基于地質統(tǒng)計學方法的某金礦采空區(qū)儲量計算

蘇 昆 周鐘生 易 飛

(有色金屬華東地質勘查局資源調查與評價研究院)

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基于地質統(tǒng)計學方法的某金礦采空區(qū)儲量計算

蘇 昆 周鐘生 易 飛

(有色金屬華東地質勘查局資源調查與評價研究院)

準確的儲量核實結果可有效指導礦山后續(xù)的生產工作，提高經濟效益。采空區(qū)的儲量消耗量計算結果尤為重要，但目前國內各礦山大多采用簡單的幾何計算方法求取采空區(qū)資源量，無法準確、客觀地評估礦山的資源儲量情況。以云南某金礦為例，將地質統(tǒng)計學方法與Surpac軟件相結合，構建了該礦采空區(qū)三維地質模型，添加了采空區(qū)樣品進行變異函數(shù)擬合，使用變異函數(shù)結構參數(shù)對采空區(qū)儲量進行計算，從而有助于降低傳統(tǒng)儲量計算方法所造成的誤差。

儲量計算 采空區(qū) 地質統(tǒng)計學 Surpac軟件 變異函數(shù)

國內各礦山存在大量采空區(qū)，特別是一些形狀不規(guī)則、已坍塌的老采空區(qū)，極大增加了儲量核實難度。目前，采空區(qū)儲量的準確、可靠計算已成為儲量核實的一個難點。云南某金礦已開采多年，為指導該礦山后續(xù)生產工作，需計算采空區(qū)的資源消耗量，對其保有資源儲量進行核實。本研究以該礦采空區(qū)為例，將地質統(tǒng)計學儲量計算方法[1-5]與三維地質建模技術相結合，建立采空區(qū)三維地質模型，通過變異函數(shù)模擬，采用普通克里格法對品位進行賦值，對采空區(qū)所消耗的礦石量、金屬量的計算方法進行分析。

1 采空區(qū)三維地質模型構建

云南某金礦隨著生產的進行，現(xiàn)已增加采空區(qū)78個，分布于1 600～1 820 m水平，以1 720 m中段為例，采空區(qū)分布如圖1所示。由于礦柱無法作為保有資源量，故在計算時將其劃入采空區(qū)范圍。

對該礦各類采空區(qū)進行了實地測量，方法為：①對于可進入的采空區(qū)(圖2(a))，使用全站儀對采空區(qū)邊界點進行測量；②對部分坍塌的采空區(qū)，使用激光測距儀測量幾何邊長；③對于完全坍塌的采空區(qū)(圖2(b))，使用礦山提供的中段圖、剖面圖進行儲量計算。

根據(jù)各采空區(qū)的平面圖、剖面圖，在Surpac軟件中以平面圖范圍作為模型底面積，以剖面圖各控制點高度作為模型中對應位置高度，將采空區(qū)與規(guī)則的幾何體進行類比，確定其大致形態(tài)，建立了采空區(qū)三維地質模型(圖3)。

圖1 1 720 m中段采空區(qū)分布

圖2 采空區(qū)

三維地質模型的實質是采用一系列三角面集合構成的表面或輪廓，由于采空區(qū)范圍的不規(guī)則易導致自動連接的三角網(wǎng)存在錯誤，因而有必要在不改變模型輪廓范圍(本研究以模型對應的.str線文件為準)的前提下對三角網(wǎng)進行刪除、重組、補充(圖4)，并將所有的采空區(qū)進行統(tǒng)一編號、命名。

圖3 2302采場建模

圖4 2302采場建模修正結果

2 采空區(qū)樣品組合及統(tǒng)計分析

將采空區(qū)的刻槽樣、撿塊樣、坑道刻槽樣、鉆孔樣等進行組合并進行變異函數(shù)模擬。由于各種樣品的長度不同、品位不均，須進行樣品數(shù)據(jù)預處理，盡可能避免出現(xiàn)孤立高品位值產生的過高估值。

2.1 特高品位數(shù)據(jù)處理

對于礦(化)體內部的特高品位數(shù)據(jù)，為達到精確計算的目的，地質統(tǒng)計學中常在計算試驗變異函數(shù)時剔除特高品位數(shù)據(jù)，而在后續(xù)的克里格法估值中再引入該類特高品位數(shù)據(jù)。本研究為方便計算，采用全礦床w(Au)≥0.5×10-6的所有樣品平均品位(2.778×10-6)近似值(3.0×10-6)的6倍作為特高值下限，即將18×10-6作為特高品位下限對樣品進行處理。

