三維地質(zhì)建模軟件在國內(nèi)礦產(chǎn)資源開發(fā)中的應(yīng)用

張榮坤，聞棋，葉龍剛，張恒，王佳鑫

（成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 四川成都610059）

三維地質(zhì)建模技術(shù)在計算機(jī)軟硬件技術(shù)飛速發(fā)展、三維幾何造型等學(xué)科發(fā)展及強(qiáng)大的市場需求的共同推動下，在近年來得到了飛速發(fā)展。與此同時，海內(nèi)外許多研發(fā)團(tuán)隊都對三維建模技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并研發(fā)出針對特定領(lǐng)域的三維建模軟件。例如適合油氣藏開發(fā)領(lǐng)域的Petrel、Earth Vision等軟件；適合“數(shù)字礦山”的Surpac、Micromine、Minexplorer等。

有學(xué)者認(rèn)為［1］，國內(nèi)三維地質(zhì)建模技術(shù)在地質(zhì)勘探領(lǐng)域的應(yīng)用程度最高，有色貴金屬礦山次之，城市地質(zhì)也已經(jīng)起步，礦產(chǎn)資源開采行業(yè)中一些大型企業(yè)也開始起步，普通地質(zhì)勘探隊的三維地質(zhì)建?；咎幱诳瞻谆蚱鸩皆囼炿A段。在目前國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域中，使用最多的仍然以外國版權(quán)軟件為主。

本文選取了諸如Petrel、Surpac等國內(nèi)常用的三維建模軟件，介紹其在國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀。

1 三維建模軟件的應(yīng)用

1.1 Petrel在國內(nèi)的應(yīng)用

Petrel是面向油氣勘探領(lǐng)域并以三維地質(zhì)建模為中心的一體化油藏描述軟件。它基于Windows平臺開發(fā)，集地震解釋、油藏屬性建模等油氣藏領(lǐng)域關(guān)鍵指標(biāo)建模和虛擬現(xiàn)實于一體，此外Petrel還擁有多種強(qiáng)大技術(shù)：構(gòu)造建模、高精度三維網(wǎng)格化、確定性和隨機(jī)性沉積相模型建立、三維計算機(jī)可視化和虛擬現(xiàn)實等［2］，這使得該軟件可實現(xiàn)對儲集層進(jìn)行多角度地三維動態(tài)顯示，方便管理部門進(jìn)行優(yōu)化管理和決策。因此該軟件適用于各種油藏類型，主要解決油氣藏描述的地質(zhì)、構(gòu)造、地震、測井和計算機(jī)技術(shù)結(jié)合等問題，并揭示地下油氣儲藏規(guī)律，該軟件目前已在國際上占主導(dǎo)地位。

1.2 Surpac在國內(nèi)的應(yīng)用

Surpac軟件集地質(zhì)勘探信息管理、礦體資源模型建立、礦山生產(chǎn)設(shè)計規(guī)劃、礦山測量和礦山生產(chǎn)計劃編制等功能于一體，主要具地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、鉆孔編錄、建立實體模型、建立塊體模型、圖形的編制和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)分析五大功能模塊［3］。Surpac建?？纱笾路譃槿齻€步驟：建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫→構(gòu)建實體模型→塊體模型賦值。

Surpac軟件廣泛應(yīng)用于有色金屬礦床的勘探與礦山開采行業(yè)，例如在西藏雄村1號礦體三維地質(zhì)建模與深部可視化應(yīng)用中，對1號礦體的混合礦體及硫化礦體Cu礦石量和Cu金屬量采用傳統(tǒng)地質(zhì)斷面法及距離冪次反比法的計算結(jié)果均在誤差范圍內(nèi)，其估算結(jié)果見表1。同時，利用Surpac軟件中的切片模型功能呈現(xiàn)了深部成礦元素間的分布和關(guān)系，也為雄村斑巖型Cu-Au礦區(qū)1號礦體深部定量化找礦提供了參考［4］。

