統(tǒng)計方法在礦山地質(zhì)工程中的應(yīng)用

景 佳，聶仁忠，何進(jìn)塬，彭正瓊

（1中礦資源勘探股份有限公司勘查技術(shù)部，北京100089；2中礦資源勘探股份有限公司研發(fā)中心，北京100089）

統(tǒng)計方法在礦山地質(zhì)工程中的應(yīng)用

景 佳1，聶仁忠2，何進(jìn)塬2，彭正瓊2

（1中礦資源勘探股份有限公司勘查技術(shù)部，北京100089；2中礦資源勘探股份有限公司研發(fā)中心，北京100089）

統(tǒng)計理論應(yīng)用于礦山地質(zhì)工程主要是對在野外勘查或試驗(yàn)室獲得的第一手原始數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)取舍和模型分析，選擇最能夠反映實(shí)際情況的參數(shù)參與設(shè)計計算，使模型結(jié)果最大限度地反映實(shí)際地質(zhì)情況。

礦山地質(zhì)；統(tǒng)計分析；眾值；數(shù)據(jù)檢驗(yàn)

0 引言

礦山地質(zhì)技術(shù)人員通常通過野外地質(zhì)勘查或室內(nèi)試驗(yàn)獲得了大量原始數(shù)據(jù)，卻大多按照經(jīng)驗(yàn)方法取舍數(shù)據(jù)或采用一般的統(tǒng)計方法（如算術(shù)平均值法）來選擇確定參數(shù)。由于野外勘查本身工作量有限，獲得的數(shù)據(jù)能否反映真實(shí)的地質(zhì)情況還有待商榷。這種對第一手資料粗略的處理方式可能導(dǎo)致設(shè)計部門設(shè)計的最終模型與實(shí)際相去甚遠(yuǎn)或設(shè)計方案不可行。

地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一門數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)科的分支，它作為科學(xué)的數(shù)據(jù)處理方法是在經(jīng)典統(tǒng)計學(xué)的基礎(chǔ)上，主要是為解決礦床從普查勘探、礦山設(shè)計到礦山開采整個過程中各種儲量計算和誤差估計問題而發(fā)展起來的?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)研究、農(nóng)作物估產(chǎn)、森林資源的估算、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)領(lǐng)域[1]。近幾十年來計算機(jī)應(yīng)用得到飛速發(fā)展，地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法與EXCEL等軟件工具結(jié)合可自動分析成圖、分塊拼圖并可利用條件變量進(jìn)行礦山開采過程的模擬[2]，使得計算更加直觀、科學(xué)、高效。

統(tǒng)計數(shù)值分析主要有平均指標(biāo)、回歸分析、聚類分析以及數(shù)值模型（如泊松分布、正態(tài)分布、伽馬分布和威布爾分布模型等）[3]。本文介紹眾值計算和格魯布斯（Grubbs）數(shù)據(jù)檢驗(yàn)法，為礦山地質(zhì)工程中的數(shù)據(jù)處理提供一種思路。

1 平均指標(biāo)-眾值

統(tǒng)計中的平均指標(biāo)用來表明一定范圍內(nèi)地質(zhì)單元所具有的一般水平，反映實(shí)測地質(zhì)參數(shù)的集中趨勢。作為集中參數(shù)的位置均值之一的眾值m0，指所有標(biāo)志值中最常遇到的數(shù)，也是在一個變量數(shù)列中出現(xiàn)次數(shù)最多的標(biāo)志值[4]。它具有普遍性，可近似表明現(xiàn)象的一般水平。

表1 2009-2011年水池涌水量一覽表

某礦區(qū)水文地質(zhì)技術(shù)人員每月測定采礦排水用水池的涌水量，2009、2011年共測得涌水量范圍16259～62750 m3/d之間共46個有效水文數(shù)據(jù)見表1，其等距分組數(shù)列見表2，忽略氣候因素的影響計算水池的涌水量眾值。

表2 2009-2011年水池涌水量統(tǒng)計分組表

由表2可知眾值組（f2）為45000-50000m3/d，前一組次數(shù)（f1）為13，后一組次數(shù)（f3）為1，眾值組前一組的次數(shù)大于眾值組后一組的次數(shù)，眾值偏向眾值組下限45000m3/d，利用插補(bǔ)法下限公式可計算出眾值為45357.14m3/d，即2009-2011年水池涌水量的代表值為45357.14 m3/d。