2.2 組合樣品長度統(tǒng)計

根據(jù)勘探工程對樣品長度進行了統(tǒng)計，結果如圖5所示。由圖5可知：偏度接近0，峰值接近3，符合正態(tài)分布特征，故本研究組合樣品長度取1.00 m。

3 變異函數(shù)計算及結構分析

結合鉆孔方位角、坑道走向，計算了變異函數(shù)的塊金值(12.45)和基臺值(3.54)，據(jù)此可度量空間自相關的變異值所占比例為22.14%(小于25%)，表明系統(tǒng)具有強烈的空間相關性。以計算出的變異函數(shù)確定搜索橢球體及結構參數(shù)，在此基礎上進行普通克里格法估值，本研究選擇的橢球體主軸、次主軸的最大連續(xù)性方向如圖6所示。

4 采空區(qū)塊體模型構建

采空區(qū)塊體模型的坐標范圍根據(jù)礦權范圍確定，塊體模型尺寸結合礦體大小劃分(圖7)。為塊體模型添加“百分比”、“品位”、“資源類型”等屬性，以實體模型為約束條件，為塊體模型“百分比”屬性賦值；使用變異函數(shù)參數(shù)通過普通克里格法估值，為塊體模型“品位”屬性賦值；根據(jù)勘探工程分布為塊體模型“資源類型”賦值。其中，估值所使用的樣品數(shù)據(jù)需將特高值添加后進行計算，否則會大大降低采空區(qū)塊體模型“品位”的賦值精度。在上述分析的基礎上，可根據(jù)礦體資源量、采空區(qū)資源量，采用“保有資源/儲量=累計查明資源/儲量-采空消耗資源/儲量”公式，即可計算出該礦采空區(qū)的保有資源量。

圖5 組合樣品長度統(tǒng)計

圖6 變異函數(shù)方差

圖7 采空區(qū)塊體模型

5 結 語

針對當前國內礦山采空區(qū)儲量核實計算所存在的準確性、可靠性問題，本研究以云南某金礦采空區(qū)為例，結合地質統(tǒng)計學方法以及Surpac軟件，提出了變異函數(shù)與三維地質模型相結合的儲量計算方法，對于提高礦山采空區(qū)儲量計算精度，更為合理地開發(fā)利用礦山資源、降低生產成本有一定的參考價值。

[1] 李志偉.礦產資源儲量報告編制有關問題的討論[J].云南地質，2015，34(3)：319-332.

[2] 羅周全.基于地質統(tǒng)計學與Surpac的某鉛鋅礦床儲量計算[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2010，30(4)：4-5.

[3] 姚改委，趙 凱，郝國賓.采空區(qū)體積估算方法探討[J].科技創(chuàng)業(yè)，2013，26(4)：154-156.

[4] 李曉利，謝玉玲，陳 偉.基于變異函數(shù)的三維礦體結構分析及應用[J].煤炭技術，2010，29(2)：134-137.

[5] 孫玉建.地質統(tǒng)計學在固體礦產資源評價中的若干問題研究[D].北京：中國地質大學(北京)，2008.

Reserves Calculation Method of the Mined-out Area of a Gold Mine Based On Geostatistics

Su Kun Zhou Zhongsheng Yi Fei

(Research Institute of Investigating Resource and Appraising,East China Geological Exploration Bureau of Nonferrous Metals)

The precious calculations results of reserves could guide the production work ahead of mine and improve the economic benefits of mines. The consumption calculation results of mined-out area is of great important especially,but the reserves is calculated by adopting the geometric simply methods by most of the mines in our country,the methods can not estimate the reserves of the new or old mines accurately.Taking a gold mine in Yunnan province as the research example,combing with the geostatistics and Surpac software,the three-dimensional geological model of the mined-out area of the mine is established,the variogram is fitted by adding the samples of the mined-out area,the reserves of the mined-out area of the mine is calculated by adopting the structural parameters of variogram,therefore,the reserves calculation errors caused by using the classical geometric simply methods are decreased effectively.

Reserves calculation, Mined-out area, Geostatistics, Surpac software, Variogram

2016-05-13)

蘇 昆(1980—)，男，工程師，碩士，210001 江蘇省南京市秦淮區(qū)石門坎104號。