建筑用大理巖礦地質(zhì)儲量建模分析與資源管理

陳雙雙，張冬武，陳文志

(孝昌順和礦業(yè)有限公司，湖北 孝昌 432800)

0 引言

中國一直都是一個礦產(chǎn)資源儲量十分豐富的國家，同時礦產(chǎn)的種類較為齊全，這也為我國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供了有利的條件。雖然礦產(chǎn)資源數(shù)量龐大，但是人口眾多，所以人均占有量也較少[1]。

在這些資源中，要數(shù)大理石巖的儲量占比相對較大。大理石是我國建筑行業(yè)較為常用的一種材料，由于其堅硬度較高、外形好，受到了廣泛的歡迎[2]。大理石的數(shù)量也位于我國礦產(chǎn)資源儲備量的前列，但是對于開采的條件要求十分苛刻，因此，在開采的過程中需要更為嚴(yán)謹(jǐn)。

大理石巖的礦床多為層疊式伴生礦床，雖然分布范圍較廣，但是貧礦多，富礦少，同時，巖石的開采條件一般也呈現(xiàn)出復(fù)雜的情況，在開采的過程很容易造成事故的發(fā)生，產(chǎn)生或多或少的經(jīng)濟損失[3]。最近幾年，對于大理石巖開采工程的數(shù)量逐年增加，這也使得相關(guān)的開采技術(shù)慢慢成熟，在施工的過程中大幅度地提高開采的效率和質(zhì)量[4]。

對于大理巖地質(zhì)儲量的預(yù)測也是開采技術(shù)中較為重要的一個環(huán)節(jié)，其對最終的開采結(jié)果會產(chǎn)生影響[5]。傳統(tǒng)的礦產(chǎn)資源儲量預(yù)估測量方法主要是通過對礦床的賦存條件、分布情況、礦物成分、品位結(jié)構(gòu)以及地質(zhì)影響等作出分析研究，獲取對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)以上信息，再加上專業(yè)設(shè)備的處理，最終完成對于儲量的預(yù)測和估算，這種方式雖然可以得出結(jié)果，但是在實際應(yīng)用的過程中，每一個環(huán)節(jié)的執(zhí)行都很容易出現(xiàn)誤差，這導(dǎo)致最終的分析結(jié)果不具備可靠性和科學(xué)性[6]。面對這種情況，需要創(chuàng)建更加靈活的分析方法，并且在多種環(huán)境下及時作出反應(yīng)，以此來確保最終測量的精準(zhǔn)度[7]。另外，對于資源的管理也需要符合實際情況，并結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源管理的基礎(chǔ)要求，創(chuàng)建出全面、系統(tǒng)的管理制度，進一步規(guī)范管理范圍。因此，對建筑用大理巖地質(zhì)儲量進行建模分析與資源管理[8]。從多角度來對模型進行設(shè)計，并在分析的基礎(chǔ)上，添加部分的資源管理規(guī)定，以此來進一步完善優(yōu)化相對應(yīng)的分析結(jié)構(gòu)，進而提升我國礦產(chǎn)資源分析與管理的質(zhì)量和效率。

1 大理巖礦地質(zhì)儲量建模分析與資源管理探析

1.1 儲備量基本假設(shè)

在大理巖礦儲量建模分析以及資源管理前，需要先依據(jù)實際情況作出基本的假設(shè)。假設(shè)的過程中涉及許多方面。首先是地質(zhì)條件的限制，此處的地質(zhì)屬于較為松散的類型，并且礦床的分布范圍相對較為不均勻，礦區(qū)北側(cè)的大理巖石礦產(chǎn)較為分散，并且礦石的質(zhì)量也呈現(xiàn)出低質(zhì)的狀態(tài)，開采分析條件相對較差；而南側(cè)的大理巖礦的分布卻較為集中，礦場多為共生、伴生礦床，并且通過測量，礦產(chǎn)資源中的金屬元素含量以及占有比例相對較為固定，這也表明此處的礦產(chǎn)發(fā)育較為穩(wěn)定，不存在交叉發(fā)育的現(xiàn)象出現(xiàn)。所以，面對這種情況，需要依據(jù)不同的礦區(qū)分別作出假設(shè)，以此來確保最終分析結(jié)果的精準(zhǔn)性和可靠性。可以采用不同的礦產(chǎn)邊界品位來圈定存在的假設(shè)差異，尤其是對多元素的大理巖的伴生、共生礦床，更需要擴大假設(shè)的實際范圍，增強圈定的復(fù)雜程度。根據(jù)獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，計算大理巖礦的損失率和貧化率，具體如式(1)，式(2)所示：

(1)

(2)

