固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘察技術(shù)的應(yīng)用研究

（河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州 450000）

為滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘察技術(shù)的要求日益提高，這就需要礦產(chǎn)資源勘探技術(shù)科學(xué)、合理的落實(shí)。目前我國(guó)在固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘察技術(shù)領(lǐng)域也已經(jīng)取得了重大的成就和長(zhǎng)足發(fā)展，已經(jīng)開(kāi)始將越來(lái)越多的多樣化的固體礦產(chǎn)勘探應(yīng)用至實(shí)際生產(chǎn)中。

1 常見(jiàn)的固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘探技術(shù)

當(dāng)前在固體礦產(chǎn)勘探領(lǐng)域中，經(jīng)常運(yùn)用一些先進(jìn)科學(xué)技術(shù)來(lái)幫助企業(yè)、礦產(chǎn)工作人員實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)際情況的了解，目前較為常見(jiàn)的地質(zhì)勘探技術(shù)如下：

1.1 電法區(qū)域找礦

電法區(qū)域找礦指通過(guò)對(duì)比、分析礦體中的電化學(xué)、電磁學(xué)二者性質(zhì)之間的差異，利用電阻率的差異對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行有效尋找與定位。

1.2 地震勘探法

地震勘探法主要應(yīng)用方法為利用地下介質(zhì)中彈性和密度二者之間的差異，人工激發(fā)出地震波，進(jìn)而明確固體礦產(chǎn)資源存在區(qū)域的技術(shù)奠基，其原理為利用地質(zhì)反射技術(shù)，發(fā)現(xiàn)、識(shí)別潛在反射體的勘測(cè)信息。

1.3 三維GIS技術(shù)

三維GIS技術(shù)多數(shù)應(yīng)用于地質(zhì)勘探中的固體礦產(chǎn)儲(chǔ)量估算工作，也是目前地學(xué)領(lǐng)域研究的熱門(mén)技術(shù)之一，其原理是在計(jì)算機(jī)中，將地質(zhì)的中的各要素的關(guān)系、地質(zhì)形態(tài)、物理空間分布以及化學(xué)屬性，通過(guò)適當(dāng)數(shù)據(jù)建立出數(shù)學(xué)模型直觀(guān)地展示出來(lái)。該技術(shù)有利于地質(zhì)工作者處理大量固體礦產(chǎn)勘察中的樣品分析數(shù)據(jù)和野外測(cè)量[1]。

2 三維GIS技術(shù)在固體礦產(chǎn)勘探中的應(yīng)用

通過(guò)可視化三維地質(zhì)建模技術(shù)，在固體礦產(chǎn)的勘察中將儲(chǔ)量進(jìn)行估算的工作，是一個(gè)相對(duì)其他工作來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜的環(huán)節(jié)，工程作用于對(duì)礦體的形態(tài)、礦石質(zhì)量、礦石量、品位、伴生元素分布通過(guò)勘察工程所獲取的信息進(jìn)行估算工作。

2.1 管數(shù)數(shù)據(jù)

固體礦產(chǎn)的勘察工作，是以大量的數(shù)據(jù)來(lái)源作為依據(jù)進(jìn)行勘察的，而這些數(shù)據(jù)除了數(shù)量龐大之外，更具備著來(lái)源廣泛，類(lèi)別眾多的特點(diǎn)，這些數(shù)據(jù)來(lái)源涵蓋了礦區(qū)地理數(shù)據(jù)。

2.2 單工程圈定

在針對(duì)固體礦產(chǎn)勘察中單個(gè)勘探工程的數(shù)據(jù)采樣分析工作階段，需要對(duì)工程內(nèi)的礦體形態(tài)、厚度、位置進(jìn)行圈定，圈定工作要以礦床的工業(yè)指標(biāo)作為依據(jù)，指標(biāo)包括邊界品位；最低工業(yè)品位；可采集最低厚度以及夾石容許厚度等。

