DIMINE軟件在云南鶴慶北衙金多金屬礦山的應用

牛學永，吳 帆，張加旺，王紹波，周晗星

(1.云南黃金礦業集團股份有限公司，云南 昆明 650051；2.云南地礦集團有限公司，云南 昆明)

北衙金多金屬礦位于云南鶴慶縣中南部，累計探明共伴金金屬量達360t[1]，資源量達超大型規模，同體共伴生組分金、鉛、銅、褐鐵礦、磁鐵礦、銀、鋅、硫等多金屬，年產黃金6t以上，并有銅、銀、鐵等產品。礦體類型多，形態非常復雜[5]，以傳統的方法估算資源量時間周期較長，無法較精準的估算復雜形態礦體，難于滿足生產估算資源的需求。為滿足生產及計劃需求，建立了礦區內三維地質體及礦體模型，實現礦床三維可視化，高效便捷估算及分析資源，2019年鶴慶北衙礦業有限公司引進DIMINE三維礦業軟件。該軟件是長沙迪邁數碼科技股份有限公司自主研發的一款專業的礦山應用軟件，可應用于地質，勘探，資源估計，儲量計算，露天采礦和地下采礦設計，與Micromine、Datamine和Surpac等多數同類礦山軟件接口，實現數據的共享和交換，是現代數字化礦山高級軟件之一。

北衙金多金屬礦體受巖漿巖、構造、地層及巖性等因素的控制，礦體總體圍繞萬硐山巖體環狀產出，另有分枝礦體延伸穿插至碳酸鹽巖圍巖內，形態復雜，產狀變化大，有益組分多且分布不均勻，厚度變化系數大，分支復合、分叉嚴重，礦體資源的空間關系很難辨識清楚，給采礦選礦帶來很多困難。

1 三維地質實體模型的建立

三維地質體的建立步驟主要包括：地質數據庫的建立-實體模型建立-塊段模型的建立。

1.1 地質數據庫的建立

本次共采集了1285個鉆孔、5011個刻槽工程，根據數據特點，按地質數據庫創建流程(圖1)，將數據整理成開口表、測斜表、樣品表和巖性表，導入DIMINE中，按邏輯校驗檢查后，生成立以“北衙地質數據庫含刻槽”為名稱的地質數據庫(圖2)。

圖1 地質數據庫創建流程圖Fig 1. Flow Chart of Geological Database Creation

圖2 北衙礦區探礦工程空間位置分布圖Fig 2.Spatial Distribution of Prospecting Engineering in BeiyaMining Area

1.2 地表三維模型的建立

數字化地表模型DTM(Digital Terrain Model)是建立三維地質實體模型的重要組成部分。鶴慶北衙金多金屬礦三維地表建模主要有地形地貌、露天坑、排土場、尾礦庫等。地表模型一般由若干地形線和散點生成，在DIMINE中，系統根據每個點的坐標值，將所有點(線亦由散點組成)聯成若干相鄰的三角面，然后形成一個隨著地面起伏變化的單層模型，因此需要首先用AutoCAD矢量化地形等高線圖，然后導入DIMINE軟件中，再用創建DTM指令生成地表模型。也可以把測量數據直接導入DIMINE軟件中，進行地形約束編輯后生成地表模型(圖3)。能夠真實的反映礦區的地表特征和地表現象。

圖3 地表DTM模型

1.3 相關地質體模型的建立

利用 DIMINE 軟件結合地質數據庫的原始巖性，對地層、構造、巖漿巖進行剖面解譯，在空間中人機交互進行實體模型連接。建立地層的三維空間模型：三疊系下統青天堡組(T1q)、三疊系中統北衙組第一段至四段(T2b1-4)、新近系上新統(N2s)及第四系全新統(Q)，確立了地層層序(圖4)；建立斷層破碎帶模型，是礦區主要的控巖控礦構造；建立了巖漿巖模型，巖體主要為石英正長斑巖，可分為三個部分(局部相連)，(1)主石英斑長斑巖體，在采場中部出露，以巖株形式產出；(2)沿F6侵入的巖脈，在采場西側出露，以巖脈的形式產出；(3)沿F6-1侵入的石英正長巖脈，主要出露于萬硐山采場北部，以巖脈的形式產出(圖5、圖6)。

