固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算中工程控制程度分類方法對(duì)比分析

李懷祥 胡耀星

摘要 礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算中工程控制程度的分類方法在傳統(tǒng)法估算與統(tǒng)計(jì)學(xué)法估算中是不同的，在傳統(tǒng)法估算中工程控制程度的分類已經(jīng)具備一套完善的體系方法；而統(tǒng)計(jì)學(xué)法資源儲(chǔ)量估算工程控制程度分類依然存在著很多難題。本文在對(duì)比目前常用的工程控制程度分類方法的基礎(chǔ)上，分析了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及關(guān)鍵參數(shù)的確定，對(duì)如何在實(shí)際工作中快速、高效地進(jìn)行工程控制程度的分類進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞 資源量估算；工程控制程度；分類方法對(duì)比

中圖分類號(hào)P618 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）67-0162-02

固體礦產(chǎn)資源經(jīng)過礦產(chǎn)勘查所獲得的不同地質(zhì)可靠程度和經(jīng)相應(yīng)的可行性評(píng)價(jià)所獲不同的經(jīng)濟(jì)意義，是固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量分類的主要依據(jù)[1]?，F(xiàn)在國(guó)際上通行的資源儲(chǔ)量分類原則中，考慮三個(gè)因素：地質(zhì)可靠程度、經(jīng)濟(jì)意義和可行性評(píng)價(jià)。地質(zhì)可靠程度反映了礦產(chǎn)勘查階段工作成果的不同精度，包括工程控制程度和綜合研究等。而在實(shí)際工作中，由于探礦工程所揭露的地質(zhì)信息、特別是礦體信息的重要性，地質(zhì)可靠程度的分類主要依賴于探礦工程的控制程度。

固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算方法一般分為兩大類：一是以斷面法、地質(zhì)塊段法、開采礦段法等為代表的傳統(tǒng)幾何學(xué)方法；二是以反比距離加權(quán)、克里格等為代表的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法[2]。在傳統(tǒng)的資源儲(chǔ)量估算方法中，工程控制程度的分類已經(jīng)具備了一套完善的體系方法。統(tǒng)計(jì)學(xué)方法資源儲(chǔ)量估算的核心任務(wù)是把礦體劃分成大小、形狀相同的小塊，根據(jù)探礦工程的品位數(shù)據(jù)，應(yīng)用不用的數(shù)學(xué)計(jì)算方法對(duì)所有塊的品位進(jìn)行空間插值。統(tǒng)計(jì)學(xué)方法資源儲(chǔ)量估算中工程控制程度的分類，尤其是工程控制程度的自動(dòng)分類依然存在著諸多難題。

1 目前常用的工程控制程度分類方法

固體資源儲(chǔ)量估算中控制程度分類的主要取決于分類參數(shù)及分類參數(shù)取值的確定。根據(jù)分類參數(shù)的不同，目前常用的工程控制程度的分類方法主要有：

1）根據(jù)克里格方差的工程控制程度分類

侯景儒（1996）指出利用克里格方差可以定量地對(duì)礦石進(jìn)行級(jí)別的劃分，是十分有效和快速的，并且構(gòu)建了判斷可靠程度的公式[3]。

公式（1）

公式（1）中Rr是資源儲(chǔ)量分類的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)標(biāo)志；是全部塊估值克里格方差的平均值；是礦床D內(nèi)等體積塊段真值z(mì)的方差：

公式（2）

公式（2）中是相應(yīng)估計(jì)值的試驗(yàn)方差。

在應(yīng)用克里格方法進(jìn)行資源量估算時(shí)，不僅可以自動(dòng)估算出每塊的品位待估值，而且同時(shí)給出評(píng)價(jià)這個(gè)估值結(jié)果好壞的方差，根據(jù)克里格方差可以自動(dòng)進(jìn)行工程控制程度的分類。

2）根據(jù)工程密度的工程控制程度分類

以地質(zhì)剖面法或地質(zhì)塊段法為基礎(chǔ)，按照探礦工程的密度不同，劃分不同類型的工程控制程度。具體做法為：以不同的工程密度的范圍為基礎(chǔ)，創(chuàng)建不同類別的三維空間范圍，以此來限定待估塊，進(jìn)而進(jìn)行資源儲(chǔ)量估算。

3）根據(jù)搜索橢球體的工程控制程度分類

以搜索橢球體為基準(zhǔn)，在為待估值塊估值時(shí)，既考慮待估值塊到樣品的距離，又考慮參與估值的工程的個(gè)數(shù)。搜索橢球體是以礦體的空間位置、形態(tài)為基礎(chǔ)構(gòu)建的、在為待估值塊估值時(shí)所用到的數(shù)據(jù)搜索范圍。在為某一塊估值時(shí)，根據(jù)橢球體的三軸定位、（長(zhǎng)軸）半徑，來搜索為該塊估值時(shí)所用的樣品。

