武山銅礦Dimine三維地質(zhì)礦體模型的構(gòu)建與應(yīng)用

（江西銅業(yè)集團(tuán)武山銅礦，江西 瑞昌 332204）

1 武山銅礦簡(jiǎn)介

DIMINE數(shù)字采礦軟件平臺(tái)在江銅集團(tuán)下屬各個(gè)礦山已進(jìn)行了全面推廣，武山銅礦2018年引入DIMINE軟件，通過軟件來輔助工作，開展了建模、儲(chǔ)量計(jì)算、生產(chǎn)設(shè)計(jì)等一系列工作。在地質(zhì)建模過程中。

武山礦區(qū)屬大型銅、硫礦床，伴生有益組份有金、銀、硒、碲、鎵、鉬、鉛、鋅、鉈等。銅金屬量137萬噸，硫量1226萬噸，由南、北兩個(gè)礦帶124個(gè)礦體組成，其中主礦體有8個(gè)，占全區(qū)資源儲(chǔ)量的96%，全區(qū)銅平均品位為1.17%。

據(jù)礦體控制因素及空間展布特征，將該礦床以棲霞組地層上限為界劃分南、北兩個(gè)礦帶。北礦帶位于礦區(qū)北部，受層間斷裂帶控制的一組礦體；南礦帶位于礦區(qū)南部，受巖體與圍巖接觸帶及巖體內(nèi)圍巖殘留體控制的一組礦體。礦體構(gòu)成復(fù)雜，北部礦體礦巖類型主要為含銅矽卡巖、含銅白云巖、含銅大理巖、單硫等類型。南部為環(huán)火山口環(huán)形礦帶，主要為含銅矽卡巖。礦體依次按礦體編號(hào)、工業(yè)-低品級(jí)、礦巖類型進(jìn)行了多次內(nèi)部區(qū)域劃分，且不同品位、礦石類型對(duì)應(yīng)不同的體重值，在地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算、地質(zhì)成圖工作中使用傳統(tǒng)方法較復(fù)雜。本文就DIMINE軟件在建模工作中遇到的重難點(diǎn)部分進(jìn)行論述和分析。

2 鉆孔數(shù)據(jù)庫

2.1 數(shù)據(jù)來源及導(dǎo)入

地勘鉆孔數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)來源分為三部分：①ACCESS地勘數(shù)據(jù)庫，已形成表格，可直接復(fù)制使用；②MapGis格式的深部勘探、詳查鉆孔柱狀圖，需要從圖中提取鉆孔開口位置、勘探線號(hào)、樣品、巖性等數(shù)據(jù)；③巷道編錄取樣數(shù)據(jù)，此部分?jǐn)?shù)據(jù)只在地勘剖面圖中存在，無具體詳細(xì)信息，需用DIMINE軟件提供的“單孔錄入”功能識(shí)別提取。

將數(shù)據(jù)來源①、②中的數(shù)據(jù)按照開口、測(cè)斜、樣品、巖性四個(gè)表格錄入，導(dǎo)入DIMINE軟件。

表1 鉆孔數(shù)據(jù)庫表

其中①開口表添加的勘探線號(hào)、礦區(qū)為后期特意添加，方便進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的查找過濾；②“工程類型”列為DIMINE軟件“單孔錄入”功能錄入線條軌跡識(shí)別標(biāo)識(shí)，必須提前添加。

2.2 鉆孔數(shù)據(jù)邏輯校驗(yàn)與創(chuàng)建

鉆孔數(shù)據(jù)庫經(jīng)過DIMINE邏輯校驗(yàn)，提示113個(gè)錯(cuò)誤。其中99個(gè)為鉆孔缺少樣品或巖性信息，此類情況因資料丟失或未取樣等原因，確定無法補(bǔ)充；14個(gè)為測(cè)斜信息缺失或樣品超過孔深提示，依據(jù)剖面圖或邏輯關(guān)系進(jìn)行了修正。修改后再次校驗(yàn)無錯(cuò)誤提示，形成鉆孔數(shù)據(jù)庫。

2.3 鉆孔數(shù)據(jù)庫與剖面圖的校驗(yàn)

