辛利民

(中鋁山西分公司孝義鋁礦， 山西孝義市 032303)

MINESIGHT軟件在礦山地質(zhì)工作中的應(yīng)用

辛利民

(中鋁山西分公司孝義鋁礦， 山西孝義市 032303)

介紹了Mine Sight軟件的主要功能及國內(nèi)外應(yīng)用情況，闡述了Mine Sight軟件在中鋁山西分公司孝義鋁礦地質(zhì)工作中的應(yīng)用情況。

Mine Sight;礦業(yè)軟件;地質(zhì)儲量;采礦工程

1 Mine Sight軟件簡介及應(yīng)用情況

Mine Sight軟件是由世界上著名的礦業(yè)軟件公司Mintec公司設(shè)計開發(fā)的礦業(yè)軟件，它是一套為客戶提供最大靈活性與功能的用于建立地質(zhì)模型和編制礦山生產(chǎn)計劃的綜合性計算軟件。Mintec公司的軟件系統(tǒng)主要由Mine Sight和MED System兩部分組成，主要有數(shù)據(jù)庫管理、地質(zhì)勘探、露天境界優(yōu)化、露天開采長期規(guī)劃、采礦生產(chǎn)短期計劃、地下開采、測量及三維圖形設(shè)計處理等軟件模塊。MED System包含軟件的大部分功能，即礦山原始資料和生產(chǎn)信息管理、相關(guān)統(tǒng)計分析、組合樣計算、建立礦床地質(zhì)模型、儲量計算、開采境界優(yōu)化和長期規(guī)劃制作及生產(chǎn)短期計劃的編制。而Mine Sight則是真三維圖形系統(tǒng)，用于露天境界設(shè)計、道路設(shè)計、排土場設(shè)計，并實現(xiàn)對MED System的資料、結(jié)果的圖形顯示，同時進(jìn)行圖形編制處理，功能豐富、強(qiáng)大，用戶接口好，三維圖形處理功能強(qiáng)，系統(tǒng)與其它軟件(如Datamine、Surpac等)都有接口，在數(shù)據(jù)處理上，采用ODBC、Text、DXF、DTM等多種格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，兼容性好。在新版本軟件中，Mine Sight和MED System兩部分已完整結(jié)合在一起，運行Mine Sight即可進(jìn)行完整的系統(tǒng)操作。系統(tǒng)軟件能運行于UNIX及Windows平臺。由于系統(tǒng)功能復(fù)雜，計算處理工作量大，三維圖形顯示要求較高，因此，硬件上要求配置好。就工作性質(zhì)而言，硬件配置越好，工作效率也越高。由于它考慮到并結(jié)合了世界眾多礦山實際采用的工藝、方法及設(shè)備等情況，所以深受礦業(yè)界的青睞，現(xiàn)世界范圍內(nèi)不同礦物種類的礦業(yè)專業(yè)人員已經(jīng)在使用該軟件。Mine Sight軟件適用于所有類型的礦山，包括地下礦、露天礦。此外，Mintec公司為各種類型的礦床編制礦山計劃，這些礦床包括金礦、鐵礦、銅礦以及煤礦，利用現(xiàn)有的計算工具和技術(shù)，可以改進(jìn)礦山的采礦計劃并優(yōu)化采礦策略。

Mintec公司的軟件產(chǎn)品已有20多個國家近300多家礦業(yè)公司在使用，美國的賓漢銅礦、美洲貝雷克金礦、莫蘭西銅礦、智利的邱吉卡瑪達(dá)銅礦、印尼的哥拉斯伯銅金礦均為該公司的軟件用戶。在我國應(yīng)用較晚，國內(nèi)的首家軟件用戶是江西銅業(yè)公司，該公司于1998年8月購買了Mine Sight軟件，并用于所屬礦山的開采規(guī)劃設(shè)計。Mine Sight軟件在江西銅業(yè)公司的所屬礦山應(yīng)用相當(dāng)成功，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，已成為企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的重點。同時，國內(nèi)部分設(shè)計單位也采用Mine Sight軟件進(jìn)行固體礦的開采可行性研究工作，并且進(jìn)行驗算礦床礦體的地質(zhì)儲量，獲得有關(guān)專家的高度贊譽(yù)和認(rèn)可。2001年6月，Mine Sight軟件通過了我國國土資源部組織的專家組評審，經(jīng)評審認(rèn)為，該軟件系統(tǒng)在儲量計算方面有大量的實踐，成熟度較高，且在礦體模擬、品位估計、儲量計算、礦山開采系統(tǒng)優(yōu)化、礦山經(jīng)濟(jì)評價系統(tǒng)等方面具有先進(jìn)性、實用性，能用于固體礦產(chǎn)資源儲量的計算和評價，也是國內(nèi)礦業(yè)與世界接軌的有效工具之一。

