基于Surpac的西北某金屬礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建與應用

孟少勇 杜 婷

(包鋼集團礦山研究院有限公司)

我國西北某金屬礦采區(qū)內(nèi)礦體出露于地表，呈一巨大的不規(guī)則透鏡體產(chǎn)出，東西長1 250 m，南北寬415 m，向下延伸的最大深度達1 030 m。礦體走向近EW，向SE或SW傾斜，傾角平均為57°。礦體圍巖主要為板巖、變質(zhì)砂巖、石英巖等。該礦山礦產(chǎn)資源豐富，含有儲量巨大的鐵資源和其他稀有金屬資源。該礦山從地質(zhì)勘探時期到礦山生產(chǎn)階段，積累了豐富的地質(zhì)資料，加之礦儲資源種類繁多，數(shù)據(jù)龐雜，該類因素對礦儲地質(zhì)數(shù)據(jù)保存、整理、統(tǒng)計和應用造成了一定的困難。本研究結(jié)合Surpac軟件對該礦地質(zhì)數(shù)據(jù)進行整理和歸集，構(gòu)建礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫。

1 礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

Surpac軟件可為地質(zhì)、采礦、測量和生產(chǎn)管理提供信息共享平臺，具備了地表、實體模型創(chuàng)建，巷道三維可視化視圖設計，礦石儲量計算，爆破設計，露天境界優(yōu)化，生產(chǎn)優(yōu)化等諸多功能。同時，具備面向多用戶的開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)技術，支持Access、SQL server、Oracle、paradox等數(shù)據(jù)庫類型[1]。

1.1 表單數(shù)據(jù)準備及規(guī)則化處理

構(gòu)建地質(zhì)數(shù)據(jù)庫時，應首先錄入表單信息。除了強制類數(shù)據(jù)表外，可人工添加其他類型數(shù)據(jù)表來完善數(shù)據(jù)庫。編輯數(shù)據(jù)表字段可通過設置“類型”、“長度”、“小數(shù)位數(shù)”、“上限下限”等字段實現(xiàn)對相應數(shù)據(jù)的約束。表單信息與實際數(shù)據(jù)應一一對應，建庫前，應首先對收集的數(shù)據(jù)進行規(guī)則化整理，以滿足Surpac軟件要求。本研究構(gòu)建了4幅Excel表，分別命名為空口表、測斜表、巖性表和樣品表(圖1)，分別用于記錄探礦工程孔口位置、測斜、巖性和樣品化驗數(shù)據(jù)。

圖1 孔口表、測斜表、巖性表和樣品表表頭

為滿足數(shù)據(jù)庫構(gòu)建要求，確保后續(xù)調(diào)用順利，需要對表格進行簡單調(diào)整，即更改文件后綴“.xls”為“.csv”，用記事本方式打開“.csv”文件并刪除尾部逗號。為避免校驗錯誤，數(shù)據(jù)錄入過程應確保：①4幅表單數(shù)據(jù)相同或關聯(lián)部分的數(shù)據(jù)和格式應相同，內(nèi)容可以相互應證，尤其鉆孔深度數(shù)據(jù)務必一致； ②取樣段長度數(shù)據(jù)從0開始，不為空值；③取樣段樣長數(shù)據(jù)根據(jù)表數(shù)據(jù)計算，確保關聯(lián)表數(shù)據(jù)統(tǒng)一；④樣品表中元素數(shù)據(jù)沒有時，以“0”或“空值”代替，無負值或其他代替符號。

1.2 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫框架構(gòu)建

本研究在Surpac軟件中建立了5個表格，即鉆孔口表(collar)、測斜表(survey)、轉(zhuǎn)換表(translation)、巖性表(lithology)和樣品表(sample)[1]，其中，前3幅表為系統(tǒng)強制性表格，巖性表和樣品表為手動添加表格(圖2)。

