金屬礦三維地質建模與水文地質評價

姜 琪，張啟祿，董寶輝

（1.青海省有色地質礦產勘查局八隊，青海 西寧 810000；2.青海省有色地質礦產勘查局七隊，青海 西寧 810000）

礦產資源是社會發(fā)展的物質基礎，但在開采的過程中，礦山地質災害時有發(fā)生，因此為減少發(fā)生頻率，提高礦產資源的開采效率，開始對礦山進行三維地質建模[1]。但還遠遠不夠，還要對礦山的水文地質進行評價，研究地下水的分布和形成規(guī)律，以便為開采工作的進行打好基礎，進一步保證工作的安全性。本文以某金屬礦區(qū)為例，對此礦區(qū)進行三維地質建模，并對此金屬礦區(qū)的水文地質特征進行分析，為金屬礦產資源的開采提供便利，提高開采工作的效率。

1 金屬礦三維地質建模

文章以某礦區(qū)為例，根據相關調查，采取平行剖面建模方法為最佳。建模步驟為下：

（1）數據預處理。數據預處理是非常關鍵的一步，關系著三維模型建立是否正確，關系著整個開采是否能夠順利進行。數據的預處理環(huán)節(jié)主要的工作是鉆孔數據庫的建立。鉆孔數據是三維地質模型最重要的數據，相關專家在兩個鉆孔之間截取一系列剖面圖，對各個剖面圖繪出地質體的輪廓線，進行合理連接，得出地質實體[2]。以某礦區(qū)為例，其鉆孔數據庫結構表如表1所示。

表1 某礦區(qū)鉆孔數據庫結構表

（2）三維地質模型建立過程。在完成數據預處理后，對礦體的剖面進行實測，采用地質界線分區(qū)和圖切剖面的方法，建立三維地質模型。地質界線分區(qū)就是以斷層、地層界線等地質界線為界，將面積較大的研究區(qū)域劃分為若干個小區(qū)塊，并在這些區(qū)塊中分別完成剖面編輯、剖面導入、剖面連接等操作，從而建立每一區(qū)塊的三維地質體模型，最終將所有區(qū)塊整合在一起，形成全區(qū)的三維地質模型。圖切剖面就是根據每個區(qū)塊剖面數據來判斷礦山的地質構造和礦山蝕變帶的走向，主要作用是能夠讓地質工作者充分認識礦區(qū)內的地質情況，以此確定礦產資源的大致方位。金屬礦三維地質模型的完整建立，是在以上兩種方法結合的基礎上進行的，其模型建立流程如圖1所示。

圖1 三維地質建模流程圖

（3）數字化驗證。數字化驗證是三維地質模型建立的最后一步，它主要通過DTM完成，作用主要是驗證礦區(qū)各種地形的數據參數，如坡度、坡向、粗糙度等是否足夠準確。把三維地質模型中的等高線文件導入到Micromine軟件中，通過DTM技術進行驗證。模型最大的特點就是對各類數據的分析，而數據分析采用有限差分法和分區(qū)法，即假定每個礦段都是均質的，將給定的參數初值代入有限差分法的數字模型中，計算各時段各節(jié)點的礦體數值，然后與數據庫中的數值進行比較，不斷的修改各參數。當兩者間誤差最小時，為最佳數字模型，計算兩者誤差的目標函數如下：

（4）模擬結果對比。利用三維地質模型勘探金屬礦，需要的時間包括人工操作時間、自動檢測時間和反復驗證時間。

分別采用傳統(tǒng)勘探方法和三維地質模型勘探方法進行工作效率對比實驗，從對比曲線可以分析出，傳統(tǒng)的勘探方法，耗時過長，均超過35s，而且從曲線走勢能夠分析出，每次的工作耗時的波動性較大，因此證明傳統(tǒng)勘探方法易受客觀因素影響，一致性差。而三維地質建模方法不僅在耗時方面具有優(yōu)勢，而且在穩(wěn)定性上也表現良好，準確性也較高。曲線對比如圖2所示：

圖2 工作效率曲線

2 水文地質評價

2.1 水文地質評價內容

水文地質評價的主要內容是研究地下水的分布和形成規(guī)律、地下水的物理性質和化學成分以及地下水對礦區(qū)的影響。因此在今后的金屬礦開采時，要重視對礦區(qū)水文地質評價和對水文地質問題的評價，主要應考慮以下內容：重點評價地下水對巖層和礦體產生的作用和影響，對可能產生的地質災害進行判斷，并提出預防措施；查明地下水在自然狀態(tài)下的變化情況，然后對比采礦工作對地下水的影響，在此基礎上，對地下水進行相應處理；從上程角度，按地下水對上程的作用與影響，從不同角度進行分析。

2.2 水文地質評價步驟

水文地質評價步驟有：測繪：用一定比例尺的地質圖作底圖，通過點、線、面的觀測和記錄，查明或了解有關問題，沒有地質底圖時，用地形圖作底圖，進行地質、水文地質測繪。物探：主要包括電法、電磁波法、淺震、放射線法等。這種方法的針對性和適應性更強。測試：水文地質測試包括抽水測試、注水測試、壓水測試、試坑滲水測試、地下水實際流速測定和連通試驗等，但用的最多的是鉆孔抽水試驗。試驗：采取一定數量的巖樣做磨片鑒定、化學分析和物理力學性測定；土樣、砂樣做物理性質、水理性質、化學性質、力學性質測定；水樣做化學分析、光譜分析、細菌分析。結論：對以上步驟得出的結果進行整合，最后得出一份詳細的水文地質評價表。

3 結語

隨著社會的發(fā)展，對礦產資源的需求量會越來越大，相應的，開采深度也會增加，地質災害頻發(fā)，為避免出現這一情況，就要在開采之前，建立金屬礦區(qū)三維地質模型和水文地質評價，有利于礦產資源的開采，提高工作效率，保證人們的生命安全。

[1]楊金富,周仕雄,薛力鵬.基于DIMINE的會理拉拉銅礦三維地質建模及儲量估算[J].金屬礦山,2016,V45(8):114-118.

[2]歐陽菲,羅先熔,王艷忠,等.數字礦山建設及三維地質建模--以金廠金礦為例[J].桂林理工大學學報,2016,36(2):214-222.