礦業(yè)軟件在礦產(chǎn)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

云南省地質(zhì)技術(shù)信息中心 云南省昆明市 650051

摘要：礦產(chǎn)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)是礦產(chǎn)資源合理開發(fā)和使用的基礎(chǔ)。隨著科技的發(fā)展，目前在礦產(chǎn)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)方面出現(xiàn)了一些礦業(yè)軟件。本文從礦床地質(zhì)建模、品位估計(jì)、儲(chǔ)量估算、儲(chǔ)量分級(jí)等幾個(gè)方面探討了礦業(yè)軟件在礦產(chǎn)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：礦業(yè)軟件；礦產(chǎn)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)；應(yīng)用

隨著科技的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，目前，在礦產(chǎn)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)中逐漸出現(xiàn)了一種礦業(yè)軟件，并且在國(guó)外的礦產(chǎn)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)中應(yīng)用廣泛。我國(guó)礦業(yè)軟件的應(yīng)用開始的時(shí)間比較晚，但是通過(guò)引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)礦業(yè)軟件應(yīng)用在礦產(chǎn)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)中，對(duì)礦產(chǎn)資源的合理評(píng)估，對(duì)適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的意義。

一、礦床建模

礦床建模是礦業(yè)軟件的基本應(yīng)用之一，通常情況下，在礦床建模方面主要有以下幾種方法。

第一，地段構(gòu)模法。地段構(gòu)模法是一種比較傳統(tǒng)的地學(xué)構(gòu)模法，就是將整個(gè)建立模型的立方空間進(jìn)行分割，將其分割成三維立方網(wǎng)格，這個(gè)三維立方網(wǎng)格的形狀是不規(guī)則的，分割之后的空間就會(huì)成為塊段。計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)有每個(gè)塊段的地址，并且計(jì)算機(jī)中的地址和實(shí)際中的位置相對(duì)應(yīng)。地段構(gòu)模法的優(yōu)點(diǎn)是在地質(zhì)建模的過(guò)程中可以使用隱含定位技術(shù)，隱含定位技術(shù)的使用可以有效的節(jié)省存儲(chǔ)空間，有效的提高運(yùn)算速度，但是在控制模擬地質(zhì)邊界精確性和分割粒度之間存在一些矛盾。為了解決這些矛盾，可以通過(guò)使用VULCAN等軟件通過(guò)“細(xì)分塊”技術(shù)提高地質(zhì)邊界的精確性[1]。

第二，實(shí)體構(gòu)模法。實(shí)體構(gòu)模法就是通過(guò)使用多邊形網(wǎng)格對(duì)地質(zhì)體的邊界進(jìn)行描述，同時(shí)使用傳統(tǒng)的地質(zhì)模型對(duì)形體內(nèi)部的質(zhì)量分部和品位進(jìn)行描述。

第三，線框構(gòu)模法。線框構(gòu)模法就是一種表面構(gòu)模技術(shù)，就是將表面上的點(diǎn)通過(guò)直線將其連接起來(lái)，從而構(gòu)成一系列的多邊形，然后將這些多邊形通過(guò)一定的形式進(jìn)行拼接，以此來(lái)形成一個(gè)多邊形的網(wǎng)格，從而完成對(duì)地質(zhì)邊界的模擬。線框構(gòu)模法的特點(diǎn)是它對(duì)對(duì)象的表示能力在很大程度上取決于表示的復(fù)雜度。這這種方法的缺點(diǎn)是沒有辦法對(duì)地質(zhì)體的內(nèi)部進(jìn)行描述。目前，線框構(gòu)模法在巖石和礦體的建模方面的應(yīng)用比較廣泛。

第四，斷面構(gòu)模法。斷面構(gòu)模法就是通過(guò)一系列的剖面圖或者平面圖對(duì)礦床進(jìn)行描述，并且記錄描述信息。斷面構(gòu)模法的特點(diǎn)就是將三維問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)槎S問(wèn)題來(lái)解決，在地質(zhì)描述方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。這種方法的缺點(diǎn)就是對(duì)礦床的表達(dá)不完整，在使用的過(guò)程中需要其他構(gòu)模方法的配合。

第五，表面構(gòu)模法。表面構(gòu)模法就是根據(jù)礦床地質(zhì)條件與礦化規(guī)律的差異性，在建模的時(shí)候使用不同的差值限制手段進(jìn)行構(gòu)模的方法。

