李曉暉，袁 峰，張明明，張淑虹，賈 蔡，周濤發(fā)

合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥 230009

?

基于Surpac的垂直斷面資源儲(chǔ)量估算方法研究與實(shí)現(xiàn)

李曉暉，袁 峰，張明明，張淑虹，賈 蔡，周濤發(fā)

合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥 230009

結(jié)合傳統(tǒng)資源儲(chǔ)量估算方法——垂直斷面方法的實(shí)際特點(diǎn)，以Surpac三維地質(zhì)軟件為基礎(chǔ)，建立和實(shí)現(xiàn)了三維軟件環(huán)境下垂直斷面資源儲(chǔ)量估算方法的流程和相關(guān)程序，并以安徽省某鐵礦床為例進(jìn)行了應(yīng)用研究。研究結(jié)果表明：本次建立的流程和相關(guān)程序可以充分利用高精度三維地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行傳統(tǒng)方法資源儲(chǔ)量估算，提高估值精度；同時(shí)估值結(jié)果可用于對(duì)三維統(tǒng)計(jì)學(xué)儲(chǔ)量估算方法進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，具有十分顯著的實(shí)用性和應(yīng)用前景。

垂直斷面法；儲(chǔ)量估算；Surpac；鐵礦；三維

0 引言

三維地質(zhì)軟件的普及和應(yīng)用為當(dāng)前地質(zhì)勘查工作提供了新的工具和手段。三維地質(zhì)軟件可以貫穿于地質(zhì)勘探工作的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括數(shù)據(jù)整理[1]、圖件繪制[2]、儲(chǔ)量估算[3]、礦山三維建模[4]以及開(kāi)采設(shè)計(jì)[5]等一系列工作。其中，三維地質(zhì)軟件中的三維儲(chǔ)量估算方法由于能更為準(zhǔn)確地對(duì)品位數(shù)據(jù)的分布特征進(jìn)行分析，獲取空間中任何位置的品位和儲(chǔ)量信息，目前已在國(guó)內(nèi)外的地質(zhì)勘探中得以廣泛的應(yīng)用[3, 6-9]。

Surpac軟件是達(dá)索公司推出的大型三維地質(zhì)軟件，在全球占有很大的市場(chǎng)份額，在國(guó)內(nèi)也有許多用戶群體。Surpac軟件中內(nèi)建多種資源儲(chǔ)量估算方法，可以方便快速地開(kāi)展三維資源儲(chǔ)量估算工作[10]。然而，Surpac內(nèi)建的資源儲(chǔ)量估算方法均為西方主要礦業(yè)國(guó)家采用的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法(如距離加權(quán)法和克里格方法)，未包含已在我國(guó)廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)資源儲(chǔ)量估算方法。

傳統(tǒng)資源儲(chǔ)量估算方法在我國(guó)發(fā)展和應(yīng)用了數(shù)十年，其符合國(guó)家及行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，更為適用于我國(guó)小型礦、貧礦多的特點(diǎn)，同時(shí)理論和操作較為簡(jiǎn)便、估算過(guò)程與成果表達(dá)直觀，具有不可替代的優(yōu)點(diǎn)和特性[11-13]。雖然統(tǒng)計(jì)學(xué)方法是今后資源儲(chǔ)量估算的趨勢(shì)，但由于其會(huì)因采用的建模結(jié)果和估算參數(shù)的不同得到不同的估算結(jié)果，因此，要求估算人員具有較高的三維建模和數(shù)據(jù)分析能力[14-16]。同時(shí)，我國(guó)的礦產(chǎn)資源勘查規(guī)范要求以兩種以上資源儲(chǔ)量估算方法進(jìn)行演算和相互對(duì)比;在利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行儲(chǔ)量估算的同時(shí)，還需利用傳統(tǒng)資源儲(chǔ)量估算方法對(duì)估算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證[17]。因此，將傳統(tǒng)資源儲(chǔ)量方法引入Surpac軟件，可以彌補(bǔ)其缺少我國(guó)常用傳統(tǒng)資源儲(chǔ)量估算方法的缺陷，在充分利用Surpac軟件高精度的三維地質(zhì)環(huán)境基礎(chǔ)上，提高傳統(tǒng)資源儲(chǔ)量估算方法的估算精度；同時(shí)還能對(duì)Surpac軟件中內(nèi)建的三維統(tǒng)計(jì)學(xué)儲(chǔ)量估算方法進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比驗(yàn)證，提高其估算的可信度。

