曼家寨露天采場日常生產(chǎn)儲量計算方法淺析

張龍+++張丁文+++肖太友

[摘要]：儲量計算是礦山日常地質(zhì)工作之一，計算過程中礦體體積計算是否準(zhǔn)確和礦石品位估算估計是否合理將決定計算結(jié)果的可靠程度，以往曼家寨露天礦山儲量計算方法是在剖面圖的基礎(chǔ)上近似地計算礦體體積、工程加權(quán)求出礦體的品位。在引進(jìn)3Mine三維礦業(yè)軟件后，建立礦體三維模型，采用距離冪次反比法對地質(zhì)估算地質(zhì)儲量，將對日常地質(zhì)工作產(chǎn)生改變。

[關(guān)鍵詞]：儲量計算；礦石體積；礦石品位；距離冪次反比法

[引言]：

礦山資源的可利用儲量以及礦化元素空間分布是礦山進(jìn)行采礦設(shè)計的基礎(chǔ)，生產(chǎn)中儲量計算成果可靠程度直接對礦山生產(chǎn)計劃完成好壞產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的儲量計算方法是在簡單幾何圖形的基礎(chǔ)上近似地計算礦體體積，計算過程不直觀、精度不夠高。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，以計算機(jī)為工具，利用三維礦體模型為基礎(chǔ)進(jìn)行儲量計算可有效地解決傳統(tǒng)儲量計算方法中存在的問題，能進(jìn)一步提升礦山日常儲量計算可靠程度，顯著提高儲量計算的效率，能夠大幅降低工作人員的計算量，降低此項工作的經(jīng)營成本。

1、礦區(qū)地質(zhì)概況

都龍礦區(qū)銅街-曼家寨礦段位于云南省東南部，馬關(guān)縣城131°，平距19千米，隸屬文山壯族、苗族自治州馬關(guān)縣都龍鎮(zhèn)。礦區(qū)位于老君山花崗巖巖體西南側(cè)外接觸帶，總體為寬緩背斜與縱向斷裂組成的單斜構(gòu)造，地層呈南北向展布，傾向西，已遭受區(qū)域變質(zhì)作用，傾角10～35°。礦區(qū)主要出露上元古界-下寒武系新寨巖組和寒武系田蓬組。

礦區(qū)北起銅街，南至辣子寨大溝，長約4000m，東西寬500m，面積約2km2。礦體產(chǎn)于碳酸鹽巖與碎屑巖交互過渡帶中，受地層、巖相、變質(zhì)帶、構(gòu)造、隱伏花崗巖體等因素制約，燕山期巖漿活動強(qiáng)烈，花崗巖體侵位及巖漿熱液活動，使先期形成的簡單矽卡巖進(jìn)一步蝕變?yōu)閺?fù)雜夕卡巖，并伴隨礦化疊加，形成巖漿熱液為主導(dǎo)的、多源、多階段、多因復(fù)成錫石硫化物矽卡巖型多金屬礦床。

矽卡巖是礦區(qū)內(nèi)鋅錫礦體最主要的賦礦巖石，是長期地質(zhì)演化過程中形成的一種復(fù)變質(zhì)巖石。矽卡巖外形不規(guī)則，沿走向和傾斜均有膨脹收縮、分枝復(fù)合等現(xiàn)象，其形態(tài)有似層狀、透鏡狀、扁豆?fàn)睢⒛覡?、條帶狀，局部呈脈狀。矽卡巖礦化極不均勻，同一地質(zhì)體內(nèi)，鋅錫銅含量差異甚大，有的地段形成富厚工業(yè)礦體，有的地段僅有微弱礦化。

經(jīng)過歷次勘探，銅街、曼家寨、曼家寨西礦段、曼家寨東礦段共揭露工業(yè)礦、低品位礦、廢石資源體1100多個。截止目前，共保有礦體442個、廢石資源體552個。礦體具有疊瓦狀排列、分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)的特征，隨含礦層同步褶曲。厚大礦體中有夾石存在，往往有大理巖、片巖殘留體，其形態(tài)很不規(guī)則，呈扁豆?fàn)罨蚰覡?。礦體與矽卡巖、層間構(gòu)造、裂隙密切相關(guān)，礦體形態(tài)受矽卡巖形態(tài)、層間構(gòu)造及裂隙的制約，礦體產(chǎn)狀與地層、矽卡巖產(chǎn)狀基本一致。

