水平斷面法在石灰?guī)r礦資源量估算中的應(yīng)用探討

李祥庚，何芝慧

（廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，廣西 南寧 530023）

廣西來賓市某石灰?guī)r礦區(qū)賦礦層位主要為馬平組、黃龍組，少部分為大埔組。賦礦地層呈單斜層狀產(chǎn)出，產(chǎn)狀平緩，平均產(chǎn)狀280°∠16°，形態(tài)簡單，礦區(qū)內(nèi)各巖性地層段之間均為整合接觸關(guān)系。礦區(qū)屬峰叢洼地地貌，由多座呈塔狀或錐狀的山峰組成，最高峰位于礦區(qū)中部，峰頂高程288.8m，最低為西面的洼地，高程89.0m，高程高差近200m。

針對礦區(qū)石灰?guī)r礦體形態(tài)簡單、產(chǎn)狀穩(wěn)定、礦石質(zhì)量穩(wěn)定、礦區(qū)山體形態(tài)復(fù)雜、地形起伏變化較大等特點，采用平行斷面（剖面）法并不能完全控制山體的形態(tài)特征，會存在計算誤差。而水平斷面法則是直接利用等高線切割山體，山體的地形變化形態(tài)均能完整表現(xiàn)出來，這種估算方法可最大限度地減少由于地形變化所帶來的計算誤差。

結(jié)合礦區(qū)地形起伏較大的特征，一般選用10m 或者20m 高差的等高線對礦體依次進行水平切割，切割出來的礦體塊段根據(jù)其上下水平斷面面積差情況選擇相應(yīng)的公式進行體積計算，最后根據(jù)相應(yīng)礦石的平均體重系數(shù)計算得出礦體的質(zhì)量。

1 水平斷面法估算過程

1.1 水平斷面的選取

首先，根據(jù)礦區(qū)的實際情況，確定好礦區(qū)的資源量估算范圍、底盤面（最低可采面）以及水平斷距（水平斷距越小，越能反映礦區(qū)地形變化系數(shù)，計算出的數(shù)據(jù)越精確，但工作量會相應(yīng)增多，應(yīng)充分結(jié)合礦區(qū)實際情況來確定），讀取最低可采標(biāo)高，由最低可采標(biāo)高往上，按等距（本礦區(qū)采用20m水平斷距）依次確定水平斷面標(biāo)高。然后，利用Section輔助軟件裁剪等高線，只保留資源量估算范圍內(nèi)的等高線，在裁剪出來的等高線中挑取、篩選與水平斷面標(biāo)高相對應(yīng)的等高線，用挑選出來圈閉的等高線造區(qū)生成相應(yīng)高程的水平斷面（見圖1）；最后，把生成的水平斷面按同一標(biāo)高依次歸類，形成各個標(biāo)高的水平斷面圖。

等高線挑選方法：先根據(jù)線屬性賦參數(shù)，再通過篩選圖元功能進行選取。具體操作步驟如下：

（1）用Section輔助軟件打開礦區(qū)地形圖，勾選編輯地形線圖層；

（2）點擊Section 輔助軟件下方的屬性篩選功能，軟件會彈出篩選圖元的對話框（見圖2），然后選中當(dāng)前線文件，點擊確定，軟件自動彈出表達式輸入對話框。

（3）在彈出表達式輸入對話框中點擊輸入公式（見圖3）：點擊選擇高程屬性%需要挑選的等高線高程數(shù)據(jù)==0，點擊確定，軟件就自動選中需要挑選的等高線以及N倍高程的等高線。比如：需要挑選100m的等高線，輸入公式：點擊選擇高程%100==0，此時軟件就會自動選中100m、200m、300m等N×100m的等高線。需要注意的是：不同的地形圖上地形線高程屬性結(jié)構(gòu)命名會存在不同，有的直接用中文“高程”命名，有的則用英文“ELEV”命名，或許還有用其它字符命名的，因此在篩選之前，一定要查清楚高程屬性結(jié)構(gòu)名稱。

（4）把軟件篩選選中的等高線復(fù)制到新建圖層中，用對應(yīng)的高程數(shù)據(jù)命名圖層。此時篩選出來的等高線中還可能有其它N倍高程的等高線，則需進一步人工或者軟件篩選，需要用到的等高線就剪切到其他圖層，不需要的則刪掉。

1.2 礦體塊段劃分

按照礦區(qū)勘探線剖面圖、礦體平面分布圖上圈定的礦體，對應(yīng)進行水平斷面圖上礦體的劃分。礦體劃分步驟如下：

（1）在勘探線剖面圖上標(biāo)出各水平斷面線的位置。操作方法為：用MAPGIS 軟件中的陣列復(fù)制線功能，從最低可采標(biāo)高線開始往上依次等距陣列復(fù)制，線間距就按照最初確定的水平斷距（本礦區(qū)采用20m 水平斷距）；

（2）把勘探線剖面圖上同一標(biāo)高水平斷面線上與礦體分界線的交點，垂直投影到勘探線剖面圖的平面圖上，然后再把平面圖上的交點投影到相應(yīng)標(biāo)高的水平斷面圖的勘探線上。需要注意的是：為了防止搞混出現(xiàn)錯誤，需單獨依次投影，而且投影出來的交點要及時標(biāo)上礦體編號。

