得到了最优的境界，并计算得到了优化后的矿岩量、剥采比以及经济合理剥采比的推算，本研究可以为该矿资源合理利用以及今后的露天转地下开采提供理论依据。
关键词：3dmine软件；优势
一、引言
矿山开采境界的确定是露天矿山设计流程的基础，是设计过程中一项极为重要的工作[1-3]。露天开采境界的确定对整个矿山的生产有重大影响，它决定着境界内的矿岩量，进而制约矿山生产规模及服务年限、基建工程量、基建投资、投产及达产时间、矿山设备选择、开拓系统布置等方面。
多年以来，实现矿山优化设计一直是采矿工作者所追求的目标，同时也是降低成本，提高矿山企业受益和市场竞争力的重要手段。在过去相当长的一段时间内，国内普遍采用传统手工方法进行露天矿山的设计及优化，该方法由于工作量大，耗费时间长，因此，很难找到真正意义的上的最优境界，今年来国内外学者针对露天境界优化理论和方法进行了深入的研究，得出了很多有价值的优化计算方法，如动锥法、L-G图论、动态规划法、线性规划法和网络最大流法等，伴随着近年来计算机技术的飞速发展，高性能计算机在矿山领域得到了广泛的应用，国内外大中型露天矿山已将开采境界由过去的传统手工方法变为借助计算机的动态优化方法，基于新的境界优化的计算方法，相继的推出大量的矿业软件，如3DMINE，DATAMINE、SURPAC、MICROMINE、MINESIGHT、DIMINE[4-6]等等，目前己经广泛的运用于矿床开采评估、设计、计划和生产管理等方面。本文以3dmine软件为平台，通过分析境界优化所需的参数，建立了境界优化所需的块体模型，对某矿进行了境界的优化研究。
二、露天矿床数字模型的构建
借助三维矿业工程软件3DMine和计算机平台来构建露天矿矿床数字模型，该模型可以将整个矿床划分为规则相同的块状体，并应用地质统计学中估值方法对矿床块状体的属性字段估值，实现资源量汇总等方面的应用研究，该模型可为露天矿区实际生产和计算优化提供指导依据与基础数据[7-8]。
本文根据某露天矿区实际地质资料，借助3DMine软件进行了矿床数字化建模，并对矿体按块体进行了品位估值，创建用于境界优化的三维矿床模型，从而实现4采区的境界优化。
三维地质模型的建立通常包括以下内容：建立地质数据库、实体模型、块体模型、地形模型等。三维地质建模及可视化流程如图5.2所示。
（一）地质数据库的建立
矿山地质数据是矿山资源评估和采矿设计的基础，也是矿山生产管理的重点。在创建用于境界优化的块体模型之前，需要根据相应的地质资料建立地质数据库，该数据库是境界优化块体模型的基础，矿山地质数据一般通过探矿工程运用钻探或坑探的手段直接向地下取得地质样品，利用实验室技术对各种地质样品进行实验化验而得到的。
本文采用的地质资料由该矿提供，比例尺为1：1000，勘探线间隔为100m。钻孔有98个，共收集有用数据1210组，所建立的钻孔三维信息图如图2所示。
（二）矿体实体模型的建立
本文采用的是基于钻孔数据和勘探线剖面图相结合的方法进行三维矿体实体模型的构建，建立的实体模型如图3所示。
（三）地形模型的建立
本文中利用地形图，对等高线进行赋值，由线条生成DTM 面，由于地形图中间位置的地质资料缺少等高线，只有高程点数据，因此中间部分的地标用散点生成等高线，再由等高线生成DTM面（比散点生成的DTM面更为圆滑）。表面建立了之后还可以根据高程着色来显示地表模型。如图4。
由于已有地质资料的不足，导致根据地质资料圈出的矿体超出现有地表，如果地表无法完全覆盖矿体的话，就无法得到正确的露天境界优化结果，因此，利用3Dmine的网格估值法，根据现有地表推算出部分地表，如图5所示，用于后续的露天境界优化。
（四）块体模型的建立
建立块体模型时，要把事先建好的地表模型和矿体模型放在一起建模。
矿体和地表之间的属性为岩石，因此要先使用地表约和矿体一起约束矿体，把地表以下、矿体以外部分赋岩石的参数。
岩石的容重、品位和类型三个属性都为定值，可以直接赋值，利用单一赋值功能，直接对块体进行赋值。