圖4 地層三維示意圖

圖5 萬硐山巖體三維示意圖Fig 5. 3D Schematic Diagram of Wandongshan Rock Mass

圖6 巖漿巖三維示意圖Fig 6. 3D Schematic Diagram of Magmatic Rock

1.4 礦體模型的建立

本次礦體模型的建立以平面圖為主，將每10m臺階的CAD實測地質平面圖導入DIMINE軟件中，提取礦體輪廓線，在三維空間中使用人機交互方式進行空間實體礦體連接。

礦床類型依據成因類型及賦存位置劃分為二型五類(表1)[5]，連接過程中充分考慮成礦規律，充分考慮歷年剝采礦體實際形態、探采對比、近期成礦規律新認識，建立了五種類型礦體實體模型：殘坡積型、矽卡巖型、構造破碎帶型、硅鈣面型、脈型(圖7-圖11)。依據礦石物相分析結合野外地質觀察情況，建立氧化礦與原生礦分界面(圖12)，將礦體分為氧化礦和原生礦，滿足分采分選要求，對選礦回收率提高及經濟效益有重要意義。

表1 礦體類型的分類

圖7 殘坡積型礦體模型

圖8 矽卡巖型礦體模型

礦區建立了有一定的規模的13個礦體實體模型，KT52礦體是礦區最大的礦體，分布于萬硐山礦段，嚴格受萬硐山石英正長斑巖體接觸帶控制，主要產在萬硐山石英正長斑巖體與北衙組(T2b)碳酸鹽接觸帶的矽卡巖化帶中，空間上環繞巖體接觸帶展布(圖13)，礦體距巖體一般0m～15m、局部達54m，局部延伸穿插至碳酸巖圍巖中。其它礦體大多分布于構造破碎帶或斑巖體及圍巖裂隙中。

1.5 塊段模型的建立

依據礦體、地表范圍建立礦區空塊段模型，據地質數據庫對樣品數據處理，根據已知的樣品點對其進行品位推估，根據礦床的規律特征對其進行特征賦值，形成礦區屬性模型。

1.5.1 空塊段模型的建立

礦體在三維空間內按一定尺寸劃分成無數個單元塊組成。建立的塊段模型應盡量地反映礦床主要特征，礦體空間形態與地表、工程的關系。因此需要考慮礦體延伸方向和長度，三維空間范圍要比資源量估算范圍大，保證礦區內所有礦體的任何一個部位都能賦值。勘探線間距、開采中段標高通常為單元礦塊尺寸大小的整數倍。礦區目前主要為露天開采，臺階高度10m，終了境界臺階高度30m，勘探線間距40m，部分礦體厚度相對穩定，構造相對簡單，有用元素變化相對較大，礦石可選性較好，適合使用中間程度的塊體尺寸，本次選擇5m×5m×5m(北×東×高)的塊體尺寸。

1.5.2 樣品數據處理

(1)樣品過濾。為了減少礦體外部取樣數據對估值影響，提高估值準確性，在估值前需對樣品數據進行過濾。先過濾礦體內部樣品，然后過濾夾石外部樣品，將參與礦體品位計算的取樣段提取出來。

(2)特高值處理。本次對Au、Cu兩個元素進行特高品位處理。根據國際慣例，對位于礦體模型空間內組合樣品Au品位和Cu品位含量分別生成累積頻率圖，將頻率為97.5%處對應的品位值作為特高品位下限值，然后用97.5%置信區間的值來代替特高品位。

(3)樣長組合。根據地質統計學原理，同一類參數的地質樣品段長度應該一致，所有樣品數據應該落在相同的承載上，使用地質統計學進行品位估值前需對樣品數據進行樣長組合，對特高品位處理后的數據庫進行“樣長”統計分析(圖14)，組合樣長取值2m。

