金属矿三维地质建模与水文地质评价

2018-03-24张启禄董宝辉

世界有色金属 2018年1期

姜琪，张启禄，董宝辉

（1.青海省有色地质矿产勘查局八队，青海西宁 810000；2.青海省有色地质矿产勘查局七队，青海西宁 810000）

矿产资源是社会发展的物质基础，但在开采的过程中，矿山地质灾害时有发生，因此为减少发生频率，提高矿产资源的开采效率，开始对矿山进行三维地质建模[1]。但还远远不够，还要对矿山的水文地质进行评价，研究地下水的分布和形成规律，以便为开采工作的进行打好基础，进一步保证工作的安全性。本文以某金属矿区为例，对此矿区进行三维地质建模，并对此金属矿区的水文地质特征进行分析，为金属矿产资源的开采提供便利，提高开采工作的效率。

1 金属矿三维地质建模

文章以某矿区为例，根据相关调查，采取平行剖面建模方法为最佳。建模步骤为下：

（1）数据预处理。数据预处理是非常关键的一步，关系着三维模型建立是否正确，关系着整个开采是否能够顺利进行。数据的预处理环节主要的工作是钻孔数据库的建立。钻孔数据是三维地质模型最重要的数据，相关专家在两个钻孔之间截取一系列剖面图，对各个剖面图绘出地质体的轮廓线，进行合理连接，得出地质实体[2]。以某矿区为例，其钻孔数据库结构表如表1所示。

表1 某矿区钻孔数据库结构表

（2）三维地质模型建立过程。在完成数据预处理后，对矿体的剖面进行实测，采用地质界线分区和图切剖面的方法，建立三维地质模型。地质界线分区就是以断层、地层界线等地质界线为界，将面积较大的研究区域划分为若干个小区块，并在这些区块中分别完成剖面编辑、剖面导入、剖面连接等操作，从而建立每一区块的三维地质体模型，最终将所有区块整合在一起，形成全区的三维地质模型。图切剖面就是根据每个区块剖面数据来判断矿山的地质构造和矿山蚀变带的走向，主要作用是能够让地质工作者充分认识矿区内的地质情况，以此确定矿产资源的大致方位。金属矿三维地质模型的完整建立，是在以上两种方法结合的基础上进行的，其模型建立流程如图1所示。

图1 三维地质建模流程图

（3）数字化验证。数字化验证是三维地质模型建立的最后一步，它主要通过DTM完成，作用主要是验证矿区各种地形的数据参数，如坡度、坡向、粗糙度等是否足够准确。把三维地质模型中的等高线文件导入到Micromine软件中，通过DTM技术进行验证。模型最大的特点就是对各类数据的分析，而数据分析采用有限差分法和分区法，即假定每个矿段都是均质的，将给定的参数初值代入有限差分法的数字模型中，计算各时段各节点的矿体数值，然后与数据库中的数值进行比较，不断的修改各参数。当两者间误差最小时，为最佳数字模型，计算两者误差的目标函数如下：

（4）模拟结果对比。利用三维地质模型勘探金属矿，需要的时间包括人工操作时间、自动检测时间和反复验证时间。

分别采用传统勘探方法和三维地质模型勘探方法进行工作效率对比实验，从对比曲线可以分析出，传统的勘探方法，耗时过长，均超过35s，而且从曲线走势能够分析出，每次的工作耗时的波动性较大，因此证明传统勘探方法易受客观因素影响，一致性差。而三维地质建模方法不仅在耗时方面具有优势，而且在稳定性上也表现良好，准确性也较高。曲线对比如图2所示：

图2 工作效率曲线

2 水文地质评价

2.1 水文地质评价内容

水文地质评价的主要内容是研究地下水的分布和形成规律、地下水的物理性质和化学成分以及地下水对矿区的影响。因此在今后的金属矿开采时，要重视对矿区水文地质评价和对水文地质问题的评价，主要应考虑以下内容：重点评价地下水对岩层和矿体产生的作用和影响，对可能产生的地质灾害进行判断，并提出预防措施；查明地下水在自然状态下的变化情况，然后对比采矿工作对地下水的影响，在此基础上，对地下水进行相应处理；从上程角度，按地下水对上程的作用与影响，从不同角度进行分析。

2.2 水文地质评价步骤

水文地质评价步骤有：测绘：用一定比例尺的地质图作底图，通过点、线、面的观测和记录，查明或了解有关问题，没有地质底图时，用地形图作底图，进行地质、水文地质测绘。物探：主要包括电法、电磁波法、浅震、放射线法等。这种方法的针对性和适应性更强。测试：水文地质测试包括抽水测试、注水测试、压水测试、试坑渗水测试、地下水实际流速测定和连通试验等，但用的最多的是钻孔抽水试验。试验：采取一定数量的岩样做磨片鉴定、化学分析和物理力学性测定；土样、砂样做物理性质、水理性质、化学性质、力学性质测定；水样做化学分析、光谱分析、细菌分析。结论：对以上步骤得出的结果进行整合，最后得出一份详细的水文地质评价表。