三、境界优化参数选择
境界优化所需的经济参数种类繁多，包括矿石售价、各项成本等。因此在做境界优化时，须对各类参数进行分类仔细研究，从而获得准确的参数。
为了方便境界优化所需参数的研究，将系列境界生成过程的参数分为三大类，即①经济参数、②几何参数及③其他所需参数。
（一）几何参数
根据矿山生产经验、矿岩性质等，剥离工作台阶坡面角 ：设计取70°，最终边坡角45°。
（二）经济参数
考虑到矿石经过选矿后，其价格成本过于复杂，因此，境界圈定的经济参数主要包括矿石的坑口售价、原矿开采成本和岩石剥离成本。
（三）其他参数
其他参数主要指矿床品位模型、密度、采矿贫化及损失率。
四、露天境界优化
优化后露天坑如图6所示。
（一）优化结果处理
露天境界优化的结果并不能直接使用，因为优化结果的表面较为粗糙，而且锯齿较多，因此要根据境界优化结果手动圈露天坑，如图所示，为根据境界优化的结果手动圈定的露天坑。 报量之后就可以计算新的剥采比，根据矿山提供资料，矿石回收率为97%，贫化率为3%，经过计算剥采比为9.1t/t。
（二）经济合理剥采比推算
根据表4所示的境界优化结果，采区可采至1990m水平，现在原境界模型的基础上，采用高程约束的方法，将高程约束取值1980m，得到了原模型采至1980m水平的结果，如表5所示。
将表4和表5的岩石量和矿石量的差值相除，则可得到4采区推进至终了边坡时的剥采比，考虑矿石回收率为97%，贫化率为3%，该值为12.12 t/t，4.95m3/t。
根据目前矿山提供的经济合理剥采比的数据，如表6所示。
根据境界优化所得结果，当采区推进至最终边坡时，通过圈定1990m和1980m的矿石量和废石量，推算出最终边坡时的剥采比为4.95 m3/t，由于境界优化时采用的成本为原矿开采成本和坑口的矿石售价，方法属于单位成本盈利法，通过该方法求得的剥采比，在一定程度上比较接近于单位成本盈利法计算所得的经济合理剥采比。因此，本次境界优化优化的结果较为准确。
五、结论与建议
（1）3dmine软件可以方便快捷的进行露天矿的开采设计，通过该软件的应用，可以准确的获取最优的开采境界以及岩石量、矿石量、剥采比、总价值等信息，有效的弥补了传统手工圈定境界的缺点。
（2）当露天矿山边坡几何参数，矿石的经济参数发生变化时，可以在现有采区的开采现状快速的进行境界的调整，对开采境界进行进一步的优化，为矿山今后的开发和生产计划的安排提供可靠的依据。
（3）该矿山经过多年的开采，其开采成本随着开采深度的增加逐渐增大，不久的将来，势必要考虑露天开采转为地下开采，通过3dmine软件的露天境界的计算，其结果对于露天转地下开采提供了有效的依据，对于矿山的长远发展具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]陈晓青.金属矿床露天开釆[M].北京：冶金工业出版社，2010.
[2]任万古.露天矿坑优化设计L一G方法概述[J]金属矿山，2002；314 （8）：19-21
[3]ByeAlan.The Development and Appliearionof a 3DGeoreehnieal Model for Mining OPtimisa-tion[J].2005 SME Annual Meeting：Got Mining- PrePrints.2005：651-660
[4]王李管，何昌盛，贾明涛1三维地质体实体建模技术及其在工程中的应用[J]1金属矿山， 2006（6）： 58-62.
[5]李德，曾庆田，吴东旭，等.基于三维可视化技术的露天矿境界优化研究[J].金属矿山，2008，（4）： 103-108.
[6]裴元祥.铜厂铜矿三维可视化建模及露天境界优化技术研究[D]：中南大学，2008
[7] 陈宪龙.合理确定剥采比优化露天矿开采境界[J].矿业快报，2001，（2）：10-11.