2 地質(zhì)模型的建立

Mine Sight軟件的礦產(chǎn)資源儲量計算總體結(jié)構(gòu)見圖1，軟件主要通過地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，計算擬合出變異函數(shù)，從而進(jìn)行估值、儲量計算、儲量分級和經(jīng)濟(jì)可行性分析評價等。

(1)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的建立。包括孔口坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件、鉆孔測斜數(shù)據(jù)文件、樣品分析化驗數(shù)據(jù)文件、地質(zhì)代碼數(shù)據(jù)文件、地表地形數(shù)據(jù)文件。

(2)資料的統(tǒng)計分析。包括樣品資料的統(tǒng)計分析;組合樣的統(tǒng)計分析。

圖1 礦產(chǎn)資源儲量計算總體結(jié)構(gòu)

(3)變異函數(shù)計算和擬合。利用Med System軟件對其進(jìn)行變異函數(shù)計算與擬合。具體應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)公式:

式中:N(h)——滯后距為h時參加試驗變異函數(shù)計算的樣品個數(shù);

h——滯后距;

Z——區(qū)域化變量在空間點上的品位值。

(4)估值方法的選擇。通常，地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)研究工作以礦床品位作為區(qū)域化變量，要對區(qū)域化變量進(jìn)行克里格估值。在試驗變異曲線計算完成后，需要用一種合適的理論變異函數(shù)來擬合，然后就可對所研究的區(qū)域化變量進(jìn)行分析。最常用的理論模型是球狀模型、高斯模型、指數(shù)模型和線性模型(具體各種模型的理論詳見有關(guān)地質(zhì)統(tǒng)計學(xué))。Mine Sight系統(tǒng)是用專門的交互式程序擬合試驗變異函數(shù)模型，只需將相應(yīng)的參數(shù)給定即可。

(5)克里格(kriging)估值。克里格法是一種求最優(yōu)、線性、無偏內(nèi)插估計量的方法，是在考慮了信息樣品的形狀、大小及其與待估塊段相互間的空間分布位置等幾何特征以及品位的空間結(jié)構(gòu)之后，為了達(dá)到線性、無偏和最小估計方差的估計，而對每一樣品值分別賦予一定的權(quán)系數(shù)，最后進(jìn)行加權(quán)平均來估計塊段品位的方法。

在Mine Sight軟件系統(tǒng)中，有多種品位估值方法，常規(guī)方法中有多邊形法、距離n次冪反比法、趨勢面法等。在克里格方法中，有普通克里格法、簡單克里格法、協(xié)同克里格法、限制特異值克里格法、多元指示克里格法、對數(shù)正態(tài)克里格法、泛克里格法、最近鄰域克里格法，以及條件模擬等其它方法。

在實際工作中，具體采取何種方法，應(yīng)根據(jù)礦山的具體情況而定，找出最適合的一種或多種方法。

(6)儲量計算和儲量分級。在克里格估值計算完成后，便可進(jìn)行模型的統(tǒng)計分析，計算礦產(chǎn)資源儲量。根據(jù)克立格礦床品位計算結(jié)果，按不同的邊界品位計算模型的礦石儲量，即進(jìn)行礦產(chǎn)資源儲量計算及地質(zhì)可信度分析。儲量分類的基本準(zhǔn)則是經(jīng)濟(jì)的可行性和地質(zhì)的可靠性。地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)是一種最佳線性無偏估計方法，用它計算的礦產(chǎn)儲量不僅能給出待估塊段的平均品位和噸位，而且能給出衡量估計精度的標(biāo)志——克立格方差，這就消除了礦石儲量可靠程度的主觀性。因此，用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)定量地確定礦石儲量分類，是一種好的方法，也是國際上通用的方法。