我國(guó)的傳統(tǒng)儲(chǔ)量估算方法以幾何方法為基礎(chǔ)，包括斷面法、塊段法、多角形法及等高線法等。其中，垂直斷面法概念簡(jiǎn)單、適用面廣，只要勘查工程沿直線垂直布置，幾乎適用于所有的礦床[18]。因此，在本文中，筆者結(jié)合Surpac軟件的高精度三維環(huán)境和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立了一套較為完整的估算流程和相關(guān)程序，在Surpac三維地質(zhì)軟件下實(shí)現(xiàn)了垂直斷面方法資源儲(chǔ)量估算。

1 垂直斷面法儲(chǔ)量估算原理

傳統(tǒng)幾何儲(chǔ)量估算方法中的斷面法根據(jù)斷面的布置方向可以分為水平斷面法與垂直斷面法[18]。由于垂直斷面法可以直接利用綜合地質(zhì)剖面圖對(duì)礦體的產(chǎn)狀、形態(tài)的分析解釋成果，因此在礦產(chǎn)勘查中得以廣泛的應(yīng)用[19-20]。垂直斷面法的主要原理是將勘探剖面控制的礦體的各個(gè)部分視為不同的塊段，根據(jù)勘探剖面內(nèi)的工程資料、塊段截面積及平均品位、勘探剖面間距等參數(shù)對(duì)礦體的體積、礦石儲(chǔ)量和金屬儲(chǔ)量等指標(biāo)進(jìn)行估算。

1.1 體積計(jì)算

由勘探剖面分隔的礦體塊段體積，可通過(guò)測(cè)定勘探剖面圖上礦體斷面的面積，再根據(jù)幾何公式最終計(jì)算獲得。計(jì)算體積時(shí)，需根據(jù)礦體形態(tài)的差異以及控制剖面的情況選擇不同的體積計(jì)算幾何公式[17, 20-21]。

1)當(dāng)?shù)V體塊段受到前后兩個(gè)勘探剖面控制、兩個(gè)勘探剖面上均存在礦體、斷面面積分別為S1及S2、且相對(duì)面積差[(S1+S2)/S1]≤40%時(shí)，可采用下述梯形體積公式[17, 20-21]進(jìn)行計(jì)算：

式中：V為兩個(gè)勘探剖面間礦體塊段的體積(m3)；L為相鄰兩剖面間的距離(m)；S1、S2分別為前后兩個(gè)勘探剖面上的礦體面積(m2)。

2)當(dāng)?shù)V體塊段受到前后兩個(gè)勘探剖面控制、兩個(gè)勘探剖面上均存在礦體、斷面面積分別為S1及S2、且相對(duì)面積差[(S1+S2)/S1]>40%時(shí)，可采用下述截錐體積公式進(jìn)行計(jì)算[19, 21-22]：

3)當(dāng)?shù)V體塊段位于礦體兩端的邊緣部分、僅受一個(gè)勘探剖面控制，或是礦體較小、僅在一個(gè)勘探剖面上存在礦體面積、在相鄰剖面上礦體均已尖滅時(shí)，可根據(jù)剖面上礦體面積形狀或是礦體尖滅特點(diǎn)的不同選擇不同的幾何體體積公式[17, 20-21]。

