大寶山礦地質(zhì)模型的建立與應(yīng)用

林秀云，邱振華

(廣東省大寶山礦業(yè)有限公司，廣東 韶關(guān)市 512128)

0 引言

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是礦業(yè)軟件方面的迅猛發(fā)展與企業(yè)數(shù)字化理念的提升，三維軟件在礦山的應(yīng)用越來(lái)越普遍，提高了地質(zhì)人員的工作效率，并提高了管理礦山日常生產(chǎn)活動(dòng)的效率。

大寶山礦是一座大型多金屬露天礦山，礦物種類(lèi)較多，以鐵、銅、鉛鋅、硫、鎢為主。＋750m以上主要為褐鐵礦，＋750m以下為銅、鉛鋅、硫、鎢礦。褐鐵礦已于2015年采完，目前主要開(kāi)采銅硫礦。銅硫礦區(qū)以勘探線號(hào)劃分為南、中、北3個(gè)區(qū)域，15線以南為南部礦區(qū)，以鉛鋅礦、磁黃鐵礦型銅礦、磁硫礦為主，局部伴生鎢礦；15線至51線為中部礦區(qū)，以黃銅礦、硫鐵礦為主，局部見(jiàn)鉛鋅、鎢等；51線至63線為北部礦區(qū)，以黃銅礦、硫鐵礦為主，少量鉛鋅。各礦區(qū)礦體之間組合比較復(fù)雜，不同類(lèi)型的礦體常相互疊置產(chǎn)出，同一類(lèi)型礦體分枝復(fù)合也常出現(xiàn)。復(fù)雜的礦體地質(zhì)條件給礦山地質(zhì)工作帶來(lái)了繁重的任務(wù)及難度。

因此，亟待運(yùn)用DIMINE三維軟件在大寶山礦建立鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)和礦體三維模型，使地質(zhì)資源成為一個(gè)隨時(shí)可以查閱、分類(lèi)、抽取的“圖書(shū)館”，為礦山日常生產(chǎn)工作打好基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)模型的建立

依據(jù)大寶山礦實(shí)際狀況，建立了地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、地表模型、礦體模型、礦塊模型與估值等。

1.1 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)是地質(zhì)建模的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，完整的勘探數(shù)據(jù)對(duì)礦山地質(zhì)工作意義重大。通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)表格，將地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)完整保存下來(lái)，同時(shí)利用該表格快速建立三維鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)。

地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)表格包括：鉆孔信息、測(cè)斜、巖性、回次、樣品、巖心軸夾角、標(biāo)本采集、層位代碼等9項(xiàng)內(nèi)容，其中開(kāi)口表、測(cè)斜表、樣品表3項(xiàng)信息表包含了建立三維鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)的基本信息。利用地質(zhì)工程數(shù)據(jù)表可建立三維鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)。首先，將開(kāi)口表、測(cè)斜表、樣品表分別另存為csv格式數(shù)據(jù)表；其次利用軟件數(shù)據(jù)表的導(dǎo)入功能，導(dǎo)入上述3個(gè)csv格式數(shù)據(jù)表，然后建立DIMINE鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)。建立鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)可使地質(zhì)勘探等實(shí)質(zhì)工作記錄更加清晰。

1.2 地表模型的構(gòu)建

數(shù)字化地表模型DTM(Digital Terrain Model)是建立三維地質(zhì)實(shí)體模型的重要組成部分，建立好地表模型可使人們?cè)诤暧^上對(duì)礦區(qū)位置有清晰的認(rèn)識(shí)。地表模型能對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、工程量的計(jì)算起到約束作用。地表模型通常由若干賦坐標(biāo)值地形線和散點(diǎn)生成。首先要用AutoCAD對(duì)地形等高線圖進(jìn)行矢量化，接著導(dǎo)入DIMINE軟件，最后創(chuàng)建DTM指令生成地表模型。

1.3 礦體模型的建立

礦體模型的建立是整個(gè)模型建立過(guò)程中最重要的部分，其建模步驟如下：

（1）整理鉆孔資料，建立礦床的鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)；取得鉆孔樣品信息。

（2）鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)顯示，結(jié)合地表模型、各勘探線剖面圖圈定鉆孔所控制的邊界范圍，形成礦體輪廓線，以勘探線33線為例，如圖1所示。

