金屬礦三維地質(zhì)建模與水文地質(zhì)評價

姜 琪，張啟祿，董寶輝

（1.青海省有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局八隊，青海 西寧 810000；2.青海省有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局七隊，青海 西寧 810000）

礦產(chǎn)資源是社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，但在開采的過程中，礦山地質(zhì)災害時有發(fā)生，因此為減少發(fā)生頻率，提高礦產(chǎn)資源的開采效率，開始對礦山進行三維地質(zhì)建模[1]。但還遠遠不夠，還要對礦山的水文地質(zhì)進行評價，研究地下水的分布和形成規(guī)律，以便為開采工作的進行打好基礎(chǔ)，進一步保證工作的安全性。本文以某金屬礦區(qū)為例，對此礦區(qū)進行三維地質(zhì)建模，并對此金屬礦區(qū)的水文地質(zhì)特征進行分析，為金屬礦產(chǎn)資源的開采提供便利，提高開采工作的效率。

1 金屬礦三維地質(zhì)建模

文章以某礦區(qū)為例，根據(jù)相關(guān)調(diào)查，采取平行剖面建模方法為最佳。建模步驟為下：

（1）數(shù)據(jù)預處理。數(shù)據(jù)預處理是非常關(guān)鍵的一步，關(guān)系著三維模型建立是否正確，關(guān)系著整個開采是否能夠順利進行。數(shù)據(jù)的預處理環(huán)節(jié)主要的工作是鉆孔數(shù)據(jù)庫的建立。鉆孔數(shù)據(jù)是三維地質(zhì)模型最重要的數(shù)據(jù)，相關(guān)專家在兩個鉆孔之間截取一系列剖面圖，對各個剖面圖繪出地質(zhì)體的輪廓線，進行合理連接，得出地質(zhì)實體[2]。以某礦區(qū)為例，其鉆孔數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)表如表1所示。

表1 某礦區(qū)鉆孔數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)表

（2）三維地質(zhì)模型建立過程。在完成數(shù)據(jù)預處理后，對礦體的剖面進行實測，采用地質(zhì)界線分區(qū)和圖切剖面的方法，建立三維地質(zhì)模型。地質(zhì)界線分區(qū)就是以斷層、地層界線等地質(zhì)界線為界，將面積較大的研究區(qū)域劃分為若干個小區(qū)塊，并在這些區(qū)塊中分別完成剖面編輯、剖面導入、剖面連接等操作，從而建立每一區(qū)塊的三維地質(zhì)體模型，最終將所有區(qū)塊整合在一起，形成全區(qū)的三維地質(zhì)模型。圖切剖面就是根據(jù)每個區(qū)塊剖面數(shù)據(jù)來判斷礦山的地質(zhì)構(gòu)造和礦山蝕變帶的走向，主要作用是能夠讓地質(zhì)工作者充分認識礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)情況，以此確定礦產(chǎn)資源的大致方位。金屬礦三維地質(zhì)模型的完整建立，是在以上兩種方法結(jié)合的基礎(chǔ)上進行的，其模型建立流程如圖1所示。

圖1 三維地質(zhì)建模流程圖

（3）數(shù)字化驗證。數(shù)字化驗證是三維地質(zhì)模型建立的最后一步，它主要通過DTM完成，作用主要是驗證礦區(qū)各種地形的數(shù)據(jù)參數(shù)，如坡度、坡向、粗糙度等是否足夠準確。把三維地質(zhì)模型中的等高線文件導入到Micromine軟件中，通過DTM技術(shù)進行驗證。模型最大的特點就是對各類數(shù)據(jù)的分析，而數(shù)據(jù)分析采用有限差分法和分區(qū)法，即假定每個礦段都是均質(zhì)的，將給定的參數(shù)初值代入有限差分法的數(shù)字模型中，計算各時段各節(jié)點的礦體數(shù)值，然后與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)值進行比較，不斷的修改各參數(shù)。當兩者間誤差最小時，為最佳數(shù)字模型，計算兩者誤差的目標函數(shù)如下：

（4）模擬結(jié)果對比。利用三維地質(zhì)模型勘探金屬礦，需要的時間包括人工操作時間、自動檢測時間和反復驗證時間。

分別采用傳統(tǒng)勘探方法和三維地質(zhì)模型勘探方法進行工作效率對比實驗，從對比曲線可以分析出，傳統(tǒng)的勘探方法，耗時過長，均超過35s，而且從曲線走勢能夠分析出，每次的工作耗時的波動性較大，因此證明傳統(tǒng)勘探方法易受客觀因素影響，一致性差。而三維地質(zhì)建模方法不僅在耗時方面具有優(yōu)勢，而且在穩(wěn)定性上也表現(xiàn)良好，準確性也較高。曲線對比如圖2所示：

圖2 工作效率曲線

2 水文地質(zhì)評價

2.1 水文地質(zhì)評價內(nèi)容

水文地質(zhì)評價的主要內(nèi)容是研究地下水的分布和形成規(guī)律、地下水的物理性質(zhì)和化學成分以及地下水對礦區(qū)的影響。因此在今后的金屬礦開采時，要重視對礦區(qū)水文地質(zhì)評價和對水文地質(zhì)問題的評價，主要應考慮以下內(nèi)容：重點評價地下水對巖層和礦體產(chǎn)生的作用和影響，對可能產(chǎn)生的地質(zhì)災害進行判斷，并提出預防措施；查明地下水在自然狀態(tài)下的變化情況，然后對比采礦工作對地下水的影響，在此基礎(chǔ)上，對地下水進行相應處理；從上程角度，按地下水對上程的作用與影響，從不同角度進行分析。

2.2 水文地質(zhì)評價步驟

水文地質(zhì)評價步驟有：測繪：用一定比例尺的地質(zhì)圖作底圖，通過點、線、面的觀測和記錄，查明或了解有關(guān)問題，沒有地質(zhì)底圖時，用地形圖作底圖，進行地質(zhì)、水文地質(zhì)測繪。物探：主要包括電法、電磁波法、淺震、放射線法等。這種方法的針對性和適應性更強。測試：水文地質(zhì)測試包括抽水測試、注水測試、壓水測試、試坑滲水測試、地下水實際流速測定和連通試驗等，但用的最多的是鉆孔抽水試驗。試驗：采取一定數(shù)量的巖樣做磨片鑒定、化學分析和物理力學性測定；土樣、砂樣做物理性質(zhì)、水理性質(zhì)、化學性質(zhì)、力學性質(zhì)測定；水樣做化學分析、光譜分析、細菌分析。結(jié)論：對以上步驟得出的結(jié)果進行整合，最后得出一份詳細的水文地質(zhì)評價表。

3 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，對礦產(chǎn)資源的需求量會越來越大，相應的，開采深度也會增加，地質(zhì)災害頻發(fā)，為避免出現(xiàn)這一情況，就要在開采之前，建立金屬礦區(qū)三維地質(zhì)模型和水文地質(zhì)評價，有利于礦產(chǎn)資源的開采，提高工作效率，保證人們的生命安全。

[1]楊金富,周仕雄,薛力鵬.基于DIMINE的會理拉拉銅礦三維地質(zhì)建模及儲量估算[J].金屬礦山,2016,V45(8):114-118.

[2]歐陽菲,羅先熔,王艷忠,等.數(shù)字礦山建設(shè)及三維地質(zhì)建模--以金廠金礦為例[J].桂林理工大學學報,2016,36(2):214-222.