三維礦業軟件在礦山地質數字化中的應用

潘大偉 于克臣 袁中凡

摘要：隨著科技水平的不斷提高，伴隨著以前之前圖紙化辦公管理的礦山企業 發生了巨大變革，信息化、三維可視化已成為現代礦山企業的一個極其重要的標志，建設數字礦山成為每一個優秀礦山的必經之路。而要建成現代化礦山，礦山數字化就是必要條件。因此，這些通用的三維礦業軟件在未來發展應用的潛力巨大。本文以公司所做一礦山的案例說明三維礦業軟件在礦山數字化的應用。

關鍵詞：三維礦業軟件；礦山地質；數字化；應用

該礦山礦產資源模型及用于估算礦產資源的數據庫由礦山技術人員進行建立，是足夠可靠的，能夠對金礦化的邊界進行可靠的解釋，并且測定數據足夠可靠以支持礦物資源估計。為了適應需要，使用三維礦業軟件構建地質和礦化線框，制定地質統計分析的測定數據，構建塊模型，估計礦物等級，并列出礦物資源，并進行地質統計分析和變異。

1、資源估算程序

？數據庫匯總；數據驗證；勘查數據分析；基于cut off的礦化解譯；建立剖面及實體；統計分析；實驗半變異函數建模；搜索橢球體參數的確定；礦塊建模及品位插值；資源量分類；資源量報告。

2、數據的準備、管理與分析

礦體解譯過程執行工業指標制定的原則來解譯礦體邊界線；

然后在剖面基礎上解譯礦化帶，通過被解譯的剖面建立線框，創建礦化帶的地質模型。

礦塊模型規定好母塊及子塊。品位通過中值指示克里格和距離冪次反比加權方法分別插入每個礦塊，用的僅是每個線框里的品位組合。然后離散化細分的品位在克里格過程中被平均，以產生塊品位。

按照標準資源分類的可信度水平，資源量分類目的是基于測量內在可變性能反映塊體模型不同區的可信度，這種可信度水平由數據及礦化的預期連續性來支撐。塊體被分類為探明的、控制的和推斷的。

2.1建立地質數據庫

提供用于數據庫生成的原始數據格式是Excel文件。以下表是鉆孔數據資料。其它數據包括了工程地質數據、礦化數據及蝕變數據。

建立數據庫后，就可以生成礦區鉆孔平面圖。

2.2勘查數據分析

進行經典統計分析，以達到下列目的：確定品位總體的分布情況；確定使用哪種類型的品位插值過程；獲得品位的統計參數；確定品位的分布參數。

2.3 解譯

解譯礦化時使用了下列技術：將剖面和平面圖顯示進行分析和解譯；所有的解譯線串與鉆孔上的樣品間隔相吻合；在一個鉆孔中有礦化，但在相鄰鉆孔中無礦化時，即進行有限外推，剖面末端的鉆孔存在礦化時，礦化沿傾向外推，即進行無限外推。當在剖面間或工程終端線串解譯時，保持礦體的傾角和傾向與相鄰剖面間產狀相一致。

2.4 實體建模

采用三角網來描述實體的輪廓或表面而構成的完整實體的面。本質就是由一系列三角面集合構成的實體表面或輪廓。實體模型的作用不僅在于描述礦體的外部輪廓，還可以實現以下的功能：可視化三維顯示；表面積和體積計算；任意方向切取剖面；對于部分夾石多邊形線框存在于礦體模型中，需要運用布爾運算函數處理，以避免重疊。

2.5統計分析與綜合

線框解譯完成后，再進行鉆孔組合樣的步驟，大多數的樣品采取了1.0米長度和1.5米的長度。為了在合成過程中最小化樣本分離，將樣品合成到1米長。各礦化帶內樣品組合為1米的長度，從鉆孔孔口開始一直組合到孔底。

3、地質統計分析

主要插值方法：通過創建空的塊模型來進行估算，且計算每個塊內數據的標準偏差和平均值。此次插值需要使用中值指示克里格（MIK）。且同時使用距離冪次反比加權方法（IDW）進行驗算。

變異函數建模：在解譯礦體內用1m樣長組合對有用元素進行變異函數建模。最初生成鉆孔變異函數來估算塊金值。塊金值是指化驗品位在極小的距離內的變化。生成變異函數水平方向扇形圖用于確定平面中具有最大連續性的方向。沿著確定的最大連續性方位角生成變異函數垂直方向扇形圖，以估計主軸的傾角。通過第一個軸的方位角和傾角，可以計算第二個軸的方位角。接著可以生成半方差圖的垂直扇形圖，用于確定第二個軸的傾角。通過第一個軸和第二個軸的方向，可以確定第三個軸的方位角和傾角。

4、礦塊建模

礦塊模型僅限于礦化線框和用線框名稱進行編碼的塊。所有主礦體生成一個礦體集合，隨后按照帶被編碼的塊與用于變異分析的帶相一致。氧化帶邊界用于標識每個帶內的那些塊，以便資源量能被單獨估算和報告。在初始空白塊模型創建后，DTM氧化面以上的塊被賦以氧化礦，子塊也被用于所有這些建模過程中。

最后對礦塊模型進行驗證，以檢查重疊塊，且夾石線框體積被從總的礦體線框體積中減去后，發現礦塊模型體積接近線框體積。

5、品位插值

第一次品位插值用中值指示克里格在母塊內完成。用2×2×2細分（北部，東部和高程）離散化。離散化細分的品位在克里格過程中被平均產生品位值。搜索橢球體方向與礦體走向一致以包括相關樣品，目的是排除不相關樣品。使用不同的搜索半徑和參數來填充所有的塊，一共運行三次。

6、 體重密度數據

勘查工作期間先后完成了小體重樣品測試。平均體重為2.83t/m3。

7、 資源量分類

資源量估算利用的信息來源，具有不同的可靠性，劃分資源量分類，基于考慮了以下標準：鉆孔的數目、分析結果的數量和從該塊到提供塊品位的樣品的距離。利用在三維軟件中的視圖環境中可看到結果，指導估計每個礦體不同部位的地質和礦化品位連續性的置信度。

8、資源量報表

最終完成了資源量估算報表并報告了分類資源量。并經過對兩種方法詳細的檢查。

本文旨在利用案例來說明三維礦業軟件建模的步驟及過程，其實任何一套成熟的三維礦業軟件來說，都可以通過不斷地學習應用來進行以上的建模及礦床估算，依靠自己的技術水平，利用現代化礦業專業軟件來提高工作效率和管理水平是我們作為礦山技術人員想要達到的目的，使我國真正成為礦業大國，礦業強國。

參考文獻：

[1] 楊忠 .數字化礦山軟件在礦山地質工作中的應用探究[J]. 世界有色金屬.2016（11）.

[2] 顧春瑜.基于三維可視化技術的MicroMine礦業軟件在數字化礦山中的應用[J]. 電子世界.2014（08）.

（作者單位：金建工程設計有限公司）