①當(dāng)?shù)V體作為楔形尖滅時(shí)，塊段體積可采用楔形體積公式進(jìn)行計(jì)算：

②當(dāng)?shù)V體作為錐形尖滅時(shí)，塊段體積可采用錐形體積公式進(jìn)行計(jì)算：

式中:S為勘探面上的礦體面積(m2)。

1.2 礦石儲(chǔ)量計(jì)算

勘探剖面間礦體塊段的礦石儲(chǔ)量可通過(guò)體積與礦石平均密度的乘積計(jì)算得到[17, 20-21]：

1.3 金屬儲(chǔ)量計(jì)算

勘探剖面間礦體塊段的金屬儲(chǔ)量可通過(guò)塊段的礦石儲(chǔ)量與礦石的平均品位乘積得到[18, 21]：

式中：C1，S1分別為第一個(gè)控制剖面的平均品位和面積；C2，S2分別為第二個(gè)控制剖面的平均品位和面積。

2 基于Surpac的垂直斷面方法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本文依托Surpac軟件進(jìn)行垂直斷面方法資源儲(chǔ)量估算可總體分為體積計(jì)算和品位計(jì)算兩部分，如圖1所示。體積計(jì)算部分首先基于Surpac地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行鉆孔的高精度三維顯示；之后根據(jù)礦體的圈定規(guī)則和礦石類型，基于三維環(huán)境進(jìn)行礦體的圈定和解譯，并將三維解譯結(jié)果向目標(biāo)斷面進(jìn)行投影變換；最后分別計(jì)算相鄰斷面的距離以及各礦體的斷面面積，并根據(jù)斷面面積的差別選擇不同體積計(jì)算公式計(jì)算相鄰斷面間的礦體體積。品位計(jì)算部分則直接基于Surpac地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，提取各斷面的品位數(shù)據(jù)并進(jìn)行特高值檢驗(yàn)和組合分析；投影變換后進(jìn)一步分離不同礦體的品位數(shù)據(jù)，計(jì)算得到不同礦體相鄰斷面間的平均品位及平均密度;最后綜合各相鄰斷面間的距離、礦體體積、平均品位及平均密度，進(jìn)行垂直斷面方法資源儲(chǔ)量估算。

2.1 體積計(jì)算

2.1.1 礦體三維解譯

礦體的三維解譯工作建立在Surpac軟件依托地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)生成的三維鉆孔圖形之上，相關(guān)功能大幅簡(jiǎn)化了坐標(biāo)配準(zhǔn)、孔斜校正等一系列工作，通過(guò)Surpac軟件的強(qiáng)大三維環(huán)境和人機(jī)交互功能，能夠在三維環(huán)境中實(shí)時(shí)參考相鄰剖面進(jìn)行礦體圈定和解譯，極大地提高了解譯和計(jì)算的效果和精度。

為了區(qū)分礦體和夾石、脈巖這兩類具有不同屬性的解譯線，在礦體三維解譯的過(guò)程中， 對(duì)于礦體這類在斷面面積計(jì)算中起累加作用的解譯線，賦予順時(shí)針的方向?qū)傩?；而?duì)于夾石和脈巖等需要在斷面面積計(jì)算中需要減除面積的解譯線，則賦予逆時(shí)針的方向?qū)傩?，以便后期?shí)現(xiàn)斷面面積計(jì)算和品位數(shù)據(jù)的自動(dòng)化計(jì)算。

圖1 Surpac垂直斷面方法儲(chǔ)量估算流程Fig.1 Workflow of the reserve estimation by using section method in Surpac

2.1.2 礦體解譯線編號(hào)

礦體三維解譯首先需對(duì)研究區(qū)內(nèi)所有礦體進(jìn)行編號(hào)，依據(jù)Surpac軟件的線文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，編號(hào)應(yīng)被設(shè)計(jì)為1～32 000的正整數(shù)。礦體三維解譯依據(jù)斷面為單位依次進(jìn)行，解譯完成后，依據(jù)礦體解譯線分屬的礦體進(jìn)行賦值編號(hào)。處理完成的礦體解譯線需以剖面作為單位獨(dú)立保存。

2.1.3 投影變換

由于Surpac軟件基于真三維環(huán)境，因此礦體的三維解譯結(jié)果與品位數(shù)據(jù)文件中的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)都位于鉆孔的真實(shí)孔徑上。所以在進(jìn)行垂直斷面法儲(chǔ)量估算前，須將礦體的三維解譯結(jié)果進(jìn)行投影變換，分別投影至所屬的勘探線垂直斷面上。

假設(shè)勘探線所在的垂直斷面可用平面方程ax+by+c=0進(jìn)行定義，平面方程的系數(shù)可通過(guò)勘探線兩端坐標(biāo)進(jìn)行求解獲得：

式中：x1、y1為勘探線左端的東方向和北方向坐標(biāo)；x2、y2為勘探線右端的東方向和北方向坐標(biāo)。解譯線中的任意一點(diǎn)(x,y,z)可在勘探線所在的垂直斷面進(jìn)行投影：

式中：(x',y',z')為點(diǎn)(x,y,z)在垂直斷面上的投影坐標(biāo)。

2.1.4 斷面間距計(jì)算

相鄰斷面間距是礦體體積計(jì)算的重要參數(shù)之一。設(shè)當(dāng)前斷面的兩個(gè)端元坐標(biāo)為(nx1,ny1)，(nx2,ny2)，相鄰斷面的兩個(gè)端元坐標(biāo)為(mx1,my1)，(mx2,my2)，則相鄰斷面的間距可由當(dāng)前斷面兩個(gè)端元到另一斷面的垂直距離求取均值得到：

式中：L1為當(dāng)前斷面端元(nx1,ny1)到相鄰斷面的垂直距離；L2為當(dāng)前斷面端元(nx2,ny2)到相鄰斷面的垂直距離。

2.1.5 礦體外推及體積計(jì)算

結(jié)合礦體的斷面投影面積及相鄰斷面間距，可通過(guò)程序自動(dòng)選擇不同的體積計(jì)算幾何公式進(jìn)行礦體相鄰斷面間的體積計(jì)算。

