礦塊模型的塊體尺寸參數(shù)設(shè)定方法研究

陳 揚，李 斌

（東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330013）

在三維礦體資源儲量估算過程中，選擇合理的塊體尺寸參數(shù)可以較為精確的構(gòu)建礦塊模型，從而提高估值結(jié)果的精度[1，2]。在礦產(chǎn)領(lǐng)域中，過往的經(jīng)驗表明當(dāng)塊體尺寸參數(shù)為基本勘查間距的1/4～1/2時，可以獲取較好的估值效果，但該方法只能初步確定礦塊尺寸的大小，難以確定較優(yōu)的塊體尺寸參數(shù)取值[3，4]。因此，本文以對比分析法作為主要分析方法，Micromine軟件作為建模軟件，通過分析不同礦塊尺寸下，采用距離冪次反比法得到的估值結(jié)果，對較優(yōu)礦塊尺寸參數(shù)的取值展開研究。

1 原始數(shù)據(jù)分析

本次研究以某鎢多金屬礦床的鎢礦體作為研究對象，其三維線框模型如圖1所示。在該礦體中，共施工16個鉆孔，包含原始鉆孔采樣數(shù)據(jù)226個，鉆孔間距為100m×60m，相應(yīng)的品位分布直方圖如圖2所示。由圖1可知，該礦體形態(tài)較復(fù)雜且變化幅度較大，走向北東，傾向南東。由圖2可知原始樣品的品位主要集中分布在0%～0.4%以內(nèi)，高品位值的樣品數(shù)量較少。

圖1 礦體線框模型

圖2 原始樣品品位分布直方圖

因此，在創(chuàng)建礦塊模型時，若垂向尺寸取值過大，則會導(dǎo)致估算得到的礦體體積大于實際礦體的體積；水平塊體尺寸參數(shù)可以取一個較大的值，減少計算量，并避免由于過多的塊體參與估值導(dǎo)致計算精度下降。

2 塊體尺寸參數(shù)分析與優(yōu)化

2.1 主礦塊尺寸參數(shù)分析與優(yōu)化

為確定塊體尺寸參數(shù)對資源儲量估算結(jié)果的影響，本次研究選擇不同的塊體尺寸參數(shù)構(gòu)建礦塊模型，對比分析相應(yīng)的資源儲量估算結(jié)果及其標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)。根據(jù)該礦體的鉆孔間距，本次研究中先固定垂向塊體尺寸1m，設(shè)置最小水平塊體尺寸為20m×12m，以5m×3m為間距，連續(xù)劃分八組水平塊體尺寸，最大水平塊體尺寸為55m×33m。在保證其它估值參數(shù)不變的前提下，在Micromine軟件中選擇橢球體模型進行數(shù)據(jù)搜索，搜索半徑為3倍鉆孔間距，即300m；扇區(qū)數(shù)設(shè)置為4，即沿著搜索橢球體的長軸和短軸進行搜索；最小樣品數(shù)設(shè)置為2，減少叢聚效應(yīng)對估值結(jié)果的影響；原始樣品數(shù)量較少，不限制最大樣品數(shù)，確保能夠充分利用已知樣品數(shù)據(jù)。根據(jù)上述設(shè)置好的參數(shù)，采用距離冪次反比法進行估值，不同水平塊體尺寸參數(shù)下的估值得到的礦石體積，其變化曲線如圖3所示，對應(yīng)的估值結(jié)果統(tǒng)計分析結(jié)果則如表1所示。

表1 不同水平塊體尺寸下的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)統(tǒng)計表

圖3 不同水平塊體尺寸下的礦石體積變化

由表1可知，隨著水平塊體尺寸參數(shù)的增大，塊體數(shù)顯著減少；當(dāng)品位均值變化不明顯，但最大值逐漸減小，最小值逐漸增大；標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)整體呈下降趨勢，且在塊體尺寸分別為20×12和25×15時，標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)的變化均較小。由圖3可知，隨著水平塊體尺寸的增大，體積變化明顯增大；水平塊體尺寸參數(shù)為20m×12m～30m×18m之間時，變化較平緩。綜上所述，在保持足夠精度的情況下，優(yōu)先選取較大的塊體尺寸，即較優(yōu)的水平塊體參數(shù)為30m×18m。

同理，在其它估值參數(shù)保持不變的情況下，將水平塊體尺寸參數(shù)設(shè)定為30m×18m，最小垂向尺寸設(shè)置為1m,并以1m為間隔，連續(xù)劃分五組垂向尺寸，最大垂向尺寸為5m。采用距離冪次反比法，計算不同垂向尺寸下的礦石體積，其變化曲線如圖4所示，對應(yīng)的估值結(jié)果統(tǒng)計分析則如表2所示。

表2 不同垂向尺寸下的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)統(tǒng)計表

圖4 不同垂向尺寸下的礦石體積變化

由表2可知，隨著垂向尺寸的增大，塊體數(shù)逐漸下降；品位均值﹑最大值以及最小值變化均不明顯；標(biāo)準(zhǔn)差變化和變異系數(shù)整體呈上升趨勢，在垂向尺寸為2m～3m之間時，變異系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差變化整體較小。由圖4可知，當(dāng)垂向尺寸為1m～4m時，礦石體積變化較平緩，繼續(xù)增大至5m時，礦石體積則有明顯上升。綜上所述，較優(yōu)的垂向尺寸參數(shù)為3m。

綜合以上的對比分析結(jié)果可知，該鎢礦體的主礦塊尺寸參數(shù)設(shè)置為30m×18m×3m時估值效果較好。

2.2 次級礦塊尺寸的確定

由上述對實驗礦體的形態(tài)和厚度分析結(jié)果可知，該礦體厚度較小，且形態(tài)起伏較大。在創(chuàng)建局部形態(tài)起伏較大或厚度特別小的礦體時，主礦塊尺寸參數(shù)的大小顯著大于該部分礦體的厚度時，該區(qū)域的單個礦塊之間的間隔較大，無法表達(dá)礦體的實際形態(tài)，從而難以展示品位的實際空間分布規(guī)律，降低品位估值的精度。因此，需要將主礦塊尺寸劃分為更小尺寸的次一級塊體，即次級礦塊。

次級礦塊的劃分不影響礦塊模型的精度，但會明顯延長計算時間。因此，對于次級礦塊尺寸的劃分，參照主礦塊尺寸的劃分范圍，設(shè)置為主礦塊尺寸的1/4到1/2之間即可取得較好的估值效果。

3 結(jié)論

本文結(jié)合礦體的實際形態(tài)以及產(chǎn)狀等要素，并結(jié)合經(jīng)驗礦塊尺寸取值范圍的方式，在保證其它估值參數(shù)變量保持一致的前提下，通過劃分多組尺寸大小不同的水平塊體尺寸和垂向尺寸，通過對應(yīng)用距離冪次反比法計算出的塊體模型的體積以及相應(yīng)的估值結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)進行對比分析，逐步研究較優(yōu)的水平礦塊尺寸參數(shù)取值和垂向尺寸參數(shù)取值。實驗結(jié)果表明，當(dāng)塊體尺寸在鉆孔間距的1/4到1/2之間時，效果比較理想，實驗礦體的較優(yōu)塊體尺寸參數(shù)為30m×18m×3m。

因此，這種以估值后的礦石體積變化作為初步分析指標(biāo)，確定較優(yōu)塊體尺寸范圍，然后通過分析估值結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)等兩個精度評定指標(biāo)確定較優(yōu)取值的對比分析法，在實際工作中具有一定的參考價值。