其中，H為大理巖礦的損失率；β為品味范圍；d為邊界圈定值；J為大理巖礦的貧化率；α為假設(shè)的范圍定量；λ為采選冶參數(shù)；d為邊界圈定值。

通過以上計算，最終可以得出實際的大理巖礦的損失率和貧化率。將所計算出來的損失率和貧化率添加在假設(shè)之中，并且依據(jù)邊界品位、礦產(chǎn)的屬性等因素，來對大理石的礦產(chǎn)儲備量作出假設(shè)，為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。

1.2 設(shè)計有限差儲量分析網(wǎng)格

完成儲備量基本假設(shè)之后，設(shè)計有限差儲量分析表格。建模分析網(wǎng)格可以劃分為很多種類，而可以應(yīng)用于礦產(chǎn)儲備量分析的矩形網(wǎng)格和有限差網(wǎng)格，這兩種分析測量網(wǎng)格都有著固定的建模單元值，但是矩形分析網(wǎng)格創(chuàng)建的坐標(biāo)軸距離相對較大，在作出分析的過程中就會產(chǎn)生一定的差異，這些差異對于后續(xù)儲量的分析也呈現(xiàn)出隱式的情況，同時也會造成關(guān)聯(lián)式的錯誤，最終影響分析結(jié)果。而有限差分析網(wǎng)格則有所不同，它是通過計算單元值之間存在的有限差值，來建立平行的坐標(biāo)系和坐標(biāo)軸，然后，通過單元格所呈現(xiàn)的大小以及相對應(yīng)的作用方向來作出設(shè)置，再計算出對應(yīng)的距離和數(shù)值即可。所以，先計算平行軸的三維有限距離，如式(3)所示：

(3)

其中，K為平行軸的三維有限距離；δ為均勻范圍；μ為線性差值。

通過以上計算，最終可以得出實際的平行軸三維有限距離。將數(shù)值添加在所創(chuàng)建的有限差分析網(wǎng)格之中，如圖1所示。

根據(jù)圖1可以了解到有限差的分析網(wǎng)格構(gòu)造。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)二維的單元基礎(chǔ)，創(chuàng)建三維的分析計算網(wǎng)格，并增加差值的實際計算時間，同時在分析的過程中，有限差分析由于網(wǎng)格的密集，所以出現(xiàn)誤差的幾率也相對較少，這對于最終建模分析結(jié)果的精準(zhǔn)度也是一種保障。

1.3 創(chuàng)建EVS三維重疊測算分析模型

在完成有限差儲量分析網(wǎng)格的設(shè)計之后，接下來，需要創(chuàng)建EVS重疊測算分析模型，以此來對大理巖礦的實際儲備量作出分析計算。在上述的基礎(chǔ)之上，創(chuàng)建一種統(tǒng)一的分析預(yù)估模式，對儲備量先作出簡略地描述。根據(jù)多源異構(gòu)的特征，再加之收集的鉆孔地層信息，利用專業(yè)的設(shè)備，獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，隨后，建立EVS分層重疊測算矩陣，并計算重疊測算范圍，如式(4)所示：

(4)

其中，Y為重疊測算范圍;χ為多源范圍值;c為重疊轉(zhuǎn)換誤差。通過以上計算，最終可以得出實際的重疊測算范圍。之后，將該范圍作為模型分析的范圍，再加之地層建模以及巖性建模的輔助，進一步完善整個EVS重疊測算模型的分析精準(zhǔn)度。之后，建立分析作用矩陣，具體如式(5)～式(7)所示：

T=λ+0.5a-2θ

(5)

F=2λ+0.5a-4θ

(6)

V=3λ+0.5a-6θ

(7)

其中，T,F,V均為重疊的分析系數(shù)；λ為套用距離；a為混合百分比；θ為剖面距離。通過以上計算，最終可以得出實際的重疊的分析系數(shù)。將其添加在EVS重疊測算分析模型之中，并依據(jù)測算的情況，設(shè)立對應(yīng)的約束條件，再加之可視化技術(shù)的輔助，最終完成對EVS重疊測算分析模型的創(chuàng)建。

1.4 形成EVS重疊模型中的資源協(xié)調(diào)管理機制

在完成EVS重疊測算分析模型的創(chuàng)建之后，接下來，需要在形成的模型之中進行資源協(xié)調(diào)管理機制的創(chuàng)建。通常情況下，資源協(xié)調(diào)管理機制都需要建立在實際的應(yīng)用中，并且具有一定的關(guān)聯(lián)性，在協(xié)調(diào)的過程中不斷完善拓展，當(dāng)出現(xiàn)問題時，需要作出更改和完善，以確保其正確性和可靠性。首先，對開采的資源，它的存放、使用、屬性分析以及后續(xù)處理都需要進行管理規(guī)劃。可以成立聯(lián)合檢查小組，對于日常的工作作出核查、檢驗。同時促使各個部門之間加強資源開發(fā)與管理的交流與協(xié)作，聘請專業(yè)人員進行指導(dǎo)、檢查，將其中存在的問題以及缺陷進行更改和彌補，進一步完善審查監(jiān)督以及協(xié)調(diào)管理的相關(guān)機制，全面優(yōu)化礦山地質(zhì)資源管理的相關(guān)措施，加強資源的利用效率，統(tǒng)一各個監(jiān)察與管理的環(huán)節(jié)，增強薄弱環(huán)節(jié)的重視，有針對性地不斷完善礦山資源的協(xié)調(diào)管理機制。

