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        基于3DMine軟件在非洲某礦山的三維建模應(yīng)用

        2021-05-20 14:59:10
        中國金屬通報(bào) 2021年4期
        關(guān)鍵詞:塊體賦值礦體

        王 典

        (云南銅業(yè)礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)有限公司,云南 昆明 650000)

        隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異,電腦已成為人類生活、生產(chǎn)中必不可少的工具。地質(zhì)行業(yè)因其特有的海量信息、立體模型、資源動(dòng)態(tài)變化等特點(diǎn),對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件配置要求較高,因此電腦技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)較晚。自二十世紀(jì)九十年代以來,國際上陸續(xù)出現(xiàn)了各類礦業(yè)軟件,如澳大利亞WHITLLES、VULCAN、SURPAC,美國NINESIGHT以及英國DATAMINE等。隨后,我國國土資源部也發(fā)文認(rèn)定DATAMINE、NINESIGHT、MICROMINE、SURPAC、SD、3DMine、DIMINE等軟件可以用于我國固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量的估算與評(píng)價(jià)[1-3]。目前,我國正積極推進(jìn)資源儲(chǔ)量估算“簽字制”,預(yù)測(cè)隨著該制度的正式實(shí)行,三維軟件將在資源獲取、開發(fā)及數(shù)字礦山建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

        本文通過3DMine軟件對(duì)剛果(金)某礦山三維地質(zhì)建模及資源儲(chǔ)量估算,實(shí)現(xiàn)了資源儲(chǔ)量可視化和數(shù)據(jù)高效管理,為海外資源核實(shí)方法提供一定參考。

        1 礦區(qū)地質(zhì)概況

        剛果(金)某礦山位于非洲盧菲利安弧形構(gòu)造帶的中部,盧本巴希市的北部,區(qū)域上主要發(fā)育元古界加丹加超群及新生代蓋層,缺失古生界和中生界地層,其中,加丹加超群的地層總厚達(dá)5-10km。根據(jù)區(qū)域上廣泛分布的兩層混雜陸源沉積巖(冰磧巖),將加丹加超群自上至下分為羅安群(Roan)、恩古巴群(Nguba)和孔德龍古群(Kundelungu),其中羅安群是礦區(qū)內(nèi)主要含礦層位。

        礦區(qū)構(gòu)造較為復(fù)雜,地層和礦體受構(gòu)造的改造作用較為明顯,層面發(fā)生彎曲形成局部揉皺。礦體賦存形態(tài)不僅受羅安群礦山組R.S.F.+D.st段的控制,同時(shí)還受斷層F6、F7及局部地層褶皺的影響很大,在斷層附近及褶皺核部,礦化連續(xù)性好,礦石的銅含量也相對(duì)較高。按照礦體賦存規(guī)律、品位的空間展布特征,綜合地層、構(gòu)造等因素,礦區(qū)共分為3個(gè)礦體,其中Ⅰ1為主要礦體,Ⅰ2、Ⅰ3為次要礦體,其余均為單工程或單剖面揭露的透鏡狀礦體。總體上,礦體形態(tài)以層狀為主,但局部膨大,以21A-23A線表現(xiàn)較為明顯。

        2 三維地質(zhì)建模

        利用礦山勘查數(shù)據(jù)建立3DMine三維地質(zhì)模型,并進(jìn)行資源量估算的流程大致為:數(shù)據(jù)準(zhǔn)備-建立數(shù)據(jù)庫-剖面解譯(手工圈定礦體邊界)-建立礦體實(shí)體模型-建立礦塊模型-礦塊品位賦值-礦塊資源類別賦值-資源量統(tǒng)計(jì),見圖1。

        圖1 三維建模估算資源量流程簡(jiǎn)圖

        3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

        3.1.1 工程數(shù)據(jù)

        應(yīng)用3DMine軟件進(jìn)行礦體的圈定和資源量估算,至少需要三種基本數(shù)據(jù):工程定位數(shù)據(jù)、工程測(cè)斜數(shù)據(jù)、樣品數(shù)據(jù)(包含取樣位置和分析結(jié)果)。

        (1)定位表:主要用來定位工程的位置信息,參數(shù)主要包括工程編號(hào)、起始位置(橫、縱坐標(biāo)及標(biāo)高)、深度及軌跡類型,軌跡類型一般采用曲線。對(duì)于槽探、剝土等地表工程,可抽象為傾角為0°的鉆探工程,參與礦體圈連;

        (2)測(cè)斜表:主要用來描述工程的測(cè)斜數(shù)據(jù),表示的是工程的空間展布方向及形態(tài),包括工程編號(hào)、深度、方位角和傾角;

        (3)化驗(yàn)表:主要用來反映樣品的基本分析結(jié)果,包括工程編號(hào)、樣品位置(從、至)、品位(TCu、TCo)、樣品編號(hào)和樣長(zhǎng)等。

