基于剖面法的資源儲量估算易忽視問題淺析

余牛奔

(江西省地質(zhì)局第二地質(zhì)大隊，江西 九江 332000)

資源儲量數(shù)據(jù)是地質(zhì)勘查成果的集中體現(xiàn)，是衡量礦床預(yù)期經(jīng)濟(jì)價值和礦山開發(fā)建設(shè)的直接依據(jù)，其可靠性對礦山建設(shè)設(shè)計與資源開發(fā)利用具有深遠(yuǎn)影響[1]。而資源儲量估算過程的準(zhǔn)確與否和工作精度如何，對估算結(jié)果的可靠性至關(guān)重要，資源儲量估算各階段需要對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計與計算，因而資源儲量估算的全過程必須具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度以及應(yīng)用科學(xué)的方法[2]。

目前，我國傳統(tǒng)的資源儲量估算方法主要為幾何法(剖面法、塊段法、等值線法、算術(shù)平均法等)，隨著 GIS軟件 (3Dmine、Datamine、Dimine等 )、三維可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)庫優(yōu)化建設(shè)的飛速發(fā)展和日趨成熟，數(shù)學(xué)地質(zhì)法(地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)法、SD法和距離平方反比法等)逐漸成為資源儲量估算方法的新趨勢[3-5]。但在我國大部分儲量報告評審過程中，儲量評審中心與地勘單位應(yīng)用傳統(tǒng)方法審查、編寫資源儲量勘查或核實報告仍然為現(xiàn)階段的主流[6-10]，其中剖面法在地質(zhì)勘查和礦山開發(fā)工作中因能保持礦體斷面的真實形態(tài)和地質(zhì)構(gòu)造特征，反映礦體在三維地質(zhì)空間沿走向及傾向的變化規(guī)律，并且具有足夠的準(zhǔn)確性與相當(dāng)大的靈活性等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用[11-14]。筆者將近年來勘查工作中遇到的一些易忽視的非常規(guī)性問題進(jìn)行了歸納總結(jié)，以期為提高資源儲量估算工作的效率和質(zhì)量提供些許幫助與思路。

1 勘探線的布設(shè)

1.1 勘查設(shè)計階段

在勘查設(shè)計階段，勘探線的布設(shè)應(yīng)避免機(jī)械化思維，需綜合考慮、發(fā)揮主觀能動性[15]，特別是采用剖面法估算近地表大面積出露的礦體(如瓷土、飾面石材、建筑石料等非金屬礦)按一定勘查網(wǎng)度布設(shè)勘探線時應(yīng)充分考慮地形因素和礦權(quán)界線形態(tài)。

地形因素主要應(yīng)考慮勘探線對礦權(quán)內(nèi)地形落差較大的高山(或深谷)的控制(圖1)：如圖1a中可以看到3線與5線正好布設(shè)在制高點313m的兩側(cè)，且該制高點與兩側(cè)勘探線高程(約270m)高差可達(dá)40余米，根據(jù)剖面法進(jìn)行該塊段資源量估算時明顯會丟失高山(+270m～+313m)賦存的資源量。調(diào)整方式為將一條勘探線布置在制高點313m附近，并以此為基線布置其它勘探線，即可提高估算的準(zhǔn)確性。

礦權(quán)界線形態(tài)主要應(yīng)考慮礦權(quán)界線拐角對估算的影響：如圖1b中，勘探線7線與9線布設(shè)在礦權(quán)界線拐角處兩側(cè)，在利用剖面面積(S1與S2內(nèi)對應(yīng))估算塊段資源量時，通常容易丟失圖中礦權(quán)界線拐角處的資源量。通常的解決方法為：以礦權(quán)拐角處界線向9線做輔助線，在9線剖面圖上量得礦權(quán)外礦體面積S2外，采用S1與S2內(nèi)+S2外對應(yīng)計算，再扣減礦權(quán)外S2外*h/2部分，即為礦權(quán)內(nèi)塊段資源量。但由于礦權(quán)外沒有工程控制，圖切剖面過程中的人為誤差較大。故筆者認(rèn)為最優(yōu)的布設(shè)方式如圖1c所示，將勘探線7線與9線移動至正好與礦權(quán)界線拐角處相交，人為避免少算風(fēng)險和減少計算的工作量。