二、品位估計(jì)，儲(chǔ)量估算

（一）傳統(tǒng)加權(quán)方法分析

礦塊品位估計(jì)數(shù)值的精度決定了儲(chǔ)量估算方法的好壞，決定品位估計(jì)精度的因素就是加權(quán)方法。傳統(tǒng)的估算地質(zhì)儲(chǔ)量的加權(quán)方法有以下幾種，分別是：影像多邊法、距離冪次方反比法、距離反比法和最小二乘法，這些方法的共性就是把部分鉆孔品位當(dāng)做一個(gè)塊段品位來(lái)進(jìn)行研究。所以這些加權(quán)方法有一定的使用范圍，在礦體形狀簡(jiǎn)單、品位變化小的礦床的研究中是適用的，但是在礦體形狀復(fù)雜、礦體品位分部不均的礦床的研究中是不適用的，會(huì)導(dǎo)致品位估計(jì)的偏差較大。在傳統(tǒng)的儲(chǔ)量估算方法中，有一個(gè)不足之處就是樣品加權(quán)方法的選擇不當(dāng)。一般情況下，當(dāng)選擇的樣品組的屏蔽效應(yīng)顯著的時(shí)候，可以使用多邊形法來(lái)進(jìn)行加權(quán)處理；當(dāng)選擇的樣品組的屏蔽效應(yīng)微弱的時(shí)候，可以使用距離反比法來(lái)進(jìn)行加權(quán)處理；當(dāng)選擇的樣品組不平穩(wěn)的時(shí)候，可以使用最小二乘法來(lái)進(jìn)行加權(quán)處理。所以，當(dāng)?shù)V床的分部特征不明確之前，很難對(duì)加權(quán)方法進(jìn)行決定[2]。

（二）地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用分析

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)加權(quán)因子的計(jì)算基礎(chǔ)上是各個(gè)方向的變異函數(shù)的參數(shù)。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在使用的過(guò)程中對(duì)礦體形態(tài)空間的變化和品位空間變化進(jìn)行了充分的考慮，使用偏差最小的統(tǒng)計(jì)方法對(duì)塊段品位和加權(quán)因子進(jìn)行計(jì)算。目前，礦業(yè)軟件的品位估算方法除了上述一些估算方法之外，還有簡(jiǎn)單克里格法、對(duì)數(shù)克里格法、泛克里格法等。但是，國(guó)內(nèi)提交的礦床儲(chǔ)量一般都是使用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行估算的，所以在使用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)礦床儲(chǔ)量進(jìn)行分析的時(shí)候，要和傳統(tǒng)的方法進(jìn)行對(duì)比。如下表所示就是克里格法測(cè)量結(jié)果和其他測(cè)量方法測(cè)量結(jié)果的對(duì)比情況。如圖所示，使用礦業(yè)軟件進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果和傳統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果相比，差異比較小。

同時(shí)，使用礦業(yè)軟件對(duì)礦產(chǎn)儲(chǔ)量進(jìn)行測(cè)量，可以同時(shí)生成多個(gè)不同邊界品位的儲(chǔ)量結(jié)果，如圖所示：

使用傳統(tǒng)測(cè)量手法對(duì)礦產(chǎn)儲(chǔ)量進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，對(duì)單一元素和多元素的邊界品位進(jìn)行對(duì)比時(shí)的難度是比較大的，但是礦業(yè)軟件的使用很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。比如使用礦業(yè)軟件對(duì)某鉭鈮礦床進(jìn)行品位估值，在進(jìn)行三維建模之后發(fā)現(xiàn)，在200米以上的深度范圍內(nèi)，含量0.01%的鉭克立格的邊界品位殼和含量是0.025%的邊界品位殼幾乎重疊。在200米以下的深度范圍內(nèi)，0.025%的鉭克立格邊界品位殼要高于0.01%的邊界品位殼。

三、儲(chǔ)量分級(jí)