2、日常儲量計算方法

2.1平行斷面法

礦區(qū)經(jīng)銅街、曼家寨、曼家寨西礦段各階段的勘探證明，礦體走向近南北，向西傾，傾角15°-35°，局部大于60°，礦體沿層呈似層狀、透鏡狀多層產(chǎn)出，礦體成群出現(xiàn)，顯示疊瓦狀排列。各勘探階段均是以鉆探為主的勘查手段進(jìn)行勘探，工程基本網(wǎng)度已達(dá)80×80m，最小達(dá)40×40m，作為錫、鋅為主的勘探礦區(qū)，工程控制程度較高，較系統(tǒng)地控制了礦體水平及垂直空間的分布范圍，根據(jù)礦體特征及勘查手段，礦段勘探報告均采用垂直平行斷面法估算資源儲量。

根據(jù)礦體礦石類型、資源/儲量級別及礦體形態(tài)變化情況，選用近似的立體幾何公式計算體積，對礦體的資源儲量估算體積，采用梯形、截錐、圓錐、楔形四個公式計算：

梯形公式：相鄰兩剖面上的礦石類型、資源/儲量級別相同時，對應(yīng)面積≤40%，采用V=（S1+ S1）L/2計算塊段礦體體積。

截錐公式：相鄰兩剖面上的礦石類型、資源/儲量級別相同時，對應(yīng)面積≧40%，采用V=（S1+S2+ ）L/3計算塊段礦體體積。

楔形公式：同一礦體在相鄰兩剖面上均由2個以上工程控制，某一剖面有礦體面積，另一剖面上面積為零，礦體呈線型尖滅時，采用V=SL/2計算塊段礦體體積。

圓錐公式：相鄰兩剖面礦體呈點(diǎn)尖滅時，采用V=SL/3計算塊段礦體體積。

上述四式中：V為塊段礦體體積，S、S1、S2為剖面礦體面積，L為相鄰兩勘探線垂直距離。

2.2 3DMine三維計算方法

在剖面圖已經(jīng)圈定地質(zhì)體及礦體的二維輪廓線的基礎(chǔ)上，按礦體工業(yè)類型、自然類型進(jìn)行對應(yīng)連接。采用采用三角網(wǎng)構(gòu)建和廣意六面體充填構(gòu)建方法，構(gòu)建礦體的表面模型和建立礦體內(nèi)部屬性模型。在對填滿整個礦床范圍內(nèi)的單元塊的品位根據(jù)已知的樣品進(jìn)行推估，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行儲量估算。

組合樣長度根據(jù)礦山開采的臺階高度、礦床的類型（層狀、似層狀）及品位在垂深方向的變異程度來確定。在組合過程中為了降低樣品組合過程中可能導(dǎo)致的品位平均化程度，針對曼家寨礦段的特點(diǎn)，經(jīng)樣品統(tǒng)計分析，其原始平均樣品長度大為1.21，絕大部分樣品的樣長在1m左右。

經(jīng)綜合考慮，本次建模工作采用1m 長度值按樣品長度加權(quán)進(jìn)行計算分析，最小組合樣長為原始樣品的50%，即0.5m。

3、日常儲量計算方法運(yùn)用對比

生產(chǎn)中儲量計算成果可靠程度直接對礦山生產(chǎn)計劃完成好壞產(chǎn)生影響；同時日常礦山儲量計算任務(wù)繁重，估算效率也是日常生產(chǎn)管理所要考慮的問題?，F(xiàn)就曼家寨采場中所用的兩種儲量計算方法進(jìn)行簡單對比。

3.1 估算時間

露天礦山日常生產(chǎn)計劃編制時，需對設(shè)計范圍內(nèi)的礦石量進(jìn)行估算，估算成果要滿足生產(chǎn)計劃的需求，需要按平臺、經(jīng)濟(jì)類型、礦石類型等進(jìn)行分類計算。估算的過程將涉及50個礦體，40個剖面圖，15個工作平臺。采用傳統(tǒng)的計算方法（平行斷面法），當(dāng)設(shè)計開挖線與設(shè)計推進(jìn)線離剖面線大于5米時，就必須內(nèi)插出開挖線或推進(jìn)線處礦體的形態(tài)、礦石類型及工程品位，就此項工作及儲量計算過程工作（量取礦體開挖面積、計算體積、加權(quán)計算品位），需要2名工程技術(shù)人員用2天時間才可能完成；而采用3DMINE進(jìn)行估算，僅需要1名工程技術(shù)人員1小時的工作時間，就可以完成此項工作。endprint

