Micromine在三維建模及資源量估算中的應(yīng)用

劉碧洪

中鐵資源地質(zhì)勘查有限公司，北京 100039

隨著計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，三維地質(zhì)礦業(yè)軟件在國內(nèi)外礦床的資源儲量估算和礦山設(shè)計等領(lǐng)域已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用[1-5]。與傳統(tǒng)的手工計算礦體資源量或二維資源量估算軟件相比，三維地質(zhì)礦業(yè)軟件具有可視化性強、空間立體感強、操作簡便、效率高、準(zhǔn)確性強等諸多優(yōu)點[6-8]。

Micromine軟件是澳大利亞Micromine軟件集團開發(fā)的先進的三維礦業(yè)軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)是國際通用系統(tǒng)，在礦產(chǎn)勘查、資源儲量估算、礦山設(shè)計及礦山生產(chǎn)管理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，在國內(nèi)各地勘單位、礦山企業(yè)取得了較好的使用效果，受到礦業(yè)系統(tǒng)的好評[9-12]。目前，已有部分礦山企業(yè)及地勘單位提交了用Micromine軟件編制的資源儲量估算報告，并提交有關(guān)評審機構(gòu)評審。

本文以某斑巖型鉬礦床的資源量估算為例，介紹使用Micromine三維軟件估算礦體資源量的步驟與方法，并將礦體資源量估算結(jié)果與傳統(tǒng)地質(zhì)塊段法估算結(jié)果進行對比，說明Micromine在資源量估算方面的可靠性和優(yōu)越性。

1 礦體特征及參數(shù)確定

研究區(qū)的礦床類型為斑巖型鉬礦，目前僅有一個工業(yè)礦體，即I號礦體。礦體在地表上的投影呈近圓狀，地表出露長約1 260m，寬約1 150m，礦體長寬比近似為1:1，出露面積約1.0km2。根據(jù)已有鉆孔的實控資料，礦體在剖面上大體具有向深部呈半球狀尖滅的趨勢。從空間上看，整個礦體的產(chǎn)狀近水平，長短軸近似相等。

本次資源量估算所采用的工業(yè)指標(biāo)參考《銅、鉛、鋅、銀、鎳、鉬礦地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T0214-2002）規(guī)定，確定礦體圈定指標(biāo)如下：邊界品位（Mo%）≥0.03，工業(yè)品位（Mo%）≥0.06，礦床平均品位（Mo%）≥0.08%，最低可采厚度≥4m，夾石剔除厚度≥8m。

根據(jù)勘查規(guī)范的要求，本礦床的5個地質(zhì)因素類型系數(shù)之和為2.6，屬于第I勘查類型。因此，本次資源量估算以100m×100m的網(wǎng)度探求331級資源量，以200m×200m的網(wǎng)度探求332級資源量，超過200m工程間距的礦體或外推礦體為333級資源量。

2 三維建模

本文根據(jù)鉆孔資料，運用Micromine軟件在各勘探線剖面上按工業(yè)指標(biāo)的要求圈連礦體，并建立礦體的三維模型。在此基礎(chǔ)上，運用距離反比加權(quán)插值法對礦體資源量進行估算。

2.1 建立鉆孔數(shù)據(jù)庫

在Micromine中，數(shù)據(jù)庫是一切工作的基礎(chǔ)，在建立一個礦區(qū)的鉆孔數(shù)據(jù)庫時，需要首先創(chuàng)建井口文件、測斜文件和樣品分析文件這3個文件，其中包含了鉆孔編號、孔位、測斜數(shù)據(jù)、孔深、取樣位置和樣品分析結(jié)果等基本信息。

2.2 剖面地質(zhì)解譯及三維模型建立

在建立好鉆孔數(shù)據(jù)庫后，就可以在Micromine的三維視圖（Vizex）中顯示鉆孔軌跡和取樣分析結(jié)果，并在單工程和各條勘探線剖面上圈連礦體進行剖面地質(zhì)解譯了。

單工程上礦體的圈連原則是：按照工業(yè)指標(biāo)的要求凡達到Mo邊界品位（Mo≥0.03%）的一系列連續(xù)樣品，其厚度大于或等于最低可采厚度4m，加權(quán)平均品位達到工業(yè)品位（Mo≥0.06%），且其中的連續(xù)夾石厚度小于夾石剔除厚度8m時，均圈連為礦體。使用Micromine軟件的“鉆孔品位組合”功能，可以讓計算機來自動完成此過程，大大節(jié)省了工作時間。