儲(chǔ)量分級(jí)是以地質(zhì)的可靠性和經(jīng)濟(jì)的可行性為基本準(zhǔn)則的，在進(jìn)行儲(chǔ)量分級(jí)的過(guò)程中，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)是偏差最小的一種方法，不僅能估計(jì)出塊段的平均噸位和品位，同時(shí)還可以計(jì)算出克里格方差。使用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)進(jìn)行儲(chǔ)量分級(jí)，最關(guān)鍵的就是研究克里格方差?？死锔穹讲羁梢酝ㄟ^(guò)以下公式來(lái)進(jìn)行表示：

對(duì)克里格方差影響最大的因素主要有以下幾種，分別是：第一，礦化結(jié)構(gòu)的變異性；第二，待估的塊段和樣品信息間的相對(duì)幾何關(guān)系；第三，待估塊段形狀、大小、樣品信息構(gòu)型、樣品間排列和距離等[3]。估計(jì)的方差要有以下幾個(gè)方面的性質(zhì)：

第一，信息樣品越多，待估塊段和信息樣品間的距離越小，或者待估塊段中有信息樣存在的時(shí)候，估計(jì)方差的值也就越小，所以根據(jù)估計(jì)方差能夠有效的對(duì)儲(chǔ)量分級(jí)的地質(zhì)可靠程度進(jìn)行區(qū)分。第二，待估塊段越大，估計(jì)方差越小，反之亦然。所以在進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)儲(chǔ)量分級(jí)的時(shí)候要對(duì)塊段的大小進(jìn)行考慮。第三，勘測(cè)網(wǎng)的密度越大，估計(jì)方差的精度越高。第四，邊界品位越高，估計(jì)方差越大。

使用礦業(yè)軟件構(gòu)建塊段模型，評(píng)估克里格法品位的時(shí)候，可以直接使用估計(jì)方差來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)量分級(jí)，或者將品位作為儲(chǔ)量分級(jí)的參數(shù)，將品位的相對(duì)方差作為分級(jí)依據(jù)，公式：R.V.=δ/（Z*）2.在這個(gè)公式中，R.V.是估計(jì)品位相對(duì)方差；Z*是克里格估計(jì)品位；δ是克里格估計(jì)方差。在這個(gè)評(píng)價(jià)方法中，R.V.和待估塊段大小、信息密度有關(guān)。對(duì)于體積相同的礦塊來(lái)說(shuō)，如果信息的密度越大，獲取滿意估計(jì)誤差的可能性也就越大，所以使用R.V.對(duì)礦塊的可靠度進(jìn)行評(píng)估是最常用的方式，R.V.取值的主要依據(jù)就是礦石的類型、勘測(cè)程度和地質(zhì)特征。

比如利用礦業(yè)軟件對(duì)礦區(qū)的鉆孔網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，可以刪除15%的鉆孔，然后可以使用完全相同的邊界、參數(shù)、鄰域來(lái)進(jìn)行克里格品位估計(jì)，可以獲取整個(gè)區(qū)域322級(jí)別以上的資源儲(chǔ)量結(jié)果，然后將其和鉆孔前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以此來(lái)對(duì)鉆孔網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)和控制，從而獲取精確的礦產(chǎn)儲(chǔ)量數(shù)值。

結(jié)語(yǔ)：

礦產(chǎn)儲(chǔ)量的勘探對(duì)礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)和使用具有重要的作用。隨著科技的發(fā)展，目前在礦產(chǎn)儲(chǔ)量勘探方面出現(xiàn)了一些礦業(yè)軟件。礦業(yè)軟件在礦產(chǎn)儲(chǔ)量勘探方面的使用可以從礦床地質(zhì)建模、品位估計(jì)、儲(chǔ)量估算、儲(chǔ)量分級(jí)幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行。礦業(yè)軟件在礦產(chǎn)儲(chǔ)量勘探中的應(yīng)用可以提高礦產(chǎn)資源勘探的精確度，對(duì)礦產(chǎn)資源的開發(fā)和市場(chǎng)化具有重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉藝，黃德鏞.淺談我國(guó)礦業(yè)軟件的發(fā)展[J].礦冶，2012，（1）：77-79.

[2]國(guó)產(chǎn)三地曼礦業(yè)軟件通過(guò)國(guó)土資源儲(chǔ)量評(píng)審認(rèn)證[J].中國(guó)礦業(yè)，2014，（5）：157-158.

[3]郭新珂.淺談礦業(yè)軟件在資源核查中的應(yīng)用[J].銅業(yè)工程，2014，（2）：66-68.