圖2 手動添加巖性表、樣品表

孔口表(collar)是保存探礦工程孔口信息的表格，含hole_id、x、y、z、max_depth、hole_path 6個強制字段[2]。為保證數(shù)據(jù)庫鉆孔的完整性，數(shù)據(jù)庫添加了勘探線號、勘探線_id 2個字段，設置了鉆孔質(zhì)量、見礦與否、記錄人員等備選字段信息。為保證軟件版本兼容性，鉆孔編號采用字母表示[2]。x、y、z分別表示鉆孔東向、北向和高程坐標，max_depth表示鉆孔最大深度，hole_path表示孔跡，有垂直類鉆孔、分段測斜類鉆孔，或“空值”忽略孔跡。

測斜表(survey)記錄探礦工程測斜數(shù)據(jù)，記錄鉆孔在一定距離上的鉆進方向和深度[2-3]，包含hole_id、depth、x、y、z、dip、azimuth 7個字段。depth表示測斜深度，dip表示傾角，azimuth表示方位角。建模過程中，通過數(shù)據(jù)比對發(fā)現(xiàn)，正常鉆孔方位角基本集中于同一角度(7°)。不正常鉆孔方位角分散且不統(tǒng)一，后期鉆孔顯示出現(xiàn)偏斜，本研究將該礦山的鉆孔方位角統(tǒng)一為7°后，所有鉆孔在空間位置上的顯示均正常。可見，通過建立測斜表，使用數(shù)據(jù)庫顯示鉆孔模型，可以對原始記錄數(shù)據(jù)進行校驗及錯誤更正。

轉(zhuǎn)換表(translation)是系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的表，通過對一些屬性進行設置，可以實現(xiàn)某些特定要求下的數(shù)據(jù)過濾和備注，本研究礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建中不對該表進行更改。

巖性表(lithology)記錄每段探礦工程的巖性，包含hole_id、samp_id、depth_from、y_from、x_from、z_from、depth_to、y_to、x_to、z_to 10個字段，此外，還需要添加巖性字段。samp_id表示每個取樣段編號，巖性字段記錄每個取樣段的巖性信息，其余字段用于記錄樣品段在三維空間中的起止位置。

樣品表(sample)記錄樣品段信息，除已有字段外，在本研究礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建模中需要添加、樣長和樣品中所含各種元素的字段(圖3)。

在建立各類表后，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型和大小，需對表中原有字段或添加字段的屬性進行設置，確保填入其中的數(shù)據(jù)正確。該類屬性包括“類型”、“長度”、“小數(shù)位數(shù)”、“大小寫”、“上下限”、“物理或虛擬表達式”、“引用字段或表達式”等。屬性設置可根據(jù)錄入數(shù)據(jù)的需求進行更改，如在“類型”屬性中可選擇固定長度(character)、浮點(real)；在添加字段的“類型”屬性中可選擇字符、布爾、日期、實數(shù)等；對“長度”、“小數(shù)位數(shù)”、“上限”、“下限”、“屬性”的設置，可實現(xiàn)對記錄數(shù)據(jù)的限制和過濾；對于“物理或虛擬表達式”屬性的設置，可選擇物理的、虛擬的和表達式3種；“引用字段或表達式”設置可根據(jù)需要進行手動添加。經(jīng)過以上一系列操作，地質(zhì)數(shù)據(jù)庫框架便構(gòu)建完畢。

圖3 樣品表中添加的各元素字段

1.3 鉆孔數(shù)據(jù)導入

Surpac軟件提供了“直接輸入”和“導入數(shù)據(jù)”2種數(shù)據(jù)輸入方式[2]，為加快數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建速度，本研究采用“導入數(shù)據(jù)”方式構(gòu)建礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，即要求Execl文件中的數(shù)據(jù)與Surpac軟件構(gòu)建的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫框架內(nèi)的字段嚴格對應。數(shù)據(jù)導入后，系統(tǒng)會彈出1個包含數(shù)據(jù)載入數(shù)、更新數(shù)、拒絕數(shù)的“.txt”報告，并提示拒絕數(shù)據(jù)的原因。根據(jù)提示，對原數(shù)據(jù)中不符合的部分進行修改和設置，從而完成礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建。