然而在礦體的兩端，當(dāng)?shù)V體僅受到單一斷面的控制或是受到其他未見(jiàn)礦工程控制(相鄰剖面已無(wú)礦體存在)，在計(jì)算礦體體積時(shí)，應(yīng)在斷面的正交方向?qū)ΦV體予以外推尖滅。礦體的外推可以分為有限外推和無(wú)限外推兩類:當(dāng)邊緣見(jiàn)礦工程以外有其他未見(jiàn)礦工程控制，即相鄰斷面已無(wú)礦體存在時(shí)，一般采用有限外推法，外推距離可按照自然尖滅規(guī)律或基本工程間距的1/2～1/4確定;而當(dāng)邊緣見(jiàn)礦工程以外無(wú)其他工程控制，即僅受到單一斷面的控制時(shí)，可采用無(wú)限外推法，外推距離根據(jù)邊緣見(jiàn)礦工程見(jiàn)礦情況確定，一般不超過(guò)基本工程間距的1/2[22]。

根據(jù)上述規(guī)則，筆者根據(jù)礦體和斷面情況，對(duì)礦體的外推方法進(jìn)行判斷選取，具體判斷流程如圖2所示。判斷過(guò)程首先將參與儲(chǔ)量估算的所有斷面按照一個(gè)固定方向進(jìn)行排列成一個(gè)斷面序列，定義具有礦體解譯線的某個(gè)待分析斷面為當(dāng)前斷面。

圖2 礦體外推方法判斷流程Fig.2 Determination workflow of extrapolation method

判斷當(dāng)前斷面的前一斷面：如果前一斷面存在礦體解譯信息，則當(dāng)前斷面不需要外推，相鄰斷面的體積由當(dāng)前斷面與前一斷面進(jìn)行計(jì)算獲得。如果前一斷面不存在礦體解譯信息，則需繼續(xù)判斷當(dāng)前斷面是否為斷面序列的起始斷面:如果是斷面序列的起始斷面，則采用無(wú)限外推方法進(jìn)行礦體的外推；而如果不是斷面序列的起始斷面，則需采用有限外推的方式進(jìn)行礦體外推。

判斷當(dāng)前斷面的后一斷面：如果后一斷面存在礦體解譯信息，則不需進(jìn)行體積計(jì)算；而如果后一斷面不存在礦體解譯信息，則需繼續(xù)判斷當(dāng)前斷面是否為斷面序列的終止剖面。如果是斷面序列的終止剖面，則需采用無(wú)限外推方法進(jìn)行礦體外推；而如果不是斷面序列的終止剖面，則需采用有限外推方法進(jìn)行礦體外推。

2.2 品位計(jì)算

2.2.1 特高值檢驗(yàn)及處理

對(duì)于采用傳統(tǒng)幾何方法進(jìn)行的儲(chǔ)量估算，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T13908-2002)《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》[23]中對(duì)于化驗(yàn)數(shù)據(jù)中的特高值有著明確的要求：當(dāng)遇到有特高品位時(shí)，需先處理特高品位，再求取平均品位。特高品位值一般取礦體的平均品位的6～8倍來(lái)衡量。對(duì)于具有特高值屬性的數(shù)據(jù)，可首先利用Surpac內(nèi)建的線文件工具進(jìn)行特高品位處理。

2.2.2 化驗(yàn)數(shù)據(jù)組合與平均品位計(jì)算

在采用垂直斷面法進(jìn)行資源儲(chǔ)量估算時(shí)，斷面乃至塊段的平均品位是重要的估算參數(shù)之一。品位數(shù)據(jù)以樣品作為承載，當(dāng)?shù)V體參數(shù)變化較大時(shí)，樣品的控制長(zhǎng)度對(duì)于平均品位起到重要的制約作用。為了消除品位數(shù)據(jù)的控制長(zhǎng)度對(duì)于平均品位的影響，筆者采用Surpac軟件內(nèi)建的樣品組合功能，在計(jì)算斷面的平均品位前，將品位數(shù)據(jù)進(jìn)行等長(zhǎng)度組合，以消除樣品控制長(zhǎng)度對(duì)平均品位求解時(shí)的影響，這相當(dāng)于傳統(tǒng)平均品位計(jì)算方法中的樣品長(zhǎng)度加權(quán)平均方法。

