姜 琪，張啟祿，董寶輝

（1.青海省有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局八隊(duì)，青海 西寧 810000；2.青海省有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局七隊(duì)，青海 西寧 810000）

礦產(chǎn)資源是社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，但在開采的過程中，礦山地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，因此為減少發(fā)生頻率，提高礦產(chǎn)資源的開采效率，開始對(duì)礦山進(jìn)行三維地質(zhì)建模[1]。但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還要對(duì)礦山的水文地質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究地下水的分布和形成規(guī)律，以便為開采工作的進(jìn)行打好基礎(chǔ)，進(jìn)一步保證工作的安全性。本文以某金屬礦區(qū)為例，對(duì)此礦區(qū)進(jìn)行三維地質(zhì)建模，并對(duì)此金屬礦區(qū)的水文地質(zhì)特征進(jìn)行分析，為金屬礦產(chǎn)資源的開采提供便利，提高開采工作的效率。

1 金屬礦三維地質(zhì)建模

文章以某礦區(qū)為例，根據(jù)相關(guān)調(diào)查，采取平行剖面建模方法為最佳。建模步驟為下：

（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理是非常關(guān)鍵的一步，關(guān)系著三維模型建立是否正確，關(guān)系著整個(gè)開采是否能夠順利進(jìn)行。數(shù)據(jù)的預(yù)處理環(huán)節(jié)主要的工作是鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。鉆孔數(shù)據(jù)是三維地質(zhì)模型最重要的數(shù)據(jù)，相關(guān)專家在兩個(gè)鉆孔之間截取一系列剖面圖，對(duì)各個(gè)剖面圖繪出地質(zhì)體的輪廓線，進(jìn)行合理連接，得出地質(zhì)實(shí)體[2]。以某礦區(qū)為例，其鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)表如表1所示。

表1 某礦區(qū)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)表

（2）三維地質(zhì)模型建立過程。在完成數(shù)據(jù)預(yù)處理后，對(duì)礦體的剖面進(jìn)行實(shí)測(cè)，采用地質(zhì)界線分區(qū)和圖切剖面的方法，建立三維地質(zhì)模型。地質(zhì)界線分區(qū)就是以斷層、地層界線等地質(zhì)界線為界，將面積較大的研究區(qū)域劃分為若干個(gè)小區(qū)塊，并在這些區(qū)塊中分別完成剖面編輯、剖面導(dǎo)入、剖面連接等操作，從而建立每一區(qū)塊的三維地質(zhì)體模型，最終將所有區(qū)塊整合在一起，形成全區(qū)的三維地質(zhì)模型。圖切剖面就是根據(jù)每個(gè)區(qū)塊剖面數(shù)據(jù)來判斷礦山的地質(zhì)構(gòu)造和礦山蝕變帶的走向，主要作用是能夠讓地質(zhì)工作者充分認(rèn)識(shí)礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)情況，以此確定礦產(chǎn)資源的大致方位。金屬礦三維地質(zhì)模型的完整建立，是在以上兩種方法結(jié)合的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其模型建立流程如圖1所示。

圖1 三維地質(zhì)建模流程圖

（3）數(shù)字化驗(yàn)證。數(shù)字化驗(yàn)證是三維地質(zhì)模型建立的最后一步，它主要通過DTM完成，作用主要是驗(yàn)證礦區(qū)各種地形的數(shù)據(jù)參數(shù)，如坡度、坡向、粗糙度等是否足夠準(zhǔn)確。把三維地質(zhì)模型中的等高線文件導(dǎo)入到Micromine軟件中，通過DTM技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。模型最大的特點(diǎn)就是對(duì)各類數(shù)據(jù)的分析，而數(shù)據(jù)分析采用有限差分法和分區(qū)法，即假定每個(gè)礦段都是均質(zhì)的，將給定的參數(shù)初值代入有限差分法的數(shù)字模型中，計(jì)算各時(shí)段各節(jié)點(diǎn)的礦體數(shù)值，然后與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)值進(jìn)行比較，不斷的修改各參數(shù)。當(dāng)兩者間誤差最小時(shí)，為最佳數(shù)字模型，計(jì)算兩者誤差的目標(biāo)函數(shù)如下：

