Micromine在三維建模及資源量估算中的應(yīng)用

劉碧洪

中鐵資源地質(zhì)勘查有限公司，北京 100039

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，三維地質(zhì)礦業(yè)軟件在國(guó)內(nèi)外礦床的資源儲(chǔ)量估算和礦山設(shè)計(jì)等領(lǐng)域已經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[1-5]。與傳統(tǒng)的手工計(jì)算礦體資源量或二維資源量估算軟件相比，三維地質(zhì)礦業(yè)軟件具有可視化性強(qiáng)、空間立體感強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、效率高、準(zhǔn)確性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)[6-8]。

Micromine軟件是澳大利亞Micromine軟件集團(tuán)開(kāi)發(fā)的先進(jìn)的三維礦業(yè)軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)是國(guó)際通用系統(tǒng)，在礦產(chǎn)勘查、資源儲(chǔ)量估算、礦山設(shè)計(jì)及礦山生產(chǎn)管理等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)各地勘單位、礦山企業(yè)取得了較好的使用效果，受到礦業(yè)系統(tǒng)的好評(píng)[9-12]。目前，已有部分礦山企業(yè)及地勘單位提交了用Micromine軟件編制的資源儲(chǔ)量估算報(bào)告，并提交有關(guān)評(píng)審機(jī)構(gòu)評(píng)審。

本文以某斑巖型鉬礦床的資源量估算為例，介紹使用Micromine三維軟件估算礦體資源量的步驟與方法，并將礦體資源量估算結(jié)果與傳統(tǒng)地質(zhì)塊段法估算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，說(shuō)明Micromine在資源量估算方面的可靠性和優(yōu)越性。

1 礦體特征及參數(shù)確定

研究區(qū)的礦床類(lèi)型為斑巖型鉬礦，目前僅有一個(gè)工業(yè)礦體，即I號(hào)礦體。礦體在地表上的投影呈近圓狀，地表出露長(zhǎng)約1 260m，寬約1 150m，礦體長(zhǎng)寬比近似為1:1，出露面積約1.0km2。根據(jù)已有鉆孔的實(shí)控資料，礦體在剖面上大體具有向深部呈半球狀尖滅的趨勢(shì)。從空間上看，整個(gè)礦體的產(chǎn)狀近水平，長(zhǎng)短軸近似相等。

本次資源量估算所采用的工業(yè)指標(biāo)參考《銅、鉛、鋅、銀、鎳、鉬礦地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T0214-2002）規(guī)定，確定礦體圈定指標(biāo)如下：邊界品位（Mo%）≥0.03，工業(yè)品位（Mo%）≥0.06，礦床平均品位（Mo%）≥0.08%，最低可采厚度≥4m，夾石剔除厚度≥8m。

根據(jù)勘查規(guī)范的要求，本礦床的5個(gè)地質(zhì)因素類(lèi)型系數(shù)之和為2.6，屬于第I勘查類(lèi)型。因此，本次資源量估算以100m×100m的網(wǎng)度探求331級(jí)資源量，以200m×200m的網(wǎng)度探求332級(jí)資源量，超過(guò)200m工程間距的礦體或外推礦體為333級(jí)資源量。

2 三維建模

本文根據(jù)鉆孔資料，運(yùn)用Micromine軟件在各勘探線剖面上按工業(yè)指標(biāo)的要求圈連礦體，并建立礦體的三維模型。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用距離反比加權(quán)插值法對(duì)礦體資源量進(jìn)行估算。

2.1 建立鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)

在Micromine中，數(shù)據(jù)庫(kù)是一切工作的基礎(chǔ)，在建立一個(gè)礦區(qū)的鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，需要首先創(chuàng)建井口文件、測(cè)斜文件和樣品分析文件這3個(gè)文件，其中包含了鉆孔編號(hào)、孔位、測(cè)斜數(shù)據(jù)、孔深、取樣位置和樣品分析結(jié)果等基本信息。

2.2 剖面地質(zhì)解譯及三維模型建立

在建立好鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)后，就可以在Micromine的三維視圖（Vizex）中顯示鉆孔軌跡和取樣分析結(jié)果，并在單工程和各條勘探線剖面上圈連礦體進(jìn)行剖面地質(zhì)解譯了。