2.2.3 密度計(jì)算

密度是儲(chǔ)量計(jì)算的一項(xiàng)重要參數(shù)，其對(duì)礦石量的影響權(quán)數(shù)最大[21]。筆者結(jié)合實(shí)際工作的需求，在礦石量的計(jì)算中設(shè)定兩種方式對(duì)密度進(jìn)行賦值或計(jì)算：第一種方法適用于礦石類型簡(jiǎn)單、均一的礦床，可以通過(guò)輸入一個(gè)全區(qū)的平均密度值參與礦石量的計(jì)算;另一種方法則針對(duì)礦石的某項(xiàng)指標(biāo)(品位、松散度等)與密度的線性回歸關(guān)系，通過(guò)指標(biāo)和線性方程對(duì)密度進(jìn)行計(jì)算和賦值。

圖3 垂直斷面法資源儲(chǔ)量估算程序主界面Fig.3 The main interface of reserve estimation software with section method

2.3 垂直斷面法資源儲(chǔ)量估算程序

本文研究建立的垂直斷面法資源儲(chǔ)量估算程序以Surpac軟件分析得到的礦體解譯結(jié)果文件和品位數(shù)據(jù)文件為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在后臺(tái)根據(jù)參數(shù)設(shè)置自動(dòng)依次完成投影變換、礦體外推分析、斷面面積計(jì)算、斷面間距計(jì)算、礦體體積計(jì)算、平均品位計(jì)算、平均密度計(jì)算、儲(chǔ)量估算等一系列儲(chǔ)量計(jì)算。程序界面如圖3所示。

3 實(shí)例應(yīng)用及結(jié)果對(duì)比

為了驗(yàn)證本文建立的垂直斷面法資源儲(chǔ)量估算流程及程序，以長(zhǎng)江中下游某鐵礦床為例，結(jié)合Surpac軟件開(kāi)展垂直斷面法資源儲(chǔ)量估算，并將估算結(jié)果同三維統(tǒng)計(jì)學(xué)資源儲(chǔ)量估算方法中的克里格方法進(jìn)行對(duì)比分析研究。

實(shí)例礦區(qū)勘探線垂直于礦體走向布置，勘探線相互平行，共設(shè)17條勘探線，勘探線基本間距為100 m(圖4)。首先利用Surpac軟件的三維地質(zhì)環(huán)境，基于三維地質(zhì)鉆孔對(duì)各勘探線斷面的磁鐵礦體進(jìn)行圈定和解譯;礦體圈定過(guò)程針對(duì)各勘探線剖面依次開(kāi)展，在遵照相關(guān)地質(zhì)規(guī)范的前提下，結(jié)合工業(yè)指標(biāo)以及礦體形態(tài)對(duì)礦體進(jìn)行圈定解譯，其結(jié)果結(jié)果如圖4所示。同時(shí)，分別對(duì)各剖面的品位數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，并對(duì)樣長(zhǎng)進(jìn)行組合分析以消除樣品控制長(zhǎng)度對(duì)平均品位計(jì)算的影響。最后，利用垂直斷面法資源儲(chǔ)量估算程序，基于三維解譯數(shù)據(jù)和品位數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)例礦區(qū)進(jìn)行了磁鐵礦體的垂直斷面法資源儲(chǔ)量估算，主礦體(工業(yè)品位)的估算結(jié)果如表1所示。

前剖面號(hào)后剖面號(hào)計(jì)算公式體積/m3平均品位/%礦石量/t無(wú)8楔形公式1832544.036880368截錐公式77625542.58288012746梯形公式223667641.82824670324梯形公式255124940.20928072212梯形公式295224939.531067905831梯形公式384935841.041410150553梯形公式459740442.031698024675截錐公式353456041.771302674597梯形公式203884640.707447585119梯形公式164295639.7659544411311梯形公式141697941.3452038531513梯形公式184358342.4768342841715梯形公式192094541.7970809282117梯形公式287845140.94105359632521梯形公式289441740.56105606482925截錐公式134758840.924931691

Surpac軟件中的三維統(tǒng)計(jì)學(xué)資源儲(chǔ)量估算方法以由規(guī)則六面體塊體單元構(gòu)成的三維塊體模型作為載體。為了確定礦體在三維塊體模型中的空間范圍，需利用礦體的三維解譯數(shù)據(jù)對(duì)礦體的三維實(shí)體模型進(jìn)行構(gòu)建以進(jìn)行約束。

