基于Surpac的西北某金屬礦山地質數據庫構建與應用

孟少勇 杜 婷

(包鋼集團礦山研究院有限公司)

我國西北某金屬礦采區內礦體出露于地表，呈一巨大的不規則透鏡體產出，東西長1 250 m，南北寬415 m，向下延伸的最大深度達1 030 m。礦體走向近EW，向SE或SW傾斜，傾角平均為57°。礦體圍巖主要為板巖、變質砂巖、石英巖等。該礦山礦產資源豐富，含有儲量巨大的鐵資源和其他稀有金屬資源。該礦山從地質勘探時期到礦山生產階段，積累了豐富的地質資料，加之礦儲資源種類繁多，數據龐雜，該類因素對礦儲地質數據保存、整理、統計和應用造成了一定的困難。本研究結合Surpac軟件對該礦地質數據進行整理和歸集，構建礦山地質數據庫。

1 礦山地質數據庫構建

Surpac軟件可為地質、采礦、測量和生產管理提供信息共享平臺，具備了地表、實體模型創建，巷道三維可視化視圖設計，礦石儲量計算，爆破設計，露天境界優化，生產優化等諸多功能。同時，具備面向多用戶的開放數據庫互聯技術，支持Access、SQL server、Oracle、paradox等數據庫類型[1]。

1.1 表單數據準備及規則化處理

構建地質數據庫時，應首先錄入表單信息。除了強制類數據表外，可人工添加其他類型數據表來完善數據庫。編輯數據表字段可通過設置“類型”、“長度”、“小數位數”、“上限下限”等字段實現對相應數據的約束。表單信息與實際數據應一一對應，建庫前，應首先對收集的數據進行規則化整理，以滿足Surpac軟件要求。本研究構建了4幅Excel表，分別命名為空口表、測斜表、巖性表和樣品表(圖1)，分別用于記錄探礦工程孔口位置、測斜、巖性和樣品化驗數據。

圖1 孔口表、測斜表、巖性表和樣品表表頭

為滿足數據庫構建要求，確保后續調用順利，需要對表格進行簡單調整，即更改文件后綴“.xls”為“.csv”，用記事本方式打開“.csv”文件并刪除尾部逗號。為避免校驗錯誤，數據錄入過程應確保：①4幅表單數據相同或關聯部分的數據和格式應相同，內容可以相互應證，尤其鉆孔深度數據務必一致； ②取樣段長度數據從0開始，不為空值；③取樣段樣長數據根據表數據計算，確保關聯表數據統一；④樣品表中元素數據沒有時，以“0”或“空值”代替，無負值或其他代替符號。

1.2 地質數據庫框架構建

本研究在Surpac軟件中建立了5個表格，即鉆孔口表(collar)、測斜表(survey)、轉換表(translation)、巖性表(lithology)和樣品表(sample)[1]，其中，前3幅表為系統強制性表格，巖性表和樣品表為手動添加表格(圖2)。

圖2 手動添加巖性表、樣品表

孔口表(collar)是保存探礦工程孔口信息的表格，含hole_id、x、y、z、max_depth、hole_path 6個強制字段[2]。為保證數據庫鉆孔的完整性，數據庫添加了勘探線號、勘探線_id 2個字段，設置了鉆孔質量、見礦與否、記錄人員等備選字段信息。為保證軟件版本兼容性，鉆孔編號采用字母表示[2]。x、y、z分別表示鉆孔東向、北向和高程坐標，max_depth表示鉆孔最大深度，hole_path表示孔跡，有垂直類鉆孔、分段測斜類鉆孔，或“空值”忽略孔跡。

測斜表(survey)記錄探礦工程測斜數據，記錄鉆孔在一定距離上的鉆進方向和深度[2-3]，包含hole_id、depth、x、y、z、dip、azimuth 7個字段。depth表示測斜深度，dip表示傾角，azimuth表示方位角。建模過程中，通過數據比對發現，正常鉆孔方位角基本集中于同一角度(7°)。不正常鉆孔方位角分散且不統一，后期鉆孔顯示出現偏斜，本研究將該礦山的鉆孔方位角統一為7°后，所有鉆孔在空間位置上的顯示均正常。可見，通過建立測斜表，使用數據庫顯示鉆孔模型，可以對原始記錄數據進行校驗及錯誤更正。

轉換表(translation)是系統用于數據轉換的表，通過對一些屬性進行設置，可以實現某些特定要求下的數據過濾和備注，本研究礦山地質數據庫構建中不對該表進行更改。

巖性表(lithology)記錄每段探礦工程的巖性，包含hole_id、samp_id、depth_from、y_from、x_from、z_from、depth_to、y_to、x_to、z_to 10個字段，此外，還需要添加巖性字段。samp_id表示每個取樣段編號，巖性字段記錄每個取樣段的巖性信息，其余字段用于記錄樣品段在三維空間中的起止位置。

