安慶銅礦三維地質(zhì)建模與評價

摘要：安慶銅礦位于安徽省懷寧縣，屬于矽卡巖型銅礦床。本文介紹了安慶銅礦三維地質(zhì)建模的技術(shù)路線和具體方法，通過先進(jìn)的DIMINE軟件建立科學(xué)合理的三維可視化資源模型，針對建模取得的各項成果進(jìn)行綜合評價。本項目的實施將實現(xiàn)礦山數(shù)字化升級和地質(zhì)工作的智能化，提高礦山的經(jīng)濟(jì)效益，助力礦山跨越式發(fā)展。

關(guān)鍵詞：安慶銅礦；DIMINE軟件；三維地質(zhì)建模

中圖分類號：P618.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）02-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.02.013

3D Geological Modeling and Evaluation of Anqing Copper Mine

SHU Yong

（Anqing Copper Mine of Tongling Nonferrous Metals Group Co.， Ltd.， Anqing 246131， China）

Abstract： Anqing Copper Mine is located in Huaining County， Anhui Province， and belongs to the skarn type copper deposit. The technical route and specific methods of 3D geological modeling in Anqing Copper Mine are introduced in this paper， through advanced DIMINE software， a scientific and reasonable 3D visualization resource model is established， and comprehensive evaluation is carried out on the various achievements achieved in modeling. The implementation of this project will achieve digital upgrading of the mine and the intelligence of geological work， improve the economic benefits of the mine， and assist in the leapfrog development of the mine.

Keywords： Anqing Copper Mine; DIMINE software; 3D geological modeling

安慶銅礦位于安徽省懷寧縣月山鎮(zhèn)北2.5 km，為中-大型隱伏接觸交代矽卡巖型銅礦床，自東向西分布1號礦體、2號礦體和馬頭山礦體。主要礦石類型為含銅矽卡巖、含銅閃長巖、磁鐵礦和含銅磁鐵礦。為提升礦山的現(xiàn)代化程度，實現(xiàn)礦山數(shù)字化、信息化和智能化發(fā)展，安慶銅礦采用DIMINE軟件進(jìn)行數(shù)字化升級，建立科學(xué)合理的三維可視化資源模型，并利用三維建模的成果校驗地質(zhì)鉆孔的有效性，提供任意方向和標(biāo)高的礦體地質(zhì)剖面圖、平面圖，比較礦體圈定在不同方法中的準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)度，對礦產(chǎn)資源進(jìn)行智能化評估（品位估值、儲量計算等），并結(jié)合礦山開采設(shè)計，確保礦山生產(chǎn)管理決策準(zhǔn)確可靠。

1 主要技術(shù)路線概述

安慶銅礦三維地質(zhì)建模采用DIMINE軟件，模型建立主要是依據(jù)安慶銅礦各個時期的勘探資料，如《安徽省懷寧縣馬頭山鐵（銅）礦區(qū)詳查地質(zhì)報告》《安徽省懷寧縣東馬鞍山銅礦區(qū)詳查地質(zhì)報告》《安徽省銅陵市安慶鐵銅礦床生產(chǎn)勘探報告》《安徽省銅陵市安慶鐵銅礦資源儲量核實報告》和安慶銅礦各期生產(chǎn)探礦地質(zhì)報告，數(shù)據(jù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理。具體技術(shù)路線如圖1所示。

2 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建立

將安慶銅礦地質(zhì)鉆孔柱狀圖錄制為電子表格（Excel）和文本文件，提取所有數(shù)據(jù)內(nèi)容，按照孔口信息、測斜信息、礦石品位信息、地層及巖性信息、簡易水文信息等分別錄入對應(yīng)的文件中。然后，將上述數(shù)據(jù)導(dǎo)入DIMINE軟件，因為測量誤差、鉆孔偏斜、施工批次等因素會導(dǎo)致兩組鉆孔數(shù)據(jù)在某一標(biāo)高處的相關(guān)信息互相矛盾，所以在導(dǎo)入過程中要校驗鉆孔數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，最后建立各類文件之間的關(guān)聯(lián)，生成地質(zhì)數(shù)據(jù)庫[1]。