筆者依據(jù)三維解譯數(shù)據(jù)建立的礦體三維實(shí)體模型如圖5a所示，進(jìn)一步對(duì)用于儲(chǔ)量估算的三維塊體模型的單元尺寸進(jìn)行了定義，單元的長(zhǎng)、寬、高分別定義為10.00，10.00，1.25 m。通過(guò)統(tǒng)計(jì)對(duì)比礦體三維實(shí)體模型及其內(nèi)部的塊體單元總體積(分別為39 220 091，39 214 250 m3)可以看出，三維實(shí)體模型內(nèi)部的塊體單元與三維實(shí)體模型的總體積相符，僅略小于三維實(shí)體模型0.015%，驗(yàn)證了本文建立的三維塊體模型能較好地將礦體三維實(shí)體模型進(jìn)行離散化表達(dá)，符合三維統(tǒng)計(jì)學(xué)方法資源儲(chǔ)量估算的基本要求。

利用Surpac軟件內(nèi)建的三維克里格方法估算的資源儲(chǔ)量結(jié)果如圖5b所示。表2為主礦體的垂直斷面方法與三維克里格方法的儲(chǔ)量估算結(jié)果對(duì)比?？梢钥闯觯瑑煞N方法的資源儲(chǔ)量估算結(jié)果非常接近，三維克里格方法計(jì)算獲得的礦體體積較垂直斷面方法略高，而平均品位則由于礦體體積的增加以及加權(quán)平均方法的計(jì)算較垂直斷面方法略低，但最終得到的總礦石量則趨于一致，相對(duì)偏差僅為1.44%。因此可以認(rèn)為，利用傳統(tǒng)的垂直斷面資源儲(chǔ)量估算方法可以很好地對(duì)三維統(tǒng)計(jì)學(xué)資源儲(chǔ)量估算方法進(jìn)行驗(yàn)證，其估算結(jié)果也可作為數(shù)值參考，用于進(jìn)一步分析和優(yōu)化三維統(tǒng)計(jì)學(xué)資源儲(chǔ)量估算方法的估值參數(shù)和相關(guān)結(jié)果。

圖5 礦體三維地質(zhì)模型(a)和 三維統(tǒng)計(jì)學(xué)儲(chǔ)量估算結(jié)果——克里格方法(b)Fig.5 3D orebody geological model(a), 3D statistical reserve estimation result——Krige method(b)

資源儲(chǔ)量估算方法工業(yè)品位礦體TFe平均品位/%礦體體積/104m3礦石量/104t邊界品位礦體TFe平均品位/%礦體體積/104m3礦石量/104t總礦石量/104t垂直斷面方法41.123673.6813467.4327.0249.69160.7513628.18三維克里格方法39.373778.1313647.5425.1656.71180.2313827.77

4 結(jié)論

1)本文利用Surpac軟件的高精度三維環(huán)境，建立了基于Surpac軟件的垂直斷面儲(chǔ)量估算流程和相關(guān)軟件程序。較之傳統(tǒng)方法，大幅提高了工作效率和估算精度，實(shí)現(xiàn)了垂直斷面儲(chǔ)量估算方法與Surpac軟件的有機(jī)結(jié)合。

2)實(shí)例證明，基于Surpac軟件的垂直斷面儲(chǔ)量估算流程和相關(guān)軟件程序能夠利用三維解譯數(shù)據(jù)和品位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行垂直斷面方法的儲(chǔ)量估算，具有十分顯著的實(shí)用性和應(yīng)用前景。同時(shí)，估算結(jié)果可以用于進(jìn)一步分析和優(yōu)化三維統(tǒng)計(jì)學(xué)儲(chǔ)量估算方法的各相關(guān)參數(shù)，提高三維統(tǒng)計(jì)學(xué)儲(chǔ)量估算方法的估值精度和可靠程度。

[1] 陳躍升, 卓通照, 袁海平, 等. 基于SURPAC的馬坑鐵礦地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)研究[J]. 金屬礦山, 2009 (3): 144-145. Chen Yuesheng, Zhuo Tongzhao, Yuan Haiping. Study on Geological Database of Makeng Iron Mine Based on SURPAC[J]. Metal Mine, 2009 (3): 144-145.

[2] 陳國(guó)旭, 吳沖龍, 張夏林, 等. 三維地質(zhì)建模與地礦勘查圖件編制一體化方法研究[J]. 地質(zhì)與勘探, 2010, 46(3): 542-546. Chen Guoxu, Wu Chonglong, Zhang Xialin,et al. Study on Integration of 3D Geological Modeling and Mineral Resource Exploration Mapping[J]. Geology and Exploration, 2010, 46(3): 542-546.