        3.1.2 地形數(shù)據(jù)

        地形高程數(shù)據(jù)通過影像資料或野外地形測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入3DMine后,形成等高線實(shí)體模型,進(jìn)行三維顯示,并加以修正。

        3.2 數(shù)據(jù)庫的建立與校驗(yàn)

        3DMine軟件在建立數(shù)據(jù)庫時(shí),采用的是模板化的技術(shù),用戶只需導(dǎo)入軟件所必須的定位表、測(cè)斜表、化驗(yàn)表,系統(tǒng)將自動(dòng)建立鉆孔數(shù)據(jù)庫,同時(shí),通過數(shù)字形式的勘探資料建立鉆孔立體模型,并以三維形態(tài)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的管理和利用。

        圖4 “資源類別”屬性賦值過程示意圖

        數(shù)據(jù)庫建立后,要對(duì)化驗(yàn)結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(變化系數(shù))進(jìn)行檢查,一般變化系數(shù)在150%以內(nèi)(圖2),才可采用距離冪次反比法或地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法進(jìn)行塊體品位賦值,否則,說明工程化驗(yàn)結(jié)果分布不均勻,或不具代表性,需要進(jìn)行特高品位處理。

        圖2 樣品結(jié)果檢驗(yàn)

        3.3 剖面解譯,建立實(shí)體模型

        剖面解譯是地質(zhì)工作者對(duì)礦體理解、推斷的過程,也是3DMine創(chuàng)建實(shí)體模型中最重要的過程。該過程需要依據(jù)礦山認(rèn)定的參數(shù)指標(biāo)、礦體圈定原則,以及地質(zhì)勘查規(guī)范,綜合礦區(qū)成礦規(guī)律,圈定礦體。之后,在3DMine三維視圖環(huán)境中,調(diào)入連接好的礦體邊界線,利用閉合線連接三角網(wǎng),在剖面間,順序連接對(duì)應(yīng)的礦體,最終將剖面間的三角網(wǎng)進(jìn)行合并形成礦體模型,并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)體驗(yàn)證。

        3.4 樣品組合

        無論采用何種估值方法,均需要對(duì)樣品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、組合,并形成可供3DMine提取的屬性文件。如圖3,通過對(duì)礦體內(nèi)593個(gè)樣品的樣長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,樣品的平均樣長(zhǎng)為1.12m,因此,本礦區(qū)采用1.00m的長(zhǎng)度對(duì)樣品進(jìn)行組合處理。

        3.5 建立塊體模型并賦值

        塊體尺寸的確定需要綜合考慮礦體的形態(tài)、復(fù)雜程度和工程控制的網(wǎng)度,但并非塊體尺寸越小,建模效果越好。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),塊體尺寸取工程控制網(wǎng)度的1/4較為合理。針對(duì)本區(qū),塊體尺寸設(shè)為走向25m,傾向25m,厚度1m,次級(jí)塊體取各值的1/2。每個(gè)礦塊賦以礦體號(hào)、礦石類型、品位、體重、最近距離、樣品數(shù)、工程數(shù)、資源類別等屬性。其中,礦體號(hào)、礦石類型、體重采用單一賦值;品位、最近距離、樣品數(shù)、工程數(shù)在距離冪次反比法或地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法估值過程中統(tǒng)一賦值;資源類別根據(jù)“最近距離”、“樣品數(shù)”、“工程數(shù)”等結(jié)果進(jìn)行條件賦值(圖4)。

        針對(duì)“資源類別”屬性賦值,由于條件不同,軟件在塊體選取過程中會(huì)有較大差異,因此,也可通過在剖面圖或平面圖上,勾畫出不同類型的輪廓界線,并圈連成分類輪廓體,對(duì)塊模型進(jìn)行單一賦值,計(jì)算資源儲(chǔ)量。

        圖3 礦體內(nèi)部樣品樣長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)直方圖

        4 小結(jié)

        礦山三維軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦體及井巷工程的三維模型可視化,并抽取某一塊段按不同需求快速計(jì)算資源儲(chǔ)量,對(duì)資源獲取及開發(fā)工作提供了較大的幫助,是地質(zhì)工作常用工具的發(fā)展趨勢(shì)。但需要注意的是,三維軟件使用的距離冪次反比法或地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法估算資源量,與傳統(tǒng)的地質(zhì)塊段法相比,是兩種不同的估算方法,兩者的估算結(jié)果不能進(jìn)行相互比較。因此,對(duì)于海外資源的核實(shí)工作,建議采用國外常用的三維軟件估算方法(距離冪次反比法或地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法),估算過程中要仔細(xì)檢查樣品變化系數(shù)、模型搜索半徑、工程利用程度、樣品選取數(shù)目、抽取樣品距離等屬性參數(shù),確保三維模型建立的合理性,從而獲得相對(duì)準(zhǔn)確的資源儲(chǔ)量結(jié)果。

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