基于DIMINE的冬瓜山铜矿矿床三维模型构建

蒋晓炉，汪令辉

(1.铜陵有色集团控股有限公司国际合作部， 安徽铜陵市 244001;2.铜陵有色冬瓜山铜矿， 安徽铜陵市 244031)

基于DIMINE的冬瓜山铜矿矿床三维模型构建

蒋晓炉1，汪令辉2

(1.铜陵有色集团控股有限公司国际合作部， 安徽铜陵市 244001;2.铜陵有色冬瓜山铜矿， 安徽铜陵市 244031)

借助Dimine软件建立了冬瓜山铜矿钻孔数据库，进行了样品组合，对原始样品和组合样进行了统计分析。构建了矿区地表、岩层和矿体三维模型，利用实体模型约束建立了品位块体模型，采用普通克立格法对矿体铜元素品位进行估值，对块体模型铜品位进行了统计，并按品位对冬瓜山铜矿矿床储量进行统计。计算结果表明，Dimine软件结果准确可靠，可用于矿山的采矿设计以及储量资源的管理中。

冬瓜山铜矿;矿体模型;岩层模型;品位模型;Dimine

Dimine矿业软件以数据仓库技术、三维表面建模技术、三维线框建模方法、网络优化方法、地质统计方法、采矿设计与工程制图方法等为基础，主要应用于矿山矿床三维地质建模、矿床储量计算、实测数据快速成图、地下采矿设计、露天开采境界优化与设计、生成计划编制等工作的数字化[1，2]。本文运用Dimine软件建立了冬瓜山铜矿钻孔数据库、品位块段模型等三维模型，用普通克里格法对所建的空块体模型进行估值，使得每个单元块都附上待估元素的品位，再用地质统计学方法计算块体储量。计算结果与地质报告对比表明，所建的三维模型完全符合实际需求，结果准确可靠。

1 冬瓜山铜矿概况

冬瓜山铜矿是目前已发现的国内埋藏最深的特大型铜矿山，共有铜、硫、铁矿体140多个，其中I号矿体为主矿体，单硫小矿体3个，另有单工程揭露未进行编号的零星小矿体百多个。主矿体赋存于泥盆系上统五通组顶界和石炭系中上统层位中，位于青山背斜深部的轴部及两翼，属于层控矽卡岩型铜矿床。I号主矿体长1810 m，平均宽500 m。矿体埋藏较深，赋存标高为－690～－1007 m。矿体最大厚度100.67 m，最小1.13 m，平均厚 34.16 m，厚度变化系数80.65%，属较稳定型。矿体沿长轴以50线为界，西南部薄，东北部厚。短轴方向上中部肥厚。矿体总体走向北东35°～40°，倾向与背斜两翼产状一致，分别倾向北西和南东，矿体中部倾角较缓，一般均小于10°;西北及东南边部较陡，一般为30°～40°。矿山目前采用暂留隔离矿柱阶段空场嗣后充填采矿方法，沿矿体走向每100 m划分1个盘区，相邻盘区间留有18 m宽的隔离矿柱。盘区内沿矿体走向每18 m布置1个采场，分矿房、矿柱2步骤回采。矿石中主要的有用组份为铜、硫、金，各有益组分之间铜硫呈正相关，铜铁反相关[3]。

2 钻孔数据库的建立

2.1 原始地质数据的录入

在Dimine中建立钻孔数据库之前，需要将矿山提供的钻孔数据按照“孔口表(collar)”、“测斜表(survey)”、“样品表(sample)”和“岩性表(geology)”等分别录入不同的文件中，数据录入在EXCEL中进行，各类文件应包含的信息见表1。

表1 钻孔数据库数据表结构

2.2 钻孔数据库的建立

将钻孔数据录入好的4个EXCEL电子文件保存为“.csv”格式或“.txt”文本格式文件，作为建立钻孔数据库的基础。建立钻孔数据库主要步骤如下:

(1) 数据导入。将“.csv”或“.txt”格式的钻孔数据文件导入Dimine软件中，生成“.dmt”格式文件;

(2)钻孔数据校验。通过钻孔数据校验功能发现钻孔数据中的错误信息，并对应进行修改;

(3)数据表合并。将校验无误的数据表进行合并，生成钻孔数据库。注意数据合并时，各个表中字段要一一对应。

2.3 样品统计分析

冬瓜山矿床除了含有主要元素铜以外，还含有其他如硫、金、银、钼、铁等元素，由于其他元素不是该矿床的主要产品，这里只对其铜元素品位进行统计分析。统计分析结果见表2。

表2 冬瓜山铜矿铜元素品位基本统计参数

3 地质体模型的构建

3.1 地表DTM模型

建立DTM表面模型的初期工作和平、剖面图相类似，先是在CAD中把高程线和坐标网描出来，并在所描的每条线上注明高程值，然后在Dimine图形环境下把平面坐标转换为它的地理真实坐标。图1为冬瓜山铜矿地表模型。

