蘇 昆 周鐘生 易 飛

(有色金屬華東地質(zhì)勘查局資源調(diào)查與評(píng)價(jià)研究院)

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基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的某金礦采空區(qū)儲(chǔ)量計(jì)算

蘇 昆 周鐘生 易 飛

(有色金屬華東地質(zhì)勘查局資源調(diào)查與評(píng)價(jià)研究院)

準(zhǔn)確的儲(chǔ)量核實(shí)結(jié)果可有效指導(dǎo)礦山后續(xù)的生產(chǎn)工作，提高經(jīng)濟(jì)效益。采空區(qū)的儲(chǔ)量消耗量計(jì)算結(jié)果尤為重要，但目前國(guó)內(nèi)各礦山大多采用簡(jiǎn)單的幾何計(jì)算方法求取采空區(qū)資源量，無(wú)法準(zhǔn)確、客觀地評(píng)估礦山的資源儲(chǔ)量情況。以云南某金礦為例，將地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法與Surpac軟件相結(jié)合，構(gòu)建了該礦采空區(qū)三維地質(zhì)模型，添加了采空區(qū)樣品進(jìn)行變異函數(shù)擬合，使用變異函數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)采空區(qū)儲(chǔ)量進(jìn)行計(jì)算，從而有助于降低傳統(tǒng)儲(chǔ)量計(jì)算方法所造成的誤差。

儲(chǔ)量計(jì)算 采空區(qū) 地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué) Surpac軟件 變異函數(shù)

國(guó)內(nèi)各礦山存在大量采空區(qū)，特別是一些形狀不規(guī)則、已坍塌的老采空區(qū)，極大增加了儲(chǔ)量核實(shí)難度。目前，采空區(qū)儲(chǔ)量的準(zhǔn)確、可靠計(jì)算已成為儲(chǔ)量核實(shí)的一個(gè)難點(diǎn)。云南某金礦已開(kāi)采多年，為指導(dǎo)該礦山后續(xù)生產(chǎn)工作，需計(jì)算采空區(qū)的資源消耗量，對(duì)其保有資源儲(chǔ)量進(jìn)行核實(shí)。本研究以該礦采空區(qū)為例，將地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)儲(chǔ)量計(jì)算方法[1-5]與三維地質(zhì)建模技術(shù)相結(jié)合，建立采空區(qū)三維地質(zhì)模型，通過(guò)變異函數(shù)模擬，采用普通克里格法對(duì)品位進(jìn)行賦值，對(duì)采空區(qū)所消耗的礦石量、金屬量的計(jì)算方法進(jìn)行分析。

1 采空區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建

云南某金礦隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，現(xiàn)已增加采空區(qū)78個(gè)，分布于1 600～1 820 m水平，以1 720 m中段為例，采空區(qū)分布如圖1所示。由于礦柱無(wú)法作為保有資源量，故在計(jì)算時(shí)將其劃入采空區(qū)范圍。

對(duì)該礦各類(lèi)采空區(qū)進(jìn)行了實(shí)地測(cè)量，方法為：①對(duì)于可進(jìn)入的采空區(qū)(圖2(a))，使用全站儀對(duì)采空區(qū)邊界點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量；②對(duì)部分坍塌的采空區(qū)，使用激光測(cè)距儀測(cè)量幾何邊長(zhǎng)；③對(duì)于完全坍塌的采空區(qū)(圖2(b))，使用礦山提供的中段圖、剖面圖進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算。

根據(jù)各采空區(qū)的平面圖、剖面圖，在Surpac軟件中以平面圖范圍作為模型底面積，以剖面圖各控制點(diǎn)高度作為模型中對(duì)應(yīng)位置高度，將采空區(qū)與規(guī)則的幾何體進(jìn)行類(lèi)比，確定其大致形態(tài)，建立了采空區(qū)三維地質(zhì)模型(圖3)。

圖1 1 720 m中段采空區(qū)分布

圖2 采空區(qū)

三維地質(zhì)模型的實(shí)質(zhì)是采用一系列三角面集合構(gòu)成的表面或輪廓，由于采空區(qū)范圍的不規(guī)則易導(dǎo)致自動(dòng)連接的三角網(wǎng)存在錯(cuò)誤，因而有必要在不改變模型輪廓范圍(本研究以模型對(duì)應(yīng)的.str線文件為準(zhǔn))的前提下對(duì)三角網(wǎng)進(jìn)行刪除、重組、補(bǔ)充(圖4)，并將所有的采空區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)、命名。

圖3 2302采場(chǎng)建模

圖4 2302采場(chǎng)建模修正結(jié)果

2 采空區(qū)樣品組合及統(tǒng)計(jì)分析

將采空區(qū)的刻槽樣、撿塊樣、坑道刻槽樣、鉆孔樣等進(jìn)行組合并進(jìn)行變異函數(shù)模擬。由于各種樣品的長(zhǎng)度不同、品位不均，須進(jìn)行樣品數(shù)據(jù)預(yù)處理，盡可能避免出現(xiàn)孤立高品位值產(chǎn)生的過(guò)高估值。

