基于surpac的礦床三維模型構(gòu)建及儲(chǔ)量計(jì)算

王建衛(wèi)

(山東黃金錫林郭勒盟金倉礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古錫林郭勒盟 026300)

1 引言

地質(zhì)條件:礦區(qū)位于查干敖包復(fù)背斜核部。中生界侏羅系上統(tǒng)查干諾爾組(J3C)與烏拉組呈不整合接觸和侵入接觸關(guān)系，分布于礦區(qū)17線以南洼地中，呈NNE向帶狀分布，大部分被第四系地層覆蓋。巖性主要為火山角礫巖、凝灰?guī)r、安山巖、英安巖，為中基性—酸性熔巖及火山碎屑巖組合。該礦鉬礦體(礦化帶Ⅲ)是一個(gè)多金屬礦帶，主要含鉬礦(玢巖鉬礦)，在水平方向呈環(huán)狀，在垂直剖面形態(tài)呈上緩下陡呈筒狀向內(nèi)傾斜。由于不均勻和奇特的礦化作用，礦體具有若干硅化核。礦區(qū)內(nèi)的斷層裂隙構(gòu)造發(fā)育，業(yè)已確定了5條斷層裂隙帶，其中3條沿東北方向，2條沿西北方向。礦體厚度較均勻，東部、西部和南部較厚和大。礦體的北部?jī)A角陡，并且厚度薄。

2 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的建立

2.1 建立地質(zhì)數(shù)據(jù)［1］

數(shù)據(jù)庫是建立地質(zhì)模型的基礎(chǔ)，為了準(zhǔn)確完整的建立整個(gè)礦床的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，根據(jù)礦區(qū)已有的所有工程勘探資料，按surpac數(shù)據(jù)要求的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫格式，建立了4個(gè)基礎(chǔ)表，分別為開孔數(shù)據(jù)表、測(cè)斜表、巖性表和化驗(yàn)表，將其作為地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的源數(shù)據(jù)。各表按相應(yīng)的信息錄入完成后，將4張表導(dǎo)入surpac中，建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫。

2.2 數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)庫的處理［2-3］

圖1 去聚集后的礦體內(nèi)樣品長(zhǎng)度分布圖

從圖1可知，顯示了在建模時(shí)線框內(nèi)的樣品長(zhǎng)度分布，樣長(zhǎng)分布范圍主要在2m。

圖2 去聚集后的礦體內(nèi)樣品品位分布圖

上邊右圖為左邊圖形的放大，以便顯示較低值的細(xì)節(jié)。地質(zhì)數(shù)據(jù)庫是礦床三維建模的基礎(chǔ)，實(shí)體模型和塊體模型的構(gòu)建、鉆孔數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析、品位模型估值和儲(chǔ)量計(jì)算以及平、剖面圖繪制都離不開地質(zhì)數(shù)據(jù)庫。此外，該數(shù)據(jù)庫還具有強(qiáng)大的后處理功能，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的編輯、查詢、更新、統(tǒng)計(jì)分析及鉆孔三維可視化顯示等操作，利用surpac軟件在三維空間內(nèi)顯示鉆孔軌跡、方位及品位值。

通過三維空間內(nèi)顯示鉆孔，可以直觀地了解樣品的值和空間分布情況，了解礦體分布規(guī)律，方便了生產(chǎn)勘探設(shè)計(jì)鉆孔，可直觀的顯示效果，與施工效果相對(duì)比，便于早期發(fā)現(xiàn)問題，節(jié)省成本和節(jié)約時(shí)間，提高勘探效果和質(zhì)量，同時(shí)為實(shí)體模型的建立奠定了基礎(chǔ)。

圖3 鉆孔的深度和鉬礦品位

圖3顯示了III號(hào)鉬礦帶17線至85線勘探線的鉆孔信息，起始位置、孔深和以不同顏色反映出來的鉬礦品位信息，生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的控制報(bào)告。

3 實(shí)體模型的建立

3.1 建立地表模型

建立地表模型是為了更加直觀清楚的表達(dá)礦區(qū)的地表形態(tài)，其主要步驟如下［4］:整理地表測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)，存為.str格式文件，以離散形式進(jìn)行點(diǎn)編號(hào) (30003)，由線文件創(chuàng)建DTM模型，進(jìn)一步生成地表模型。

