三角網(wǎng)法在礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量年度動(dòng)態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用

王 軍，胡文華，郭帥辰，王若男，孔圣盛

（華東冶金地質(zhì)勘查局屯溪地質(zhì)調(diào)查所，安徽 黃山 245000）

傳統(tǒng)地質(zhì)工作方法是通過礦山年度測(cè)量、地質(zhì)勘查等方式以斷面法和塊段法等計(jì)算年度開采儲(chǔ)量，提交文字報(bào)告及二維平面附圖數(shù)據(jù)[1]。三角網(wǎng)法是新時(shí)代以來一種新型土石方計(jì)算方法，在固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)檢測(cè)過程中可以根據(jù)野外測(cè)量、鉆孔數(shù)據(jù)等直接計(jì)算年度開采儲(chǔ)量、反應(yīng)開采位置等，并且可以形成三維礦體模型，直觀的反應(yīng)礦山年度儲(chǔ)量動(dòng)用位置和下年度計(jì)劃開采位置等。

1 三角網(wǎng)法計(jì)算原理及計(jì)算公式

1.1 計(jì)算原理

通過軟件將計(jì)算對(duì)象生成不規(guī)則三角網(wǎng)，使整個(gè)計(jì)算對(duì)象形成了由三角錐組成的集合，三角錐分兩種情況：一種是全挖方或全填方，另一種是既有挖方又有填方，然后根據(jù)數(shù)學(xué)公式將每個(gè)不規(guī)則三角錐的體積計(jì)算出來，所有三角錐體積之和即為計(jì)算區(qū)的挖方體積和填方體積[2]。計(jì)算結(jié)果的精確性跟三角網(wǎng)的大小精密相關(guān)，三角網(wǎng)面積越小，計(jì)算精度越高，反之則計(jì)算精度越小，但實(shí)際操作應(yīng)用中需要根據(jù)地質(zhì)勘查精度確定網(wǎng)格大小，若地質(zhì)勘查精度與網(wǎng)格大小不一，則沒有實(shí)際意義。

1.2 計(jì)算公式

（1）全挖或全填的三棱柱形ABC-A1B1C1：將三棱柱分為C1-A1A2B2B1與A2B2C1-ABC兩部分進(jìn)行計(jì)算獲得。

公式中：S1為三角形ABC的面積；

h1、h2、h3為開挖前地面與開挖后地面之間的高差。

（2）部分挖或部分填的三棱柱（圖1-3）：可分解為楔形體O1O2-B1C1CB和三棱錐A1-AO1O2兩部分，三棱錐A1-AO1O2體積計(jì)V1，楔形體O1O2-B1C1CB體積計(jì)V2。

公式中：S2為三角形BO1O2的面積；S3為三角形O2BC的面積；S4為三角形A1O1O2的面積；h1、h2、h3為開挖前地面與開挖后地面之間的高差。

2 三角網(wǎng)法計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換

三角網(wǎng)法計(jì)算結(jié)果有兩種，“-”表示挖方，“+”表示填方。當(dāng)計(jì)算方法應(yīng)用到礦產(chǎn)資源年度儲(chǔ)量檢測(cè)過程中后，“-”可以看作三角形年度動(dòng)用資源量，“+”表示三角形內(nèi)礦石或廢渣堆積量，這樣“-”的體積總和就是計(jì)算區(qū)內(nèi)年度動(dòng)用礦產(chǎn)資源總量，“+”表示本次勘查較上一次勘查測(cè)量后礦石或廢渣堆堆積變化情況，若想查看具體堆積位置可以生成三維模型后點(diǎn)擊著色進(jìn)行查看。

3 三角網(wǎng)法應(yīng)用到儲(chǔ)量年度檢測(cè)中的計(jì)算過程（以FastTFT13.0軟件為例）

總過程分三步，①資料收集及整理。②數(shù)據(jù)處理。③結(jié)果計(jì)算。

3.1 資料收集及整理

收集上一年度與本年度年底地質(zhì)勘查資料，包括地形、地質(zhì)、工程勘查等資料。例如需要查看某礦山2018年度儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化情況，需要收集截止2017年年底礦山提交的礦區(qū)地形地質(zhì)圖和2018年年底礦山完成的礦區(qū)地形地質(zhì)圖等工程勘探資料。

3.2 數(shù)據(jù)處理

（1）確定計(jì)算范圍。選擇三角網(wǎng)法→確定計(jì)算范圍→繪制區(qū)域→區(qū)域編號(hào)（選擇1并確定）→確定區(qū)域邊界方式（根據(jù)提示選擇計(jì)算范圍）→所選實(shí)體是否正確（選擇Y并確定）→是否劃分多個(gè)區(qū)塊（選擇N）。

