基于3Dmine的剛果(金)某銅鈷礦礦床三維模型的應(yīng)用

李江博，李 江，李家林，劉曉東

（西南有色昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)（院）股份有限公司，云南 昆明 650000）

3DMine三維礦山軟件是一款服務(wù)于地質(zhì)、測(cè)量和采礦設(shè)計(jì)的三維礦業(yè)軟件應(yīng)用平臺(tái)，集地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)管理、礦床地質(zhì)建模、構(gòu)造模型、傳統(tǒng)和現(xiàn)代地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算、露天及地下礦山采礦設(shè)計(jì)、生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃、露天境界優(yōu)化及生產(chǎn)設(shè)施數(shù)據(jù)的三維可視化軟件系統(tǒng)。在操作模式上，按照國(guó)人操作習(xí)慣和思維方式，借鑒常用軟件風(fēng)格，易學(xué)易用；功能設(shè)置上，服務(wù)于礦山工程師的專業(yè)需求[1]。本文運(yùn)用3Dmine軟件建立了剛果(金)某銅鈷礦礦床鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)體模型、塊體模型等三維模型，用距離冪次反比法對(duì)所建的空塊模型進(jìn)行估值，使得每個(gè)單元塊都附上待估元素的品位，并按資源量類別和品位區(qū)間對(duì)礦床資源量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)[2]。鈷礦床，由兩組倒轉(zhuǎn)巖層組組成，地層層序?yàn)轫敳縍AT，底部SDB。這兩組倒轉(zhuǎn)巖層在巖性上相似，但礦化作用不同。第一巖層組富銅礦化，主要與DStrat、RSF、RSC和SDB有關(guān)；第二巖層組礦化主要與SDB有關(guān)。目前控制的礦化范圍為500m（東西向）×600m（南北向），已知的礦化從地表延伸到地下500m。礦床的最大勘探深度為500m，大多數(shù)鉆孔深度在350m以上。礦床礦化的頂板為RAT，底板為SDB。礦體產(chǎn)于DSTRAT，RSF，RSC，SDB中，主要有4個(gè)大的層狀礦體，互相疊置。單個(gè)礦體厚從幾米至20m～40m。礦體之間間隔數(shù)米至60m。這些礦體總體上南傾，傾角40°～50°。

1 剛果(金)某銅鈷礦礦床概況

剛果(金)地處中非剛果盆地，在地質(zhì)上位于剛果克拉通東北部。它經(jīng)歷了非洲大陸大部分地質(zhì)發(fā)展史。古老的沉積地層經(jīng)過了新太古代褶皺、基底雜巖褶皺、基巴拉褶皺、孔德龍古褶皺等一系列的大規(guī)模構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，發(fā)生了不同程度的變質(zhì)作用和巖漿作用。

贊比亞—?jiǎng)偣?金)銅(鈷)礦帶早已聞名于世，它斜貫于贊比亞、剛果(金)南部，是僅次于南美洲安第斯山(智利、秘魯和阿根廷)和北美洲美國(guó)西南部—墨西哥的世界第三大銅礦帶，而其伴生的鈷資源則占世界總量的1/2強(qiáng)。

本礦床為銅鈷礦，與羅安群的沉積有關(guān)，是剛果(金)典型的受構(gòu)造作用影響的同生沉積-熱液改造-次生富集型銅

2 鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

（1）原始數(shù)據(jù)的錄入。在3Dmine中建立鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)之前，需要將鉆孔數(shù)據(jù)按照“定位表”、“測(cè)斜表”、“體重?cái)?shù)據(jù)表”、“基本分析表”和“地層巖性表”分別錄入不同的文件中，數(shù)據(jù)錄入可在EXCEL中進(jìn)行，各類文件應(yīng)包含的信息見表1。

表1 3Dmine中各類錄入文件信息

（2）鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。點(diǎn)擊3Dmine軟件中新建數(shù)據(jù)庫(kù)功能，利用導(dǎo)入EXCEL選項(xiàng)進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入，并通過鉆孔數(shù)據(jù)校驗(yàn)功能發(fā)現(xiàn)鉆孔數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤信息，進(jìn)行修改。

（3）樣品統(tǒng)計(jì)分析。本礦床主要有價(jià)元素為Cu、Co，故對(duì)樣長(zhǎng)、Cu品位、Co品位、體重分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 實(shí)體模型的建立

