Micromine在三维建模及资源量估算中的应用

2012-09-03刘碧洪

科技传播 2012年11期

刘碧洪

中铁资源地质勘查有限公司，北京 100039

随着计算机科学技术的发展，三维地质矿业软件在国内外矿床的资源储量估算和矿山设计等领域已经得到了越来越广泛的应用[1-5]。与传统的手工计算矿体资源量或二维资源量估算软件相比，三维地质矿业软件具有可视化性强、空间立体感强、操作简便、效率高、准确性强等诸多优点[6-8]。

Micromine软件是澳大利亚Micromine软件集团开发的先进的三维矿业软件系统。该系统是国际通用系统，在矿产勘查、资源储量估算、矿山设计及矿山生产管理等领域得到广泛应用，在国内各地勘单位、矿山企业取得了较好的使用效果，受到矿业系统的好评[9-12]。目前，已有部分矿山企业及地勘单位提交了用Micromine软件编制的资源储量估算报告，并提交有关评审机构评审。

本文以某斑岩型钼矿床的资源量估算为例，介绍使用Micromine三维软件估算矿体资源量的步骤与方法，并将矿体资源量估算结果与传统地质块段法估算结果进行对比，说明Micromine在资源量估算方面的可靠性和优越性。

1 矿体特征及参数确定

研究区的矿床类型为斑岩型钼矿，目前仅有一个工业矿体，即I号矿体。矿体在地表上的投影呈近圆状，地表出露长约1 260m，宽约1 150m，矿体长宽比近似为1:1，出露面积约1.0km2。根据已有钻孔的实控资料，矿体在剖面上大体具有向深部呈半球状尖灭的趋势。从空间上看，整个矿体的产状近水平，长短轴近似相等。

本次资源量估算所采用的工业指标参考《铜、铅、锌、银、镍、钼矿地质勘查规范》（DZ/T0214-2002）规定，确定矿体圈定指标如下：边界品位（Mo%）≥0.03，工业品位（Mo%）≥0.06，矿床平均品位（Mo%）≥0.08%，最低可采厚度≥4m，夹石剔除厚度≥8m。

根据勘查规范的要求，本矿床的5个地质因素类型系数之和为2.6，属于第I勘查类型。因此，本次资源量估算以100m×100m的网度探求331级资源量，以200m×200m的网度探求332级资源量，超过200m工程间距的矿体或外推矿体为333级资源量。

2 三维建模

本文根据钻孔资料，运用Micromine软件在各勘探线剖面上按工业指标的要求圈连矿体，并建立矿体的三维模型。在此基础上，运用距离反比加权插值法对矿体资源量进行估算。

2.1 建立钻孔数据库

在Micromine中，数据库是一切工作的基础，在建立一个矿区的钻孔数据库时，需要首先创建井口文件、测斜文件和样品分析文件这3个文件，其中包含了钻孔编号、孔位、测斜数据、孔深、取样位置和样品分析结果等基本信息。

2.2 剖面地质解译及三维模型建立

在建立好钻孔数据库后，就可以在Micromine的三维视图（Vizex）中显示钻孔轨迹和取样分析结果，并在单工程和各条勘探线剖面上圈连矿体进行剖面地质解译了。

单工程上矿体的圈连原则是：按照工业指标的要求凡达到Mo边界品位（Mo≥0.03%）的一系列连续样品，其厚度大于或等于最低可采厚度4m，加权平均品位达到工业品位（Mo≥0.06%），且其中的连续夹石厚度小于夹石剔除厚度8m时，均圈连为矿体。使用Micromine软件的“钻孔品位组合”功能，可以让计算机来自动完成此过程，大大节省了工作时间。

图1 矿体的三维模型立体图

剖面上矿体圈连的原则是：按照矿体赋存部位、产状及变化规律、矿石类型，将相邻单工程对应的见矿部位，用直线进行连接，但工程间的矿体厚度不大于见矿工程的最大厚度；若相邻两个工程，一个工程见矿体，另一个工程见低品位矿，两工程间以对尖形式连接，即矿体尖灭在另一工程低品位矿边缘，同样，低品位矿对应尖灭矿体边缘；若一工程见矿体，；另一工程无矿，有明显自然尖灭趋势时采用自然尖灭，其他情况一般采用以两工程间距的1/2尖推，矿体视厚度较小时可考虑1/3、1/4或按照矿体整体趋势自然尖灭。在Micromine中，可以先创建闭合多边形文件，在各剖面上分别绘制多边形圈连矿体，完成剖面地质解译工作。