[3] 張明明, 周濤發(fā), 袁峰, 等. 長(zhǎng)江中下游地區(qū)玢巖型鐵礦床資源儲(chǔ)量估算研究[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào), 2011, 85(7): 1216-1222. Zhang Mingming, Zhou Taofa, Yuan Feng , et al. Reserves Estimation of Porphyry Iron Deposit in the Middle-Lower Reaches of Yangtze River Area,China[J]. Acta Geologica Sinica, 2011, 85(7): 1216-1222.

[4] 賈建紅, 周傳波, 張亞海, 等. 基于DATAMINE的三維采礦工程可視化建模技術(shù)研究[J]. 金屬礦山, 2009(3): 111-115. Jia Jianhong, Zhou Chuanbo, Zhang Yahai, et al. 3D Visual Modeling Technology for Mining Engineering Based on DATAMINE[J]. Metal Mine, 2009(3): 111-115.

[5] 房智恒, 王李管, 馮興隆, 等. 基于 DIMINE 軟件的采礦方法真三維設(shè)計(jì)研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 金屬礦山, 2009 (5): 129-131. Fang Zhiheng, Wang Liguan, Feng Xinglong, et al. The Research and Practice of True Three-Dimensional Mining Method Design on Dimine Software[J]. Metal Mine, 2009(5): 129-131.

[6] 羅周全, 劉曉明, 吳亞斌, 等. 地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在多金屬礦床儲(chǔ)量計(jì)算中的應(yīng)用研究[J]. 地質(zhì)與勘探, 2007, 43(3): 83-87. Luo Zhouquan, Liu Xiaoming, Wu Yabin, et al. Application of Geostatistics in Polymetallic Deposit Reserves Calculation[J]. Geology and Prospecting, 2007, 43(3): 83-87.

[7] Dagbert M. Geostatistics in Resource/Reserve Esti-mation: A Survey of the Canadian Mining Industry Practice[J]. Quantitative Geology and Geostatistics, 2005, 14: 345-350.

[8] 樊忠平, 任濤, 王瑞廷, 等. 基于Surpac 軟件的礦床模型構(gòu)建及礦體資源量估算：以陜西山陽(yáng)夏家店金釩礦床為例[J]. 地質(zhì)與勘探, 2010, 46(5): 977-984. Fan Zhongping, Ren Tao, Wang Ruiting, et al. Estimating Ore-Body Resources and Building the Three-Dimensional Model of Deposits Based on Surpac Software:A Case of the Xiajiadian Gold-Vanadium Deposit,Shanyang County,Shaanxi Province[J]. Geology and Exploration, 2010, 46(5): 977-984.

[9] Kasmaee S, Gholamnejad J, Yarahmadi A, et al. Reserve Estimation of the High Phosphorous Stockpile at the Choghart Iron Mine of Iran Using Geostatistical Modeling[J]. Mining Science and Technology (China), 2010, 20(6): 855-860.

[10] GEMCOM國(guó)際礦業(yè)軟件公司. Surpac用戶手冊(cè)[M]. 北京: GEMCOM國(guó)際礦業(yè)公司, 2008. GEMCOM International Mining Software Company. Surpac User Manual[M]. Beijing: GEMCOM International Mining Software Company, 2008.

[11] 陳國(guó)旭, 張夏林, 田宜平, 等. 三維空間傳統(tǒng)方法資源儲(chǔ)量可視化動(dòng)態(tài)估算及應(yīng)用[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 35(7): 119-126. Chen Guoxu, Zhang Xialin, Tian Yiping, et al. Traditional Mineral Resource Visualized Dynamic Estimation and Its Application in 3D Geological Space[J]. Journal of Chongqing University, 2012, 35(7): 119-126.

[12] 張夏林, 陳國(guó)旭, 綦廣, 等. 傳統(tǒng)資源儲(chǔ)量估算在 QuantyMine 數(shù)字礦山軟件中的實(shí)現(xiàn)及關(guān)鍵技術(shù)[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版, 2011, 41(增刊): 406-413. Zhang Xialin, Chen Guoxu, Qi Guang, et al. Key Technologies and Quanty Mine Software Development for Traditional Mineral Reserves Estimation[J]. Journal of Jilin University: Earth Science Edition, 2011, 41(Sup.): 406-413.

[13] 陳國(guó)旭, 吳沖龍, 張夏林. 計(jì)算機(jī)輔助礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)估算與管理模型[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版, 2011, 41(6): 1508-1514. Chen Guoxu，Wu Chonglong, Zhang Xialin. Computer Aided Mineral Resource Dynamic Estimation and Management Modeling[J]. Journal of Jilin University: Earth Science Edition, 2011, 41(6): 1508-1514.