2 異常數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)與舍棄

在分析一組數(shù)據(jù)時，往往有個別數(shù)據(jù)與其它數(shù)據(jù)相差較大，這些個別數(shù)據(jù)稱為可疑值?？梢蓴?shù)值產(chǎn)生的原因通常有兩個：一是過失誤差（操作人員的主觀因素）：如樣品濺失、加錯試劑、計算差錯等；二是外界測定條件突然變化（外界條件的客觀因素）：儀器失常、環(huán)境突然影響等原因。處理可疑值時必須按科學(xué)的數(shù)理統(tǒng)計方法進(jìn)行檢驗(yàn)來判斷該數(shù)據(jù)是否需要舍棄。

與眾值算例同一礦區(qū)水文地質(zhì)技術(shù)人員固定時間對地下水進(jìn)行長期觀測，鉆孔ZK59-1（外）具構(gòu)造角礫含水層水位標(biāo)高數(shù)據(jù)（雨季3個月的數(shù)據(jù)）見表3，用格魯布斯（Grubbs）單側(cè)檢驗(yàn)法對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，判別是否有可疑數(shù)據(jù)需要舍棄。

表3 2011年10-12月鉆孔ZK59-1（外）水位標(biāo)高一覽表

由表3數(shù)據(jù)可計算出平均值為1230.30m，標(biāo)準(zhǔn)差為2.23m，比較最值后初步判斷11月30日測得的數(shù)據(jù)1236.15m可疑，計算T0為2.62，大于95%置信水平的T值2.11，所以數(shù)據(jù)1236.15m異常，應(yīng)剔除。剔除該數(shù)據(jù)后該組數(shù)據(jù)變?yōu)?個，平均值變?yōu)?229.57m，標(biāo)準(zhǔn)差為0.44m，利用同樣的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)方法繼續(xù)對該組數(shù)據(jù)的最大和最小值進(jìn)行判斷，發(fā)現(xiàn)所得的T0均小于95%置信水平的T值，所以剩余數(shù)據(jù)均應(yīng)保留。

3 結(jié)論

將統(tǒng)計理論引入礦山地質(zhì)工程的根本目的就是對所有地質(zhì)參數(shù)即原始資料，進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)計分析和模型分析，選擇最能夠反映實(shí)際情況的參數(shù)參與設(shè)計計算，使模型結(jié)果最大限度地反映實(shí)際地質(zhì)情況。

地質(zhì)變量并不是純粹的隨機(jī)變量，而是既有隨機(jī)性又有結(jié)構(gòu)性[5]，且具有空間相關(guān)性并且穩(wěn)定性不相同，與傳統(tǒng)統(tǒng)計理論的獨(dú)立樣本不同，這使得統(tǒng)計方法應(yīng)用在地質(zhì)工程方面具有一定的局限性。但作為數(shù)據(jù)分析處理方法本身仍對地質(zhì)工程數(shù)據(jù)處理有重大指導(dǎo)意義。

[1]林幼斌，楊文凱.地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)研究現(xiàn)狀及在我國的應(yīng)用[J].云南財貿(mào)學(xué)院學(xué)報，2001，17：26-30

[2]秦來勇.地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)在地質(zhì)及礦業(yè)中的應(yīng)用與發(fā)展[J].有色冶煉，2002，（6）：104-106

[3]吳繼敏，陶衛(wèi)，張永樂.統(tǒng)計及模型在地質(zhì)工程中的應(yīng)用[J].勘查科學(xué)技術(shù)，2000（5）：3-6

[4]吳繼敏.地質(zhì)工程統(tǒng)計與模型[M].南京：河海大學(xué)出版社，2000

[5]杜德文，馬淑珍，陳永良.地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法綜述[J].世界地質(zhì)，1995，14（4）：79-84

責(zé)任編輯:李 紅

Application of Statistical Method to Mining and Geological Engineering

Statistics theory applied in mining and geological engineering is mainly to do scientific statistical analysis,data choice and model analysis on the first-hand original data obtained in field inspection and laboratory and then the parameters which can best reflect the actual condition will be chosen to involve in design calculation so that the model result can match the actual geological condition to the largest extent.

mining geology;statistical analysis;median value;data inspection

TB114

A

1671-9107（2012）07-0044-02

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.07.044

2012-05-03

景佳（1981-），女，天津人，碩士，主要從事巖體邊坡穩(wěn)定性研究及水文地質(zhì)工作。