在剖面上的矿体圈连完成后，就可以创建闭合线框，在三维视图中将不同剖面间的闭合多边形连接成为一个封闭的三维多面体（图 1）。

3 资源量估算

3.1 创建空块模型

空块模型是将矿体的空间三维模型划分为小的立方块并进行品位插值，目的是达到精确插值矿体每个部位的品位，最终计算整个矿体的资源量。空块尺寸的大小是根据勘探线距和矿体形态的复杂程度而确定的，通常应使勘探线距为块大小的5倍～10倍。本矿区勘探工程网度为100m×100m，局部地段放稀为200m×200m。矿体的形态复杂，但整体产状平缓，平均倾角约为0°，矿体长:宽:高约为2:2:1，故而选择块尺寸为10m×10m×5m（东×北×高），将东次分块数、北次分块数和高程次分块数均设置为5，得到子块尺寸为 2m×2m×1m。创建好空块模型后，用Micromine的距离反比加权插值法对每个空块进行品位估值，并估算矿体的资源量。

3.2 距离反比加权插值法

距离反比加权插值法（Inverse Distance Weighting）的原理是：由于钻孔上的不同样品距离各个空块的距离不同，其品位对每个空块的影响程度也不同。显然，距离空块越近的样品，其品位对空块的影响也就越大。因而在计算中，离空块近的样品的权值应比空块远的样品的权值大。距离反比法就是基于这一思想产生的。在此方法中，一个样品的权值等于样品到空块中心距离的n次方的倒数。

了解了距离反比加权插值法的原理，就可以在Micromine软件中建立搜索椭球，从而对每个空块进行品位估值了。搜索椭球的半径、方位角、倾角、倾伏角和长度因子是根据勘探线网度、矿体的总体走向、倾向、倾角来确定的。本矿区仅有一个工业矿体，矿体的产状近水平，长短轴近似相等，长宽高之比约为2:2:1，因此，可设搜索椭球的方位为294°（勘探线方向），倾伏角为0°，倾角也为0°。基本搜索椭球体的长轴半径一般为勘探线间距的1.25倍，则基本搜索椭球可定义为 125m×125m×62.5m。当以基本搜索椭球对空块模型进行插值，搜索到的工程数大于等于3时，即认为该空块在矿体走向和倾向方向上均有工程控制，该空块满足“探明的”资源量级别（331）；将初始半径放大一倍，即设搜索椭球长轴半径为250m，搜索到的工程数大于等于3时，该空块满足“控制的”资源量级别（332）；最后将搜索椭球长轴半径设为500m，凡搜索到的工程数大于等于1的空块，属于“推断的” 资源量级别（333）。

3.3 资源量估算结果及可靠性验证

在使用椭球对所有空块的品位完成估值后，就可以用Micromine根据块模型中钼元素的插值结果进行资源量估算了。按照不同的品位等级，可以将按照不同级别的资源量类型分别计算不同品位级别的矿石量、体积、加权平均品位和金属量，并求出矿体的总资源量，结果如表 1所示。

表1 Micromine距离反比加权法资源量估算报告

资源量级别 Mo品（%）矿石量（万t）平均品位（%）金属量（t）0-0.03 31.876 0.026 81.121 0.03-0.06 4785.688 0.052 24733.226 0.06以上 31594.251 0.107 339483.253合计 36411.815 0.100 364297.810 331

为了检验本次Micromine资源量估算结果的可靠程度，采用了传统的地质块段法对矿体重新进行资源量估算，估算结果为见表 2。

表2 传统地质块段法资源量估算结果

对比传统地质块段法和Micromine距离反比加权插值法的资源量估算结果，各级别资源量以及矿体总资源量估算结果相差不到0.5万吨，331、332级别资源量和总资源量估算结果相差不超过1.2%，充分验证了Micromine资源量估算结果的可靠性，而Micromine还可以计算出任意品位区间的矿石量和金属量以及平均品位（表1）。使用Micromine进行矿体三维建模和资源量估算还具有可视性强、效率高、速度快等特点，还能避免大量手工计算过程中所产生的失误，能够实现对矿权的快速评价，所建立的模型也可以为后期矿山设计和矿床开采提供依据。