魏文強(qiáng)

【摘 要】本文根據(jù)寶山鐵礦歷年地質(zhì)資料，應(yīng)用Surpac軟件建立礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫和三維模型，進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算。結(jié)果表明，采用Surpac軟件所建模型可靠，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確。通過對(duì)寶山鐵礦Surpac軟件應(yīng)用研究，解決鐵礦三維建模中出現(xiàn)的一系列問題，在此基礎(chǔ)上，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為今后在礦山應(yīng)用打下理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】寶山鐵礦;地質(zhì)數(shù)據(jù)庫;三維建模;應(yīng)用

中圖分類號(hào)： F426.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）18-0189-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.089

0 前言

1）立項(xiàng)背景

礦床三維模型是“數(shù)字化礦山”的基礎(chǔ)，也是其核心內(nèi)容之一。礦床的空間三維實(shí)體模型和塊體模型的建立，為寶山礦床的研究提供了一個(gè)新的平臺(tái)，它改變了傳統(tǒng)的平面思維方式，讓設(shè)計(jì)人員和管理人員在三維空間上研究和分析礦床的形態(tài)，從三維空間的角度，對(duì)礦床的內(nèi)部空間特性進(jìn)行精確的估算和評(píng)價(jià)，從而深入地研究礦體的各種特性，并可得到礦體的成礦規(guī)律。

同時(shí)三維數(shù)字模型實(shí)現(xiàn)了品位估算和儲(chǔ)量計(jì)算從傳統(tǒng)手工化到計(jì)算機(jī)化的轉(zhuǎn)變，使得估算結(jié)果客觀、估算速度快、精度高，大大提高了工作效率。

模型的建立，可提高企業(yè)決策的科學(xué)性和生產(chǎn)過程的可控性，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代礦山的科學(xué)化管理，為構(gòu)建數(shù)字化礦山提供技術(shù)支撐平臺(tái)。

2）寶山礦基本情況簡述

（1）地理位置及交通條件

伊吾縣寶山鐵礦區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)伊吾縣20°方向40km處，行政區(qū)劃隸屬新疆維吾爾自治區(qū)伊吾縣淖毛湖鎮(zhèn)管轄。礦區(qū)地理坐標(biāo)：東經(jīng)95°03′～95°05′，北緯44°02′～44°03′。礦區(qū)交通較方便，距礦區(qū)南35km的淖毛湖鎮(zhèn)至伊吾縣城有柏油路相通，伊吾縣城至哈密市有省道通過，交通方便（見圖1）。

3）研究內(nèi)容及技術(shù)路線

主要研究思路和步驟如下：

（1）建模思路及原則的確立。分析國內(nèi)外數(shù)字礦山的研究現(xiàn)狀，收集、分析和整理寶山鐵礦原始資料，確定寶山鐵礦數(shù)字化礦山三維空間模型建模思路及原則。

（2）寶山鐵礦鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的建立。錄入并校驗(yàn)寶山鐵礦鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)庫。建立完整的寶山鐵礦地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，能方便、快捷的對(duì)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)查詢、增刪、修改等。

（3）相應(yīng)建模技術(shù)的確立。

建立寶山鐵礦地表模型、礦體模型和巷道模型。

（4）高效率、高精度、自動(dòng)化的程序建模。針對(duì)菜單操作式復(fù)雜礦床地質(zhì)建模速度慢、容易出錯(cuò)的缺點(diǎn)，基于Surpac軟件，將各實(shí)體建模過程程序化，達(dá)到復(fù)雜礦床地質(zhì)模型數(shù)字化全過程高效率、高精度、自動(dòng)化操作的目的，避免了人為因素影響。

（5）方便實(shí)用的三維空間實(shí)體模型。建立好的復(fù)雜礦床地質(zhì)模型可以真實(shí)形象的顯示地表、地層、構(gòu)造、礦體和巷道之間的三維空間位置關(guān)系;并可以根據(jù)需要對(duì)三維模型進(jìn)行任意剖切，得出相應(yīng)的剖面圖;且可隨時(shí)對(duì)礦體的體積、儲(chǔ)量進(jìn)行計(jì)算以及分析其品位，提高了礦山生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。

（6）以礦體模型為原料，用距離冪次反比法給塊模型空間賦值，將塊體模型與空間統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合，建立礦體的資源品位分布模型，一方面可以在三維圖形界面中直觀地查看礦體的品位分布狀況，同時(shí)在資源/儲(chǔ)量估算中能準(zhǔn)確報(bào)告出整個(gè)礦體或局部礦體的儲(chǔ)量和品級(jí)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中塊體模型不僅可以用于礦床的資源管理，還可以通過建立礦體待采區(qū)域的空間實(shí)體模型，對(duì)待采區(qū)域礦體快速準(zhǔn)確的礦量估算和品位預(yù)測。

1 礦床資源模型建立

本次工作內(nèi)容主要有地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、礦體模型、采空區(qū)模型、開拓系統(tǒng)模型、地表模型、塊體模型。礦體 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 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為保證數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)一性和精確性，本次工作使用的主要坐標(biāo)系為西安80坐標(biāo)系6度帶。為方便礦山數(shù)據(jù)應(yīng)用，本次工作地質(zhì)數(shù)據(jù)庫提供了北京54坐標(biāo)系和西安80坐標(biāo)系兩套數(shù)據(jù)庫。今后礦山生產(chǎn)可依據(jù)需求使用。

1.1 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫

為提高建庫工作效率、數(shù)據(jù)錄入的基本原則為：數(shù)據(jù)精確、簡潔、有效。在這個(gè)原則上，設(shè)定數(shù)據(jù)表格如下。