2.3 三維礦體建模

通過(guò)剖面上礦體截面的形態(tài)，構(gòu)建三維礦體表面運(yùn)用的主要算法為輪廓線(xiàn)重構(gòu)面技術(shù)。在當(dāng)代科技快速發(fā)展的背景下，利用二維輪廓線(xiàn)進(jìn)行三維表面重構(gòu)技術(shù)，其應(yīng)用前景十分廣泛。

圖1 三位礦體表面模型重構(gòu)圖

通過(guò)（圖1）可以看出，以輪廓線(xiàn)重構(gòu)面技術(shù)為基礎(chǔ)建立出的礦體表面三維模型，十分類(lèi)似于不規(guī)則的三角網(wǎng)狀，所以，三維礦體表面數(shù)據(jù)也可以采用三角網(wǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理。

將礦體的實(shí)體建成，其主要步驟是在三維空間中，將固體礦產(chǎn)勘察的區(qū)域內(nèi)的所有勘探線(xiàn)剖面放入，利用輪廓線(xiàn)重構(gòu)面技術(shù)，依據(jù)礦體趨勢(shì)將相鄰的勘探線(xiàn)的三維礦體表面利用三角網(wǎng)進(jìn)行鏈接，之后將礦體兩短的輪廓線(xiàn)封閉。

在利用礦體尖滅進(jìn)行封閉過(guò)程中，又詳細(xì)分為線(xiàn)、點(diǎn)、多邊尖滅三種方式，圖2所示的為三種礦體尖滅方式圖。地質(zhì)人員可以直接將尖滅的點(diǎn)、線(xiàn)、多邊形輸入至三維環(huán)境中。

圖2 礦體尖滅方式，

通過(guò)三角網(wǎng)，可以將十分復(fù)雜的礦體表面起伏變化進(jìn)行表達(dá)，進(jìn)而方便于可視化三維表面的分析工作。

在礦體儲(chǔ)量估算的過(guò)程中，程序內(nèi)部只能對(duì)三維體元模型進(jìn)行計(jì)算，因此就需要將三維三角網(wǎng)表面進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槿S體元模型，而這一轉(zhuǎn)換過(guò)程，其實(shí)就是將一個(gè)多面體柵格化為規(guī)則體的過(guò)程，即礦房模型，并且會(huì)使用到Octree(八叉樹(shù)技術(shù))對(duì)其進(jìn)行壓縮。

在將三維三角網(wǎng)面柵格化為規(guī)則提的緩解中，需要對(duì)多面體各點(diǎn)之間的位置關(guān)系進(jìn)行判別，其判別的方法有聯(lián)眾，分別是向量運(yùn)算和基于交點(diǎn)個(gè)數(shù)法。

2.4 儲(chǔ)量估算

建立三維礦體模型之后，地質(zhì)人員可直接通過(guò)輸入指令，讓計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互式劃分塊段、塊斷體積計(jì)算以及礦產(chǎn)儲(chǔ)量估算。同時(shí)，在儲(chǔ)量估算基礎(chǔ)上，計(jì)算機(jī)還可以對(duì)任意礦區(qū)的儲(chǔ)量進(jìn)行分類(lèi)管理；噸位曲線(xiàn)統(tǒng)計(jì)；品位統(tǒng)計(jì)，并能夠生成品位噸位模型、儲(chǔ)量分布地圖、等值線(xiàn)圖以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值分析表等多種數(shù)據(jù)圖標(biāo)和模型。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)對(duì)資源的需求日益增高，礦產(chǎn)資源的消耗量也在逐步升高，因此在固體礦產(chǎn)的勘察中，就更需要利用高科技技術(shù)提高效率和準(zhǔn)確性，如上文介紹的三維GIS技術(shù)等。在固體礦產(chǎn)勘察工作中，通過(guò)三維GIS技術(shù)對(duì)礦產(chǎn)進(jìn)行三維可視化建模，可準(zhǔn)確估算出礦產(chǎn)的儲(chǔ)量，以確保礦產(chǎn)開(kāi)采的效率、準(zhǔn)確性和對(duì)資源的有效節(jié)約。

[1]任立國(guó).探討礦產(chǎn)地質(zhì)勘察及找礦技術(shù)的重點(diǎn)[J].城市建設(shè)理論研究:電子版,2015,5(14).