基于Surpac 的望兒山西部金礦床三維建模及礦山數(shù)字化建設(shè)

董 沖

（山東黃金地質(zhì)礦產(chǎn)勘查有限公司，山東 萊州 261400）

隨著資源市場競爭日益激烈，信息化時代不斷進步，數(shù)據(jù)庫技術(shù)飛速發(fā)展，以平面圖和剖面圖為主的傳統(tǒng)地質(zhì)信息將逐漸被三維地質(zhì)建模及可視化技術(shù)所代替，礦山數(shù)字化建設(shè)的作用日益彰顯，實現(xiàn)礦山數(shù)字化建設(shè)是改變企業(yè)現(xiàn)狀，提升企業(yè)核心競爭力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，企業(yè)競爭力在很大程度上取決于礦山數(shù)字化建設(shè)水平[1]。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

望兒山礦區(qū)西礦段位于望兒山金礦以西，焦家金礦以東、焦家至龍埠之間，焦家和河?xùn)|～望兒山兩大斷裂帶在該區(qū)通過。出露地層為第四系，巖漿巖為玲瓏序列崔召單元中粒含黑云二長花崗巖和郭家?guī)X序列上莊單元巨斑狀中粒花崗閃長巖。

2 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建立

鉆孔資料是地質(zhì)勘查最基礎(chǔ)的資料，也是軟件錄入的最基本的信息數(shù)據(jù)，它包括孔口表、測斜表、巖性表、化驗表等。本次整理了礦區(qū)施工的15個鉆孔數(shù)據(jù)，包括15個鉆孔的井口坐標(biāo)、測斜數(shù)據(jù)及1358條化驗數(shù)據(jù)。

軟件在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時采用的是模板化的技術(shù)，庫中所必須的井口數(shù)據(jù)表、測斜數(shù)據(jù)表及結(jié)構(gòu)自動為用戶創(chuàng)建，用戶只需添加其它的選項表，本項目中添加化驗表、巖性表。所有數(shù)據(jù)錄入到電子表格中，保存為csv格式，然后導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。注意在軟件中傾角正表示軌跡向上，負表示軌跡向下，而地質(zhì)報告中測斜數(shù)據(jù)一般為正值，故需要將測斜表中鉆孔傾角變?yōu)樨揫2]。顯示鉆孔空間分布位置見圖1。

3 三維礦體模型的建立

圈定礦體需要精確快速，望兒山西部礦體數(shù)量多，軟件利用強大的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及三維顯示功能，能夠精確快速的圈定礦體。主要步驟如下：①本區(qū)共布設(shè)5條勘探線，利用圖切剖面工具，形成5條剖面；②在各剖面內(nèi)根據(jù)外推原則和工業(yè)指標(biāo)進行地質(zhì)解譯工作，形成礦體的輪廓線，最終形成解譯線文件；③利用三角網(wǎng)化工具將各剖面的礦體線連成三角網(wǎng)，按外推原則得到尖滅點或尖滅線，利用相連段間功能將兩端封閉起來，生成實體模型；④利用有效性驗證功能可以快速查出模型存在的錯誤如無效邊、未連接的三角網(wǎng)、相交三角形、反轉(zhuǎn)三角形、空洞等，只有通過實體驗證，才算完成礦體的三維模型建立。實體模型如圖2所示。

圖1 探礦工程空間位置分布圖

圖2 望兒山西部金礦體三維模型

4 三維塊體模型的建立

4.1 樣品組合及特高品位處理

利用基礎(chǔ)統(tǒng)計功能報告全部樣品樣長，確定組合樣長，經(jīng)統(tǒng)計得出礦區(qū)樣長均值為0.97m，大部分樣長為1m，將組合樣長定為1m。

根據(jù)勘探工程組合得到組合樣，并對組合樣進行品位統(tǒng)計以確定是否存在特高品位。一般我們選取分布大于97.5%的樣品值，即截取2.5%的高品位，或均值的6～8倍。處理特高品位時通常是分礦體進行。各個礦體特高品位值處理見表1。

表1 Au品位的特高品位處理登記表

4.2 創(chuàng)建塊模型

將礦體分布所在范圍劃分為許多小的單元塊，然后根據(jù)組合樣金品位對單元塊進行品位插值。塊尺寸的大小根據(jù)勘探線距、開采段高等因素確定，通常勘探線距、開采段高應(yīng)為塊大小的整數(shù)倍。本區(qū)勘探線距100米，礦體的形態(tài)簡單，較薄，選擇塊尺寸為5×5×1米（北×東×高），為了使塊體邊界更好的與實體模型重合，劃分子塊尺寸為塊尺寸的四分之一。每個單元塊賦以礦權(quán)范圍、礦體編號、金品位等屬性。

4.3 塊體模型屬性賦值

建立塊體模型是用來存儲相關(guān)地質(zhì)信息，包括巖石類型、品位分布、比重等，它實際上是一個空間數(shù)據(jù)庫，而這些地質(zhì)信息的屬性是通過塊體單元塊反映出來，創(chuàng)建塊模型后，需增加屬性，常用的賦值方法有最近距離法、距離冪次方反比法、普通克里格法和直接賦值法。

使用直接賦值填充功能選項給空氣塊分配比重值0，給礦石塊分配比重值為2.78。

在估值過程中，通常采用搜索橢球體來表達影響范圍內(nèi)的樣品搜索參數(shù)，即分布規(guī)律與特征，橢球體的各個參數(shù)是根據(jù)各礦體的走向、傾向、傾角確定的，將礦區(qū)的勘查基本工程間距上限值100米作為基本的搜索橢球的主軸，將搜索橢球的主軸與次軸之比定義為1，將主軸與最小軸之比定義為3.6。

第一次估值后利用約束查看金品位小于0的單元塊，如果存在，需要對不滿足基本搜索橢球條件的塊重新賦值，通過改變搜索橢球搜索半徑，通常變?yōu)?倍、4倍，使所有的塊都能估算出金的品位值。

5 資源量估算結(jié)果

塊體模型估值后就可進行資源量估算，地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)有其優(yōu)越性，可以按坐標(biāo)范圍、標(biāo)高和品位區(qū)間等進行統(tǒng)計[3]，對主要礦體35、33、30按不同品位區(qū)間進行了統(tǒng)計，其統(tǒng)計結(jié)果見表2。

表2 望兒山西部主要礦體資源量分布

4.5～999 7.2 20.0 1604小計 13.3 37.0 2046 30 2.5～4.5 6.6 18.2 673 4.5～999 6.0 16.7 1224小計 12.6 34.9 1897 33 1.0～2.5 0.7 1.9 42 2.5～4.5 8.6 24.0 856 4.5～999 3.2 8.9 555小計 12.5 34.8 1453總計 38.4 106.7 5396

6 結(jié)論

三維建模在地勘行業(yè)及礦山中的應(yīng)用正處在快速發(fā)展階段，本次通過軟件信息處理技術(shù)創(chuàng)建了望兒山西部礦床地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，并進行三維模型創(chuàng)建，實現(xiàn)了從二維平面到三維空間的發(fā)展，可以根據(jù)需要在三維空間清楚地展示礦體的形態(tài)和不同品位區(qū)間的分布，使礦產(chǎn)資源信息化，數(shù)字化、立體可視化，進而成為一種的網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)，進行傳輸和統(tǒng)籌規(guī)劃，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享，為礦山數(shù)字化奠定基礎(chǔ)。