礦塊模型的塊體尺寸參數設定方法研究

陳 揚，李 斌

（東華理工大學地球科學學院，江西 南昌 330013）

在三維礦體資源儲量估算過程中，選擇合理的塊體尺寸參數可以較為精確的構建礦塊模型，從而提高估值結果的精度[1，2]。在礦產領域中，過往的經驗表明當塊體尺寸參數為基本勘查間距的1/4～1/2時，可以獲取較好的估值效果，但該方法只能初步確定礦塊尺寸的大小，難以確定較優的塊體尺寸參數取值[3，4]。因此，本文以對比分析法作為主要分析方法，Micromine軟件作為建模軟件，通過分析不同礦塊尺寸下，采用距離冪次反比法得到的估值結果，對較優礦塊尺寸參數的取值展開研究。

1 原始數據分析

本次研究以某鎢多金屬礦床的鎢礦體作為研究對象，其三維線框模型如圖1所示。在該礦體中，共施工16個鉆孔，包含原始鉆孔采樣數據226個，鉆孔間距為100m×60m，相應的品位分布直方圖如圖2所示。由圖1可知，該礦體形態較復雜且變化幅度較大，走向北東，傾向南東。由圖2可知原始樣品的品位主要集中分布在0%～0.4%以內，高品位值的樣品數量較少。

圖1 礦體線框模型

圖2 原始樣品品位分布直方圖

因此，在創建礦塊模型時，若垂向尺寸取值過大，則會導致估算得到的礦體體積大于實際礦體的體積；水平塊體尺寸參數可以取一個較大的值，減少計算量，并避免由于過多的塊體參與估值導致計算精度下降。

2 塊體尺寸參數分析與優化

2.1 主礦塊尺寸參數分析與優化

為確定塊體尺寸參數對資源儲量估算結果的影響，本次研究選擇不同的塊體尺寸參數構建礦塊模型，對比分析相應的資源儲量估算結果及其標準差和變異系數。根據該礦體的鉆孔間距，本次研究中先固定垂向塊體尺寸1m，設置最小水平塊體尺寸為20m×12m，以5m×3m為間距，連續劃分八組水平塊體尺寸，最大水平塊體尺寸為55m×33m。在保證其它估值參數不變的前提下，在Micromine軟件中選擇橢球體模型進行數據搜索，搜索半徑為3倍鉆孔間距，即300m；扇區數設置為4，即沿著搜索橢球體的長軸和短軸進行搜索；最小樣品數設置為2，減少叢聚效應對估值結果的影響；原始樣品數量較少，不限制最大樣品數，確保能夠充分利用已知樣品數據。根據上述設置好的參數，采用距離冪次反比法進行估值，不同水平塊體尺寸參數下的估值得到的礦石體積，其變化曲線如圖3所示，對應的估值結果統計分析結果則如表1所示。

表1 不同水平塊體尺寸下的標準差和變異系數統計表

圖3 不同水平塊體尺寸下的礦石體積變化

由表1可知，隨著水平塊體尺寸參數的增大，塊體數顯著減少；當品位均值變化不明顯，但最大值逐漸減小，最小值逐漸增大；標準差和變異系數整體呈下降趨勢，且在塊體尺寸分別為20×12和25×15時，標準差和變異系數的變化均較小。由圖3可知，隨著水平塊體尺寸的增大，體積變化明顯增大；水平塊體尺寸參數為20m×12m～30m×18m之間時，變化較平緩。綜上所述，在保持足夠精度的情況下，優先選取較大的塊體尺寸，即較優的水平塊體參數為30m×18m。

同理，在其它估值參數保持不變的情況下，將水平塊體尺寸參數設定為30m×18m，最小垂向尺寸設置為1m,并以1m為間隔，連續劃分五組垂向尺寸，最大垂向尺寸為5m。采用距離冪次反比法，計算不同垂向尺寸下的礦石體積，其變化曲線如圖4所示，對應的估值結果統計分析則如表2所示。

表2 不同垂向尺寸下的標準差和變異系數統計表

圖4 不同垂向尺寸下的礦石體積變化

由表2可知，隨著垂向尺寸的增大，塊體數逐漸下降；品位均值﹑最大值以及最小值變化均不明顯；標準差變化和變異系數整體呈上升趨勢，在垂向尺寸為2m～3m之間時，變異系數和標準差變化整體較小。由圖4可知，當垂向尺寸為1m～4m時，礦石體積變化較平緩，繼續增大至5m時，礦石體積則有明顯上升。綜上所述，較優的垂向尺寸參數為3m。

綜合以上的對比分析結果可知，該鎢礦體的主礦塊尺寸參數設置為30m×18m×3m時估值效果較好。

2.2 次級礦塊尺寸的確定

由上述對實驗礦體的形態和厚度分析結果可知，該礦體厚度較小，且形態起伏較大。在創建局部形態起伏較大或厚度特別小的礦體時，主礦塊尺寸參數的大小顯著大于該部分礦體的厚度時，該區域的單個礦塊之間的間隔較大，無法表達礦體的實際形態，從而難以展示品位的實際空間分布規律，降低品位估值的精度。因此，需要將主礦塊尺寸劃分為更小尺寸的次一級塊體，即次級礦塊。

次級礦塊的劃分不影響礦塊模型的精度，但會明顯延長計算時間。因此，對于次級礦塊尺寸的劃分，參照主礦塊尺寸的劃分范圍，設置為主礦塊尺寸的1/4到1/2之間即可取得較好的估值效果。

3 結論

本文結合礦體的實際形態以及產狀等要素，并結合經驗礦塊尺寸取值范圍的方式，在保證其它估值參數變量保持一致的前提下，通過劃分多組尺寸大小不同的水平塊體尺寸和垂向尺寸，通過對應用距離冪次反比法計算出的塊體模型的體積以及相應的估值結果的標準差和變異系數進行對比分析，逐步研究較優的水平礦塊尺寸參數取值和垂向尺寸參數取值。實驗結果表明，當塊體尺寸在鉆孔間距的1/4到1/2之間時，效果比較理想，實驗礦體的較優塊體尺寸參數為30m×18m×3m。

因此，這種以估值后的礦石體積變化作為初步分析指標，確定較優塊體尺寸范圍，然后通過分析估值結果的標準差和變異系數等兩個精度評定指標確定較優取值的對比分析法，在實際工作中具有一定的參考價值。