3.2 估算體積

在曼家寨采場生產(chǎn)儲量計算過程中，對于鄰近剖面未見礦體時，推測礦體在兩剖面距離的二分之一處點(diǎn)尖滅，采用V=SL/3計算塊段礦體體積。當(dāng)設(shè)計開挖線處于礦體內(nèi)時（圖4-1），必須計算出開挖出的面積再計算開挖礦塊的體積，這樣的計算往往因為用不同的計算公式而產(chǎn)生不同的結(jié)果。

礦體整體體積V=SL/3，礦體分算體積V=V1+V2；其中V1=（S+S1+ ）L/3，V2=S1（L-L1）/3；假設(shè)S=100㎡，S1=50㎡，L1=10m，L=20 m。利用以上假設(shè)，整體求算體積V=667m?，礦體分算體積V=903 m?。 由于采用了分塊求積，選用公式造成了誤差。而日常生產(chǎn)過程中，往往都要采用體積分算。

在利用3DMine軟件計算儲量過程中，礦體整體體積的計算石是在利用規(guī)則的塊體來充填不規(guī)則的礦體，并通過邊部塊體次分技術(shù)實現(xiàn)礦體范圍的準(zhǔn)確計算?；诂F(xiàn)階段本礦山塊體模型中基本塊體尺寸，假設(shè)日常生產(chǎn)中礦體體積V=667m?（圖3-3），此礦體塊體體積V=720m?，對于這個假設(shè)的小礦體，顯然塊體尺寸過大。若礦體塊體此寸夠小，其估值結(jié)果和礦體體積就基本一致。

當(dāng)日常生產(chǎn)中對此礦體分段開采時，利用礦體模型、地表現(xiàn)狀模型、開挖模型等條件約束時，可看出假設(shè)的礦體體積720m?大致等于幾個或幾十個分塊求積之和，從而減小了生產(chǎn)中因分算礦體體積造成的計算誤差。

3.3 估算品位

在勘探報告中，采用垂直不行斷面法進(jìn)行儲量品位時；工程平均品位用樣長加權(quán)求得，剖面平均品位用各工程礦體厚度（樣長）加權(quán)求得，塊段平均品位用相鄰兩剖面礦體面積加權(quán)求得。在曼家寨露天開采過程中，整段樣長與單個樣品位加權(quán)出來整段工程品位，顯然不能代表某開采段內(nèi)的工程品位。

在日常儲量計算中，我們采用平行斷面法計算礦體品位，往往用整段工程品位代替了計算開采一段工程品位，計算出的礦體品位有一定的局限性，而采用3DMine軟件計算礦體品位，其在每個塊體的質(zhì)心點(diǎn)可以存儲所包含的品位屬性，其中品位屬性是采用距離冪次反比法估值進(jìn)行內(nèi)插值的結(jié)果；也就是說各樣品點(diǎn)距待估塊體中心的距離不同，其品位對待估塊體的影響程度也不同。距離待估塊體越近的樣品，其品位對待估塊體的影響也就越大。因而在計算中，距離待估塊體的樣品的權(quán)值應(yīng)比離單元體遠(yuǎn)的樣品的權(quán)值大。

日常儲量品位計算中，計算品位取值時按距離越近權(quán)重值越大的原則，用若干臨近點(diǎn)的線性加權(quán)來擬合品位點(diǎn)的值，相對整段品位代替分段品位的方法來說，將更加精確、符合生產(chǎn)實際。

4結(jié)語

（1）利用3DMine軟件為基礎(chǔ)進(jìn)行儲量計算，在曼家寨露天采場日常生產(chǎn)儲量算過程中，有效地解決傳統(tǒng)儲量計算方法中存在的問題，顯著提高儲量計算的效率，能夠大幅降低工作人員的計算量，進(jìn)一步提升了儲量計算的可靠程度。

（2）3DMine軟件儲量計算過程中計更為直觀，符合礦山生產(chǎn)實際，為資源的合理開發(fā)、利用提供有利條件。

[參考文獻(xiàn)]：

[1]張志呈等.礦山地質(zhì)工程師手冊.冶金工業(yè)出版社2010版

[2] 楊武亮， 徐旭輝. 小型露采礦山儲量計算系統(tǒng)[J]. 地質(zhì)學(xué)刊， 1999（2）：118-120.endprint