基于Surpac的傲牛鐵礦礦床三維模型構(gòu)建

王愛博

摘 要：借助Surpac軟件建立了傲牛鐵礦鉆孔數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行了樣品組合，對原始樣品和組合樣進(jìn)行了統(tǒng)計分析。構(gòu)建了礦區(qū)地表、巖層和礦體三維模型，利用實體模型約束建立了品位塊體模型，采用了普通克立格法對礦體鐵元素品位進(jìn)行估值，對塊體模型磁性鐵品位進(jìn)行了統(tǒng)計，并按品位對傲牛鐵礦床儲量進(jìn)行統(tǒng)計。計算結(jié)果表明，Surpac軟件結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可用于礦山的采礦設(shè)計及儲量資源的管理中。

關(guān)鍵詞：傲牛鐵礦；礦體模型；巖層模型；品位模型；Surpac

Surpac軟件的獨特優(yōu)勢在于，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫管理能力，能夠分析處理龐大的礦產(chǎn)數(shù)據(jù)模型；強(qiáng)大的開放性，方便軟件與CAD制圖、GIS系統(tǒng)進(jìn)行實時雙向的數(shù)據(jù)交互；可以與時下流行的任意款數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品鏈接交互；建模及估值方面，Surpac擁有領(lǐng)先的二次開發(fā)函數(shù)庫；便于函數(shù)擬合提供了方差圖和動態(tài)的瀉后距調(diào)整，以幫助確定最佳的變異函數(shù)；三維實體建模工具使礦體模擬數(shù)據(jù)模型更真實準(zhǔn)確；Surpac塊體建模工具涵蓋了大量的功能，方便實用。能夠快速高效的驗證模型和生成任意標(biāo)高的報告。本文運(yùn)用Surpac軟件建立了傲牛鐵礦鉆孔數(shù)據(jù)庫、礦體模擬三維模型，用“普通克立格法”對所建的模型估值，將計算結(jié)果與地質(zhì)報告進(jìn)行對比，所建的三維模型準(zhǔn)確可靠，符合實際要求。

1 傲牛鐵礦概況

傲牛鐵礦礦體主要賦存太古代鞍山群變質(zhì)巖系地層中，巖性以角閃斜長片麻巖為主，角閃花崗混合巖為次。礦體頂板巖石為角閃片麻巖和少量角閃花崗混合巖，底板巖石為角閃斜長片麻巖，黑云斜長片麻巖和部分角閃花崗混合巖。傲牛鐵礦礦界范圍內(nèi)有傲牛鐵礦區(qū)、腰堡礦段和梨樹礦段三個礦區(qū)，計45條鐵礦體。其中，傲牛鐵礦區(qū)共有五個采區(qū)32條礦體，其中Fe1、Fe2 、Fe14、Fe15號四個礦體規(guī)模、儲量較大。礦體為多層狀，就單個礦體而言，為似層狀、扁豆?fàn)?。礦體形態(tài)變化較大，膨縮和分枝象顯著，夾石包體現(xiàn)象普遍，礦體規(guī)模大小不一，大者逾千米，一般在200-400 m左右，小礦體多為地表單工程控制。其中Fe1和Fe2為主礦體，F(xiàn)e1礦體：分布于大南溝、砬子溝一帶，長約1020m，寬平均為12 m，最寬在107-109線，寬為26.6m，其中有大于2m的片麻巖夾石，并被正長細(xì)晶斑巖脈所穿插，深部出現(xiàn)分枝現(xiàn)象。礦體延深不大，最大為170m，平均117m礦體嚴(yán)格受高程控制，大體分布在220-445 m之間。礦體產(chǎn)狀220°傾角65°-85°，東部（107-109線）淺部有倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，礦體和圍巖整合接觸。全鐵品位30.90%；Fe2礦體：分布于大南溝、大廟溝間，位于Fe1號礦體上盤，長約為1320m，平均寬為15.9m，在103線寬度最大為31.3m，向東逐漸變薄，呈尖滅狀向西呈隱伏礦體，且出現(xiàn)分枝現(xiàn)象。礦體最大延深150m，平均91.7m，礦體分布于標(biāo)高在225m-410m。全鐵品位31.01%。礦山目前采用露天開采模式。

2 鉆孔數(shù)據(jù)庫建立

2.1 原始地質(zhì)數(shù)據(jù)的錄入

在Surpac中建立鉆孔數(shù)據(jù)庫之前，需要將礦山提供的鉆孔數(shù)據(jù)按照“孔口表（collar）”、“測斜表（survey）”、“樣品表（sample）”和“巖性表（geology）”等分別錄入不同的文件中，數(shù)據(jù)錄入在EXCEL中進(jìn)行，各類文件應(yīng)包含的信息見表1。

2.2 數(shù)據(jù)庫的建立

將鉆孔數(shù)據(jù)錄入好的4個EXCEL電子文件保存為“.csv”格式或“.txt”文本格式，作為建立鉆孔數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)。建立鉆孔數(shù)據(jù)庫主要步驟如下：

（1）數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建。用Surpac軟件新建一個“.ddb”格式的數(shù)據(jù)庫；

（2）數(shù)據(jù)導(dǎo)入。將“.csv”或“.txt”格式的鉆孔數(shù)據(jù)文件，導(dǎo)入用Surpac軟件已建立好的數(shù)據(jù)庫“.ddb”中。注意各個表中字段要一一對應(yīng)；