以某金礦勘探項(xiàng)目為例，根據(jù)規(guī)范，其“探明的”資源儲(chǔ)量的工程間距為40m×40m，“控制的”為80m×80m，“推斷的”為160m×160m。在為塊估值時(shí)，首先設(shè)置橢球體半徑為40m、工程的最小計(jì)數(shù)為2，則估值塊所用的樣品品位數(shù)據(jù)來自半徑為40m的搜索橢球體范圍內(nèi)，且估值時(shí)用到至少2個(gè)工程，那么認(rèn)為該塊的資源儲(chǔ)量受到40m工程間距的控制，這種工程控制程度對(duì)應(yīng)的地質(zhì)可靠程度為“探明的”；然后，依次進(jìn)行“控制的”、“推斷的”資源儲(chǔ)量對(duì)應(yīng)的橢球體參數(shù)設(shè)置，“控制的”資源儲(chǔ)量對(duì)應(yīng)的橢球體參數(shù)為半徑80m、工程最小計(jì)數(shù)2；“推斷的”資源儲(chǔ)量對(duì)應(yīng)的橢球體參數(shù)為半徑160m、工程最小計(jì)數(shù)1。并且用較大半徑的橢球體參數(shù)對(duì)塊進(jìn)行估值時(shí)，只能對(duì)未估值塊進(jìn)行，不能覆蓋已經(jīng)獲得賦值結(jié)果的塊。

2 不同分類方法的對(duì)比分析

1）根據(jù)克里格方差的分類方法可以自動(dòng)、快速、有效的進(jìn)行工程控制程度的分類，然而在實(shí)際工作中，不同礦種、不同勘查階段甚至同一礦種在不同礦區(qū)得到的克里格方差都會(huì)不同[4]；而且只有在應(yīng)用克里格方法時(shí)才能應(yīng)用此方法，當(dāng)用距離反比加權(quán)（IDW）等方法估算資源儲(chǔ)量時(shí)，無法應(yīng)用克里格方差進(jìn)行工程控制程度的分類。因此，此方法的應(yīng)用不僅缺乏針對(duì)不同礦床類型、不同地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，而且所適用的資源儲(chǔ)量估算方法單一，無法在實(shí)踐中廣泛推廣；

2）根據(jù)工程密度的分類方法需要以地質(zhì)剖面或地質(zhì)塊段法為基礎(chǔ)，創(chuàng)建不同工程控制程度分類的三維空間的限定范圍。此方法的優(yōu)點(diǎn)是：工程控制程度分類準(zhǔn)確、有效；與我國(guó)傳統(tǒng)的分類方法結(jié)合緊密，容易被接受；適用范圍廣泛。缺點(diǎn)是：無法自動(dòng)完成，需要人為的干預(yù)；破壞了礦體的完整性；當(dāng)探礦工程增加時(shí)，需要重新進(jìn)行空間范圍限定的劃分，不能體現(xiàn)現(xiàn)代礦業(yè)軟件高效率的特點(diǎn)；

3）根據(jù)搜索橢球體的分類方法既考慮了待估值塊與樣品間的距離，又考慮了估值時(shí)所用到的工程個(gè)數(shù)，這與我國(guó)傳統(tǒng)的分類方法有相似之處，容易被理解與接受。根據(jù)搜索橢球體的分類方法關(guān)鍵在于構(gòu)建橢球體，即如何確定橢球體的參數(shù)，包括橢球體的三軸定位、半徑等。而且礦體產(chǎn)狀、工程空間分布等因素，同樣會(huì)對(duì)分類結(jié)果產(chǎn)生影響。

三軸定位：搜索橢球體的方位角、傾伏角、傾角、方位角因子、傾角因子、厚度因子6個(gè)參數(shù)必須嚴(yán)格與礦體產(chǎn)狀一致，如若不一致，不僅影響到控制程度的分類，而且影響到估值結(jié)果的準(zhǔn)確性。并且對(duì)于同一礦區(qū)的不同礦體、不同產(chǎn)狀的礦體、甚至是同一礦體不同產(chǎn)狀的部分，都應(yīng)該分別應(yīng)用不同的橢球體參數(shù)進(jìn)行資源儲(chǔ)量的估算并分級(jí)，這樣的結(jié)果更可靠、合理。