（4）模擬結(jié)果對(duì)比。利用三維地質(zhì)模型勘探金屬礦，需要的時(shí)間包括人工操作時(shí)間、自動(dòng)檢測(cè)時(shí)間和反復(fù)驗(yàn)證時(shí)間。

分別采用傳統(tǒng)勘探方法和三維地質(zhì)模型勘探方法進(jìn)行工作效率對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從對(duì)比曲線可以分析出，傳統(tǒng)的勘探方法，耗時(shí)過長(zhǎng)，均超過35s，而且從曲線走勢(shì)能夠分析出，每次的工作耗時(shí)的波動(dòng)性較大，因此證明傳統(tǒng)勘探方法易受客觀因素影響，一致性差。而三維地質(zhì)建模方法不僅在耗時(shí)方面具有優(yōu)勢(shì)，而且在穩(wěn)定性上也表現(xiàn)良好，準(zhǔn)確性也較高。曲線對(duì)比如圖2所示：

圖2 工作效率曲線

2 水文地質(zhì)評(píng)價(jià)

2.1 水文地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容

水文地質(zhì)評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容是研究地下水的分布和形成規(guī)律、地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分以及地下水對(duì)礦區(qū)的影響。因此在今后的金屬礦開采時(shí)，要重視對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)評(píng)價(jià)和對(duì)水文地質(zhì)問題的評(píng)價(jià)，主要應(yīng)考慮以下內(nèi)容：重點(diǎn)評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖層和礦體產(chǎn)生的作用和影響，對(duì)可能產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行判斷，并提出預(yù)防措施；查明地下水在自然狀態(tài)下的變化情況，然后對(duì)比采礦工作對(duì)地下水的影響，在此基礎(chǔ)上，對(duì)地下水進(jìn)行相應(yīng)處理；從上程角度，按地下水對(duì)上程的作用與影響，從不同角度進(jìn)行分析。

2.2 水文地質(zhì)評(píng)價(jià)步驟

水文地質(zhì)評(píng)價(jià)步驟有：測(cè)繪：用一定比例尺的地質(zhì)圖作底圖，通過點(diǎn)、線、面的觀測(cè)和記錄，查明或了解有關(guān)問題，沒有地質(zhì)底圖時(shí)，用地形圖作底圖，進(jìn)行地質(zhì)、水文地質(zhì)測(cè)繪。物探：主要包括電法、電磁波法、淺震、放射線法等。這種方法的針對(duì)性和適應(yīng)性更強(qiáng)。測(cè)試：水文地質(zhì)測(cè)試包括抽水測(cè)試、注水測(cè)試、壓水測(cè)試、試坑滲水測(cè)試、地下水實(shí)際流速測(cè)定和連通試驗(yàn)等，但用的最多的是鉆孔抽水試驗(yàn)。試驗(yàn)：采取一定數(shù)量的巖樣做磨片鑒定、化學(xué)分析和物理力學(xué)性測(cè)定；土樣、砂樣做物理性質(zhì)、水理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)測(cè)定；水樣做化學(xué)分析、光譜分析、細(xì)菌分析。結(jié)論：對(duì)以上步驟得出的結(jié)果進(jìn)行整合，最后得出一份詳細(xì)的水文地質(zhì)評(píng)價(jià)表。

3 結(jié)語

隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量會(huì)越來越大，相應(yīng)的，開采深度也會(huì)增加，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，為避免出現(xiàn)這一情況，就要在開采之前，建立金屬礦區(qū)三維地質(zhì)模型和水文地質(zhì)評(píng)價(jià)，有利于礦產(chǎn)資源的開采，提高工作效率，保證人們的生命安全。

[1]楊金富,周仕雄,薛力鵬.基于DIMINE的會(huì)理拉拉銅礦三維地質(zhì)建模及儲(chǔ)量估算[J].金屬礦山,2016,V45(8):114-118.

[2]歐陽菲,羅先熔,王艷忠,等.數(shù)字礦山建設(shè)及三維地質(zhì)建模--以金廠金礦為例[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào),2016,36(2):214-222.