2.1 特高品位數(shù)據(jù)處理

對(duì)于礦(化)體內(nèi)部的特高品位數(shù)據(jù)，為達(dá)到精確計(jì)算的目的，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中常在計(jì)算試驗(yàn)變異函數(shù)時(shí)剔除特高品位數(shù)據(jù)，而在后續(xù)的克里格法估值中再引入該類(lèi)特高品位數(shù)據(jù)。本研究為方便計(jì)算，采用全礦床w(Au)≥0.5×10-6的所有樣品平均品位(2.778×10-6)近似值(3.0×10-6)的6倍作為特高值下限，即將18×10-6作為特高品位下限對(duì)樣品進(jìn)行處理。

2.2 組合樣品長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)

根據(jù)勘探工程對(duì)樣品長(zhǎng)度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖5所示。由圖5可知：偏度接近0，峰值接近3，符合正態(tài)分布特征，故本研究組合樣品長(zhǎng)度取1.00 m。

3 變異函數(shù)計(jì)算及結(jié)構(gòu)分析

結(jié)合鉆孔方位角、坑道走向，計(jì)算了變異函數(shù)的塊金值(12.45)和基臺(tái)值(3.54)，據(jù)此可度量空間自相關(guān)的變異值所占比例為22.14%(小于25%)，表明系統(tǒng)具有強(qiáng)烈的空間相關(guān)性。以計(jì)算出的變異函數(shù)確定搜索橢球體及結(jié)構(gòu)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行普通克里格法估值，本研究選擇的橢球體主軸、次主軸的最大連續(xù)性方向如圖6所示。

4 采空區(qū)塊體模型構(gòu)建

采空區(qū)塊體模型的坐標(biāo)范圍根據(jù)礦權(quán)范圍確定，塊體模型尺寸結(jié)合礦體大小劃分(圖7)。為塊體模型添加“百分比”、“品位”、“資源類(lèi)型”等屬性，以實(shí)體模型為約束條件，為塊體模型“百分比”屬性賦值；使用變異函數(shù)參數(shù)通過(guò)普通克里格法估值，為塊體模型“品位”屬性賦值；根據(jù)勘探工程分布為塊體模型“資源類(lèi)型”賦值。其中，估值所使用的樣品數(shù)據(jù)需將特高值添加后進(jìn)行計(jì)算，否則會(huì)大大降低采空區(qū)塊體模型“品位”的賦值精度。在上述分析的基礎(chǔ)上，可根據(jù)礦體資源量、采空區(qū)資源量，采用“保有資源/儲(chǔ)量=累計(jì)查明資源/儲(chǔ)量-采空消耗資源/儲(chǔ)量”公式，即可計(jì)算出該礦采空區(qū)的保有資源量。

圖5 組合樣品長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)

圖6 變異函數(shù)方差

圖7 采空區(qū)塊體模型

5 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)礦山采空區(qū)儲(chǔ)量核實(shí)計(jì)算所存在的準(zhǔn)確性、可靠性問(wèn)題，本研究以云南某金礦采空區(qū)為例，結(jié)合地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法以及Surpac軟件，提出了變異函數(shù)與三維地質(zhì)模型相結(jié)合的儲(chǔ)量計(jì)算方法，對(duì)于提高礦山采空區(qū)儲(chǔ)量計(jì)算精度，更為合理地開(kāi)發(fā)利用礦山資源、降低生產(chǎn)成本有一定的參考價(jià)值。

[1] 李志偉.礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量報(bào)告編制有關(guān)問(wèn)題的討論[J].云南地質(zhì)，2015，34(3)：319-332.

[2] 羅周全.基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)與Surpac的某鉛鋅礦床儲(chǔ)量計(jì)算[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2010，30(4)：4-5.

[3] 姚改委，趙 凱，郝國(guó)賓.采空區(qū)體積估算方法探討[J].科技創(chuàng)業(yè)，2013，26(4)：154-156.

[4] 李曉利，謝玉玲，陳 偉.基于變異函數(shù)的三維礦體結(jié)構(gòu)分析及應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2010，29(2)：134-137.

[5] 孫玉建.地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在固體礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)中的若干問(wèn)題研究[D].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，2008.

Reserves Calculation Method of the Mined-out Area of a Gold Mine Based On Geostatistics

Su Kun Zhou Zhongsheng Yi Fei

(Research Institute of Investigating Resource and Appraising,East China Geological Exploration Bureau of Nonferrous Metals)

The precious calculations results of reserves could guide the production work ahead of mine and improve the economic benefits of mines. The consumption calculation results of mined-out area is of great important especially,but the reserves is calculated by adopting the geometric simply methods by most of the mines in our country,the methods can not estimate the reserves of the new or old mines accurately.Taking a gold mine in Yunnan province as the research example,combing with the geostatistics and Surpac software,the three-dimensional geological model of the mined-out area of the mine is established,the variogram is fitted by adding the samples of the mined-out area,the reserves of the mined-out area of the mine is calculated by adopting the structural parameters of variogram,therefore,the reserves calculation errors caused by using the classical geometric simply methods are decreased effectively.

Reserves calculation, Mined-out area, Geostatistics, Surpac software, Variogram

2016-05-13)

蘇 昆(1980—)，男，工程師，碩士，210001 江蘇省南京市秦淮區(qū)石門(mén)坎104號(hào)。