三維礦業(yè)軟件在礦山地質(zhì)數(shù)字化中的應(yīng)用

潘大偉 于克臣 袁中凡

摘要：隨著科技水平的不斷提高，伴隨著以前之前圖紙化辦公管理的礦山企業(yè) 發(fā)生了巨大變革，信息化、三維可視化已成為現(xiàn)代礦山企業(yè)的一個(gè)極其重要的標(biāo)志，建設(shè)數(shù)字礦山成為每一個(gè)優(yōu)秀礦山的必經(jīng)之路。而要建成現(xiàn)代化礦山，礦山數(shù)字化就是必要條件。因此，這些通用的三維礦業(yè)軟件在未來發(fā)展應(yīng)用的潛力巨大。本文以公司所做一礦山的案例說明三維礦業(yè)軟件在礦山數(shù)字化的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：三維礦業(yè)軟件；礦山地質(zhì)；數(shù)字化；應(yīng)用

該礦山礦產(chǎn)資源模型及用于估算礦產(chǎn)資源的數(shù)據(jù)庫由礦山技術(shù)人員進(jìn)行建立，是足夠可靠的，能夠?qū)鸬V化的邊界進(jìn)行可靠的解釋，并且測定數(shù)據(jù)足夠可靠以支持礦物資源估計(jì)。為了適應(yīng)需要，使用三維礦業(yè)軟件構(gòu)建地質(zhì)和礦化線框，制定地質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析的測定數(shù)據(jù)，構(gòu)建塊模型，估計(jì)礦物等級，并列出礦物資源，并進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析和變異。

1、資源估算程序

？數(shù)據(jù)庫匯總；數(shù)據(jù)驗(yàn)證；勘查數(shù)據(jù)分析；基于cut off的礦化解譯；建立剖面及實(shí)體；統(tǒng)計(jì)分析；實(shí)驗(yàn)半變異函數(shù)建模；搜索橢球體參數(shù)的確定；礦塊建模及品位插值；資源量分類；資源量報(bào)告。

2、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備、管理與分析

礦體解譯過程執(zhí)行工業(yè)指標(biāo)制定的原則來解譯礦體邊界線；

然后在剖面基礎(chǔ)上解譯礦化帶，通過被解譯的剖面建立線框，創(chuàng)建礦化帶的地質(zhì)模型。

礦塊模型規(guī)定好母塊及子塊。品位通過中值指示克里格和距離冪次反比加權(quán)方法分別插入每個(gè)礦塊，用的僅是每個(gè)線框里的品位組合。然后離散化細(xì)分的品位在克里格過程中被平均，以產(chǎn)生塊品位。

按照標(biāo)準(zhǔn)資源分類的可信度水平，資源量分類目的是基于測量內(nèi)在可變性能反映塊體模型不同區(qū)的可信度，這種可信度水平由數(shù)據(jù)及礦化的預(yù)期連續(xù)性來支撐。塊體被分類為探明的、控制的和推斷的。

2.1建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫

提供用于數(shù)據(jù)庫生成的原始數(shù)據(jù)格式是Excel文件。以下表是鉆孔數(shù)據(jù)資料。其它數(shù)據(jù)包括了工程地質(zhì)數(shù)據(jù)、礦化數(shù)據(jù)及蝕變數(shù)據(jù)。

建立數(shù)據(jù)庫后，就可以生成礦區(qū)鉆孔平面圖。

2.2勘查數(shù)據(jù)分析

進(jìn)行經(jīng)典統(tǒng)計(jì)分析，以達(dá)到下列目的：確定品位總體的分布情況；確定使用哪種類型的品位插值過程；獲得品位的統(tǒng)計(jì)參數(shù)；確定品位的分布參數(shù)。

2.3 解譯

解譯礦化時(shí)使用了下列技術(shù)：將剖面和平面圖顯示進(jìn)行分析和解譯；所有的解譯線串與鉆孔上的樣品間隔相吻合；在一個(gè)鉆孔中有礦化，但在相鄰鉆孔中無礦化時(shí)，即進(jìn)行有限外推，剖面末端的鉆孔存在礦化時(shí)，礦化沿傾向外推，即進(jìn)行無限外推。當(dāng)在剖面間或工程終端線串解譯時(shí)，保持礦體的傾角和傾向與相鄰剖面間產(chǎn)狀相一致。

2.4 實(shí)體建模

采用三角網(wǎng)來描述實(shí)體的輪廓或表面而構(gòu)成的完整實(shí)體的面。本質(zhì)就是由一系列三角面集合構(gòu)成的實(shí)體表面或輪廓。實(shí)體模型的作用不僅在于描述礦體的外部輪廓，還可以實(shí)現(xiàn)以下的功能：可視化三維顯示；表面積和體積計(jì)算；任意方向切取剖面；對于部分夾石多邊形線框存在于礦體模型中，需要運(yùn)用布爾運(yùn)算函數(shù)處理，以避免重疊。

