減少砂礫石料場儲量計算的誤差率

向能武，肖東佑，司馬世華

長江巖土工程總公司(武漢)地質(zhì)一號QC活動小組

(長江巖土工程總公司(武漢)，武漢 430010)

1 小組簡介

長江巖土工程總公司“地質(zhì)一號”QC小組成立于2013年3月，成員共10名，由初級、中級、高級專業(yè)技術(shù)職稱人員組成，結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)驗豐富。小組成員人均接受QC知識培訓(xùn)50h，開展QC小組活動9次。小組接受的是指令性任務(wù)，攻關(guān)型課題。

2 選擇課題

巴基斯坦Karot水電工程，大壩混凝土骨料選用當?shù)厣暗[石天然建材。選定料場“計算儲量”僅是設(shè)計需求量的1.52倍，按3%經(jīng)驗誤差考慮，“勘察儲量”僅是設(shè)計需求量的1.47倍(1.52×(1-3%)=1.47)，不滿足規(guī)范不小于1.5倍的要求。設(shè)計要求對料場儲量進行復(fù)核，數(shù)據(jù)間接影響投資者和專家對工程的決策。

維持原計算儲量不變，勘察儲量是設(shè)計需求量1.5倍的前提是:計算誤差率小于1.3%［(1.52-1.5)÷1.5≈0.013=1.3%］，如復(fù)核后確實無法滿足不小于1.5倍的要求，需再尋料場。因此項目部受公司委托成立QC小組，在儲量復(fù)核之前，選取“減少計算誤差率”為課題，研究適合該特殊作業(yè)區(qū)的可減少儲量計算誤差率的可行性方法，為投資決策作數(shù)據(jù)支撐。

3 設(shè)定目標

根據(jù)公司指令，小組將目標設(shè)定為:儲量計算的誤差率由試驗平均值5.6%減少至小于1.3%。

4 可行性分析

計算砂礫石料場儲量的方法一般有平均厚度法、三角形法、平行斷面法，還有近幾年的三維建模法。小組成員在已有平均厚度法數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對后幾種方法進行研究。挑選儲量已得到驗證的區(qū)域，根據(jù)前期勘察成果先用平行斷面法計算儲量。最終計算結(jié)果為3450.7m3，實有儲量為3300m3，誤差為4.6%。同樣區(qū)域，用三角形法計算儲量結(jié)果為 3668.9m3，誤差11.2%。

為了找到誤差產(chǎn)生的原因，小組成員經(jīng)過努力，重新尋找另外的60個砂礫石料場試驗點進行勘察、計算、開挖驗證，并認真進行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，把由各種因素引起誤差的次數(shù)歸納如下，見表1和圖1。

表1 各因素導(dǎo)致儲量計算誤差頻數(shù)統(tǒng)計

圖1 引起計算誤差因素排列

可以看出，影響料場儲量計算誤差率的癥結(jié)是邊界確定不準和計算厚度誤差大。

考慮目標的可行性，小組選定CATIA軟件用三維建模法進行儲量計算。模型做好后從CATIA軟件讀取料場有用層部分的體積，所得結(jié)果與實際儲量相較誤差1.35%，與目標值1.3%相差僅0.05%，偏差僅3.8%。小組通過解決影響儲量計算誤差率的兩個癥結(jié)問題，使目標具有可行性。

5 原因分析

原因分析關(guān)聯(lián)圖見圖2。影響兩大癥結(jié)“邊界確定不準”和“計算厚度誤差大”的末端原因有9個:邊界形狀不規(guī)則、巨漂石及塊石出露點多、勘探點不夠、有用層底面起伏大、有用層表面凹凸不平、坑槽編錄不準、沒有根據(jù)厚度分區(qū)考慮、對有用層判斷不準、實測邊界精度不夠。

圖2 原因分析關(guān)聯(lián)

