曼家寨露天采場日常生產儲量計算方法淺析

張龍+++張丁文+++肖太友

[摘要]：儲量計算是礦山日常地質工作之一，計算過程中礦體體積計算是否準確和礦石品位估算估計是否合理將決定計算結果的可靠程度，以往曼家寨露天礦山儲量計算方法是在剖面圖的基礎上近似地計算礦體體積、工程加權求出礦體的品位。在引進3Mine三維礦業軟件后，建立礦體三維模型，采用距離冪次反比法對地質估算地質儲量，將對日常地質工作產生改變。

[關鍵詞]：儲量計算；礦石體積；礦石品位；距離冪次反比法

[引言]：

礦山資源的可利用儲量以及礦化元素空間分布是礦山進行采礦設計的基礎，生產中儲量計算成果可靠程度直接對礦山生產計劃完成好壞產生影響。傳統的儲量計算方法是在簡單幾何圖形的基礎上近似地計算礦體體積，計算過程不直觀、精度不夠高。隨著信息技術的發展，以計算機為工具，利用三維礦體模型為基礎進行儲量計算可有效地解決傳統儲量計算方法中存在的問題，能進一步提升礦山日常儲量計算可靠程度，顯著提高儲量計算的效率，能夠大幅降低工作人員的計算量，降低此項工作的經營成本。

1、礦區地質概況

都龍礦區銅街-曼家寨礦段位于云南省東南部，馬關縣城131°，平距19千米，隸屬文山壯族、苗族自治州馬關縣都龍鎮。礦區位于老君山花崗巖巖體西南側外接觸帶，總體為寬緩背斜與縱向斷裂組成的單斜構造，地層呈南北向展布，傾向西，已遭受區域變質作用，傾角10～35°。礦區主要出露上元古界-下寒武系新寨巖組和寒武系田蓬組。

礦區北起銅街，南至辣子寨大溝，長約4000m，東西寬500m，面積約2km2。礦體產于碳酸鹽巖與碎屑巖交互過渡帶中，受地層、巖相、變質帶、構造、隱伏花崗巖體等因素制約，燕山期巖漿活動強烈，花崗巖體侵位及巖漿熱液活動，使先期形成的簡單矽卡巖進一步蝕變為復雜夕卡巖，并伴隨礦化疊加，形成巖漿熱液為主導的、多源、多階段、多因復成錫石硫化物矽卡巖型多金屬礦床。

矽卡巖是礦區內鋅錫礦體最主要的賦礦巖石，是長期地質演化過程中形成的一種復變質巖石。矽卡巖外形不規則，沿走向和傾斜均有膨脹收縮、分枝復合等現象，其形態有似層狀、透鏡狀、扁豆狀、囊狀、條帶狀，局部呈脈狀。矽卡巖礦化極不均勻，同一地質體內，鋅錫銅含量差異甚大，有的地段形成富厚工業礦體，有的地段僅有微弱礦化。

經過歷次勘探，銅街、曼家寨、曼家寨西礦段、曼家寨東礦段共揭露工業礦、低品位礦、廢石資源體1100多個。截止目前，共保有礦體442個、廢石資源體552個。礦體具有疊瓦狀排列、分支復合、尖滅再現的特征，隨含礦層同步褶曲。厚大礦體中有夾石存在，往往有大理巖、片巖殘留體，其形態很不規則，呈扁豆狀或囊狀。礦體與矽卡巖、層間構造、裂隙密切相關，礦體形態受矽卡巖形態、層間構造及裂隙的制約，礦體產狀與地層、矽卡巖產狀基本一致。

2、日常儲量計算方法

2.1平行斷面法

礦區經銅街、曼家寨、曼家寨西礦段各階段的勘探證明，礦體走向近南北，向西傾，傾角15°-35°，局部大于60°，礦體沿層呈似層狀、透鏡狀多層產出，礦體成群出現，顯示疊瓦狀排列。各勘探階段均是以鉆探為主的勘查手段進行勘探，工程基本網度已達80×80m，最小達40×40m，作為錫、鋅為主的勘探礦區，工程控制程度較高，較系統地控制了礦體水平及垂直空間的分布范圍，根據礦體特征及勘查手段，礦段勘探報告均采用垂直平行斷面法估算資源儲量。

根據礦體礦石類型、資源/儲量級別及礦體形態變化情況，選用近似的立體幾何公式計算體積，對礦體的資源儲量估算體積，采用梯形、截錐、圓錐、楔形四個公式計算：

梯形公式：相鄰兩剖面上的礦石類型、資源/儲量級別相同時，對應面積≤40%，采用V=（S1+ S1）L/2計算塊段礦體體積。

截錐公式：相鄰兩剖面上的礦石類型、資源/儲量級別相同時，對應面積≧40%，采用V=（S1+S2+ ）L/3計算塊段礦體體積。

楔形公式：同一礦體在相鄰兩剖面上均由2個以上工程控制，某一剖面有礦體面積，另一剖面上面積為零，礦體呈線型尖滅時，采用V=SL/2計算塊段礦體體積。

圓錐公式：相鄰兩剖面礦體呈點尖滅時，采用V=SL/3計算塊段礦體體積。

上述四式中：V為塊段礦體體積，S、S1、S2為剖面礦體面積，L為相鄰兩勘探線垂直距離。

2.2 3DMine三維計算方法

在剖面圖已經圈定地質體及礦體的二維輪廓線的基礎上，按礦體工業類型、自然類型進行對應連接。采用采用三角網構建和廣意六面體充填構建方法，構建礦體的表面模型和建立礦體內部屬性模型。在對填滿整個礦床范圍內的單元塊的品位根據已知的樣品進行推估，并在此基礎上進行儲量估算。