1.5 數(shù)字化監(jiān)管完成地質(zhì)儲量建模分析與資源管理

在完成資源協(xié)調(diào)管理機制的創(chuàng)建之后，接下來，通過數(shù)字化的監(jiān)管來完成地質(zhì)儲量建模分析與資源管理。隨著計算機技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，數(shù)字化處理模式逐漸被應(yīng)用在礦山資源的管理之中?？梢岳脭?shù)字化的掃描功能對資源的數(shù)量、體積、屬性等數(shù)據(jù)信息作出處理和收集，并將其匯總在平臺之中，借助于CAD電子處理整合工具，將資源數(shù)據(jù)匯總，以三維可視化的形式呈現(xiàn)出來，利用定位監(jiān)測裝備對資源的應(yīng)用處理進行實時監(jiān)查，并建立礦床的三維模型，依據(jù)模型為基礎(chǔ)，作出資源管理，在數(shù)字化技術(shù)的輔助下，形成一整套的數(shù)字化監(jiān)管框架，完成最終的資源管理。

2 實例分析

2.1 P大理巖礦區(qū)儲量分析現(xiàn)狀簡述

本次主要是對P大理巖礦區(qū)儲量進行分析研究，P礦區(qū)位于湖北省孝昌縣小河鎮(zhèn)花山的一個沖礦場之中，位置偏東25°的方向，處于兩個縣的交界處，并且附近有大量的水源。礦區(qū)周邊的道路環(huán)境以及開采條件相對較好，并且交通十分便利。具體的位置圖如圖2所示。

根據(jù)圖2可以得知P礦區(qū)的實際地理位置。此礦區(qū)的地理位置雖然較好，但是外部環(huán)境、溫度環(huán)境卻存在一定的差異。礦區(qū)周圍的山脈呈現(xiàn)出南東高、北西低的特征，海拔也相對較高，大約為286.13 m。區(qū)內(nèi)地形切割較深，山體多呈現(xiàn)出渾圓的狀態(tài)，多為U型谷。所以，這樣的地形也給礦產(chǎn)資源的開采以及儲備量的估算造成了較大的難度，并且一定程度上還會影響最終的開采結(jié)果。不僅如此，P大理巖礦區(qū)坡地較多，對于礦產(chǎn)資源的管理也是十分困難，分析管理條件差異加大，極容易產(chǎn)生小誤差，并且相關(guān)測量設(shè)備的使用也會受到影響，產(chǎn)生信號混亂以及傳輸錯誤問題的發(fā)生，所以，P礦場儲備量以及資源的管理現(xiàn)狀較為糟糕，需要進行及時處理解決，以確保開采的順利實施。

2.2 P大理巖礦區(qū)實例分析

根據(jù)上述對P礦區(qū)現(xiàn)狀的分析，接下來，對其進行實際的分析與處理，具體的分析管理流程如圖3所示。

根據(jù)圖3中的數(shù)據(jù)信息，最終可以得出相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，對其作出分析，結(jié)果如表1所示。

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)信息，最終可以得出實例分析的結(jié)果：在相同的分析條件下，運用本文所設(shè)計的儲量建模對P礦區(qū)的礦產(chǎn)自然資源的儲備量作出估算，最終得出的誤差對比于為應(yīng)用建模分析和資源管理的測試組相對較小，這表明分析與管理的結(jié)果相對較好，具有潛在的應(yīng)用價值。

3 結(jié)語

建筑用大理巖礦地質(zhì)儲量建模分析與資源管理，對比于傳統(tǒng)的二維建模，三維建模的分析過程更加精細(xì)，在估算預(yù)測時，對于數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)度的要求也相對較高，最終得出的分析結(jié)果的呈現(xiàn)也更加清晰、直觀和準(zhǔn)確，再加上計算機技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)的輔助，更加優(yōu)化完善了對應(yīng)的結(jié)果。另外，在完成儲備量的預(yù)測后，還需要創(chuàng)新相關(guān)的資源管理制度規(guī)范，高效地解決資源應(yīng)用和存儲等問題，以此來提升整體大理巖礦開采額定質(zhì)量和效率，同時對于我國礦產(chǎn)資源技術(shù)也是一種提升。