6 要因確認

通過對末端因素逐一分析(見表2)，確定兩個要因:一是有用層底面起伏大;二是實測邊界精度不夠。

表2 要因確認計劃

7 制定對策

三維建模法的關(guān)鍵在于現(xiàn)場，需通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)確定三維模體，所以針對兩個要因，提出對策措施，見表3。

a.針對“有用層底面起伏大”的問題，提出“利用物測電剖面”的對策(對策實施目標:有用層圖上厚度和實際厚度誤差小于0.1m)。

b.針對“實測邊界精度不夠”的問題，提出“全站儀實測”的對策(對策實施目標:兩次測量邊界所圈面積誤差小于1.3%)。

表3 對策措施

8 對策實施

8.1 對策一

利用物測電剖面解決“有用層底面起伏大”的問題。

a.測量放線確保電測線位于實測剖面線上，偏移距離小于0.1m，小組成員積極動腦筋想辦法，期間利用“固樁”的辦法保留一些固定點以便比對，見圖3。

圖3 物測線和實測線偏移距離比對

b.沿電測線澆灌濃度不小于20%的鹽水以提高儀器對地層界線的反應(yīng)靈敏度，見圖4。

圖4 澆灌鹽水前后物測電剖面對比

c.對物探電剖面所測有用層厚度現(xiàn)場開挖坑槽驗證，與實際厚度誤差0.08m，小于0.1m，措施效果達到。在有用層斷面上用實測地形線做上邊界，用經(jīng)坑槽揭露校核過的電剖面線做下邊界，得到最終斷面，見圖5。

圖5 經(jīng)校核驗證過的斷面示意

在最終的斷面上任意選兩點現(xiàn)場開挖坑槽驗證。對比有用層圖上厚度和實際厚度的誤差，第一點誤差0.05m，第二點誤差0.07m，均小于0.1m，對策成功。

8.2 對策二

利用全站儀實測解決“實測邊界精度不夠”的問題。

a.測點按1～10m一個控制，見圖6。

圖6 小組成員現(xiàn)場打點作業(yè)

b.全站儀無棱鏡打點的邊界部分，按0.5～3m一個測點控制邊界形狀。

c.不同組員和儀器，同一區(qū)域，兩次測面積誤差小于1.3%。

實施后進行效果驗證，CAD上把測量邊界展點，比對兩次作業(yè)成果形狀基本一致，兩次測邊界所圈面積誤差為0.2%，小于1.3%，獲取高精度邊界對策成功，見圖7。

圖7 兩次實測邊界對比驗證

9 效果檢查

對選定區(qū)域進行三維建模計算，對“有用層底面起伏大”和“實測邊界精度不夠”兩大癥結(jié)，根據(jù)對策實施的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行修正，最后讀取體積值得到儲量3270.5m3。該區(qū)域最后經(jīng)過開采驗證，實有儲量3250.0 m3。誤差0.6% ＜1.3%，效果達到，目標實現(xiàn)。

料場通過活動成果最終確定穩(wěn)有勘察儲量滿足設(shè)計需求量的1.5倍，無需再尋料場，節(jié)約了工程時間。且另一料場運距多出80km，按缺口20萬m3，100元/(車·10m3)計算，直接節(jié)約費用200萬元。

10 制定鞏固措施

鞏固期，小組成員用活動成果重新計算儲量并分析導(dǎo)致誤差的因素，“開采人為損失”為主因，見圖8。小組成員積極采取措施對活動后的成果進行鞏固:?重新修訂《基于CATIA V5的三維地質(zhì)建模應(yīng)用教程》;?將三維建模計算時“有用層底面起伏大”和“實測邊界精度不夠”的解決措施，標準化后寫入《基于CATIA V5的三維地質(zhì)料場建模作業(yè)指導(dǎo)書》。

11 總結(jié)及進一步打算

通過QC活動，小組成員的QC知識、質(zhì)量意識等各方面能力均得到了提升。同時由鞏固期的排列圖可看出，活動后“開采人為損失”成為了導(dǎo)致儲量計算誤差的主要癥結(jié)，小組擬將“減少砂礫石料場的開采人為損失率”作為下一個攻關(guān)課題。