圖1 礦體的三維模型立體圖

剖面上礦體圈連的原則是：按照礦體賦存部位、產(chǎn)狀及變化規(guī)律、礦石類型，將相鄰單工程對應(yīng)的見礦部位，用直線進行連接，但工程間的礦體厚度不大于見礦工程的最大厚度；若相鄰兩個工程，一個工程見礦體，另一個工程見低品位礦，兩工程間以對尖形式連接，即礦體尖滅在另一工程低品位礦邊緣，同樣，低品位礦對應(yīng)尖滅礦體邊緣；若一工程見礦體，；另一工程無礦，有明顯自然尖滅趨勢時采用自然尖滅，其他情況一般采用以兩工程間距的1/2尖推，礦體視厚度較小時可考慮1/3、1/4或按照礦體整體趨勢自然尖滅。在Micromine中，可以先創(chuàng)建閉合多邊形文件，在各剖面上分別繪制多邊形圈連礦體，完成剖面地質(zhì)解譯工作。

在剖面上的礦體圈連完成后，就可以創(chuàng)建閉合線框，在三維視圖中將不同剖面間的閉合多邊形連接成為一個封閉的三維多面體（圖 1）。

3 資源量估算

3.1 創(chuàng)建空塊模型

空塊模型是將礦體的空間三維模型劃分為小的立方塊并進行品位插值，目的是達到精確插值礦體每個部位的品位，最終計算整個礦體的資源量。空塊尺寸的大小是根據(jù)勘探線距和礦體形態(tài)的復(fù)雜程度而確定的，通常應(yīng)使勘探線距為塊大小的5倍～10倍。本礦區(qū)勘探工程網(wǎng)度為100m×100m，局部地段放稀為200m×200m。礦體的形態(tài)復(fù)雜，但整體產(chǎn)狀平緩，平均傾角約為0°，礦體長:寬:高約為2:2:1，故而選擇塊尺寸為10m×10m×5m（東×北×高），將東次分塊數(shù)、北次分塊數(shù)和高程次分塊數(shù)均設(shè)置為5，得到子塊尺寸為 2m×2m×1m。創(chuàng)建好空塊模型后，用Micromine的距離反比加權(quán)插值法對每個空塊進行品位估值，并估算礦體的資源量。

3.2 距離反比加權(quán)插值法

距離反比加權(quán)插值法（Inverse Distance Weighting）的原理是：由于鉆孔上的不同樣品距離各個空塊的距離不同，其品位對每個空塊的影響程度也不同。顯然，距離空塊越近的樣品，其品位對空塊的影響也就越大。因而在計算中，離空塊近的樣品的權(quán)值應(yīng)比空塊遠的樣品的權(quán)值大。距離反比法就是基于這一思想產(chǎn)生的。在此方法中，一個樣品的權(quán)值等于樣品到空塊中心距離的n次方的倒數(shù)。

了解了距離反比加權(quán)插值法的原理，就可以在Micromine軟件中建立搜索橢球，從而對每個空塊進行品位估值了。搜索橢球的半徑、方位角、傾角、傾伏角和長度因子是根據(jù)勘探線網(wǎng)度、礦體的總體走向、傾向、傾角來確定的。本礦區(qū)僅有一個工業(yè)礦體，礦體的產(chǎn)狀近水平，長短軸近似相等，長寬高之比約為2:2:1，因此，可設(shè)搜索橢球的方位為294°（勘探線方向），傾伏角為0°，傾角也為0°。基本搜索橢球體的長軸半徑一般為勘探線間距的1.25倍，則基本搜索橢球可定義為 125m×125m×62.5m。當(dāng)以基本搜索橢球?qū)諌K模型進行插值，搜索到的工程數(shù)大于等于3時，即認為該空塊在礦體走向和傾向方向上均有工程控制，該空塊滿足“探明的”資源量級別（331）；將初始半徑放大一倍，即設(shè)搜索橢球長軸半徑為250m，搜索到的工程數(shù)大于等于3時，該空塊滿足“控制的”資源量級別（332）；最后將搜索橢球長軸半徑設(shè)為500m，凡搜索到的工程數(shù)大于等于1的空塊，屬于“推斷的” 資源量級別（333）。

3.3 資源量估算結(jié)果及可靠性驗證

在使用橢球?qū)λ锌諌K的品位完成估值后，就可以用Micromine根據(jù)塊模型中鉬元素的插值結(jié)果進行資源量估算了。按照不同的品位等級，可以將按照不同級別的資源量類型分別計算不同品位級別的礦石量、體積、加權(quán)平均品位和金屬量，并求出礦體的總資源量，結(jié)果如表 1所示。