2 礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫應用

在礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建中，根據(jù)需要可將文字、數(shù)字類的鉆孔信息(如孔跡，坑道取樣軌跡線等描述類信息)轉(zhuǎn)化為三維模型，最大程度上模擬出勘探工程中的實際狀況，實現(xiàn)數(shù)據(jù)到模型的有效轉(zhuǎn)換，鉆孔在空間中的位置及其與礦體的相對關系便可一目了然。本研究調(diào)整系統(tǒng)中鉆孔的顯示狀態(tài)，可在三維空間中顯示出所需表達的數(shù)據(jù)類型，例如給鉆孔數(shù)據(jù)中的巖性和樣品品位設置對應顏色，可便于分析鉆孔取樣段中TFe品位高低，進而有效判斷出有用礦物品位在空間上的分布規(guī)律(圖4)[3]。

圖4 樣段中TFe品位在局部鉆孔上的分布情況

在構(gòu)建的鉆孔數(shù)據(jù)庫中可方便、快捷的進行數(shù)據(jù)查詢(圖5)，根據(jù)勘探和生產(chǎn)需要刪除或更新數(shù)據(jù)信息。本研究構(gòu)建的礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫收錄了測斜數(shù)據(jù)5 580條，孔口數(shù)據(jù)1 625條，巖性及樣品信息36 000余條，利用數(shù)據(jù)庫功能進行了鉆孔數(shù)據(jù)優(yōu)化，強化了數(shù)據(jù)保存整理工作，極大提高了重要數(shù)據(jù)存儲的完整性、規(guī)范性和安全性[4]。

在礦體解譯方面，利用本研究構(gòu)建的礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，能夠簡單、準確、快速地確定礦體范圍，設置鉆孔顯示風格，根據(jù)不同需要給相應巖性和樣品段賦值，顯示鉆孔、導入礦體勘探線，利用剖面切割命令，可得到鉆孔剖面與地表的交線，連接鉆孔各巖性邊界，確定礦體外推長度，并圈定該剖面的主要礦體形態(tài)(圖6)。針對不同剖面進行重復操作，可建立礦體模型。

圖5 礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫中表數(shù)據(jù)查詢界面

圖6 礦山某剖面礦體解譯結(jié)果

根據(jù)本研究構(gòu)建的礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，可提高礦體儲量估算的準確性。通過對鉆孔數(shù)據(jù)庫內(nèi)的樣品長度進行組合，可以作為礦體模型估值的數(shù)據(jù)源，也可以為后期采礦工程中的配礦工作做好準備。本研究按照樣品全區(qū)的平均取樣長度，在礦體內(nèi)部進行組合，通過數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)提取命令，提取樣品表中的全部樣長，建立1個樣長的文件，而后利用數(shù)據(jù)庫分析命令下的基礎統(tǒng)計功能，對全部樣長進行統(tǒng)計(圖7)，并生成報告文件[5]。同時還可根據(jù)數(shù)據(jù)庫和礦體模型的相交情況得到鉆孔與實體的相交報告。上述2個報告數(shù)據(jù)獲取后，便可通過數(shù)據(jù)庫組合命令，根據(jù)勘探工程，對樣長進行組合。樣長組合后生成的文件可在礦體儲量估算中進行應用。

圖7 樣長統(tǒng)計

圖8 取樣段中TFe品位分布特征

3 結(jié) 語

采用Surpac軟件，構(gòu)建了我國西北地區(qū)某金屬礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了對繁雜勘探、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一整合和保存，可為該礦山采礦工程、地質(zhì)工程、礦儲估算、礦石品位動態(tài)管理等工作提供有力支持。