基于3Dmine的剛果(金)某銅鈷礦礦床三維模型的應用

李江博，李 江，李家林，劉曉東

（西南有色昆明勘測設計（院）股份有限公司，云南 昆明 650000）

3DMine三維礦山軟件是一款服務于地質、測量和采礦設計的三維礦業軟件應用平臺，集地質勘探數據管理、礦床地質建模、構造模型、傳統和現代地質儲量計算、露天及地下礦山采礦設計、生產進度計劃、露天境界優化及生產設施數據的三維可視化軟件系統。在操作模式上，按照國人操作習慣和思維方式，借鑒常用軟件風格，易學易用；功能設置上，服務于礦山工程師的專業需求[1]。本文運用3Dmine軟件建立了剛果(金)某銅鈷礦礦床鉆孔數據庫、實體模型、塊體模型等三維模型，用距離冪次反比法對所建的空塊模型進行估值，使得每個單元塊都附上待估元素的品位，并按資源量類別和品位區間對礦床資源量進行統計[2]。鈷礦床，由兩組倒轉巖層組組成，地層層序為頂部RAT，底部SDB。這兩組倒轉巖層在巖性上相似，但礦化作用不同。第一巖層組富銅礦化，主要與DStrat、RSF、RSC和SDB有關；第二巖層組礦化主要與SDB有關。目前控制的礦化范圍為500m（東西向）×600m（南北向），已知的礦化從地表延伸到地下500m。礦床的最大勘探深度為500m，大多數鉆孔深度在350m以上。礦床礦化的頂板為RAT，底板為SDB。礦體產于DSTRAT，RSF，RSC，SDB中，主要有4個大的層狀礦體，互相疊置。單個礦體厚從幾米至20m～40m。礦體之間間隔數米至60m。這些礦體總體上南傾，傾角40°～50°。

1 剛果(金)某銅鈷礦礦床概況

剛果(金)地處中非剛果盆地，在地質上位于剛果克拉通東北部。它經歷了非洲大陸大部分地質發展史。古老的沉積地層經過了新太古代褶皺、基底雜巖褶皺、基巴拉褶皺、孔德龍古褶皺等一系列的大規模構造運動，發生了不同程度的變質作用和巖漿作用。

贊比亞—剛果(金)銅(鈷)礦帶早已聞名于世，它斜貫于贊比亞、剛果(金)南部，是僅次于南美洲安第斯山(智利、秘魯和阿根廷)和北美洲美國西南部—墨西哥的世界第三大銅礦帶，而其伴生的鈷資源則占世界總量的1/2強。

本礦床為銅鈷礦，與羅安群的沉積有關，是剛果(金)典型的受構造作用影響的同生沉積-熱液改造-次生富集型銅

2 鉆孔數據庫的建立

（1）原始數據的錄入。在3Dmine中建立鉆孔數據庫之前，需要將鉆孔數據按照“定位表”、“測斜表”、“體重數據表”、“基本分析表”和“地層巖性表”分別錄入不同的文件中，數據錄入可在EXCEL中進行，各類文件應包含的信息見表1。

表1 3Dmine中各類錄入文件信息

（2）鉆孔數據庫的建立。點擊3Dmine軟件中新建數據庫功能，利用導入EXCEL選項進行數據導入，并通過鉆孔數據校驗功能發現鉆孔數據中的錯誤信息，進行修改。

（3）樣品統計分析。本礦床主要有價元素為Cu、Co，故對樣長、Cu品位、Co品位、體重分別進行統計分析。

3 實體模型的建立

（1）地表DTM模型的建立。通過測繪工程師實測后提交的帶有高程屬性.dxf格式地形圖，利用3Dmine軟件中生成DTM表面功能進行地表DTM模型的建立。

（2）終了境界DTM模型的建立。通過采礦工程師提交的帶有高程屬性.dxf格式的終了境界工程圖，利用3Dmine軟件中生成DTM表面功能進行終了境界DTM模型的建立，并特別注意邊緣部分與地表DTM的邏輯關系進行調整。

（3）對銅、鈷分別圈定礦體。通過與礦權所有人進行溝通，本次模型構建采用銅、鈷礦體分別進行圈定的方式進行圈定，銅邊界品位定為0.2%，鈷邊界品位定為0.1%根據初步觀察的礦體產狀和工程分布情況，結合相關規范，確定勘探線位置和方向，勘探線間距為50m，利用創建剖面功能進行剖面創建，前后視距均為25m，以保證使用中不遺漏工程。在剖面視圖下進行銅、鈷礦體的分別圈定。利用閉合線之間連接三角網功能將各個剖面的銅、鈷礦體圈定線分別連接成實體，并在兩端進行外推后閉合。各實體模型建立后如下圖所示：

圖1 礦體產狀和工程分布情況實體模型圖

（4）將實體內部的Cu、Co品位進行基本統計。采用礦體樣品品位累計分布曲線中讀出97.5%分位數所對應的品位值作為上限值代替特高品位進行處理，并將處理后的品位數據進行組合，生成組合樣品點文件。

4 塊體模型的建立和估值

圖2 礦體內三次估值完成后根據品位區間著色區分礦物類別

首先建立塊體模型，并根據需要進行塊體屬性建立。①估值采用距離冪次反比法進行估值，冪次選擇2，搜索橢球體的三個軸方向和軸比根據礦體的走向、傾向和厚度來確定，使用工程間距的1.2倍作為首次估值的主軸搜索半徑，銅、鈷元素和體重按照相同的方式進行估值。②對于礦體內首次估值未成功的塊，對主軸搜索半徑進行加倍后再次估值，經過三次估值，使全部礦體內部的塊成功估值。③利用部分百分比估值功能，對Cu-塊因子、Cu-塊因子進行估值。④將礦體內第一次成功估值且工程數量不少于三個的塊設定為探明類別，將礦體內第三次成功估值的塊或工程數量為1的塊設定為推斷級別，其余塊設定為控制級別。估值完成后塊體模型經約束和根據品位區間著色后顯示如圖。

5 礦床資源量報告

5.1 對銅、礦體分別進行品位統計，統計結果見下圖

圖3 銅礦床品位統計圖

5.2 品位-噸位曲線

圖4 礦床品位噸位曲線圖

5.3 資源量報告

3Dmine進行資源量報告可選擇分類報告（例如礦界范圍、資源量類別、品位區間、高程等），并可選擇是否輸出到EXCEL表格。

6 結論

運用3Dmine軟件系統創建三維地質DTM表面模型、實體模型，彌補傳統二維手段的缺陷和不足，提高對礦體空間展布形態的認識，實現地質體三維可視化；使用塊段模型運算并統計相應的資源量，大大提高了工作效率，并能夠有效地減少由于技術人員疏忽導致計算資源量時候出現的錯漏。