3 安慶銅礦地質(zhì)實體模型的建立

3.1 安慶銅礦礦區(qū)地表模型

建立安慶銅礦礦區(qū)地表模型的基礎(chǔ)圖件為安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局326地質(zhì)隊提交的1∶10 000安慶銅礦區(qū)域地質(zhì)圖和1∶2 000安慶銅礦地形地質(zhì)圖及安慶銅礦基建時期的各類工程圖紙。將上述圖件掃描后在AUTOCAD軟件進(jìn)行矢量化，并以DXF文件格式進(jìn)行保存。導(dǎo)入DIMINE軟件后，地形圖中的X軸、Y軸數(shù)值可能存在與實際值不符的情況，可以在視圖管理器環(huán)境下按照2000國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為實際地理坐標(biāo)，然后在該軟件系統(tǒng)中對等高線進(jìn)行賦值（輸入等高線實際高程值），即可生成安慶銅礦礦區(qū)地表模型。一般情況下，直接地表測量點受地形限制，在空間分布上不均勻、不連續(xù)，導(dǎo)致按照等高線生成的礦區(qū)地表模型與實際情況不符，可在DIMINE軟件中通過距離冪次反比法和克里金插值等空間數(shù)據(jù)插值的方法對區(qū)域的點進(jìn)行加密處理，獲得比較光滑和數(shù)據(jù)比較齊全的等值線[2]。

3.2 安慶銅礦斷層實體模型

宏觀上，安慶銅礦的銅鐵礦床大致呈東西走向展布（走向長度約3 km）。斷層F1、F2沿南北向?qū)矐c銅鐵礦床分割成1號礦體、2號礦體和馬頭山礦體。三個礦體的空間形態(tài)與斷層F1、F2聯(lián)系緊密。所以，斷層實體模型建立的精準(zhǔn)有效將直接影響后續(xù)安慶銅礦礦體實體模型的建立。實際操作中，要進(jìn)行布爾運(yùn)算，對每個斷層進(jìn)行單獨建模，并保存為不同的實體模型文件，以確保礦體和斷層切割完全吻合。調(diào)整好斷層線后，可以按照斷層走向建立斷層F1、F2的實體模型。

3.3 礦體實體模型

基于安慶銅礦礦體形態(tài)、成分分布、規(guī)模和變化程度等情況，綜合分析幾何學(xué)方法和統(tǒng)計學(xué)分析方法的優(yōu)缺點和適用條件，本次礦體圈定遵循矽卡巖成礦模式，優(yōu)先圈定閃長巖巖體和大理巖巖體，兩者之間即為矽卡巖成礦區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)按照礦石質(zhì)量指標(biāo)（最低工業(yè)品位Cu 0.3%、Fe 25%）和礦床開采技術(shù)指標(biāo)圈定礦體，然后利用礦山自有的各類平面、剖面控制工程對圈定礦體進(jìn)行二次圈定[3]。

建立安慶銅礦礦體模型的主要做法是：將礦山地質(zhì)人員已經(jīng)詮釋的圖紙進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換后導(dǎo)入DIMINE軟件中，按照不同礦體進(jìn)行過濾，得到不同礦體的線框集合。礦體邊界線框整理完成后，按照安慶銅礦矽卡巖礦體的成礦規(guī)律及形態(tài)復(fù)雜礦體的對應(yīng)關(guān)系，利用DIMINE軟件的連線框?qū)嶓w工具，分別選擇邊界線進(jìn)行實體生成。

建立礦體實體模型時，要明確礦體邊界輪廓，已經(jīng)建立好的礦區(qū)地表模型和斷層實體模型將為安慶銅礦地質(zhì)實體模型礦體建模奠定基礎(chǔ)。本次使用DIMINE軟件創(chuàng)建的安慶銅礦三維礦體實體模型數(shù)字化邊界及連接實體的方法正確，連接次序合理，實體模型真實準(zhǔn)確，能反映安慶銅礦接觸交代矽卡巖型銅礦床的成礦規(guī)律，為后續(xù)的塊段線框嵌套模型建立、任意方向的平剖面切制、礦產(chǎn)資源儲量估算等工作提供基礎(chǔ)依據(jù)。