儲量分類的地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法主要是研究克立格方差，即:

(7)礦產(chǎn)資源儲量經(jīng)濟(jì)可行性分析評價。目前，國際上有多套資源/儲量的分類標(biāo)準(zhǔn)，其中重要的有“聯(lián)合國國際儲量/資源分類框架”及美國SEC和SME劃分體系、英國IMM劃分體系、澳大利亞JORC劃分體系，以及加拿大劃分體系和溫哥華、多倫多股票交易所標(biāo)準(zhǔn)等。我國在1999年重新頒布了“固體礦產(chǎn)資源/儲量分類”標(biāo)準(zhǔn)，將固體礦產(chǎn)資源/儲量劃分為儲量、基礎(chǔ)儲量、資源量3大類16種類型。無論是那一種標(biāo)準(zhǔn)體系，其劃分主要是按地質(zhì)上可靠、技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的原則進(jìn)行，同時還應(yīng)綜合考慮環(huán)境、法律、社會和政府等諸多因素。因此，在建立了礦床地質(zhì)模型、計算了礦產(chǎn)資源儲量及進(jìn)行地質(zhì)可靠性分析之后，還需建立礦床的經(jīng)濟(jì)模型，以進(jìn)一步對儲量進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可行性的分析評價。

在已建立的地質(zhì)模型基礎(chǔ)上，要對儲量進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可行性分析評價，首先要收集相關(guān)的市場、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、設(shè)備、管理等方面的基礎(chǔ)指標(biāo)資料，建立礦床的經(jīng)濟(jì)模型，進(jìn)行可行性研究分析，計算可采儲量，對整個礦床進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可行性分析評價。

3 Mine Sight的主要工作

(1)基礎(chǔ)資料指標(biāo)。礦床經(jīng)濟(jì)可行性分析所需的基礎(chǔ)資料包括三維礦床模型(模型中各塊段的品位、體重、巖性等各項資料)、市場指標(biāo)資料(主要是礦床元素的金屬市場價格、經(jīng)濟(jì)可行性分析評價的價格)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)資料(采礦成本、剝離成本、運輸費用、選礦成本、管理費用、冶煉返回率、各種稅費、投資費及利息費用等)、技術(shù)指標(biāo)資料(礦山采選規(guī)模、年工作日及時間、采礦回收率、選礦回收率、境界邊坡角參數(shù)、平臺寬、道路寬、道路坡度、階段高等)、設(shè)備指標(biāo)資料(設(shè)備能力、完好率、利用率、維護(hù)時間、作業(yè)時間等)和其它指標(biāo)資料(礦山的其它技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及管理等資料)等。

(2)礦床經(jīng)濟(jì)模型。根據(jù)礦床研究所選用的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)資料，以地質(zhì)模型為基礎(chǔ)，對模型中的塊段分別計算其經(jīng)濟(jì)凈值，從而建立礦床的經(jīng)濟(jì)模型。對于多元素礦床，軟件是以當(dāng)量品位來計算處理。依據(jù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)確定各元素的計算轉(zhuǎn)換系數(shù)，計算出當(dāng)量品位?？紤]地表因素，程序自動計算出各模型塊段的經(jīng)濟(jì)凈值，結(jié)果保存在模型文件中。

(3)經(jīng)濟(jì)可行性分析評價。在礦床的經(jīng)濟(jì)模型建立之后，便可進(jìn)行礦床開采的計算分析，通常采用浮動圓錐法和Lerchs－Grossmann法(簡稱LG法)。

4 結(jié)束語

根據(jù)Mine Sight軟件在國內(nèi)初步的應(yīng)用情況來看，不但能滿足實際生產(chǎn)的需求，而且能有效地提高我國地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)應(yīng)用的水平，并促進(jìn)其技術(shù)的發(fā)展，增加礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，提高經(jīng)營管理水平，具有相當(dāng)高的推廣價值和應(yīng)用前景。

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2011－07－18)

辛利民(1975－)，男，山西臨縣人，工程師，主要從事采礦工程技術(shù)管理工作。