表1 西藏雄村Ⅰ號礦體資源/儲量估算結(jié)果（據(jù)［4］）

1.3 Micromine在國內(nèi)的應(yīng)用

Micromine是一款大型專用礦業(yè)軟件，主要用于地質(zhì)勘查及礦山建設(shè)經(jīng)營全過程［5］。軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)和國際先進(jìn)的三維引擎,以地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)、地質(zhì)數(shù)學(xué)、圖形學(xué)等為基礎(chǔ)，為用戶進(jìn)行勘探數(shù)據(jù)解譯、模型構(gòu)建、資源評估和采礦設(shè)計等工作。其估算礦產(chǎn)資源儲量主要步驟見圖1。

圖1 Micromine資源儲量估算工作流程圖（據(jù)［5］修改）

Micromine軟件廣泛應(yīng)用于固體礦產(chǎn)勘查和開發(fā)利用行業(yè)，如在甲瑪矽卡巖型銅多金屬礦的儲量計算、格爾木駝路溝鈷（金）礦三維建模和資源儲量估算等國內(nèi)著名金屬礦山開發(fā)項目中，Micromine都有參與其中。

2 國產(chǎn)軟件

2.1 DIMINE在國內(nèi)的應(yīng)用

DIMINE礦業(yè)軟件一款專業(yè)的礦山應(yīng)用軟件，可應(yīng)用于地質(zhì)勘探、資源儲量計算、露天采礦和地下采礦設(shè)計等工作。其數(shù)據(jù)兼容能力強(qiáng)大，可與市面上大多數(shù)礦業(yè)軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，如Micromin和Surpac等，為用戶的二次功能開發(fā)提供技術(shù)支持［6］。DIMINE礦業(yè)軟件適用于目前市面上所涉及的幾乎所有礦種的露天及地下采礦設(shè)計，可以為整個礦業(yè)開發(fā)過程提供技術(shù)保障。

DIMINE軟件很適合各礦種的露天和地下采礦設(shè)計工作及礦產(chǎn)資源儲量的估計，例如在會理拉拉銅礦三維地質(zhì)建模及儲量估算中，較準(zhǔn)確地估算出會理拉拉銅礦的資源儲量。

2.2 Minexplorer在國內(nèi)的應(yīng)用

Minexplorer“探礦者”軟件我國自主研發(fā)的一款專門為地質(zhì)礦產(chǎn)從業(yè)人員開發(fā)的三維勘探軟件，可對原始勘探資料進(jìn)行數(shù)字化，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建三維模型，同時根據(jù)系統(tǒng)自帶的儲量計算模型來科學(xué)地計算儲量。該軟件還擁有結(jié)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理能力，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)動態(tài)化顯示，輔助地質(zhì)專家和礦山經(jīng)營者的決策［7］。

Minexplorer軟件在國內(nèi)有許多成功的應(yīng)用實例，如運用Minexplorer軟件在大冶鐵礦田鐵山礦區(qū)三維地質(zhì)體建模及深部成礦預(yù)測中發(fā)現(xiàn)，獅子山-尖山一帶將成為下一步找礦重點方向；在湘西北李梅鉛鋅礦資源儲量計算中，運用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法計算結(jié)果與勘探報告最為接近（表2）。因此利用Minexplorer軟件可以方便快捷并且科學(xué)地得出資源儲量。

表2 湘西北李梅鉛鋅礦儲量估算結(jié)果分析（據(jù)［8］）

3 結(jié)論

本文從從國產(chǎn)軟件和國外軟件兩個角度入手，歸納了各個礦業(yè)軟件的基本情況、應(yīng)用領(lǐng)域和基本特點等，并得出結(jié)論如下：

（1）Petrel軟件可實現(xiàn)對儲集層不同層次的三維動態(tài)顯示，方便管理部門進(jìn)行優(yōu)化管理和決策，非常適合于油氣藏勘探領(lǐng)域。

（2）Micromine和Surpac礦業(yè)軟件相較于Petrel更加注重于固體礦產(chǎn)的勘查工作，更多強(qiáng)調(diào)的是建立實體和塊體模型，并依據(jù)塊體模型進(jìn)行資源儲量估計，因此在國內(nèi)大量用于金屬礦山的開發(fā)和設(shè)計工作。

（3）DIMINE和Minexplorer為國產(chǎn)建模軟件，其重心放在固體礦產(chǎn)資源的勘探和開發(fā)工作，可用于礦體三維模型建立和資源儲量評估，并且在國內(nèi)已有許多具體應(yīng)用實例，取得了一定成效。