圖9 層間破碎帶型礦體模型

圖10 硅鈣面型礦體模型

圖11 脈型礦體模型

圖12 氧化礦與原生礦分界面Fig 12. Interface Between Oxidized Ore and Primary Ore

圖13 KT52礦體模型Fig 13. KT52 Ore Body Model

圖14 樣長直方圖統計分析結果

1.6 品位估值

依據建好的空塊段模型，利用地質統計學方法，根據單元塊周圍一定范圍(搜索半徑)內的已知樣品點對該單元塊進行品位賦值。距離冪次反比法作為一種應用范圍比較廣的插值方法，其原理簡單易懂、計算結果準確可靠.本次采用此方法，分別對殘坡積型氧化礦、巖金氧化礦和原生礦進行品位估值，搜索橢球體各參數設置為：橢球半徑長軸一般取樣品所在勘探線間距的1倍～1.2倍；次半軸長度=長半軸長度×(礦體延伸長度 /礦體走向長度)；短半軸=長半軸度×(礦體厚度 /礦體走向長度)；方位角、傾伏角、傾角根據各個礦體的產狀來確定。品位估值后，每個空單元塊都賦上了各個元素相應的品位值。

1.7 塊段賦值

為了實際生產中能夠快速、便捷的統計礦區各種類型、范圍內資源量，品位估值完成后，需對每個單元塊賦以礦石自然類型、采空區、露采現狀、最終境界、礦權范圍、體重等屬性，賦值時據賦值字段內容設置不同約束條件。區內礦石有殘坡積型氧化礦石、巖金氧化礦石、原生礦石三種類型，所處空間位置和物質組分不同體重有所差異。殘坡積型氧化礦石和巖金氧化礦石分別采用最近報告同類型礦石大體重值平均值(2.03t/m3、2.81t/m3)估算參數；原生礦石依據單元塊鐵的值用回歸直線方程(0.0316*TFe(品位)+2.68)變量賦值。圖15。

2 資源量估算

塊段模型估值賦值完成后，利用DIMINE軟件進行礦區資源量統計。根據實際按礦權范圍、臺階、礦石自然類型、礦體號、勘探線、資源儲量類別等任意約束條件下對礦區各個元素礦石量、品位、金屬量進行統計。選擇60勘探線-64勘探線KT52礦體2個塊段采用水平投影地質塊斷法進行驗證(圖16)(體重值采用回歸方程y=0.0316x+2.68計算綜合體重值)，結果見表2。

表2 60勘探線-64勘探線兩種方法資源量估算結果對比表

圖16 水平投影地質塊段法估算范圍

水平投影地質塊段法與礦業軟件相比(332)類別金礦石量增加683t，分別為-1242t、1925t，正變負變均有，相對誤差0.46%，分別為-1.92%、2.29%；金金屬量增加25kg，分別為11kg、14kg，均為正變，相對誤差3.86%，分別為2.93%、5.17%；平均品位由4.35×10-6降為4.20×10-6，相對誤差為3.42%，分別為4.66%、2.80%。二種方法估算誤差礦石量相近，金屬量相差較大，塊段法平均品位相對較高，在允許誤差范圍內，符合規范要求。說明利用DIMINE礦業軟件估算的資源儲量是可信的。

3 結 論

(1)結合前人礦區成礦規律的總結，結合現場地質觀察及自己的新認識，利用DIMINE礦業軟件建立礦區地層、巖漿巖等相關地質實體模型，對進一步研究成礦規律有重要意義；

(2)結合前人成礦規律及礦床類型的劃分及二次圈定資料、探采對比，建立各種類型礦體的實模型體，并進行估值，在塊體模型基礎上實現了礦體三維可視化及資源的快速估算。

(3)礦區三維地質模型的建立，能夠直觀、精確的顯示礦體形態、厚度、品位在三維空間的分布情況，實現了精準指導采礦，較好的服務指導了生產。使礦山地質綜合研究程度大幅提高，同時提高了礦山地質工作的效率。