[8]江家谱.金川三维矿山模型的研究与建立：[D].昆明理工大学：2005；
关键词：3dmine软件；优势
一、引言
矿山开采境界的确定是露天矿山设计流程的基础，是设计过程中一项极为重要的工作[1-3]。露天开采境界的确定对整个矿山的生产有重大影响，它决定着境界内的矿岩量，进而制约矿山生产规模及服务年限、基建工程量、基建投资、投产及达产时间、矿山设备选择、开拓系统布置等方面。
多年以来，实现矿山优化设计一直是采矿工作者所追求的目标，同时也是降低成本，提高矿山企业受益和市场竞争力的重要手段。在过去相当长的一段时间内，国内普遍采用传统手工方法进行露天矿山的设计及优化，该方法由于工作量大，耗费时间长，因此，很难找到真正意义的上的最优境界，今年来国内外学者针对露天境界优化理论和方法进行了深入的研究，得出了很多有价值的优化计算方法，如动锥法、L-G图论、动态规划法、线性规划法和网络最大流法等，伴随着近年来计算机技术的飞速发展，高性能计算机在矿山领域得到了广泛的应用，国内外大中型露天矿山已将开采境界由过去的传统手工方法变为借助计算机的动态优化方法，基于新的境界优化的计算方法，相继的推出大量的矿业软件，如3DMINE，DATAMINE、SURPAC、MICROMINE、MINESIGHT、DIMINE[4-6]等等，目前己经广泛的运用于矿床开采评估、设计、计划和生产管理等方面。本文以3dmine软件为平台，通过分析境界优化所需的参数，建立了境界优化所需的块体模型，对某矿进行了境界的优化研究。
二、露天矿床数字模型的构建
借助三维矿业工程软件3DMine和计算机平台来构建露天矿矿床数字模型，该模型可以将整个矿床划分为规则相同的块状体，并应用地质统计学中估值方法对矿床块状体的属性字段估值，实现资源量汇总等方面的应用研究，该模型可为露天矿区实际生产和计算优化提供指导依据与基础数据[7-8]。
本文根据某露天矿区实际地质资料，借助3DMine软件进行了矿床数字化建模，并对矿体按块体进行了品位估值，创建用于境界优化的三维矿床模型，从而实现4采区的境界优化。
三维地质模型的建立通常包括以下内容：建立地质数据库、实体模型、块体模型、地形模型等。三维地质建模及可视化流程如图5.2所示。
（一）地质数据库的建立
矿山地质数据是矿山资源评估和采矿设计的基础，也是矿山生产管理的重点。在创建用于境界优化的块体模型之前，需要根据相应的地质资料建立地质数据库，该数据库是境界优化块体模型的基础，矿山地质数据一般通过探矿工程运用钻探或坑探的手段直接向地下取得地质样品，利用实验室技术对各种地质样品进行实验化验而得到的。
本文采用的地质资料由该矿提供，比例尺为1：1000，勘探线间隔为100m。钻孔有98个，共收集有用数据1210组，所建立的钻孔三维信息图如图2所示。
（二）矿体实体模型的建立
本文采用的是基于钻孔数据和勘探线剖面图相结合的方法进行三维矿体实体模型的构建，建立的实体模型如图3所示。
（三）地形模型的建立
本文中利用地形图，对等高线进行赋值，由线条生成DTM 面，由于地形图中间位置的地质资料缺少等高线，只有高程点数据，因此中间部分的地标用散点生成等高线，再由等高线生成DTM面（比散点生成的DTM面更为圆滑）。表面建立了之后还可以根据高程着色来显示地表模型。如图4。
由于已有地质资料的不足，导致根据地质资料圈出的矿体超出现有地表，如果地表无法完全覆盖矿体的话，就无法得到正确的露天境界优化结果，因此，利用3Dmine的网格估值法，根据现有地表推算出部分地表，如图5所示，用于后续的露天境界优化。
（四）块体模型的建立
建立块体模型时，要把事先建好的地表模型和矿体模型放在一起建模。
矿体和地表之间的属性为岩石，因此要先使用地表约和矿体一起约束矿体，把地表以下、矿体以外部分赋岩石的参数。
岩石的容重、品位和类型三个属性都为定值，可以直接赋值，利用单一赋值功能，直接对块体进行赋值。
三、境界优化参数选择