（2）三角網(wǎng)剖分。三角網(wǎng)等分間距根據(jù)工程勘查和測(cè)量精度進(jìn)行確定，網(wǎng)格間距過大，則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果誤差較大，反之則沒有實(shí)際意義。具體操作步驟如下：選擇三角網(wǎng)法→自動(dòng)布置三角網(wǎng)→在區(qū)域內(nèi)任遠(yuǎn)選一點(diǎn)（選擇指定區(qū)域，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊畫好的計(jì)算范圍）→確定等分間距（根據(jù)地質(zhì)調(diào)查精度確定）。

3.3 儲(chǔ)量計(jì)算

在所有數(shù)據(jù)采集結(jié)束后鼠標(biāo)點(diǎn)擊計(jì)算土方量，計(jì)算結(jié)果將直接顯示，也可以點(diǎn)擊土石方量統(tǒng)計(jì)表查各個(gè)計(jì)算區(qū)域和區(qū)塊的儲(chǔ)量。注：計(jì)算結(jié)果單位為立方米。

4 三角網(wǎng)法在某石料礦儲(chǔ)量年度檢測(cè)報(bào)告中的應(yīng)用(以FastTFT13.0軟件為例)

4.1 項(xiàng)目概括

根據(jù)礦山2017年提交的儲(chǔ)量年度檢測(cè)報(bào)告：礦山累計(jì)查明花崗巖礦資源儲(chǔ)量65.86萬m3，保有資源儲(chǔ)量45.69萬m3，累計(jì)開采消耗資源儲(chǔ)量20萬m3。本次以已有的地形地質(zhì)圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算截止2018年年底礦山保有資源量和2018年年度開采消耗資源儲(chǔ)量等。

4.2 數(shù)據(jù)處理

（1）確定計(jì)算范圍。根據(jù)野外調(diào)查和已有地質(zhì)勘查資料等可知該礦山無越界開采現(xiàn)象，礦體分布在整個(gè)礦區(qū)，礦體無夾石，礦區(qū)范圍與資源儲(chǔ)量估算范圍相同，因此本次以礦區(qū)范圍為計(jì)算范圍。

（2）三角網(wǎng)剖分。①利用軟件將收集的2017年年底地形地質(zhì)圖進(jìn)行網(wǎng)格剖分，網(wǎng)格間距設(shè)置為5m×5m。②利用軟件將收集的2018年底的地形地質(zhì)圖進(jìn)行網(wǎng)格剖分，網(wǎng)格間距設(shè)置為5m×5m。

（3）采集標(biāo)高。選擇三角網(wǎng)法→采集自然標(biāo)高（采集設(shè)計(jì)標(biāo)高）→選擇區(qū)域（選擇全圖）→點(diǎn)取要采集標(biāo)高的區(qū)塊（鼠標(biāo)點(diǎn)擊已確定的計(jì)算區(qū)內(nèi)部任意一塊）。

（4）儲(chǔ)量估算。點(diǎn)擊三角網(wǎng)法土石方量統(tǒng)計(jì)表（結(jié)果見圖1），可知礦區(qū)2018年年度動(dòng)用資源儲(chǔ)量17.00萬立方米，則截止2018年年底礦區(qū)保有資源儲(chǔ)量=2018年年初保有資源儲(chǔ)量-2018年年度動(dòng)用資源儲(chǔ)量=45.69萬立方米-17.00萬立方米=28.69萬立方米，礦山歷年累計(jì)開采消耗資源儲(chǔ)量=礦山累計(jì)查明資源儲(chǔ)量-礦山截止2018年年底保有資源儲(chǔ)量=65.86萬立方米-28.69萬立方米=37.17萬立方米。

圖1 土石方量統(tǒng)計(jì)結(jié)果表

5 結(jié)論

本文通過對(duì)三角網(wǎng)法的計(jì)算原理、計(jì)算公式和計(jì)算過程介紹，闡述了其計(jì)算方法應(yīng)用到固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)檢測(cè)中的優(yōu)點(diǎn)及其可行性，并以陜西省寶雞市隴縣狼牙山建筑用花崗巖石料礦為例進(jìn)行了估算。該計(jì)算方法應(yīng)用到固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)檢測(cè)中切實(shí)可行，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際誤差小，但其估算方法要求地質(zhì)勘查工作程度高，在室內(nèi)資料整理時(shí)工作量大，若資料整理不仔細(xì)或野外調(diào)查精度不足將導(dǎo)致估算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果將有一定誤差。