基于DIMINE矿山软件的460金矿三维地质建模与应用

2013-11-30范大明于彦春

长江工程职业技术学院学报 2013年2期

林强，范大明，于彦春

（1.天水金泉矿业有限公司西安分公司，西安 710065；2.长江工程职业技术学院，武汉 430212）

在传统地质现象表达中，通常是以二维平面图和剖面图来表示地质勘探的成果，这种方式往往存在着地质信息不充分、缺乏直观感。近年来，随着计算机技术的飞速发展，三维地质建模技术越来越受到地学界的重视，并成为地质可视化技术的一个热点。

DIMINE软件采用当今世界上先进的三维可视化技术，以数据仓库技术、三维表面建模技术、三维实体建模技术、国际上通用的地质统计学方法、数字采矿设计方法、网络解算与优化技术、工程制图技术为基础，全面实现了从矿床地质建模、储量计算、测量数据的快速成图、地下矿开采系统与开采单体设计、回采爆破设计、露天矿开采设计、矿井通风系统网络解算与优化到各种工程图表的快速生成等工作的可视化、数字化与智能化。本文运用DIMINE软件建立了460金矿地质数据库、地表DTM、矿体实体、品位块段模型等三维模型，并运用地质统计学方法——距离幂次反比法计算矿床储量。DIMINE软件建立的三维地质模型能够准确、直观的诠释矿体的空间形态和资源的分布情况。

1 矿床地质特征及参数确定

甘肃460金矿矿区出露地层主要为下石炭统白山组中亚组第二层（C1bs22）：为一套海相中酸性变质火山岩及碎屑沉积岩建造，主要岩性为绿泥绢云石英片岩（Lsch），局部夹安山岩（α）和少量的含铁石英岩（碧玉岩）小扁豆体，沿走向120°方向展布，向北东陡倾，倾角约80°。

出露岩体主要为花岗闪长岩体（γδ2－3c4）、斑状黑云斜长花岗岩体（γо2－3c4）侵入于下石炭统白山组上亚组地层中。该花岗闪长岩体是主要控矿岩体。

含金石英矿脉主要赋存于花岗闪长岩体的断裂、节理裂隙中。矿体受构造控制明显，空间分布上受岩体和断裂联合控制。矿体分段富集现象较为明显，矿体脉壁光滑，界限清晰。根据石英脉（矿体）走向可分成：⑴北东东70°～85°组；⑵北东20°～40°组；⑶北西320°～340°组；⑷南北向组。其中含矿性较好的为北东东70°～80°组和北西320°～340°组。

矿区含金石英脉较多（460条），但具规模的含金石英脉目前共圈出150条，大部分含金石英脉体的全部或局部地段富集而成可供利用的工业矿体。

本次资源估算所用工业指标参数如下：①矿体边界品位：1×10－6；②最低工业品位：2×10－6；③最低可采厚度：0.8m；④夹石剔除厚度2.0m；⑤米·克／吨值：1.60；⑥矿石密度2.62t／m3。

矿区矿体的圈定依照如下原则：①有限外推：当矿与非矿工程之间按工程间距的1／2平推圈定矿体边界；②无限外推：一般情况下按333网度（160m×160m）的1／4平推圈定矿体边界。

2 三维地质建模及资源量估算

本次估算结合矿区内勘探线剖面图及钻孔资料，基于DIMINE软件进行三维地质建模，在此基础上运用距离幂次反比法对矿床资源量进行计算，具体操作及应用流程见图1。

图1 DIMINE软件三维地质建模及应用流程图

2.1 资料收集整理与地质数据库的建立

2.1.1 资料收集及数据整理

根据矿体建模的需求，结合矿区内实际情况，本次主要收集以下资料：

（1）探矿工程相关的成果数据；（2）矿区地形地质图；（3）勘探线剖面图；（4）勘查文字报告。

2.1.2 地质数据库的建立

根据已有的测量成果及样品分析表等相关数据，在Excel中建立对应的孔口、测斜、样品等文件，各类文件所包含的信息见表1。

上述三个Excel表格文件生成后，另存为制表符分割文件类型“.txt”或“.csv”格式，导入DIMINE后生成 “井口文件.dmt”、“测斜文件.dmt”、“样品文件.dmt”三个钻孔数据库文件并对其进行检验，并修改错误，最后合并生成地质数据库文件。用上述方法创建的地质数据库显示情况如图2、图3所示。

2.1.3 样品组合及组合样统计分析

由于原始的地质数据是地质数据块模型内所有单元块各种参数的依据，也是矿床储量的依据，根据地质统计学对区域化变量均匀性的要求：同一类参数的地质样品段的长度应该一致。因此，在原始地质数据库建立以后，必须进行样品的组合计算。在DIMINE软件中特高品位的处理是在样品组合的时候，通过设置一个品位阈值和替换值，大于阈值的品位用替换值代替来处理。在样品组合计算完成后，一般要对组合样品进行统计分析。组合样品统计分析的目的一方面是为了掌握矿床各元素的分布情况，和原始样的分布情况对比，观察组合前后元素分布情况是否发生变化，另一方面是指导后面品位推估时采用何种方法进行变异函数计算与分析。460金矿的钻孔组合采用样长组合的方式进行组合，特高品位值用下限值代替的方法进行处理。原始样和样长组合后的品位统计结果如图4、图5所示。

表1 地质数据库所用文件数据结构表

图2 地质数据库空间显示（平面图）

图3 地质数据库空间显示（前视图）

2.2 地表DTM模型

地表DTM模型是DIMINE地质实体建模技术的一个重要组成部分。在收集的矿区地形地质图中提取等高线，再将CAD文件整理导入到DIMINE软件中，生成三维地形等高线并创建DTM模型，即地表实体模型。通过建立好的地表实体模型，使我们对整个矿区的位置在宏观上有个直观而完整的认识。图6为460金矿区地表DTM模型。

图4 原始样品Au元素品位分布直方图

图5 组合样品Au元素品位分布直方图

图6 地表DTM模型

2.3 矿体线框模型的构建

为建模需要，图纸由MAPGIS格式转化成CAD格式，再将CAD文件导入DIMINE软件中整理后形成连矿的闭合线圈。导入剖面图时，首先在平面图上找到对应的坐标，此坐标即为导入平面的旋转基点，再填入剖面的方位角导入即可。利用线编辑模块对导入的线进行编辑，确保每条矿体轮廓线都闭合，然后对矿体轮廓线进行连线框，生成矿体线框模型。矿体尖灭类型根据地质报告的外推原则选择。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。用此方法建成的区内矿体线框模型，如图7所示。

图7 矿体线框模型

2.4 品位块段模型的构建

矿体线框模型建立以后，只是解决了矿体的空间形态问题。品位块段模型能准确、完整的表达地质体的质量信息。在建立品位块段模型时，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位块尺寸选择为20×10×4m，边界单元块尺寸为5×2.5×1m，并建立比重、矿岩类型、Au等属性字段。全矿段共划分了182万个大小不等的矿块。

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Au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距离幂次反比法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，如图8。

图8 按品位着色的矿体块段模型（等轴测视图）

2.5 资源量估算

三维地质模型内储量统计可以根据设置的高程和品位信息生成储量报告，并根据估值的半径不同进行储量分级。可以分别按品位、标高、采场对460矿床的储量进行统计，按品位对40条矿体储量统计见表2，并和原地质报告进行对比。实践证明，采用DIMINE平台的三维地质模型品位和储量计算较准确，误差控制在允许的范围内，结果较可靠。表3为用三维地质模型计算的品位、储量和原地质报告的数据对比。