圖1 勘探線布設(shè)示意圖

1.2 核實設(shè)計階段

在核實設(shè)計階段，由于核實需與最近報告形成對比，一般不調(diào)整原勘探線位置，原勘探線對地形起伏較大區(qū)域控制不夠時，必要時可采取加密勘探線控制或工作量限制時采取切輔助線等方式解決上述問題；對于相對規(guī)則的山體或深谷，還可采取構(gòu)建數(shù)學(xué)模型或?qū)Φ匦挝募扇apgisDTM分析(空間分析)等方式計算。

2 礦體的圈連與投影

2.1 礦體的圈連

礦體圈連的正確與否，直接影響資源儲量估算結(jié)果的可靠性[16]。主要易忽視問題如下：

(1)根據(jù)鉆孔見礦位置直接圈連而不考慮地質(zhì)規(guī)律或控礦因素，如褶皺構(gòu)造控礦(圖2a)、沉積作用控礦(圖2b)與矽卡巖型接觸帶控礦(圖2c)中兩種不同的圈連方式等。

圖2 不同控礦因素的礦體圈連示意圖

(2)礦體的無限外推未把握“傾斜走平”的原則，即在傾向上(一般與剖面方向一致)，采用1/2尖推或1/4平推時，外推距離是指礦體在剖面圖上的斜距而非平距；但在走向上，外推距離多以平距顯示。部分勘查報告在進(jìn)行資源儲量估算時，礦體傾向方向的外推不是在剖面上進(jìn)行，而是在投影圖上進(jìn)行，夸大了外推的距離，造成資源儲量估算誤差。

(3)外推距離的確定均應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的資源量類型的工程間距來確定，而不是根據(jù)當(dāng)前的勘查工程間距來確定。如控制的資源量外推推斷的資源量時，采用的1/4工程間距是指“推斷的”工程間距，而不是依據(jù)“控制的”工程間距外推1/4(理論上所有礦種均可按推斷的工程間距外推，但在一些貴金屬勘查中外推應(yīng)格外謹(jǐn)慎和保守，為使推斷的資源量可靠程度更高，降低業(yè)主評估風(fēng)險，可以調(diào)整為更高級別資源量類型的勘查間距進(jìn)行外推，并在報告中“礦體圈定的原則”章節(jié)中說明且保持一致性；但有些地質(zhì)工作者將金屬礦外推思維代入部分非金屬礦外推思維是不合適的)。

(4)需特別強(qiáng)調(diào)的是，夾石的圈連與礦體具有相同“待遇”，圈定夾石邊界及其外推原則應(yīng)與圈礦一致。如在兩個見礦的對應(yīng)剖面中，剖面中均有對應(yīng)的夾石或單剖面存在夾石時，夾石圈連和外推同礦體的圈連和外推原則，在計算兩剖面間礦體體積時，一般應(yīng)作體積扣除，而不能作面積扣除；即一般所說的“加面積、減體積”。

2.2 礦體的投影

礦體的投影包括礦體的平面分布范圍投影和估算范圍投影兩部分，礦體的平面分布范圍≥資源量估算范圍，原因如下：

(1)1/2尖推和1/4平推兩者的計算結(jié)果一致。多數(shù)情況下，1/4平推是為了簡化計算而采用的方法，它不適用于剖面圖上對礦體的圈連(剖面上礦體必須是圈閉狀態(tài)，層狀礦體外推逼近礦權(quán)界線除外)，容易造成對礦體形態(tài)的歪曲[17]。在計算礦體出露標(biāo)高和礦體坐標(biāo)時，均應(yīng)按尖推點連線的范圍計算并在投影圖上圈連形成礦體的平面分布投影圖。

(2)在剖面上1/2尖推更符合地質(zhì)規(guī)律的情況下，必然導(dǎo)致尖推部分礦段與礦體的開采技術(shù)條件(最小可采厚度)相矛盾，故應(yīng)將與其計算結(jié)果一致的1/4平推點在剖面圖上的礦體中部(礦體較厚時)或底部(礦體較薄時)標(biāo)出，并將連線范圍投影形成儲量估算范圍圖(圖3)。(注：實際編寫過程中，礦權(quán)人為了保留更大的礦權(quán)范圍，勘查單位多以1/2尖推點作為儲量估算范圍，故該問題作者只做理論討論，實際報告編寫過程仍以當(dāng)?shù)鼐帉徚?xí)慣為主。)

