董 鑫， 吳 鋒， 彭劍平

(招金礦業(yè)股份有限公司， 山東 招遠(yuǎn) 265414)

1 前 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量與日俱增，然而地殼表層高品位、易開(kāi)采的礦石逐漸減少，使得國(guó)內(nèi)大多數(shù)礦山處于資源枯竭的邊緣，許多礦產(chǎn)資源供不應(yīng)求，長(zhǎng)期要靠進(jìn)口彌補(bǔ)[1]。在此背景之下，低品位礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題就成了礦業(yè)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，隨著礦山生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和工藝水平的提高，直接大幅度降低了生產(chǎn)成本，從而使低品位資源有了不同程度的利用[2-5]。

大尹格莊金礦充分利用已探明的儲(chǔ)量資源，應(yīng)用各種地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)，利用多指標(biāo)地質(zhì)體界線(xiàn)快速圈定技術(shù)、算法及三維地質(zhì)體構(gòu)模方法，進(jìn)行礦體圈定、儲(chǔ)量計(jì)算與三維建模，建立三維空間數(shù)據(jù)可視化分析模型。同時(shí)，采用地質(zhì)塊段法與地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合的儲(chǔ)量計(jì)算方法，結(jié)合國(guó)內(nèi)儲(chǔ)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和傳統(tǒng)的儲(chǔ)量計(jì)算方法，并根據(jù)黃金市場(chǎng)價(jià)格、生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)、生產(chǎn)成本、礦山開(kāi)采條件等因素建立經(jīng)濟(jì)模型，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，動(dòng)態(tài)計(jì)算盈虧平衡品位，對(duì)礦床或礦塊進(jìn)行快速經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)在可持續(xù)利用礦產(chǎn)資源的基礎(chǔ)上，經(jīng)濟(jì)效益最大化。

2 礦山概況

大尹格莊金礦位于招(遠(yuǎn))—平(度)斷裂帶中段，礦區(qū)內(nèi)巖漿巖廣泛出露，各類(lèi)脈巖發(fā)育，地層多沿薄家河兩岸分布，韌性變形構(gòu)造及脆性斷裂構(gòu)造發(fā)育；礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，早期以韌性變形構(gòu)造為主，中生代以后以脆性斷裂發(fā)育為特征。大尹格莊金礦是國(guó)家“七五”期間建設(shè)的五座大型黃金礦山之一，是典型的“深、大、貧、難”型礦床，具有礦體埋藏深、礦石儲(chǔ)量大、含金品位低和礦體形態(tài)變化復(fù)雜難采的特點(diǎn)。

2009年，大尹格莊金礦對(duì)控制礦體的邊界品位值分別按照0.80×10-6和0.6×10-6進(jìn)行了估算，不同邊界品位資源儲(chǔ)量變動(dòng)對(duì)比見(jiàn)表1。面對(duì)如此大量的“潛在資源”，如何轉(zhuǎn)化為“可利用資源”，成為大尹格莊金礦研究低品位資源開(kāi)發(fā)利用的“課題”。

表1 不同邊界品位資源儲(chǔ)量變動(dòng)對(duì)比表

3 井下三維模型建立

大尹格莊金礦基于三維可視化3Dmine軟件，建立礦床三維模型、工程及采空區(qū)模型、塊體模型，對(duì)礦體產(chǎn)狀、賦存狀態(tài)、品位分布、工程布置等進(jìn)行三維可視化表達(dá)。首先，采集各種勘探、鉆孔數(shù)據(jù)和品位數(shù)據(jù)，利用多指標(biāo)地質(zhì)體界線(xiàn)快速圈定技術(shù)、算法及三維地質(zhì)體構(gòu)模方法，進(jìn)行礦體圈定、儲(chǔ)量計(jì)算。