半徑：橢球體的長(zhǎng)軸半徑是相應(yīng)工程控制程度的工程間距，是一個(gè)重要的參數(shù)，半徑設(shè)置的過大或過小，對(duì)分類結(jié)果影響很大。當(dāng)橢球體半徑與工程間距相等時(shí)，橢球體“相切”于兩個(gè)工程之間，進(jìn)行估值時(shí)就不能搜索到有效的數(shù)據(jù)，所以需要給搜索半徑一個(gè)伸展系數(shù)[4]，才能保證兩個(gè)工程間的塊處于同一個(gè)工程控制程度的級(jí)別。伸展系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式如下[5]：

公式（3）

公式（3）中EXP是伸展系數(shù)，工程間距是指定級(jí)別控制程度的工程間距。一般資源儲(chǔ)量估算軟件說明書中將半徑設(shè)置為工程間距的1倍~1.2倍。當(dāng)然，搜索半徑的伸展必然帶來將某些塊的資源儲(chǔ)量級(jí)別被提高的問題，這就說明后續(xù)的人為調(diào)整是必不可少的。

工程空間分布：工程空間分布不均，必然對(duì)分類結(jié)果產(chǎn)生影響。由于橢球體半徑大于勘查網(wǎng)度，當(dāng)空間中兩個(gè)相鄰很近的工程存在時(shí)，這兩個(gè)工程兩側(cè)的資源儲(chǔ)量級(jí)別會(huì)被提高。當(dāng)探礦工程平均分布時(shí)，工程控制程度分類結(jié)果比較可靠。實(shí)際工作中，當(dāng)存在局部工程間距過小時(shí)，需要人為調(diào)整分類結(jié)果。

工程數(shù)的累計(jì)：在為每一塊估值時(shí)，要統(tǒng)計(jì)為該塊估值所用到的工程數(shù)。一般認(rèn)為，工程數(shù)大于等于2個(gè)的對(duì)應(yīng)的是“控制的”或“探明的”，工程數(shù)為1個(gè)對(duì)應(yīng)的是“推斷的”。工程數(shù)的累計(jì)必須和橢球體的半徑對(duì)應(yīng)設(shè)置才具有實(shí)際意義。

根據(jù)搜索橢球體的分類方法可以實(shí)現(xiàn)工程控制程度的自動(dòng)分類，但是橢球體的三軸定位、半徑、礦體產(chǎn)狀、工程空間分布等因素會(huì)對(duì)分類結(jié)果產(chǎn)生影響。在實(shí)踐中，不僅需要不斷調(diào)整各個(gè)參數(shù)以滿足需要，而且需要對(duì)分類結(jié)果需要進(jìn)行人為調(diào)整。

4）固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量的分類需要以地質(zhì)研究為基礎(chǔ)，不能只依賴于統(tǒng)計(jì)學(xué)或工程密度的分類，需要根據(jù)地質(zhì)研究對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證與調(diào)整。不僅需要驗(yàn)證工程控制程度分類結(jié)果的可靠性，而且也要根據(jù)樣品品位驗(yàn)證插值品位的可靠性。而在實(shí)踐中，我們往往把越來越多的時(shí)間用在模型的構(gòu)建以及品位插值過程中，卻不進(jìn)行或很少進(jìn)行結(jié)果可靠性的驗(yàn)證。當(dāng)插值品位與對(duì)應(yīng)樣品品位相差大時(shí)，說明資源儲(chǔ)量估算所用的橢球體參數(shù)不適合，需要重新確定新的參數(shù)，重新進(jìn)行估算。當(dāng)插值品位與對(duì)應(yīng)樣品品位相差不大，但工程控制程度分類結(jié)果不可靠時(shí)，需要人為調(diào)整分類結(jié)果。

3 結(jié)論

固體資源儲(chǔ)量估算中常用的工程控制程度分類方法有：根據(jù)工程密度分類、根據(jù)搜索橢球體分類。根據(jù)工程密度的分類方法不能實(shí)現(xiàn)分類的自動(dòng)化，但是分類結(jié)果可靠、合理；根據(jù)橢球體的分類方法可以實(shí)現(xiàn)分類的自動(dòng)化，效率高，但是后期對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整也需要投入大量的時(shí)間與精力。

針對(duì)以上所述的不同分類方法，在實(shí)踐中要有選擇性的應(yīng)用。礦區(qū)礦體形態(tài)單一、產(chǎn)狀穩(wěn)定，勘查程度高，并且工程分布較為平均時(shí)，建議應(yīng)用橢球體方法進(jìn)行控制程度的分類。一般而言，根據(jù)工程密度分類方法的應(yīng)用更具有普遍性。

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