建立的鉆孔數(shù)據(jù)庫在DIMINE中同時(shí)打開鉆孔數(shù)據(jù)庫和剖面圖進(jìn)行對(duì)比檢查，核實(shí)。

（1）鉆孔數(shù)據(jù)庫位置、方位角、傾角與剖面圖是否有差異。

（2）剖面圖或鉆孔數(shù)據(jù)庫是否有缺失。經(jīng)過檢查后，存在①很多鉆孔原始數(shù)據(jù)測(cè)斜和剖面圖不一致；②部分巷道編錄數(shù)據(jù)未形成鉆孔的情況；③開口位置錯(cuò)動(dòng)距離較大等問題，逐一按剖面圖修改。

2.4 單孔錄入

地勘剖面圖中有編錄信息參與礦體圈定，但此類樣品信息并未形成表格，需通過“單孔錄入”補(bǔ)充入鉆孔數(shù)據(jù)庫。

“單孔錄入”功能是通過拾取平剖面圖線位置信息錄入形成三維鉆孔，在下部窗口中手動(dòng)輸入樣品及巖性信息，此功能方便快捷，如圖1。

圖1 單孔錄入

2.5 鉆孔投影

在做地勘剖面礦體邊界三維解譯時(shí)，CK357、ZK1159、ZK1515、ZK2014、ZK2015、ZK4042、CK4040、ZK10511、CK1055九個(gè)鉆孔底部偏離本勘探線距離過大，影響剖面三維解譯，需將這些鉆孔進(jìn)行投影到勘探線處理，投影后進(jìn)行替換。

圖2 鉆孔偏斜過大

圖3 鉆孔投影前后圖

3 礦體模型

3.1 剖面三維解譯

地勘礦體模型是依據(jù)剖面礦體邊界建立，后期涉及到使用實(shí)體過濾鉆孔估值，但礦體邊界位于投影剖面，鉆孔受測(cè)斜控制大部分偏離剖面，為保證鉆孔過濾的準(zhǔn)確性，需將剖面上的礦體邊界線頂點(diǎn)挪動(dòng)到鉆孔對(duì)應(yīng)空間位置，使得建立的實(shí)體準(zhǔn)確包含鉆孔見礦段。另外，根據(jù)礦體模型分編號(hào)、分礦石類型建模要求，從地質(zhì)勘探剖面圖中根據(jù)礦體編號(hào)、礦石類型重新圈定礦體邊界，同時(shí)此礦體邊界線頂點(diǎn)必須搭接到鉆孔數(shù)據(jù)庫對(duì)應(yīng)樣段頂點(diǎn)上，形成新邊界作為礦體建模的基礎(chǔ)線數(shù)據(jù)。

圖4 剖面依據(jù)鉆孔分礦巖類型解譯圖

3.2 共面型礦床的建模

此部分建模與傳統(tǒng)的剖面連線框建模不同，建模難度更加復(fù)雜。同編號(hào)礦體根據(jù)巖性和品位分成了不同的礦石類型、高低品位礦體區(qū)域，在圈連相鄰剖面礦體時(shí)，應(yīng)從整體考慮出發(fā)連成一連續(xù)的礦體，即模型的連接考慮不同礦石類型的共面情況。

將各個(gè)剖面的各礦石類型礦體最大外圍輪廓線，用軟件的常用建模方法，剖面線框法建立面，面合并后形成實(shí)體，單工程礦體或獨(dú)立小礦體可用線圈連線框及線框外推等建模。

圖5 共面型礦床的兩剖面礦體模型

3.3 南北礦區(qū)交叉部分模型修整

南、北礦地質(zhì)勘探剖面圖由南北鉆孔分別圈礦，在剖面中鉆孔參與圈礦只屬于一個(gè)區(qū)，做實(shí)體模型時(shí)也是按照南北勘探線分區(qū)建模。但在三維空間中，地質(zhì)勘探剖面礦體邊界相互間存在著交叉、偏離、重復(fù)區(qū)域，南北礦體相互矛盾的情況，需對(duì)南北礦體重合區(qū)域進(jìn)行修改。

3.3.1 南、北剖面線矛盾修改

礦體模型的合并修改一般是將鉆孔數(shù)據(jù)庫進(jìn)行風(fēng)格顯示后，依據(jù)顯示結(jié)果來重新圈定、修改剖面，以達(dá)到通過改變的邊界來修改模型。

南北礦區(qū)同一鉆孔圈定的邊界不一致的情況下，以礦體所在區(qū)域的邊界為準(zhǔn)，調(diào)整另一區(qū)域邊界。如下圖中的南部礦體，紅色為北部剖面圈定的邊界，黑色為南部邊界，考慮此礦體為南部礦體，將調(diào)整紅色線搭接到黑色線上。