图1 地表DTM模型

3.2 岩层线框模型

冬瓜山铜矿矿区范围内地质岩层地层界线明显，除部分地段为第四系冲积、坡积层覆盖外，出露地层均为三迭系中、下统，局部地段有上统零星分布;矿区深部工程揭露的地层有石炭系、二迭系、泥盆系上统诸地层。采用剖面相连联接线框模型的方法建立岩层实体模型，在每一个地质勘探剖面上将某一具体岩性范围封闭起来，而后在不同剖面上依次联接，再封闭最外端的剖面，则形成了1个包裹的三维实体[4]。采用该方法建立的冬瓜山铜矿岩层模型如图2所示。

图2 采用剖面联接的地层线框模型

3.3 矿体线框模型

利用矿山提供的矿体剖面图资料，导入Dimine中整理后形成连矿的闭合线圈。首先确保剖面图在CAD中X轴上某条线条的正确，并在平面图上找到对应的坐标，此坐标即为导入剖面图的旋转基点，再填入剖面的方位角即可。剖面图导入以后利用线编辑的功能，处理并修改导入进来的线条，最终要通过异常线检测确保每个线圈的闭合。对于尖灭的类型和长度要根据地质报告进行选择。连完后对相交的矿体进行布尔运算，这样所得结果更符合矿体的成矿规律。

关于矿体建模方法类的文献较多，这里就不多叙述，同样采用类似建模方法完成冬瓜山铜矿矿体模型构建，如图3所示。

图3 矿体线框模型

4 品位块段模型的构建

首先根据矿体的范围建立空的块段模型，参数主要包括起点坐标、延伸长度和基础块尺寸，这些参数的确定需要结合矿山矿区勘查网度、采矿方法和品位元素空间变异特征等因素进行。本次块段模型内部单元块尺寸设置为10 m×10 m×10 m，边界单元块尺寸设置为 1.25 m ×1.25 m ×1.25 m，并建立比重、矿岩类型、CU等属性字段。建完空块段模型后，选用球状变异函数模型，分别沿矿体走向、倾向、厚度3个主要方向对CU元素进行变异函数分析，获得理论变异函数的主要参数，采用交差验证的方法来检验变异函数曲线拟合的可靠性，最后采用地质统计学方法中的普通克立格法进行对空块段模型进行估值，让每个空单元块都赋上各个元素的品位属性和其它属性，赋完所需要的属性后可通过切平剖面图观看块段模型内部的品位分布，也可通过属性配色查看边界的品位分布[5，6]。

为了区分矿体的控制程度，通常按照探明、控制、推断、预测4种类型来进行估值邻域及估值搜索结构设置，这样更符合实际生产需要，估算的储量能够更好的满足生产需要。

5 冬瓜山矿床品位及储量统计

对块段模型中铜元素的品位进行统计，其统计参数见表3。与表2相比，其均值、中值、最大值、方差均减小了，这是估值时的平均化导致的。

表3 块段模型中铜元素品位统计

按品位对冬瓜山铜矿矿床储量进行统计，统计结果见表4。

表4 冬瓜山铜矿矿床储量统计

6 结论

运用Dimine三维数字矿山软件系统创建冬瓜山铜矿三维地质表面模型、实体模型，弥补传统二维手段的缺陷和不足，提高对矿体空间展布形态的认识，实现地质体三维可视化;以传统资源储量分类方式创建不同资源储量类型三维实体，与块段模型运算并统计相应的资源储量，再与采用软件估值结构参数进行资源储量分类的结果进行对比，验证了后者分类的准确性和可信度，为后续采用软件估值结构参数进行资源储量分类奠定基础。

[1] 蒋京名，王李管.Dimine矿业软件推动我国数字化矿山发展[J].中国矿业，2009，(10):90 －92.

[2] 房智恒，王李管.基于Dimine软件的采矿方法真三维设计研究与实现[J].金属矿山，2009，(5):129 －131，137.

[3] Luo Zhou － quan，Liu Xiao － ming，Su Jia－ hong，et al.Deposit 3D modeling and application [J].Journal of Central South University of Technology，2007，14(2):225 －229.

[4] 朱良峰，吴信才，刘修国，等.基于钻孔数据的三维地层模型的构建[J].地理与地理信息科学，2004，20(3):26 －30.

[5] 贾福聚，秦德先，黎应书，等.都龙锡矿曼家寨矿段品位模型的建立[J].矿业研究与开发，2007，27(4):54 －56.

[6] 刘淑英.基于三维可视化模型的矿床储量动态管理方法[J].采矿技术，2010，10(2):72 －74，96.

2011－03－10)