圖3 礦體平面分布范圍與儲量估算范圍示意圖

3 邊坡與資源量轉(zhuǎn)換

3.1 預(yù)設(shè)邊坡問題

地勘單位在編制剖面中經(jīng)常遇到此類問題，不同市域的編審單位對于明顯為露采的礦床是否應(yīng)預(yù)設(shè)邊坡計算資源量具有截然不同的態(tài)度：一些地勘單位認(rèn)為地質(zhì)報告應(yīng)按礦權(quán)界線計算資源量，考慮邊坡應(yīng)屬“三合一方案”的內(nèi)容；部分主管部門認(rèn)為在地質(zhì)報告中應(yīng)預(yù)設(shè)邊坡，避免地質(zhì)資源量與“三合一方案”資源量偏差過大，提高資源儲量的可靠程度；作者認(rèn)為是否應(yīng)設(shè)邊坡，不能模式化、固定化，應(yīng)充分考慮各方面因素，如地表礦則應(yīng)按一般工業(yè)指標(biāo)預(yù)設(shè)邊坡計算資源量。對于剝采比經(jīng)濟(jì)的淺表礦(圖4)，還應(yīng)考慮勘查階段及勘查目的：以找礦或提供下一步勘查范圍為目的的普查、詳查階段，可以不設(shè)邊坡計算資源量，如圖4中礦體2在此階段則應(yīng)計算相應(yīng)資源量，因為該階段尚未確定開采方式，可能通過坑采的方式采出礦體2；為礦山提供設(shè)計依據(jù)的詳查、勘探階段則應(yīng)預(yù)設(shè)邊坡計算資源量，故將礦體2剔除出去比較合理；已進(jìn)入采礦階段的資源儲量核實是必須預(yù)設(shè)邊坡計算資源量的，且需與上一次核實時采用的指標(biāo)保持一致性，如需變化則應(yīng)進(jìn)行論證。

圖4 預(yù)設(shè)邊坡與否與估算礦體示意圖

3.2 資源量轉(zhuǎn)換

最新規(guī)范GB/T 17766-2020《 固體礦產(chǎn)資源儲量分類》中，對資源量的劃分依據(jù)為地質(zhì)可靠程度，儲量則在上述基礎(chǔ)上依據(jù)轉(zhuǎn)換因素的可靠程度劃分，轉(zhuǎn)換因素主要包括采礦、加工選冶、基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)、市場、法律、環(huán)境、社區(qū)及政策等。令作者疑惑的是：部分地質(zhì)報告提交的資源量在經(jīng)過“三合一設(shè)計方案”后即轉(zhuǎn)換成了儲量，并連同推斷的資源量也一起轉(zhuǎn)換為儲量，而“三合一設(shè)計方案”僅僅考慮了采礦因素。儲量劃分的首要依據(jù)即為地質(zhì)的可靠程度，即推斷的資源量即使經(jīng)過了預(yù)可行性研究、可行性研究或與之相當(dāng)?shù)募夹g(shù)經(jīng)濟(jì)評價，也無法轉(zhuǎn)換為儲量，因其地質(zhì)可靠程度較低，設(shè)計階段無法確定其是否為真實礦體，除非增加工程提高其地質(zhì)可靠程度并開展相關(guān)經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價或在采礦階段采出方可轉(zhuǎn)換為儲量。故多數(shù)情況下，資源量轉(zhuǎn)換為儲量一定要避免將推斷的資源量納入，這也是新規(guī)范想要解決的一個歷史矛盾。

4 結(jié)論

(1)勘探線的布設(shè)應(yīng)在滿足規(guī)范及不增加勘查投入的情況下充分考慮地形因素及礦權(quán)界線形態(tài)，并充分發(fā)揮布設(shè)的主觀能動性，以提高工作效率及估算精度。

(2)礦體的圈連與投影應(yīng)充分考慮地質(zhì)規(guī)律與控礦因素、把握“傾斜走平”的外推原則、“加面積、減體積”的夾石剔除原則以及充分理解平、剖面1/2尖推和1/4平推應(yīng)用的含義。

(3)淺表、地表礦是否預(yù)設(shè)邊坡不能過于機(jī)械化、模式化，應(yīng)充分考慮礦床的開采技術(shù)條件、勘查目的及勘查階段等因素。推斷資源量無法直接轉(zhuǎn)換為儲量，可通過提高地質(zhì)可靠程度并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價或采礦活動后轉(zhuǎn)換。