組合樣長度根據礦山開采的臺階高度、礦床的類型（層狀、似層狀）及品位在垂深方向的變異程度來確定。在組合過程中為了降低樣品組合過程中可能導致的品位平均化程度，針對曼家寨礦段的特點，經樣品統計分析，其原始平均樣品長度大為1.21，絕大部分樣品的樣長在1m左右。

經綜合考慮，本次建模工作采用1m 長度值按樣品長度加權進行計算分析，最小組合樣長為原始樣品的50%，即0.5m。

3、日常儲量計算方法運用對比

生產中儲量計算成果可靠程度直接對礦山生產計劃完成好壞產生影響；同時日常礦山儲量計算任務繁重，估算效率也是日常生產管理所要考慮的問題。現就曼家寨采場中所用的兩種儲量計算方法進行簡單對比。

3.1 估算時間

露天礦山日常生產計劃編制時，需對設計范圍內的礦石量進行估算，估算成果要滿足生產計劃的需求，需要按平臺、經濟類型、礦石類型等進行分類計算。估算的過程將涉及50個礦體，40個剖面圖，15個工作平臺。采用傳統的計算方法（平行斷面法），當設計開挖線與設計推進線離剖面線大于5米時，就必須內插出開挖線或推進線處礦體的形態、礦石類型及工程品位，就此項工作及儲量計算過程工作（量取礦體開挖面積、計算體積、加權計算品位），需要2名工程技術人員用2天時間才可能完成；而采用3DMINE進行估算，僅需要1名工程技術人員1小時的工作時間，就可以完成此項工作。endprint

3.2 估算體積

在曼家寨采場生產儲量計算過程中，對于鄰近剖面未見礦體時，推測礦體在兩剖面距離的二分之一處點尖滅，采用V=SL/3計算塊段礦體體積。當設計開挖線處于礦體內時（圖4-1），必須計算出開挖出的面積再計算開挖礦塊的體積，這樣的計算往往因為用不同的計算公式而產生不同的結果。

礦體整體體積V=SL/3，礦體分算體積V=V1+V2；其中V1=（S+S1+ ）L/3，V2=S1（L-L1）/3；假設S=100㎡，S1=50㎡，L1=10m，L=20 m。利用以上假設，整體求算體積V=667m?，礦體分算體積V=903 m?。 由于采用了分塊求積，選用公式造成了誤差。而日常生產過程中，往往都要采用體積分算。

在利用3DMine軟件計算儲量過程中，礦體整體體積的計算石是在利用規則的塊體來充填不規則的礦體，并通過邊部塊體次分技術實現礦體范圍的準確計算。基于現階段本礦山塊體模型中基本塊體尺寸，假設日常生產中礦體體積V=667m?（圖3-3），此礦體塊體體積V=720m?，對于這個假設的小礦體，顯然塊體尺寸過大。若礦體塊體此寸夠小，其估值結果和礦體體積就基本一致。

當日常生產中對此礦體分段開采時，利用礦體模型、地表現狀模型、開挖模型等條件約束時，可看出假設的礦體體積720m?大致等于幾個或幾十個分塊求積之和，從而減小了生產中因分算礦體體積造成的計算誤差。

3.3 估算品位

在勘探報告中，采用垂直不行斷面法進行儲量品位時；工程平均品位用樣長加權求得，剖面平均品位用各工程礦體厚度（樣長）加權求得，塊段平均品位用相鄰兩剖面礦體面積加權求得。在曼家寨露天開采過程中，整段樣長與單個樣品位加權出來整段工程品位，顯然不能代表某開采段內的工程品位。

在日常儲量計算中，我們采用平行斷面法計算礦體品位，往往用整段工程品位代替了計算開采一段工程品位，計算出的礦體品位有一定的局限性，而采用3DMine軟件計算礦體品位，其在每個塊體的質心點可以存儲所包含的品位屬性，其中品位屬性是采用距離冪次反比法估值進行內插值的結果；也就是說各樣品點距待估塊體中心的距離不同，其品位對待估塊體的影響程度也不同。距離待估塊體越近的樣品，其品位對待估塊體的影響也就越大。因而在計算中，距離待估塊體的樣品的權值應比離單元體遠的樣品的權值大。

日常儲量品位計算中，計算品位取值時按距離越近權重值越大的原則，用若干臨近點的線性加權來擬合品位點的值，相對整段品位代替分段品位的方法來說，將更加精確、符合生產實際。

4結語

（1）利用3DMine軟件為基礎進行儲量計算，在曼家寨露天采場日常生產儲量算過程中，有效地解決傳統儲量計算方法中存在的問題，顯著提高儲量計算的效率，能夠大幅降低工作人員的計算量，進一步提升了儲量計算的可靠程度。

（2）3DMine軟件儲量計算過程中計更為直觀，符合礦山生產實際，為資源的合理開發、利用提供有利條件。

[參考文獻]：

[1]張志呈等.礦山地質工程師手冊.冶金工業出版社2010版

[2] 楊武亮， 徐旭輝. 小型露采礦山儲量計算系統[J]. 地質學刊， 1999（2）：118-120.endprint