單工程上礦體的圈連原則是：按照工業(yè)指標(biāo)的要求凡達(dá)到Mo邊界品位（Mo≥0.03%）的一系列連續(xù)樣品，其厚度大于或等于最低可采厚度4m，加權(quán)平均品位達(dá)到工業(yè)品位（Mo≥0.06%），且其中的連續(xù)夾石厚度小于夾石剔除厚度8m時(shí)，均圈連為礦體。使用Micromine軟件的“鉆孔品位組合”功能，可以讓計(jì)算機(jī)來(lái)自動(dòng)完成此過(guò)程，大大節(jié)省了工作時(shí)間。

圖1 礦體的三維模型立體圖

剖面上礦體圈連的原則是：按照礦體賦存部位、產(chǎn)狀及變化規(guī)律、礦石類(lèi)型，將相鄰單工程對(duì)應(yīng)的見(jiàn)礦部位，用直線進(jìn)行連接，但工程間的礦體厚度不大于見(jiàn)礦工程的最大厚度；若相鄰兩個(gè)工程，一個(gè)工程見(jiàn)礦體，另一個(gè)工程見(jiàn)低品位礦，兩工程間以對(duì)尖形式連接，即礦體尖滅在另一工程低品位礦邊緣，同樣，低品位礦對(duì)應(yīng)尖滅礦體邊緣；若一工程見(jiàn)礦體，；另一工程無(wú)礦，有明顯自然尖滅趨勢(shì)時(shí)采用自然尖滅，其他情況一般采用以兩工程間距的1/2尖推，礦體視厚度較小時(shí)可考慮1/3、1/4或按照礦體整體趨勢(shì)自然尖滅。在Micromine中，可以先創(chuàng)建閉合多邊形文件，在各剖面上分別繪制多邊形圈連礦體，完成剖面地質(zhì)解譯工作。

在剖面上的礦體圈連完成后，就可以創(chuàng)建閉合線框，在三維視圖中將不同剖面間的閉合多邊形連接成為一個(gè)封閉的三維多面體（圖 1）。

3 資源量估算

3.1 創(chuàng)建空塊模型

空塊模型是將礦體的空間三維模型劃分為小的立方塊并進(jìn)行品位插值，目的是達(dá)到精確插值礦體每個(gè)部位的品位，最終計(jì)算整個(gè)礦體的資源量。空塊尺寸的大小是根據(jù)勘探線距和礦體形態(tài)的復(fù)雜程度而確定的，通常應(yīng)使勘探線距為塊大小的5倍～10倍。本礦區(qū)勘探工程網(wǎng)度為100m×100m，局部地段放稀為200m×200m。礦體的形態(tài)復(fù)雜，但整體產(chǎn)狀平緩，平均傾角約為0°，礦體長(zhǎng):寬:高約為2:2:1，故而選擇塊尺寸為10m×10m×5m（東×北×高），將東次分塊數(shù)、北次分塊數(shù)和高程次分塊數(shù)均設(shè)置為5，得到子塊尺寸為 2m×2m×1m。創(chuàng)建好空塊模型后，用Micromine的距離反比加權(quán)插值法對(duì)每個(gè)空塊進(jìn)行品位估值，并估算礦體的資源量。

3.2 距離反比加權(quán)插值法

距離反比加權(quán)插值法（Inverse Distance Weighting）的原理是：由于鉆孔上的不同樣品距離各個(gè)空塊的距離不同，其品位對(duì)每個(gè)空塊的影響程度也不同。顯然，距離空塊越近的樣品，其品位對(duì)空塊的影響也就越大。因而在計(jì)算中，離空塊近的樣品的權(quán)值應(yīng)比空塊遠(yuǎn)的樣品的權(quán)值大。距離反比法就是基于這一思想產(chǎn)生的。在此方法中，一個(gè)樣品的權(quán)值等于樣品到空塊中心距離的n次方的倒數(shù)。