（3）通過(guò)不同算法連接相鄰線框、線或點(diǎn)來(lái)構(gòu)建三維模型。

1.4 創(chuàng)建礦塊模型與估值

塊段建模是礦床品位推估及儲(chǔ)量計(jì)算的基礎(chǔ)，通過(guò)DIMINE軟件創(chuàng)建的礦體模型是為了模擬礦體的實(shí)際輪廓，用來(lái)表示礦體的空間形態(tài)，沒(méi)有實(shí)際性的內(nèi)容，因此，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)礦塊模型并對(duì)其賦值（比重和品位等），這樣就可以將礦體模型中的礦石量和金屬量統(tǒng)計(jì)出來(lái)。礦塊模型創(chuàng)建步驟如下。

（1）創(chuàng)建空塊段模型，包含整個(gè)礦體模型。

（2）建立橢球體，為塊段模型距離冪估值做準(zhǔn)備。

（3）距離冪估值，以橢球體為中心，不斷擴(kuò)大搜索半徑，直到礦體內(nèi)所有的單元塊都估到值。

（4）為了儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)的便捷，需要進(jìn)行礦體類(lèi)型賦值對(duì)不同的礦石類(lèi)型塊段用不同的數(shù)值表示；根據(jù)《大寶山多金屬礦床工業(yè)指標(biāo)調(diào)查報(bào)告》中體重的確定，礦體的體重是依據(jù)礦體硫含量區(qū)間所確定的，因此，對(duì)每個(gè)單元塊進(jìn)行體重賦值。

2 地質(zhì)模型的應(yīng)用

在近幾年的應(yīng)用與實(shí)踐中，大寶山地質(zhì)模型的建立，取得了良好的效果，給采礦、地質(zhì)管理帶來(lái)了極大的便利。其主要應(yīng)用于二次圈礦、二級(jí)礦量管理、采剝計(jì)劃編制、建立鉆孔模型查找采空區(qū)坐標(biāo)等。

2.1 二次圈礦

二次圈礦在大寶山礦主要用于采礦配礦、探采對(duì)比等工作，利用二次圈礦數(shù)據(jù)有效指導(dǎo)配礦，實(shí)現(xiàn)降低礦山貧化損失指標(biāo)，確保入選原礦質(zhì)量，讓采礦管理更加精細(xì)化、合理化的目的。如圖2所示，利用大寶山礦地質(zhì)模型與實(shí)際鉆孔品位對(duì)649m層面39線爆區(qū)進(jìn)行二次圈定礦量，準(zhǔn)確劃分了礦巖分布情況，詳細(xì)獲取了原礦銅、硫品位及礦量，為現(xiàn)場(chǎng)配礦、廢石排棄等鏟裝工作提供了準(zhǔn)確可靠的地質(zhì)資料。

圖2 二次圈礦案例

2.2 二級(jí)礦量管理

二級(jí)礦量的計(jì)算根據(jù)礦山二級(jí)礦量的統(tǒng)計(jì)方法和原則，開(kāi)拓礦量為已開(kāi)拓臺(tái)階露出的礦體礦量；備采礦量為臺(tái)階平面和邊坡面兩個(gè)面出露的獨(dú)立礦體的礦量。

通過(guò)DIMNE軟件在當(dāng)前開(kāi)采區(qū)域范圍建立開(kāi)拓模型和備采模型，如圖3所示，通過(guò)對(duì)開(kāi)拓、備采模型的圈定，能快速、準(zhǔn)確地計(jì)算、統(tǒng)計(jì)各臺(tái)階、各區(qū)域二級(jí)礦量的信息，為采場(chǎng)生產(chǎn)提供服務(wù)。

圖3 開(kāi)拓模型和備采模型

通過(guò)DIMNE軟件計(jì)算二級(jí)礦量，相對(duì)傳統(tǒng)方法更及時(shí)、準(zhǔn)確、直觀，通過(guò)計(jì)算各個(gè)不同時(shí)期的二級(jí)礦量，為制定生產(chǎn)計(jì)劃、采剝配礦和及時(shí)調(diào)整采剝范圍提供了參考依據(jù)，有效保障了采場(chǎng)的平穩(wěn)生產(chǎn)。