樣品表(sample)記錄樣品段信息，除已有字段外，在本研究礦山地質數據庫建模中需要添加、樣長和樣品中所含各種元素的字段(圖3)。

在建立各類表后，根據不同的數據類型和大小，需對表中原有字段或添加字段的屬性進行設置，確保填入其中的數據正確。該類屬性包括“類型”、“長度”、“小數位數”、“大小寫”、“上下限”、“物理或虛擬表達式”、“引用字段或表達式”等。屬性設置可根據錄入數據的需求進行更改，如在“類型”屬性中可選擇固定長度(character)、浮點(real)；在添加字段的“類型”屬性中可選擇字符、布爾、日期、實數等；對“長度”、“小數位數”、“上限”、“下限”、“屬性”的設置，可實現對記錄數據的限制和過濾；對于“物理或虛擬表達式”屬性的設置，可選擇物理的、虛擬的和表達式3種；“引用字段或表達式”設置可根據需要進行手動添加。經過以上一系列操作，地質數據庫框架便構建完畢。

圖3 樣品表中添加的各元素字段

1.3 鉆孔數據導入

Surpac軟件提供了“直接輸入”和“導入數據”2種數據輸入方式[2]，為加快數據庫創建速度，本研究采用“導入數據”方式構建礦山地質數據庫，即要求Execl文件中的數據與Surpac軟件構建的地質數據庫框架內的字段嚴格對應。數據導入后，系統會彈出1個包含數據載入數、更新數、拒絕數的“.txt”報告，并提示拒絕數據的原因。根據提示，對原數據中不符合的部分進行修改和設置，從而完成礦山地質數據庫構建。

2 礦山地質數據庫應用

在礦山地質數據庫構建中，根據需要可將文字、數字類的鉆孔信息(如孔跡，坑道取樣軌跡線等描述類信息)轉化為三維模型，最大程度上模擬出勘探工程中的實際狀況，實現數據到模型的有效轉換，鉆孔在空間中的位置及其與礦體的相對關系便可一目了然。本研究調整系統中鉆孔的顯示狀態，可在三維空間中顯示出所需表達的數據類型，例如給鉆孔數據中的巖性和樣品品位設置對應顏色，可便于分析鉆孔取樣段中TFe品位高低，進而有效判斷出有用礦物品位在空間上的分布規律(圖4)[3]。

圖4 樣段中TFe品位在局部鉆孔上的分布情況

在構建的鉆孔數據庫中可方便、快捷的進行數據查詢(圖5)，根據勘探和生產需要刪除或更新數據信息。本研究構建的礦山地質數據庫收錄了測斜數據5 580條，孔口數據1 625條，巖性及樣品信息36 000余條，利用數據庫功能進行了鉆孔數據優化，強化了數據保存整理工作，極大提高了重要數據存儲的完整性、規范性和安全性[4]。

在礦體解譯方面，利用本研究構建的礦山地質數據庫，能夠簡單、準確、快速地確定礦體范圍，設置鉆孔顯示風格，根據不同需要給相應巖性和樣品段賦值，顯示鉆孔、導入礦體勘探線，利用剖面切割命令，可得到鉆孔剖面與地表的交線，連接鉆孔各巖性邊界，確定礦體外推長度，并圈定該剖面的主要礦體形態(圖6)。針對不同剖面進行重復操作，可建立礦體模型。

圖5 礦山地質數據庫中表數據查詢界面

圖6 礦山某剖面礦體解譯結果

根據本研究構建的礦山地質數據庫，可提高礦體儲量估算的準確性。通過對鉆孔數據庫內的樣品長度進行組合，可以作為礦體模型估值的數據源，也可以為后期采礦工程中的配礦工作做好準備。本研究按照樣品全區的平均取樣長度，在礦體內部進行組合，通過數據庫中的數據提取命令，提取樣品表中的全部樣長，建立1個樣長的文件，而后利用數據庫分析命令下的基礎統計功能，對全部樣長進行統計(圖7)，并生成報告文件[5]。同時還可根據數據庫和礦體模型的相交情況得到鉆孔與實體的相交報告。上述2個報告數據獲取后，便可通過數據庫組合命令，根據勘探工程，對樣長進行組合。樣長組合后生成的文件可在礦體儲量估算中進行應用。

圖7 樣長統計

圖8 取樣段中TFe品位分布特征

3 結 語

采用Surpac軟件，構建了我國西北地區某金屬礦山地質數據庫，實現了對繁雜勘探、生產數據的統一整合和保存，可為該礦山采礦工程、地質工程、礦儲估算、礦石品位動態管理等工作提供有力支持。