表1 Micromine距離反比加權(quán)法資源量估算報告

資源量級別 Mo品（%）礦石量（萬t）平均品位（%）金屬量（t）0-0.03 31.876 0.026 81.121 0.03-0.06 4785.688 0.052 24733.226 0.06以上 31594.251 0.107 339483.253合計 36411.815 0.100 364297.810 331

為了檢驗本次Micromine資源量估算結(jié)果的可靠程度，采用了傳統(tǒng)的地質(zhì)塊段法對礦體重新進行資源量估算，估算結(jié)果為見表 2。

表2 傳統(tǒng)地質(zhì)塊段法資源量估算結(jié)果

對比傳統(tǒng)地質(zhì)塊段法和Micromine距離反比加權(quán)插值法的資源量估算結(jié)果，各級別資源量以及礦體總資源量估算結(jié)果相差不到0.5萬噸，331、332級別資源量和總資源量估算結(jié)果相差不超過1.2%，充分驗證了Micromine資源量估算結(jié)果的可靠性，而Micromine還可以計算出任意品位區(qū)間的礦石量和金屬量以及平均品位（表1）。使用Micromine進行礦體三維建模和資源量估算還具有可視性強、效率高、速度快等特點，還能避免大量手工計算過程中所產(chǎn)生的失誤，能夠?qū)崿F(xiàn)對礦權(quán)的快速評價，所建立的模型也可以為后期礦山設(shè)計和礦床開采提供依據(jù)。

4 結(jié)論

1）Micromine軟件是先進的三維礦業(yè)軟件系統(tǒng)，在礦床資源量估算方面具有強大的功能。該系統(tǒng)能夠根據(jù)礦床的地質(zhì)特征，在空間中建立礦體的三維地質(zhì)模型，直觀地顯示礦體的幾何形態(tài)和空間位置，為研究礦體地質(zhì)特征、分析找礦前景和礦山開發(fā)建設(shè)等工作提供了極大的便利；

2）使用Micromine的距離反比加權(quán)插值法對礦體資源量進行估算，其估算結(jié)果與傳統(tǒng)地質(zhì)塊段法估算的結(jié)果在誤差范圍內(nèi)一致，且具有合理性強、效率高、速度快等特點。Micromine還可以方便地計算出不同品位級別的資源量，以滿足不同用戶的需求。

[1]李東安，寧俊瑞，劉振峰.用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)綜合多元信息進行儲層預(yù)測[J].石油與天然氣地質(zhì)，2010(4)：493-498.

[2]李曉利，謝玉玲，陳偉，李應(yīng)栩.基于Surpac軟件的煤礦資源可視化儲量計算[J].煤炭工程，2010(3)：112-115.

[3]李曉利，謝玉玲，陳偉.基于變異函數(shù)的三維礦體結(jié)構(gòu)分析及應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2010(2)：134-137.

[4]李志剛，周彥鋒.淺述礦床地質(zhì)建模及礦體經(jīng)濟評價[J].科技資訊，2010(2)：95.

[5]羅周全，王中民，劉曉明，李暢.基于地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)與Surpac的某鉛鋅礦床儲量計算[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2010(2)：4-6，69.

[6]沙明光，易志強，秦雷.三維可視化建模技術(shù)在礦山工程中的應(yīng)用[J].湖南有色金屬，2010(1)：10-14.

[7]萬昌林，劉亮明，高祥，李良軍.大型露天礦山資源估算與開采境界優(yōu)化研究——以西藏驅(qū)龍銅礦為例[J].金屬礦山，2010(1)：41-44.

[8]王允鋒.論統(tǒng)計學(xué)對地質(zhì)工作的重要作用[J].知識經(jīng)濟，2010(11)：77.

[9]梁濤，盧仁，呂勝利，王書軍，劉明月，張四維.礦山金屬平衡的應(yīng)用——以蔡家營礦為例[J].黃金，2010(9)：33-36.

[10]梁濤，陸樹文，羅照華，樊秉鴻，胡瑞剛，楊宗鋒.安妥嶺鉬礦礦體線框模型和礦塊模型的初步建立[J].地質(zhì)與勘探，2010(3)：553-560.

[11]盧大超，付友山.三維礦產(chǎn)資源評價軟件MICROMINE在金屬礦山資源儲量估算中的應(yīng)用——以吉林舒蘭季德鉬礦為例[J].世界地質(zhì)，2010(3)：450-458.

[12]趙露露，田宏偉，付彩云.Micromine地質(zhì)模型在祁雨溝礦區(qū)的應(yīng)用[J].采礦技術(shù)，2010(1)：86-88.