2.5統(tǒng)計(jì)分析與綜合

線框解譯完成后，再進(jìn)行鉆孔組合樣的步驟，大多數(shù)的樣品采取了1.0米長度和1.5米的長度。為了在合成過程中最小化樣本分離，將樣品合成到1米長。各礦化帶內(nèi)樣品組合為1米的長度，從鉆孔孔口開始一直組合到孔底。

3、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析

主要插值方法：通過創(chuàng)建空的塊模型來進(jìn)行估算，且計(jì)算每個(gè)塊內(nèi)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差和平均值。此次插值需要使用中值指示克里格（MIK）。且同時(shí)使用距離冪次反比加權(quán)方法（IDW）進(jìn)行驗(yàn)算。

變異函數(shù)建模：在解譯礦體內(nèi)用1m樣長組合對有用元素進(jìn)行變異函數(shù)建模。最初生成鉆孔變異函數(shù)來估算塊金值。塊金值是指化驗(yàn)品位在極小的距離內(nèi)的變化。生成變異函數(shù)水平方向扇形圖用于確定平面中具有最大連續(xù)性的方向。沿著確定的最大連續(xù)性方位角生成變異函數(shù)垂直方向扇形圖，以估計(jì)主軸的傾角。通過第一個(gè)軸的方位角和傾角，可以計(jì)算第二個(gè)軸的方位角。接著可以生成半方差圖的垂直扇形圖，用于確定第二個(gè)軸的傾角。通過第一個(gè)軸和第二個(gè)軸的方向，可以確定第三個(gè)軸的方位角和傾角。

4、礦塊建模

礦塊模型僅限于礦化線框和用線框名稱進(jìn)行編碼的塊。所有主礦體生成一個(gè)礦體集合，隨后按照帶被編碼的塊與用于變異分析的帶相一致。氧化帶邊界用于標(biāo)識每個(gè)帶內(nèi)的那些塊，以便資源量能被單獨(dú)估算和報(bào)告。在初始空白塊模型創(chuàng)建后，DTM氧化面以上的塊被賦以氧化礦，子塊也被用于所有這些建模過程中。

最后對礦塊模型進(jìn)行驗(yàn)證，以檢查重疊塊，且夾石線框體積被從總的礦體線框體積中減去后，發(fā)現(xiàn)礦塊模型體積接近線框體積。

5、品位插值

第一次品位插值用中值指示克里格在母塊內(nèi)完成。用2×2×2細(xì)分（北部，東部和高程）離散化。離散化細(xì)分的品位在克里格過程中被平均產(chǎn)生品位值。搜索橢球體方向與礦體走向一致以包括相關(guān)樣品，目的是排除不相關(guān)樣品。使用不同的搜索半徑和參數(shù)來填充所有的塊，一共運(yùn)行三次。

6、 體重密度數(shù)據(jù)

勘查工作期間先后完成了小體重樣品測試。平均體重為2.83t/m3。

7、 資源量分類

資源量估算利用的信息來源，具有不同的可靠性，劃分資源量分類，基于考慮了以下標(biāo)準(zhǔn)：鉆孔的數(shù)目、分析結(jié)果的數(shù)量和從該塊到提供塊品位的樣品的距離。利用在三維軟件中的視圖環(huán)境中可看到結(jié)果，指導(dǎo)估計(jì)每個(gè)礦體不同部位的地質(zhì)和礦化品位連續(xù)性的置信度。

8、資源量報(bào)表

最終完成了資源量估算報(bào)表并報(bào)告了分類資源量。并經(jīng)過對兩種方法詳細(xì)的檢查。

本文旨在利用案例來說明三維礦業(yè)軟件建模的步驟及過程，其實(shí)任何一套成熟的三維礦業(yè)軟件來說，都可以通過不斷地學(xué)習(xí)應(yīng)用來進(jìn)行以上的建模及礦床估算，依靠自己的技術(shù)水平，利用現(xiàn)代化礦業(yè)專業(yè)軟件來提高工作效率和管理水平是我們作為礦山技術(shù)人員想要達(dá)到的目的，使我國真正成為礦業(yè)大國，礦業(yè)強(qiáng)國。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊忠 .數(shù)字化礦山軟件在礦山地質(zhì)工作中的應(yīng)用探究[J]. 世界有色金屬.2016（11）.

[2] 顧春瑜.基于三維可視化技術(shù)的MicroMine礦業(yè)軟件在數(shù)字化礦山中的應(yīng)用[J]. 電子世界.2014（08）.

（作者單位：金建工程設(shè)計(jì)有限公司）