BIM技术在地下矿山建设中的应用探讨

引言

地下矿山建设作为资源开发的关键环节，在国民经济发展中占据重要地位。传统二维设计难以精准呈现地下空间关系，导致设计方案存在缺陷；施工过程中，安全事故频发，资源浪费严重，运维阶段信息管理分散，设备维护与应急响应效率低下。

一、BIM 技术概述

1.1 BIM 技术的概念

BIM 即建筑信息模型，它并非单纯的三维建模工具，而是一种数字化的工程管理方法。通过创建包含几何信息、物理属性、功能特征及施工运维数据的三维信息模型，实现工程全生命周期内各参与方的信息集成与共享。在这个模型中，每一个构件都被赋予了唯一身份标识，涵盖材料类型、尺寸规格、生产厂家、安装时间等详细信息。在地下矿山建设中，巷道、通风管道、采矿设备等均可在 BIM 模型中精准呈现，并关联其技术参数与使用说明，使设计、施工、运维等阶段的人员能够基于同一数据源开展工作，有效避免信息孤岛，提升项目整体管理效率。 1.2BIM 技术的特点

BIM 技术具备鲜明的特点，为工程建设带来变革。三维可视化让抽象的设计理念具象化，工程师可直观审视地下矿山的空间布局，提前预判施工难点。信息集成化实现了从规划设计到运营维护的全流程数据整合，地质勘探报告、施工进度表、设备运行数据等均可纳入模型，便于实时查阅与分析。协同性打破了专业壁垒，设计团队、施工单位、运维部门能在同一平台协同工作，如采矿工程师与电气工程师可共同优化巷道内电缆铺设路径。模拟性支持施工进度模拟、灾害场景模拟等，如通过模拟地下矿山透水事故，提前制定应急方案。优化性基于模型数据进行智能分析，可对通风系统、开采路线等进行优化设计，实现资源的高效利用。

1.3 BIM 技术的核心功能

BIM 技术的核心功能为地下矿山建设提供关键支持。三维建模功能可整合地质数据与设计方案，构建高精度的矿山三维模型，清晰展示矿体分布与工程结构；碰撞检测功能通过对模型中各构件的空间位置分析，能提前发现巷道与管线、设备间的冲突，减少施工阶段的返工，施工进度模拟功能结合时间维度，以 4D 模型直观呈现施工过程，方便管理者优化进度计划，成本管理功能借助模型中的工程量与材料信息，自动计算成本，实时监控预算执行情况。运维管理功能则在项目交付后，持续记录设备维护、生产数据等信息，为矿山的长期稳定运营提供数据支撑。这些功能相互协作，贯穿地下矿山建设的全生命周期，显著提升项目的管理水平与经济效益。

二、地下矿山建设的特点与挑战

2.1 地下矿山建设的特点

地下矿山建设具有显著的特殊性。从施工环境来看，其作业空间封闭狭窄，常年处于低光照、高湿度、高温环境，且存在粉尘、有毒有害气体等危害，如在深井矿山中，井下温度常超 35^∘C ，严重影响施工人员的身体健康与作业效率。地质条件复杂多变，矿体赋存状态、岩石稳定性、地下水分布等因素难以精准预判，给工程建设带来诸多不确定性。在工程结构方面，地下矿山涉及巷道、采场、竖井、通风系统等多种复杂结构，各部分相互关联，对空间布局和结构稳定性要求极高。

2.2 地下矿山建设面临的挑战

传统地下矿山在建设中存在着很多问题，设计环节地质信息有限，传统 2D 设计方式难以真实体现复杂的地下空间构造，造成传统设计方案不完善，工程施工环节安全风险较大，巷道冒顶、漏水、瓦斯爆炸事故不断，造成大量的资源浪费，不合理的开采方式导致矿石的贫化率和损失率偏高。建设项目各个环节之间的信息交流障碍，设计、施工作业、管理等部门的数据不互通，各个部门之间的有效协同缺乏。

三、BIM 技术在地下矿山建设中的应用

3.1 设计阶段的应用

针对地下矿山工程设计，在设计方案阶段，BIM 技术通过强大的数据整合、图形可视化功能等，可为设计方案提供优化。整合地下矿山工程设计的勘探资料及测绘等信息，生成准确、精确的三维地质模型，从而能够使设计人员对矿体、岩石倾向、地下水位等信息可见，更为直观、形象的理解地质环境。根据 BIM 模型设计矿山工程中的巷道、采场、通风等工程，设计人员能够以三维立体化的效果进行不同方案的比选，设计人员可以从不同角度对不同方案的效果进行对比，迅速对设计布局等环节进行优化，更好的满足巷道坡度、断面大小等的要求。

3.2 施工阶段的应用

BIM 技术将地下矿山建设动态化、精细化，在基于 BIM 模型和进度计划的 4D 施工进度模拟基础上能够动态直观地呈现施工过程，辅助施工管理人员合理安排施工顺序、把控资源配置等。竖井施工过程中应用 4D 模拟规划提升设备、运输车等调遣安排，避免施工交叉干扰。基于 BIM 技术对施工安全风险进行模拟分析，建立虚拟施工环境，模拟巷道支护稳定性、通风效果、爆破安全距离等，提前判断相关施工安全隐患，制定施工安全防护措施。

3.3 运维阶段的应用

运行维护期间，通过 BIM 技术继续发挥数据集成和信息管理的优势，结合BIM 模型对矿山生产设备和设施运行数据进行关联，可以完成设备设施的全生命周期管理。通过将设备维护情况、故障报警、检修安排等信息与模型中的设备关联，在模型中方便快捷地查询设备的运行情况，及时安排维保工作，减少设备故障。通过基于 BIM 技术实时反映矿山生产系统运行状态，为生产调度提供直观指导。结合通风系统风量、风压等数据，在BIM 模型中直观显示通风效果，辅助调度人员优化通风网络，保证井下空气质量。

结语

BIM 技术为地下矿山建设提供了全新的技术路径与管理思路，在设计优化、施工管控、运维增效等环节展现出显著优势，有效克服了传统建设模式的诸多弊端。随着技术的不断发展与应用的深入推进，BIM 技术有望与人工智能、物联网等深度融合，进一步推动地下矿山建设向智能化、数字化、高效化迈进，为资源行业的可持续发展注入强劲动力。

参考文献

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