基于3DMine軟件在非洲某礦山的三維建模應(yīng)用

王 典

（云南銅業(yè)礦產(chǎn)資源勘查開(kāi)發(fā)有限公司，云南 昆明 650000）

隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，電腦已成為人類(lèi)生活、生產(chǎn)中必不可少的工具。地質(zhì)行業(yè)因其特有的海量信息、立體模型、資源動(dòng)態(tài)變化等特點(diǎn)，對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件配置要求較高，因此電腦技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)較晚。自二十世紀(jì)九十年代以來(lái)，國(guó)際上陸續(xù)出現(xiàn)了各類(lèi)礦業(yè)軟件，如澳大利亞WHITLLES、VULCAN、SURPAC，美國(guó)NINESIGHT以及英國(guó)DATAMINE等。隨后，我國(guó)國(guó)土資源部也發(fā)文認(rèn)定DATAMINE、NINESIGHT、MICROMINE、SURPAC、SD、3DMine、DIMINE等軟件可以用于我國(guó)固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量的估算與評(píng)價(jià)[1-3]。目前，我國(guó)正積極推進(jìn)資源儲(chǔ)量估算“簽字制”，預(yù)測(cè)隨著該制度的正式實(shí)行，三維軟件將在資源獲取、開(kāi)發(fā)及數(shù)字礦山建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

本文通過(guò)3DMine軟件對(duì)剛果（金）某礦山三維地質(zhì)建模及資源儲(chǔ)量估算，實(shí)現(xiàn)了資源儲(chǔ)量可視化和數(shù)據(jù)高效管理，為海外資源核實(shí)方法提供一定參考。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

剛果（金）某礦山位于非洲盧菲利安弧形構(gòu)造帶的中部，盧本巴希市的北部，區(qū)域上主要發(fā)育元古界加丹加超群及新生代蓋層，缺失古生界和中生界地層，其中，加丹加超群的地層總厚達(dá)5-10km。根據(jù)區(qū)域上廣泛分布的兩層混雜陸源沉積巖（冰磧巖），將加丹加超群自上至下分為羅安群(Roan)、恩古巴群（Nguba）和孔德龍古群（Kundelungu），其中羅安群是礦區(qū)內(nèi)主要含礦層位。

礦區(qū)構(gòu)造較為復(fù)雜，地層和礦體受構(gòu)造的改造作用較為明顯，層面發(fā)生彎曲形成局部揉皺。礦體賦存形態(tài)不僅受羅安群礦山組R.S.F.+D.st段的控制，同時(shí)還受斷層F6、F7及局部地層褶皺的影響很大，在斷層附近及褶皺核部，礦化連續(xù)性好，礦石的銅含量也相對(duì)較高。按照礦體賦存規(guī)律、品位的空間展布特征，綜合地層、構(gòu)造等因素，礦區(qū)共分為3個(gè)礦體，其中Ⅰ1為主要礦體，Ⅰ2、Ⅰ3為次要礦體，其余均為單工程或單剖面揭露的透鏡狀礦體。總體上，礦體形態(tài)以層狀為主，但局部膨大，以21A-23A線表現(xiàn)較為明顯。

2 三維地質(zhì)建模

利用礦山勘查數(shù)據(jù)建立3DMine三維地質(zhì)模型，并進(jìn)行資源量估算的流程大致為：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備-建立數(shù)據(jù)庫(kù)-剖面解譯（手工圈定礦體邊界）-建立礦體實(shí)體模型-建立礦塊模型-礦塊品位賦值-礦塊資源類(lèi)別賦值-資源量統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)圖1。

圖1 三維建模估算資源量流程簡(jiǎn)圖

3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

3.1.1 工程數(shù)據(jù)

應(yīng)用3DMine軟件進(jìn)行礦體的圈定和資源量估算，至少需要三種基本數(shù)據(jù)：工程定位數(shù)據(jù)、工程測(cè)斜數(shù)據(jù)、樣品數(shù)據(jù)（包含取樣位置和分析結(jié)果）。

（1）定位表：主要用來(lái)定位工程的位置信息，參數(shù)主要包括工程編號(hào)、起始位置（橫、縱坐標(biāo)及標(biāo)高）、深度及軌跡類(lèi)型，軌跡類(lèi)型一般采用曲線。對(duì)于槽探、剝土等地表工程，可抽象為傾角為0°的鉆探工程，參與礦體圈連；

（2）測(cè)斜表：主要用來(lái)描述工程的測(cè)斜數(shù)據(jù)，表示的是工程的空間展布方向及形態(tài)，包括工程編號(hào)、深度、方位角和傾角；

（3）化驗(yàn)表：主要用來(lái)反映樣品的基本分析結(jié)果，包括工程編號(hào)、樣品位置（從、至）、品位（TCu、TCo）、樣品編號(hào)和樣長(zhǎng)等。

3.1.2 地形數(shù)據(jù)