（1）地表DTM模型的建立。通過測(cè)繪工程師實(shí)測(cè)后提交的帶有高程屬性.dxf格式地形圖，利用3Dmine軟件中生成DTM表面功能進(jìn)行地表DTM模型的建立。

（2）終了境界DTM模型的建立。通過采礦工程師提交的帶有高程屬性.dxf格式的終了境界工程圖，利用3Dmine軟件中生成DTM表面功能進(jìn)行終了境界DTM模型的建立，并特別注意邊緣部分與地表DTM的邏輯關(guān)系進(jìn)行調(diào)整。

（3）對(duì)銅、鈷分別圈定礦體。通過與礦權(quán)所有人進(jìn)行溝通，本次模型構(gòu)建采用銅、鈷礦體分別進(jìn)行圈定的方式進(jìn)行圈定，銅邊界品位定為0.2%，鈷邊界品位定為0.1%根據(jù)初步觀察的礦體產(chǎn)狀和工程分布情況，結(jié)合相關(guān)規(guī)范，確定勘探線位置和方向，勘探線間距為50m，利用創(chuàng)建剖面功能進(jìn)行剖面創(chuàng)建，前后視距均為25m，以保證使用中不遺漏工程。在剖面視圖下進(jìn)行銅、鈷礦體的分別圈定。利用閉合線之間連接三角網(wǎng)功能將各個(gè)剖面的銅、鈷礦體圈定線分別連接成實(shí)體，并在兩端進(jìn)行外推后閉合。各實(shí)體模型建立后如下圖所示：

圖1 礦體產(chǎn)狀和工程分布情況實(shí)體模型圖

（4）將實(shí)體內(nèi)部的Cu、Co品位進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)。采用礦體樣品品位累計(jì)分布曲線中讀出97.5%分位數(shù)所對(duì)應(yīng)的品位值作為上限值代替特高品位進(jìn)行處理，并將處理后的品位數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，生成組合樣品點(diǎn)文件。

4 塊體模型的建立和估值

圖2 礦體內(nèi)三次估值完成后根據(jù)品位區(qū)間著色區(qū)分礦物類別

首先建立塊體模型，并根據(jù)需要進(jìn)行塊體屬性建立。①估值采用距離冪次反比法進(jìn)行估值，冪次選擇2，搜索橢球體的三個(gè)軸方向和軸比根據(jù)礦體的走向、傾向和厚度來確定，使用工程間距的1.2倍作為首次估值的主軸搜索半徑，銅、鈷元素和體重按照相同的方式進(jìn)行估值。②對(duì)于礦體內(nèi)首次估值未成功的塊，對(duì)主軸搜索半徑進(jìn)行加倍后再次估值，經(jīng)過三次估值，使全部礦體內(nèi)部的塊成功估值。③利用部分百分比估值功能，對(duì)Cu-塊因子、Cu-塊因子進(jìn)行估值。④將礦體內(nèi)第一次成功估值且工程數(shù)量不少于三個(gè)的塊設(shè)定為探明類別，將礦體內(nèi)第三次成功估值的塊或工程數(shù)量為1的塊設(shè)定為推斷級(jí)別，其余塊設(shè)定為控制級(jí)別。估值完成后塊體模型經(jīng)約束和根據(jù)品位區(qū)間著色后顯示如圖。

5 礦床資源量報(bào)告

5.1 對(duì)銅、礦體分別進(jìn)行品位統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見下圖

圖3 銅礦床品位統(tǒng)計(jì)圖

5.2 品位-噸位曲線

圖4 礦床品位噸位曲線圖

5.3 資源量報(bào)告

3Dmine進(jìn)行資源量報(bào)告可選擇分類報(bào)告（例如礦界范圍、資源量類別、品位區(qū)間、高程等），并可選擇是否輸出到EXCEL表格。

6 結(jié)論

運(yùn)用3Dmine軟件系統(tǒng)創(chuàng)建三維地質(zhì)DTM表面模型、實(shí)體模型，彌補(bǔ)傳統(tǒng)二維手段的缺陷和不足，提高對(duì)礦體空間展布形態(tài)的認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)體三維可視化；使用塊段模型運(yùn)算并統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的資源量，大大提高了工作效率，并能夠有效地減少由于技術(shù)人員疏忽導(dǎo)致計(jì)算資源量時(shí)候出現(xiàn)的錯(cuò)漏。