水平斷面法在石灰巖礦資源量估算中的應用探討

李祥庚，何芝慧

（廣西壯族自治區地質調查院，廣西 南寧 530023）

廣西來賓市某石灰巖礦區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出，產狀平緩，平均產狀280°∠16°，形態簡單，礦區內各巖性地層段之間均為整合接觸關系。礦區屬峰叢洼地地貌，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。

針對礦區石灰巖礦體形態簡單、產狀穩定、礦石質量穩定、礦區山體形態復雜、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均能完整表現出來，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。

結合礦區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其上下水平斷面面積差情況選擇相應的公式進行體積計算，最后根據相應礦石的平均體重系數計算得出礦體的質量。

1 水平斷面法估算過程

1.1 水平斷面的選取

首先，根據礦區的實際情況，確定好礦區的資源量估算范圍、底盤面（最低可采面）以及水平斷距（水平斷距越小，越能反映礦區地形變化系數，計算出的數據越精確，但工作量會相應增多，應充分結合礦區實際情況來確定），讀取最低可采標高，由最低可采標高往上，按等距（本礦區采用20m水平斷距）依次確定水平斷面標高。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的等高線，在裁剪出來的等高線中挑取、篩選與水平斷面標高相對應的等高線，用挑選出來圈閉的等高線造區生成相應高程的水平斷面（見圖1）；最后，把生成的水平斷面按同一標高依次歸類，形成各個標高的水平斷面圖。

等高線挑選方法：先根據線屬性賦參數，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據==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構命名會存在不同，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構名稱。

（4）把軟件篩選選中的等高線復制到新建圖層中，用對應的高程數據命名圖層。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

按照礦區勘探線剖面圖、礦體平面分布圖上圈定的礦體，對應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出各水平斷面線的位置。操作方法為：用MAPGIS 軟件中的陣列復制線功能，從最低可采標高線開始往上依次等距陣列復制，線間距就按照最初確定的水平斷距（本礦區采用20m 水平斷距）；

（2）把勘探線剖面圖上同一標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標高的水平斷面圖的勘探線上。需要注意的是：為了防止搞混出現錯誤，需單獨依次投影，而且投影出來的交點要及時標上礦體編號。

（3）在水平斷面圖上，相鄰勘探線上的交點按礦體對應直線相連。對于往礦區邊界方向，沒有勘探線控制的部分，則根據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的礦體或夾石層，則按相關礦產勘查規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，形成相應的塊段分界線。然后用塊段分界線裁切水平斷面區塊，并修改線、區塊屬性加以區分。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

各個標高水平斷面圖上劃分好礦體塊段的區塊，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塊實際面積，也可通過區塊賦屬性的方式進行批量導出面積數據，需注意的是批量導出的面積數據只是圖面面積，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，用相對應的公式計算礦體塊段體積、質量（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，符合相關規范要求。

對于本次采用水平斷面法計算出的資源量結果，為了驗證其精確性，選取礦區內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內延伸較長的礦體（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%，誤差值均在規范表明本次礦區采用的資源量估算方法是合理的，資源量估算結果是精確可靠的。

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 結論

（1）此次運用水平斷面法估算石灰巖礦資源量過程中，采用MAPGIS 軟件、Section 輔助軟件進行礦區水平斷面的選取、制圖以及塊段頂底板面積的讀取，另外各項數據均采用表格軟件按相應公式進行計算及統計，全部過程均通過專業軟件進行操作，大大降低了人為因素所造成的計算誤差，提高了數據的精確程度。

（2）通過估算驗證結果表明，本次礦區采用的資源量估算方法是合理的，資源量估算結果是精確可靠的。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復雜、地形起伏較大的石灰巖礦區的資源量估算。