圖4 地表模型

3.2 建立礦體實(shí)體模型

圖5 礦體實(shí)體模型和相應(yīng)的鉆孔

根據(jù)鉆孔化驗(yàn)數(shù)據(jù)并結(jié)合勘探線來構(gòu)建礦體模型。主要步驟如下［5-6］:(1)按不同的品位給巖性賦不同的顏色，在三維空間內(nèi)將鉆孔顯示出來;(2)地質(zhì)解譯:沿勘探線方向做剖面，按照鉆孔上的礦體邊界分別對(duì)各剖面進(jìn)行地質(zhì)解譯，生成一系列閉合線;(3)根據(jù)勘探資料對(duì)礦體邊界進(jìn)行修正，在兩個(gè)段內(nèi)或一個(gè)段內(nèi)連接三角網(wǎng)，根據(jù)礦體外推原則封閉三角網(wǎng)，生成礦體模型;(4)對(duì)生成的礦體模型進(jìn)行實(shí)體驗(yàn)證。結(jié)合已建立的地表模型，三維礦體模型不僅可描述礦體的輪廓，還可以清楚的看到礦體的幾何空間形態(tài)、對(duì)礦體體積進(jìn)行計(jì)算，任意方向切取剖面等。

4 塊體模型的建立

4.1 選擇塊段尺寸

根據(jù)礦體層范圍，劃分得到Y(jié)、X、Z的范圍，創(chuàng)建surpac礦床塊段模型礦床塊體模型見下圖:

圖6 分級(jí)塊體模型

選擇不同的開采單元體尺寸，會(huì)影響采礦作業(yè)的效率，單元體尺寸越小，作業(yè)效率越低，反之亦然;但單元體尺寸越大，損失貧化越大，綜合采礦作業(yè)效率和礦石損失貧化率，結(jié)合鉆孔密度、礦體的幾何形狀和所采用的開采方式，確定塊體單元尺寸為25m×25m×10m(長(zhǎng)×寬×高)采礦塊體模型，該規(guī)格能夠覆蓋礦體在水平和垂直方向上的不規(guī)則性，最小次級(jí)塊單元的尺寸為6.25m×6.25m×2.5m，靠近礦體邊緣依據(jù)軟件采用次級(jí)開采單元逼近。塊體模型建立后，可根據(jù)模型估算需要建立屬性字段和各種約束條件。

4.2 塊體模型的賦值

Surpac塊體模型常用的賦值方法有普通克里格法、距離冪次反比法和直接賦值法［7］等?？死锔穹ㄊ菑淖兞肯嚓P(guān)和變異相關(guān)性出發(fā)，在有限區(qū)域內(nèi)對(duì)區(qū)域化變量的取值進(jìn)行無偏、最優(yōu)估計(jì)的一種方法。該模型采用了距離冪次反比法，利用已建立好的束約條件，根據(jù)工程序間距和樣長(zhǎng)確定水平搜索半徑100m，垂直搜索半徑15m，進(jìn)行多次調(diào)整搜索，直至全部塊都賦值完成。

5 儲(chǔ)量計(jì)算

傳統(tǒng)儲(chǔ)量計(jì)算方法有斷面法、地質(zhì)塊段法和多角形法。地質(zhì)塊段法比較適用于層狀，探礦工程較均勻的礦床，該礦采用垂直縱投影地質(zhì)塊段法進(jìn)行資源/儲(chǔ)量估算，提交地質(zhì)報(bào)告。

圖7 資源分級(jí)塊段、垂直于NW-SE斷面圖

表1 鉬礦帶資源儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)對(duì)照表

根據(jù)該礦的勘探報(bào)告提供的勘探數(shù)據(jù)，在國家認(rèn)可的礦山軟件surpac平臺(tái)上建立符合該礦礦床地質(zhì)特征的礦體三維模型，對(duì)鉬礦體重新進(jìn)行資源儲(chǔ)量估算，并將軟件估算的結(jié)果與地質(zhì)資源儲(chǔ)量結(jié)果相對(duì)比，估算結(jié)果在正常誤差允許范圍之內(nèi)，surpac軟件估算的資源量結(jié)果基本可靠。

6 結(jié)論

本文利用surpac建立了三維實(shí)體模型和塊體模型，并與傳統(tǒng)儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)進(jìn)行了比對(duì)。在礦產(chǎn)資源勘探后，創(chuàng)建鉆孔數(shù)據(jù)庫，建立礦體三維模型，在三維環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)體的可視化，實(shí)現(xiàn)了信息系統(tǒng)管理和提供必要的決策支持，該系統(tǒng)為工程師提供標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，可快速瀏覽數(shù)據(jù)與感受數(shù)據(jù)關(guān)系，可動(dòng)態(tài)直觀的反映了礦體空間形態(tài)、分布特征，體現(xiàn)三維可視化的優(yōu)越性，為礦山資源合理開發(fā)和綜合利用提供科學(xué)依據(jù)。

［1］Surpac Vision.使用手冊(cè)［M］.北京:Surpac Software International國際軟件公司，2008.0-35.

［2］徐靜，胡乃聯(lián).Surpac軟件在某金銅礦山的應(yīng)用研究［J］.黃金科學(xué)技術(shù)2007(1):54-58.

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