圖6 南北邊界矛盾位置修改前

圖7 南北邊界矛盾位置修改后

3.3.2 參考組合礦段修改

當(dāng)遇到鉆孔多而雜亂無法進(jìn)行區(qū)分，影響視覺時(shí)，可通過提取某一剖面的鉆孔進(jìn)行礦段組合以達(dá)到參考礦段頂點(diǎn)來修改實(shí)體頂點(diǎn)或?qū)嶓w邊的目的。

如礦體1Cu1主體屬于北區(qū)，以北區(qū)礦體為基礎(chǔ)，對(duì)修改區(qū)域的南部鉆孔進(jìn)行“礦段提取”，依據(jù)提取的線修改礦體模型。此方法可通過調(diào)節(jié)主礦體實(shí)體頂點(diǎn)位置、增加實(shí)體面頂點(diǎn)套入次要圈礦位置等方法來實(shí)現(xiàn)模型的修改。建立好的武山銅礦礦體模型如圖9所示。

圖8 剖面1Cu1礦段提取

圖9 地勘礦體模型

4 儲(chǔ)量計(jì)算

4.1 估值參數(shù)

依據(jù)DIMINE軟件估值流程，對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)庫進(jìn)行過濾后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，因元素不符合正態(tài)分布，確定其不適用普通克里格，選用距離冪估值的方法。樣品的樣長(zhǎng)平均值為1.57m，組合樣長(zhǎng)取1.5m對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)庫進(jìn)行樣長(zhǎng)組合。

單元塊尺寸根據(jù)勘探線間距、開采段高及礦體形態(tài)的復(fù)雜程度來確定，通常應(yīng)使勘探線距、開采段高為塊大小的整數(shù)倍。武山銅礦地勘模型北部勘探線間距50m，塊段模型基礎(chǔ)塊尺寸都定義為10＊10＊5m。

地勘南部礦區(qū)為環(huán)火山口圓形礦體走向，根據(jù)礦體基本走向和礦體連接情況，建立了包括北部在內(nèi)的6個(gè)方向的橢球體分別參與估值。

圖10 南部分區(qū)域估值

4.2 模型塊段賦值

DIMINE軟件提供了其獨(dú)有的“塊段賦值”功能，根據(jù)建模要求已建立分礦石類型圖層，先將礦體模型文件通過要素類管理添加體重、礦體編號(hào)、礦石類型等屬性，框選礦體，在實(shí)體屬性內(nèi)寫入體重值，選中所有已賦體重礦體模型，通過“模型塊段賦值”將體重屬性值轉(zhuǎn)移復(fù)制到塊段模型內(nèi)。對(duì)于內(nèi)夾不同礦石類型、夾石，此部分模型需進(jìn)行二次選擇進(jìn)行賦值覆蓋更新。

以塊段模型為基礎(chǔ)，礦體為約束條件，對(duì)銅礦模型的銅、硫、鉛鋅儲(chǔ)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果與地質(zhì)勘探報(bào)告進(jìn)行了對(duì)比。從對(duì)比結(jié)果中可以看到，通過地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算的量和傳統(tǒng)幾何算法在儲(chǔ)量上相差不大，品位存在有一定差距，但總體上吻合。這些誤差主要存在于：①相鄰剖面兩礦體高程相差高度達(dá)百米，傳統(tǒng)地質(zhì)只要符合勘探網(wǎng)度即計(jì)算成連接礦體，但三維模型不能這樣做，需做成不連接礦體；②南、北相交區(qū)域三維模型進(jìn)行了修改；③傳統(tǒng)手工做表輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

5 結(jié)論

依托DIMINE三維數(shù)字采礦軟件系統(tǒng)平臺(tái)整合各類型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立了鉆孔數(shù)據(jù)庫、分類型礦體模型、品位塊段模型，通過建模檢查出了原來工作中存在的一些問題，加深了對(duì)地勘礦體的理解、認(rèn)識(shí)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)儲(chǔ)量計(jì)算的不足。后期以模型為基礎(chǔ)，將深入地質(zhì)日常技術(shù)工作中進(jìn)行應(yīng)用，開展出圖、儲(chǔ)量管理、出礦品位預(yù)測(cè)等工作，并在測(cè)量、采礦中推廣應(yīng)用，通過軟件的使用輔助技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)管理，以達(dá)到科學(xué)設(shè)計(jì)、降本增效的目的。