[14] Wellmer F W, Dalheimer M, Wagner M. Economic Evaluations in Exploration[M]. Berlin: Springer, 2007.

[15] Sinclair A J,Blackwell G H.Applied Mineral Inven-tory Estimation[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2002.

[16] Moon C, Whateley M, Evans A M. Introduction to Mineral Exploration[M]. Oxford: Wiley-Blackwell, 2006.

[17] DZ/T 0200-2002鐵、錳、鉻礦地質(zhì)勘查規(guī)范[S]. 北京: 中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部, 2002. DZ/T 0200-2002 Specifications for Iron, Manganese and Chromium Mineral Exploration[S]. Beijing: Ministry of Land and Resources of the People’s Republic of China, 2002.

[18] 李守義, 葉松青. 礦產(chǎn)勘查學(xué)[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 2003. Li Shouyi, Ye Songqing. Mineral Exploration[M]. Beijing: Geological Publishing House, 2003.

[19] 趙增玉, 潘懋, 田甜, 等. 固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算系統(tǒng)中垂直斷面法的實(shí)現(xiàn)[J]. 地質(zhì)與勘探, 2010, 46(3): 547-552. Zhao Zengyu, Pan Mao, Tian Tian, et al. Implementation of the Section Method in the Reserve Estimation System for Solid Mineral Resources[J]. Geology and Exploration, 2010, 46(3): 547-552.

[20] 黃應(yīng)才, 馮興隆. 平行斷面法礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用[J]. 中國(guó)鉬業(yè), 2012, 36(1): 26-29. Huang Yingcai, Feng Xinglong. Computer Implementation and Application of Mineral Reserves Estimation by Parallel Section Method[J]. China Molybdenum Industry, 2012, 36(1): 26-29.

[21] 夏國(guó)俊. 礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評(píng)審認(rèn)定與儲(chǔ)量計(jì)算及工業(yè)指標(biāo)應(yīng)用手冊(cè)[M]. 長(zhǎng)春: 銀聲音像出版社, 2004. Xia Guojun. Applications Manual of Mineral Resources and Reserves Identification and Calculation of Reserves and Industry Indicators[M]. Changchun: Yinsheng Audio and Violeo Press, 2004.

[22] DD2002-01 固體礦產(chǎn)推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量和經(jīng)工程驗(yàn)證的預(yù)測(cè)資源量估算技術(shù)要求[S]. 北京: 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局, 2002. DD2002-01 Estimate Technical Requirements of Inferred Intrinsic Solid Mineral Economic Resources and Predicted Resources by Engineering Verification[S]. Beijing: China Geological Survey, 2002.

[23] GB/T 13908-2002 固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002. GB/T 13908-2002 General Requinements for Solid Mineral Exploration[S].Beijing:China Standard Press,2002.

Research and Implementation of Section Method in Reserve Estimation Based on Surpac

Li Xiaohui, Yuan Feng, Zhang Mingming, Zhang Shuhong, Jia Cai, Zhou Taofa

SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China

Combining with the characteristics of the traditional section method of reserves estimation, the authors establishe and implement the process and software of the section method based on the Surpac three-dimensional geological software. In order to show the practical application of the process and software, the authors demonstrate every important step and algorithm of the process, and take an iron deposit in Anhui Province as an example. The results shows that the process and software can be efficiently used for the reserves estimation and can take full advantage of high-precision three-dimensional geological environment to improve the accuracy of traditional reserves estimation method. Moreover, the result of section reserves estimation method also can be used for validation and comparison of the results of the three-dimensional statistical reserves estimation method. This method has very significant practical and application prospecting.

section method; reserves estimation; Surpac; iron deposit; 3D

10.13278/j.cnki.jjuese.201501113.

2014-04-05

安徽省公益性地質(zhì)(科技)工作項(xiàng)目(2011-g-2)；新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目(NCET-10-0324)

李曉暉(1986——)，男，博士研究生，主要從事成礦規(guī)律及成礦預(yù)測(cè)方面研究，E-mail:lxhlixiaohui@163.com。

10.13278/j.cnki.jjuese.201501113

P624.7

A

李曉暉，袁峰，張明明，等. 基于Surpac的垂直斷面資源儲(chǔ)量估算方法研究與實(shí)現(xiàn).吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2015,45(1):156-165.

Li Xiaohui, Yuan Feng, Zhang Mingming, et al. Research and Implementation of Section Method in Reserve Estimation Based on Surpac.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(1):156-165.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201501113.