地形高程數(shù)據(jù)通過(guò)影像資料或野外地形測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入3DMine后，形成等高線實(shí)體模型，進(jìn)行三維顯示，并加以修正。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與校驗(yàn)

3DMine軟件在建立數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，采用的是模板化的技術(shù)，用戶只需導(dǎo)入軟件所必須的定位表、測(cè)斜表、化驗(yàn)表，系統(tǒng)將自動(dòng)建立鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)，通過(guò)數(shù)字形式的勘探資料建立鉆孔立體模型，并以三維形態(tài)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的管理和利用。

圖4 “資源類(lèi)別”屬性賦值過(guò)程示意圖

數(shù)據(jù)庫(kù)建立后，要對(duì)化驗(yàn)結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（變化系數(shù)）進(jìn)行檢查，一般變化系數(shù)在150%以內(nèi)（圖2），才可采用距離冪次反比法或地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法進(jìn)行塊體品位賦值，否則，說(shuō)明工程化驗(yàn)結(jié)果分布不均勻，或不具代表性，需要進(jìn)行特高品位處理。

圖2 樣品結(jié)果檢驗(yàn)

3.3 剖面解譯，建立實(shí)體模型

剖面解譯是地質(zhì)工作者對(duì)礦體理解、推斷的過(guò)程，也是3DMine創(chuàng)建實(shí)體模型中最重要的過(guò)程。該過(guò)程需要依據(jù)礦山認(rèn)定的參數(shù)指標(biāo)、礦體圈定原則，以及地質(zhì)勘查規(guī)范，綜合礦區(qū)成礦規(guī)律，圈定礦體。之后，在3DMine三維視圖環(huán)境中，調(diào)入連接好的礦體邊界線，利用閉合線連接三角網(wǎng)，在剖面間，順序連接對(duì)應(yīng)的礦體，最終將剖面間的三角網(wǎng)進(jìn)行合并形成礦體模型，并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)體驗(yàn)證。

3.4 樣品組合

無(wú)論采用何種估值方法，均需要對(duì)樣品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、組合，并形成可供3DMine提取的屬性文件。如圖3，通過(guò)對(duì)礦體內(nèi)593個(gè)樣品的樣長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，樣品的平均樣長(zhǎng)為1.12m，因此，本礦區(qū)采用1.00m的長(zhǎng)度對(duì)樣品進(jìn)行組合處理。

3.5 建立塊體模型并賦值

塊體尺寸的確定需要綜合考慮礦體的形態(tài)、復(fù)雜程度和工程控制的網(wǎng)度，但并非塊體尺寸越小，建模效果越好。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，塊體尺寸取工程控制網(wǎng)度的1/4較為合理。針對(duì)本區(qū)，塊體尺寸設(shè)為走向25m，傾向25m，厚度1m，次級(jí)塊體取各值的1/2。每個(gè)礦塊賦以礦體號(hào)、礦石類(lèi)型、品位、體重、最近距離、樣品數(shù)、工程數(shù)、資源類(lèi)別等屬性。其中，礦體號(hào)、礦石類(lèi)型、體重采用單一賦值；品位、最近距離、樣品數(shù)、工程數(shù)在距離冪次反比法或地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法估值過(guò)程中統(tǒng)一賦值；資源類(lèi)別根據(jù)“最近距離”、“樣品數(shù)”、“工程數(shù)”等結(jié)果進(jìn)行條件賦值（圖4）。

針對(duì)“資源類(lèi)別”屬性賦值，由于條件不同，軟件在塊體選取過(guò)程中會(huì)有較大差異，因此，也可通過(guò)在剖面圖或平面圖上，勾畫(huà)出不同類(lèi)型的輪廓界線，并圈連成分類(lèi)輪廓體，對(duì)塊模型進(jìn)行單一賦值，計(jì)算資源儲(chǔ)量。

圖3 礦體內(nèi)部樣品樣長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)直方圖

4 小結(jié)

礦山三維軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦體及井巷工程的三維模型可視化，并抽取某一塊段按不同需求快速計(jì)算資源儲(chǔ)量，對(duì)資源獲取及開(kāi)發(fā)工作提供了較大的幫助，是地質(zhì)工作常用工具的發(fā)展趨勢(shì)。但需要注意的是，三維軟件使用的距離冪次反比法或地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法估算資源量，與傳統(tǒng)的地質(zhì)塊段法相比，是兩種不同的估算方法，兩者的估算結(jié)果不能進(jìn)行相互比較。因此，對(duì)于海外資源的核實(shí)工作，建議采用國(guó)外常用的三維軟件估算方法（距離冪次反比法或地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法），估算過(guò)程中要仔細(xì)檢查樣品變化系數(shù)、模型搜索半徑、工程利用程度、樣品選取數(shù)目、抽取樣品距離等屬性參數(shù)，確保三維模型建立的合理性，從而獲得相對(duì)準(zhǔn)確的資源儲(chǔ)量結(jié)果。