1.2 礦體模型

1.2.1 礦體解譯線處理

按照線文件處理方式，標(biāo)準(zhǔn)化分割線段，兩點(diǎn)間距最大設(shè)定為10米，最小點(diǎn)間距為0.05米。點(diǎn)間距小于0.05的，刪除多余點(diǎn)。

1.2.2 創(chuàng)建礦體（包括采空區(qū)）模型

使用實(shí)體模型創(chuàng)建工具，建立礦體、采空區(qū)實(shí)體模型。各模型各自體號(hào)、網(wǎng)號(hào)要統(tǒng)一。為方便區(qū)分，在本次工作中規(guī)定：實(shí)體編號(hào)為礦體編號(hào)。例如：40號(hào)礦體模型的實(shí)體編號(hào)為40。

同一礦體使用一個(gè)體號(hào)，同一編號(hào)的礦體中不同的小礦體使用不同的網(wǎng)號(hào)，網(wǎng)號(hào)默認(rèn)為1號(hào)，有其他小礦體網(wǎng)號(hào)為2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)往下推。

1.3 礦床模型

為更好研究礦體與礦床之間關(guān)系，進(jìn)而對(duì)地質(zhì)探礦有進(jìn)一步指導(dǎo)意義，本次工作建立了40號(hào)系統(tǒng)、35號(hào)系統(tǒng)的礦床模型。

2 距離冪次反比法分析

儲(chǔ)量計(jì)算是礦山勘探和開采過程中必要和重要的一項(xiàng)工作。傳統(tǒng)的地質(zhì)塊段法、垂直（平行）斷面法儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果精度低，計(jì)算繁瑣，不方便利用計(jì)算機(jī)技術(shù)。距離冪次反比法是一種幾何空間內(nèi)插方法，屬于空間統(tǒng)計(jì)學(xué)的一種。它利用已知臨近值的距離指數(shù)冪次成反比的關(guān)系來推估網(wǎng)格點(diǎn)的值。反距離加權(quán)是最常用的空間內(nèi)插方法之一。它認(rèn)為與未采樣點(diǎn)距離最近的若干個(gè)點(diǎn)對(duì)未采樣點(diǎn)值的貢獻(xiàn)最大，其貢獻(xiàn)與距離成反比。

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

地質(zhì)數(shù)據(jù)庫中一共包括1282個(gè)包含有TFe品位信息的樣品。該表是以TFe品位為參數(shù)做出統(tǒng)計(jì)。所有TFe品位均值為31.03%。方差為395.259，標(biāo)準(zhǔn)差19.881，變化系數(shù)0.641。最高品位為：69.4。

該表較為詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)出樣品品位的各種參數(shù)。由此報(bào)告可以得出寶山鐵礦樣品品位高低分布特點(diǎn)。可以通過該參數(shù)對(duì)礦體品位分布進(jìn)行深入分析和研究。

2.2 塊體模型

Surpac塊體模型是數(shù)據(jù)庫的一種格式，意味著其結(jié)構(gòu)不僅可以存儲(chǔ)和操作數(shù)據(jù)，還能修補(bǔ)來自于數(shù)據(jù)中的信息，這是和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫不同的地方，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)候更像內(nèi)插替換一個(gè)值，而不是度量一個(gè)值。另外一個(gè)主要的不同在于這個(gè)值具有空間參照性。第三個(gè)不同在于塊模型在打開的時(shí)候完全放在了內(nèi)存中，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)操作，如畫等值線等屬性。

例如在地質(zhì)數(shù)據(jù)庫中，特征值都是和空間位置相聯(lián)系的。然而，空間位置卻不是和特征值有必要關(guān)系的。

2.3 儲(chǔ)量和品位估算

我們將對(duì)礦山待開發(fā)的40號(hào)礦體500以下部分進(jìn)行資源儲(chǔ)量估算結(jié)果分類，建立的表格如下：

在本次工作中得出40號(hào)礦體儲(chǔ)量為205.69萬噸，平均品位49.18。

根據(jù)寶山鐵礦《2011年度儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》中礦山資源儲(chǔ)量表中顯示，2006年提交寶山生產(chǎn)地質(zhì)報(bào)告后新增加的礦體中，包括35號(hào)礦體儲(chǔ)量為73.51，平均品位47.71%。在本次工作中得出35號(hào)礦體儲(chǔ)量為77.23，平均品位43.98。兩儲(chǔ)量結(jié)果基本一致。平均品位不同在于surpac軟件中使用距離冪次反比法，進(jìn)行樣品組合后，全部相關(guān)樣品參與到計(jì)算中。

我們通過實(shí)體模型的體積運(yùn)算得出1號(hào)礦群的資源量結(jié)果表。得出1號(hào)礦群累計(jì)查明資源量為：331.38萬噸。通過寶山鐵礦《2013年度儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》上顯示1號(hào)礦群累計(jì)查明資源量為：321.79萬噸。吻合程度97.1%。

3 結(jié)語

Surpac三維礦業(yè)軟件以其獨(dú)創(chuàng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、功能強(qiáng)大的三維可視化圖形工具等功能為優(yōu)勢，通過資源估算對(duì)比證明：采用Surpac軟件所建模型可靠，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，效率高，可用于輔助礦山進(jìn)行資源評(píng)估工作。

【參考文獻(xiàn)】

[1]周智勇，陳建宏.周科平.Surpac Vision軟件在礦床建模中的應(yīng)用.礦業(yè)工程，第2卷，第四期，2004.8.

[2]Surpac vision軟件用戶使用手冊(cè)，GEMCOM國際軟件公司，北京石景山路22號(hào)長城大廈701室.100043.1995.