2.3 采剝計(jì)劃編制

利用DIMNE地質(zhì)模型可以簡(jiǎn)便、快捷地編制年度、季度采剝計(jì)劃。首先要對(duì)地質(zhì)模型進(jìn)行賦值、配色，以顯示出模型內(nèi)開(kāi)采區(qū)域的礦體分布狀況。其次根據(jù)礦體分布狀況，由上、下臺(tái)階依次圈定計(jì)劃推進(jìn)線。根據(jù)制定好的采剝計(jì)劃模型，計(jì)算出計(jì)劃推進(jìn)層面的各種參數(shù)指標(biāo)，如年度、季度采礦量、礦石品位及采剝總量。最后對(duì)年度、季度計(jì)劃的采剝總量和采礦量等進(jìn)行匯總。計(jì)算過(guò)程只要輸入設(shè)定的參數(shù)約束條件，DIMNE軟件便會(huì)自動(dòng)計(jì)算，可同時(shí)獲得采剝計(jì)劃的總體采剝數(shù)據(jù)及各個(gè)計(jì)劃層面的采剝數(shù)據(jù)。操作方法簡(jiǎn)便且快速、準(zhǔn)確，通常只需要做出二三次微調(diào)，就能確定計(jì)劃推進(jìn)范圍的采剝計(jì)劃（見(jiàn)圖4）。

圖4 第三季度采剝計(jì)劃模型

與傳統(tǒng)的手工制作采剝計(jì)劃相比，利用地質(zhì)模型編制采剝計(jì)劃，具有操作快速準(zhǔn)確、效率高、易于調(diào)整、可靠可行性高等特點(diǎn)，利于采礦作業(yè)優(yōu)化管理，可提高采礦管理技術(shù)水平。

2.4 建立鉆孔模型查找采空區(qū)坐標(biāo)

利用DIMNE軟件建立鉆孔模型，能快速查找鉆孔探測(cè)到的采空區(qū)坐標(biāo)信息。將平面坐標(biāo)、方位角、鉆孔角度、孔深相應(yīng)輸入賦值，就可產(chǎn)生鉆孔模型(見(jiàn)圖5)。通過(guò)模型可直接獲得采空區(qū)頂、底板平面坐標(biāo)。根據(jù)采空區(qū)頂、底板坐標(biāo)上CAD圖圈定采空區(qū)(見(jiàn)圖6)，為下一步探測(cè)、激光三維掃描采空區(qū)提供依據(jù)。與傳統(tǒng)公式方法計(jì)算孔底采空區(qū)坐標(biāo)相比，DIMNE軟件建立鉆孔模型的應(yīng)用更加便捷、準(zhǔn)確、效率高。

圖5 鉆孔模型

圖6 采空區(qū)平面位置圖

3 結(jié)論

自2016年建立大寶山礦DIMINE地質(zhì)模型以來(lái)，隨時(shí)可以查閱、分類(lèi)、抽取地質(zhì)資料，極大方便了地質(zhì)資源的儲(chǔ)量管理，為年度、季度、月度采剝計(jì)劃提供了可靠礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)近幾年運(yùn)用DIMINE地質(zhì)模型編制生產(chǎn)采剝計(jì)劃，優(yōu)化采礦管理，實(shí)現(xiàn)了礦山采礦優(yōu)化管理及資源的綜合利用，有效降低了生產(chǎn)勘探和采礦成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

大寶山礦利用DIMINE地質(zhì)模型對(duì)儲(chǔ)量進(jìn)行二次圈定，有效指導(dǎo)實(shí)際采礦配礦工作，減少礦山貧化損失，提高礦石質(zhì)量，使得采礦管理更加精細(xì)化、合理化。從而實(shí)現(xiàn)“科技興礦”。

利用DIMINE軟件建立鉆孔數(shù)據(jù)模型查找采空區(qū)坐標(biāo)、方位等，為進(jìn)一步探測(cè)采空區(qū)提供了可靠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了“科技興礦”。