境界优化所需的经济参数种类繁多，包括矿石售价、各项成本等。因此在做境界优化时，须对各类参数进行分类仔细研究，从而获得准确的参数。
为了方便境界优化所需参数的研究，将系列境界生成过程的参数分为三大类，即①经济参数、②几何参数及③其他所需参数。
（一）几何参数
根据矿山生产经验、矿岩性质等，剥离工作台阶坡面角 ：设计取70°，最终边坡角45°。
（二）经济参数
考虑到矿石经过选矿后，其价格成本过于复杂，因此，境界圈定的经济参数主要包括矿石的坑口售价、原矿开采成本和岩石剥离成本。
（三）其他参数
其他参数主要指矿床品位模型、密度、采矿贫化及损失率。
四、露天境界优化
优化后露天坑如图6所示。
（一）优化结果处理
露天境界优化的结果并不能直接使用，因为优化结果的表面较为粗糙，而且锯齿较多，因此要根据境界优化结果手动圈露天坑，如图所示，为根据境界优化的结果手动圈定的露天坑。 报量之后就可以计算新的剥采比，根据矿山提供资料，矿石回收率为97%，贫化率为3%，经过计算剥采比为9.1t/t。
（二）经济合理剥采比推算
根据表4所示的境界优化结果，采区可采至1990m水平，现在原境界模型的基础上，采用高程约束的方法，将高程约束取值1980m，得到了原模型采至1980m水平的结果，如表5所示。
将表4和表5的岩石量和矿石量的差值相除，则可得到4采区推进至终了边坡时的剥采比，考虑矿石回收率为97%，贫化率为3%，该值为12.12 t/t，4.95m3/t。
根据目前矿山提供的经济合理剥采比的数据，如表6所示。
根据境界优化所得结果，当采区推进至最终边坡时，通过圈定1990m和1980m的矿石量和废石量，推算出最终边坡时的剥采比为4.95 m3/t，由于境界优化时采用的成本为原矿开采成本和坑口的矿石售价，方法属于单位成本盈利法，通过该方法求得的剥采比，在一定程度上比较接近于单位成本盈利法计算所得的经济合理剥采比。因此，本次境界优化优化的结果较为准确。
五、结论与建议
（1）3dmine软件可以方便快捷的进行露天矿的开采设计，通过该软件的应用，可以准确的获取最优的开采境界以及岩石量、矿石量、剥采比、总价值等信息，有效的弥补了传统手工圈定境界的缺点。
（2）当露天矿山边坡几何参数，矿石的经济参数发生变化时，可以在现有采区的开采现状快速的进行境界的调整，对开采境界进行进一步的优化，为矿山今后的开发和生产计划的安排提供可靠的依据。
（3）该矿山经过多年的开采，其开采成本随着开采深度的增加逐渐增大，不久的将来，势必要考虑露天开采转为地下开采，通过3dmine软件的露天境界的计算，其结果对于露天转地下开采提供了有效的依据，对于矿山的长远发展具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]陈晓青.金属矿床露天开釆[M].北京：冶金工业出版社，2010.
[2]任万古.露天矿坑优化设计L一G方法概述[J]金属矿山，2002；314 （8）：19-21
[3]ByeAlan.The Development and Appliearionof a 3DGeoreehnieal Model for Mining OPtimisa-tion[J].2005 SME Annual Meeting：Got Mining- PrePrints.2005：651-660
[4]王李管，何昌盛，贾明涛1三维地质体实体建模技术及其在工程中的应用[J]1金属矿山， 2006（6）： 58-62.
[5]李德，曾庆田，吴东旭，等.基于三维可视化技术的露天矿境界优化研究[J].金属矿山，2008，（4）： 103-108.
[6]裴元祥.铜厂铜矿三维可视化建模及露天境界优化技术研究[D]：中南大学，2008
[7] 陈宪龙.合理确定剥采比优化露天矿开采境界[J].矿业快报，2001，（2）：10-11.
[8]江家谱.金川三维矿山模型的研究与建立：[D].昆明理工大学：2005；