了解了距離反比加權(quán)插值法的原理，就可以在Micromine軟件中建立搜索橢球，從而對(duì)每個(gè)空塊進(jìn)行品位估值了。搜索橢球的半徑、方位角、傾角、傾伏角和長(zhǎng)度因子是根據(jù)勘探線網(wǎng)度、礦體的總體走向、傾向、傾角來(lái)確定的。本礦區(qū)僅有一個(gè)工業(yè)礦體，礦體的產(chǎn)狀近水平，長(zhǎng)短軸近似相等，長(zhǎng)寬高之比約為2:2:1，因此，可設(shè)搜索橢球的方位為294°（勘探線方向），傾伏角為0°，傾角也為0°。基本搜索橢球體的長(zhǎng)軸半徑一般為勘探線間距的1.25倍，則基本搜索橢球可定義為 125m×125m×62.5m。當(dāng)以基本搜索橢球?qū)諌K模型進(jìn)行插值，搜索到的工程數(shù)大于等于3時(shí)，即認(rèn)為該空塊在礦體走向和傾向方向上均有工程控制，該空塊滿足“探明的”資源量級(jí)別（331）；將初始半徑放大一倍，即設(shè)搜索橢球長(zhǎng)軸半徑為250m，搜索到的工程數(shù)大于等于3時(shí)，該空塊滿足“控制的”資源量級(jí)別（332）；最后將搜索橢球長(zhǎng)軸半徑設(shè)為500m，凡搜索到的工程數(shù)大于等于1的空塊，屬于“推斷的” 資源量級(jí)別（333）。

3.3 資源量估算結(jié)果及可靠性驗(yàn)證

在使用橢球?qū)λ锌諌K的品位完成估值后，就可以用Micromine根據(jù)塊模型中鉬元素的插值結(jié)果進(jìn)行資源量估算了。按照不同的品位等級(jí)，可以將按照不同級(jí)別的資源量類(lèi)型分別計(jì)算不同品位級(jí)別的礦石量、體積、加權(quán)平均品位和金屬量，并求出礦體的總資源量，結(jié)果如表 1所示。

表1 Micromine距離反比加權(quán)法資源量估算報(bào)告

資源量級(jí)別 Mo品（%）礦石量（萬(wàn)t）平均品位（%）金屬量（t）0-0.03 31.876 0.026 81.121 0.03-0.06 4785.688 0.052 24733.226 0.06以上 31594.251 0.107 339483.253合計(jì) 36411.815 0.100 364297.810 331

為了檢驗(yàn)本次Micromine資源量估算結(jié)果的可靠程度，采用了傳統(tǒng)的地質(zhì)塊段法對(duì)礦體重新進(jìn)行資源量估算，估算結(jié)果為見(jiàn)表 2。

表2 傳統(tǒng)地質(zhì)塊段法資源量估算結(jié)果

對(duì)比傳統(tǒng)地質(zhì)塊段法和Micromine距離反比加權(quán)插值法的資源量估算結(jié)果，各級(jí)別資源量以及礦體總資源量估算結(jié)果相差不到0.5萬(wàn)噸，331、332級(jí)別資源量和總資源量估算結(jié)果相差不超過(guò)1.2%，充分驗(yàn)證了Micromine資源量估算結(jié)果的可靠性，而Micromine還可以計(jì)算出任意品位區(qū)間的礦石量和金屬量以及平均品位（表1）。使用Micromine進(jìn)行礦體三維建模和資源量估算還具有可視性強(qiáng)、效率高、速度快等特點(diǎn)，還能避免大量手工計(jì)算過(guò)程中所產(chǎn)生的失誤，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)礦權(quán)的快速評(píng)價(jià)，所建立的模型也可以為后期礦山設(shè)計(jì)和礦床開(kāi)采提供依據(jù)。

4 結(jié)論

1）Micromine軟件是先進(jìn)的三維礦業(yè)軟件系統(tǒng)，在礦床資源量估算方面具有強(qiáng)大的功能。該系統(tǒng)能夠根據(jù)礦床的地質(zhì)特征，在空間中建立礦體的三維地質(zhì)模型，直觀地顯示礦體的幾何形態(tài)和空間位置，為研究礦體地質(zhì)特征、分析找礦前景和礦山開(kāi)發(fā)建設(shè)等工作提供了極大的便利；

2）使用Micromine的距離反比加權(quán)插值法對(duì)礦體資源量進(jìn)行估算，其估算結(jié)果與傳統(tǒng)地質(zhì)塊段法估算的結(jié)果在誤差范圍內(nèi)一致，且具有合理性強(qiáng)、效率高、速度快等特點(diǎn)。Micromine還可以方便地計(jì)算出不同品位級(jí)別的資源量，以滿足不同用戶的需求。

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