（3）在水平斷面圖上，相鄰勘探線上的交點按礦體對應(yīng)直線相連。對于往礦區(qū)邊界方向，沒有勘探線控制的部分，則根據(jù)礦體平面分布情況進行圈連，最后一條勘探線上的礦體分界點，與礦體平面分界線和水平斷面邊界線的交點進行直線相連。如果礦體平面分界線與水平斷面邊界線沒有相交點，礦體分界線則按礦體實際走向進行延伸。另外，對于相鄰勘探線上未出現(xiàn)的礦體或夾石層，則按相關(guān)礦產(chǎn)勘查規(guī)范原則進行尖推處理。

（4）在劃分好礦體的水平斷面圖上，礦體塊段按資源量類別、勘探線控制以及工程控制程度的原則進行劃分，形成相應(yīng)的塊段分界線。然后用塊段分界線裁切水平斷面區(qū)塊，并修改線、區(qū)塊屬性加以區(qū)分。最后按礦體類型+資源量類別+塊段序號的原則（如：A1-KZ-1）自上到下、從左到右依次對塊段進行編號。

1.3 資源量估算

各個標(biāo)高水平斷面圖上劃分好礦體塊段的區(qū)塊，用MAPGIS 軟件或者Section 輔助軟件進行實際面積的讀取。讀取方式可直接用選擇工具讀取區(qū)塊實際面積，也可通過區(qū)塊賦屬性的方式進行批量導(dǎo)出面積數(shù)據(jù)，需注意的是批量導(dǎo)出的面積數(shù)據(jù)只是圖面面積，不是實際面積，需按比例換算成實際面積。把讀取出來的水平斷面實際面積按順序列表，用相對應(yīng)的公式計算礦體塊段體積、質(zhì)量（見表1）。

表1 A1-KZ-1資源量估算表

資源量估算公式如下：

（1）體積估算公式：

①當(dāng)相鄰兩等高線水平斷面平面面積相對面積差(S1+S2)/S1≤40%時,用梯形體積公式：

②當(dāng)相鄰兩等高線水平斷面平面面積相對面積差(S1+S2)/S1＞40%時，用截錐體積公式：

③當(dāng)某一等高線水平斷面平面面積之上為近似于點尖滅(如山頂至該平面)，將其等同一個圓錐體，采用圓錐體積公式：

（2）礦石資源/儲量估算公式：相鄰兩等高線水平斷面平面之間礦層資源/儲量估算公式為：

礦區(qū)總資源/儲量：

式中：S1、S2——相鄰兩等高線水平斷面平面面積，m2；

L——相鄰兩等高線水平斷面平面之間間距，m；

V——相鄰兩等高線水平斷面平面間礦體體積，m3；

Q總——礦區(qū)總資源/儲量，104t；

D——礦石平均體重。

2 估算方法對比分析

水平斷面法是按照不同水平（等高線）切割礦體估算資源量，其原理是將礦體近似為在不同水平的斷面直線連接的幾何體，根據(jù)水平斷面面積和斷面高差估算資源量。其計算方法與平行斷面法相同，只是選取的估算斷面不同而已，因此本次運用平行斷面法進行驗證估算是合理的，符合相關(guān)規(guī)范要求。

對于本次采用水平斷面法計算出的資源量結(jié)果，為了驗證其精確性，選取礦區(qū)內(nèi)某一獨立山體地形變化不大的部分礦體塊段作為驗證對象，運用其他相同計算原理的資源量估算方法——平行斷面法對其進行估算驗證。

本次選取分布于礦區(qū)內(nèi)延伸較長的礦體（A-5 和A-6），其地形變化不大的100～160m 高程之間的塊段，采用水平斷面法和平行斷面法進行估算并類比。從表2、表3可以看出，經(jīng)對比，兩個礦體塊段的資源量誤差分別為3.13%和3.30%，誤差值均在規(guī)范表明本次礦區(qū)采用的資源量估算方法是合理的，資源量估算結(jié)果是精確可靠的。

表2 平行斷面法驗證資源量估算匯總表

表3 資源量估算方法對比表

3 結(jié)論

（1）此次運用水平斷面法估算石灰?guī)r礦資源量過程中，采用MAPGIS 軟件、Section 輔助軟件進行礦區(qū)水平斷面的選取、制圖以及塊段頂?shù)装迕娣e的讀取，另外各項數(shù)據(jù)均采用表格軟件按相應(yīng)公式進行計算及統(tǒng)計，全部過程均通過專業(yè)軟件進行操作，大大降低了人為因素所造成的計算誤差，提高了數(shù)據(jù)的精確程度。

（2）通過估算驗證結(jié)果表明，本次礦區(qū)采用的資源量估算方法是合理的，資源量估算結(jié)果是精確可靠的。與平行斷面法相比，水平斷面法更加兼顧到了礦區(qū)地形變化較大的特性，減少了地形變化所帶來的計算誤差。因此表明，水平斷面法更加適用于山體形態(tài)復(fù)雜、地形起伏較大的石灰?guī)r礦區(qū)的資源量估算。