對(duì)礦山工程及采空區(qū)二維平面圖進(jìn)行坐標(biāo)校正、線(xiàn)段處理、賦高程等步驟處理，采用實(shí)體模型格式對(duì)工程輪廓線(xiàn)進(jìn)行整理后，利用“實(shí)體—連接三角網(wǎng)—擴(kuò)展外推線(xiàn)/體”進(jìn)行采空區(qū)建模。選中外推的工程輪廓線(xiàn)，根據(jù)頂板和底板標(biāo)高信息確定外推距離和方向，然后對(duì)頂部和底部封閉，即利用“實(shí)體—連接三角網(wǎng)—閉合線(xiàn)內(nèi)連三角網(wǎng)”形成實(shí)體，最后給定實(shí)體名稱(chēng)。

建立塊體模型時(shí)，將礦體模型劃分成若干小塊段，通過(guò)數(shù)據(jù)搜索和加權(quán)平均，用含有已知樣品空間信息的小塊段，選用距離冪次反比法估算未知塊段樣品信息。賦值后整理完成塊體模型的構(gòu)建，形成礦體的塊段模型，可用不同的顏色區(qū)分塊段的品位變化和分布情況。

4 礦山經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)

基于三維可視化技術(shù)，采用地質(zhì)塊段法與地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合的儲(chǔ)量計(jì)算方法，結(jié)合國(guó)內(nèi)儲(chǔ)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和傳統(tǒng)的儲(chǔ)量計(jì)算方法，建立三維儲(chǔ)量模型。根據(jù)黃金市場(chǎng)價(jià)格、生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)、生產(chǎn)成本、礦山開(kāi)采條件等因素建立礦山經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)(原理示意圖如圖1所示)，形成經(jīng)濟(jì)模型，采用盈虧平衡和級(jí)差成本計(jì)算，對(duì)技術(shù)指標(biāo)、成本、品位等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)對(duì)邊界品位和利潤(rùn)進(jìn)行敏感性分析(邊界品位敏感性分析如圖2所示)，確定盈虧平衡品位，實(shí)現(xiàn)不同技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)條件下的礦床經(jīng)濟(jì)模型的快速圈定與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。低品位礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)模型統(tǒng)計(jì)分析如圖3所示。

圖1 礦山經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)原理示意圖

基于三維儲(chǔ)量模型結(jié)合生產(chǎn)與管理數(shù)據(jù)，通過(guò)礦山經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，對(duì)低品位資源儲(chǔ)量估算、動(dòng)態(tài)管理、經(jīng)濟(jì)開(kāi)采評(píng)價(jià)和投資風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等應(yīng)用，逐步將邊界品位降低到0.8×10-6，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、高效開(kāi)采，盤(pán)活了大量邊角礦體和低品位資源。

截至目前，大尹格莊金礦已新增與盤(pán)活低品位金礦礦石量3 722萬(wàn)t，金金屬量53.22t?；貎?nèi)已新增與盤(pán)活低品位金礦礦石量7 302萬(wàn)t，金金屬量276.28t，潛在經(jīng)濟(jì)效益770億元。

圖2 邊界品位敏感性分析

圖3 低品位礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)模型統(tǒng)計(jì)分析

5 結(jié) 論

大尹格莊金礦通過(guò)應(yīng)用3Dmine軟件，建立資源儲(chǔ)量三維模型；同時(shí)在此基礎(chǔ)上，根據(jù)黃金市場(chǎng)價(jià)格、礦山開(kāi)采條件，對(duì)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)、生產(chǎn)成本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立了經(jīng)濟(jì)分析模型，確定盈虧平衡品位，實(shí)現(xiàn)了礦床或礦塊的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)管理。通過(guò)礦山經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)礦山資源管理模式，提高了綜合利用水平，推動(dòng)了地質(zhì)探礦、開(kāi)采規(guī)劃等工作方法和思路的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了以資源為中心到資源與效益相平衡的轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)了礦山市場(chǎng)應(yīng)變能力，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的最大化。