（3）鉆孔數(shù)據(jù)校驗。通過鉆孔數(shù)據(jù)校驗功能發(fā)現(xiàn)鉆孔數(shù)據(jù)中的錯誤信息，并對應(yīng)進(jìn)行修改。

2.3 樣品統(tǒng)計分析

傲牛礦床除了含有主要元素鐵以外，還含有其他如硫、銅、鋁等元素，由于其他元素不是該礦床的主要產(chǎn)品，這里只對其鐵元素品位進(jìn)行統(tǒng)計分析。統(tǒng)計分析結(jié)果見表2。

3 地質(zhì)體模型的構(gòu)建

3.1 地表DTM模型

建立DTM表面模型，首先先是在CAD中把高程線和坐標(biāo)網(wǎng)畫出來，并在所畫的每條線上注明高程值，其初期工作與平、剖面圖類似，其次在Surpac上導(dǎo)入“.dwg”格式的CAD圖形。在Surpac圖形環(huán)境下將平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地理實際坐標(biāo)。圖1為傲牛鐵礦地表模型。

3.2 巖層線框模型

傲牛鐵礦礦區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)巖層所處大地構(gòu)造位置，居中朝準(zhǔn)地臺膠遼臺隆，鐵嶺-靖宇臺拱，撫順凸起南部渾南太古宙片麻巖卵形構(gòu)造區(qū)內(nèi)。該區(qū)地層主要由一套早白堊世火山沉積巖系，以及中生代花崗巖體和各種類型的脈巖，組成古老基底的變質(zhì)巖具有漫長復(fù)雜構(gòu)造發(fā)展深化歷史?；椎奶胖孀冑|(zhì)雜巖由上殼巖和變質(zhì)深成侵入體兩部分組成。蓋層主要由中生代早白堊世地層組成，第四系僅分布于河谷兩側(cè)，為松散的砂礫層，粘土及腐植層。采用剖面相連連接線框模型的方法建立巖層實體模型，在每一個地質(zhì)勘探剖面上將某一具體巖性范圍封閉起來，而后在不同剖面上依次連接，再封閉最外端的剖面，則形成了1個包裹的三維實體。

3.3 礦體線框模型

利用礦山提供的礦體剖面圖資料，導(dǎo)入Surpac中整理后形成連礦的閉合線圈。首先確保剖面圖在CAD中X軸上某條線條的正確，并在平面圖上找到對應(yīng)的坐標(biāo)，此坐標(biāo)即為導(dǎo)入剖面圖的旋轉(zhuǎn)基點，再填入剖面的方位角即可。剖面導(dǎo)入后利用線編輯的功能，處理并修改導(dǎo)入進(jìn)來的線條，最終要通過異常線檢測確保每個線圈的閉合。對于尖滅的類型和長度要根據(jù)地質(zhì)報告進(jìn)行選擇。關(guān)于礦體建模方法類的文獻(xiàn)較多，這里就不多敘述，同樣采用類似建模方法完成傲牛鐵礦礦體模型構(gòu)建，如圖2所示。

4 品位塊段模型的構(gòu)建

首先根據(jù)礦體的范圍建立空的塊段模型，參數(shù)主要包括定義快模型的使用，定義用戶塊模型的使用范圍，用戶塊大小，旋轉(zhuǎn)，次級分塊，最小塊尺寸，這些參數(shù)的確定需要結(jié)合礦山礦區(qū)勘查網(wǎng)度、采礦方法和品位元素空間變異特征等因素進(jìn)行。本次塊段模型內(nèi)部單元塊尺寸設(shè)置為4×4×2，并建立比重、礦巖類型、全鐵品位等屬性字段。建完空塊段模型后，填充模型時候用距離反比法，是用模型質(zhì)心最近的樣品點的值修改塊的值。指定的有效范圍內(nèi)的樣品的權(quán)重是根據(jù)距塊質(zhì)心的距離反比得到的。讓每個空單元塊都賦上各個元素的品位屬性和其他屬性，賦完所需要的屬性后可通過切平剖圖觀看塊段模型內(nèi)部的品位分布，也可通過屬性配色查看邊界的品位分布。

為了區(qū)分礦體的控制程度，通常按照探明、控制、推斷、預(yù)測4種類型來進(jìn)行估值領(lǐng)域及估值搜索結(jié)構(gòu)設(shè)置，這樣更符合實際生產(chǎn)需要，估算的儲量能更好的滿足生產(chǎn)需要。

5 傲牛鐵礦Fe1礦體品位及儲量統(tǒng)計

按品位對傲牛鐵礦Fe1礦體進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表3

6 總結(jié)

運(yùn)用Surpac三維數(shù)字礦山軟件系統(tǒng)創(chuàng)建傲牛鐵礦三維地質(zhì)地表模型、實體模型，彌補(bǔ)傳統(tǒng)二維手段的缺陷和不足，提高對礦體空間展布形態(tài)的認(rèn)識，實現(xiàn)地質(zhì)體三維可視化；以傳統(tǒng)資源儲量分類方式創(chuàng)建不同資源儲量類型三維實體，與塊段模型運(yùn)算并統(tǒng)計相應(yīng)的資源儲量，再與采用軟件估值結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行資源儲量分類的結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了后者分類的準(zhǔn)確性和可信度，為后續(xù)采用軟件估值結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行資源儲量分類奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] Gemcom Surpac. 塊體模型[J]. 北京：Surpac中國辦事處，2008.6.

[2] Gemcom Surpac. 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫[J]. 北京：Surpac中國辦事處，2008.6.

[3] Gemcom Surpac. 軟件概述手冊. www.surpac.com.cn，2011.4.endprint