4 安慶銅礦礦床品位及儲量統(tǒng)計分析

以創(chuàng)建后的安慶銅礦三維礦體線框?qū)嶓w模型為約束，創(chuàng)建塊段模型，依據(jù)上述兩個模型，結(jié)合安慶銅礦資源儲量估算工業(yè)指標(biāo)和礦石小體重計算結(jié)果表，對安慶銅礦礦體進(jìn)行Cu、Fe有價元素品位統(tǒng)計分析，然后按照不同的指標(biāo)進(jìn)行礦石量統(tǒng)計分析，計算出各種礦石類型（含銅矽卡巖、含銅閃長巖、磁鐵礦和含銅磁鐵礦）的不同品位礦石量。目前，固體礦產(chǎn)資源/儲量估算的方法已有20余種，DIMINE軟件采用普通克里格法和距離冪法進(jìn)行計算，并且分類別進(jìn)行統(tǒng)計分析。采用DIMINE軟件，得出安慶銅礦

2號礦體Cu品位及地質(zhì)儲量統(tǒng)計分析結(jié)果，如表1所示。

對照礦山提供的地質(zhì)儲量報告（幾何斷面法）進(jìn)行儲量對比，兩種不同方法的計算結(jié)果存在一定差異。造成建模統(tǒng)計結(jié)果與地質(zhì)報告儲量之間的差異有4個原因。一是地質(zhì)勘探報告提交的儲量是采用幾何斷面法進(jìn)行計算的，而三維模型是采用三維塊段方法進(jìn)行儲量計算的。幾何斷面法對礦體的分叉、尖滅、再現(xiàn)不能精準(zhǔn)處理，當(dāng)相鄰兩組勘探線之間的礦體形狀復(fù)雜時，無法對應(yīng)計算，而三維模型方法可以通過統(tǒng)計學(xué)分析方法處理上述問題。因此，這是造成差異的一個主要因素。二是對比不同時期的生產(chǎn)勘探資料，可以清楚發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)勘探與原來的地質(zhì)勘探之間有很大差異，而采用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法進(jìn)行儲量估算，可以反映這種品位的空間變化趨勢，因此更接近實際。三是地質(zhì)勘探成果之間的網(wǎng)度不夠，這也是造成差異存在的一個重要原因。四是某些區(qū)域樣品分布稀疏，其估算的品位數(shù)值失真，不具備代表性。低邊界品位樣品大量參與估值計算，也會造成品位嚴(yán)重偏低。品位的高低變化導(dǎo)致計算時需要匹配對應(yīng)的礦石體重值。以上是造成差異的重要原因[4]。基于三維塊段模型的地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)估算方法充分考慮地質(zhì)特殊性，不僅可以對礦體進(jìn)行整體估算，也能對復(fù)雜的局部進(jìn)行估計，實現(xiàn)自動化計算，節(jié)約時間、人力，經(jīng)濟(jì)時效性強(qiáng)。

5 結(jié)論

本次安慶銅礦三維地質(zhì)建模采用DIMINE軟件，其間收集整理安慶銅礦勘探、基建、生產(chǎn)等各個時期的礦山地質(zhì)資料，建立安慶銅礦地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫地質(zhì)資料的完整性和可靠性良好，為后期礦山設(shè)計提供基礎(chǔ)性保障。通過整合安慶銅礦區(qū)域地質(zhì)圖和安慶銅礦地形地質(zhì)圖，創(chuàng)建安慶銅礦地表模型，其可視化三維模型為地表工程建設(shè)和礦山環(huán)境地質(zhì)工作提供更直觀的管理對象。建立安慶銅礦斷層實體模型和礦體實體模型，并進(jìn)行實體運(yùn)算，綜合研究安慶銅礦礦體的變化性質(zhì)、變化程度及控制變化的因素[5]。安慶銅礦三維地質(zhì)建模項目是安慶銅礦走向數(shù)字化礦山、綠色化礦山的重大舉措，建模成果的深入應(yīng)用有利于礦山生產(chǎn)管理的智能化與可控化。繼續(xù)挖掘本次建模項目的潛在價值，將有效提高礦山資源利用率和生產(chǎn)效率，助力安慶銅礦的跨越式發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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3 蔣 權(quán)，陳建宏，楊海洋.基于DIMINE軟件系統(tǒng)的露天礦境界優(yōu)化研究[J].金屬礦山，2010

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