3D Mine不规则矿体三维地质建模和储量计算

王晓飞

（南京银茂铅锌矿业有限公司，江苏 南京 210033）

铅锌硫多金属矿体形态变化多样，矿体厚薄极不均匀，多矿种交叉在一起。故而多金属矿建模难度很高，模型形状和体积也很难达到预想效果。要想矿体模型准确，首先要做好矿体形态推测、分支判断，依据地质工作常用的推测方法和实际现场工作经验来判断；然后便是各矿体建模难易程度分类由易到难分析，寻找合适的建模办法，确定建模思路；最后将直接相对困难的矿体合理分割为多个简单小矿体，分别建模。将通过实体验证的各分矿体组合在一起形成统一的主矿体，计算矿体储量。

1 矿体在三维空间中形态推测

图1 (a)1306-5矿体平面图（标高-555M）

图1 （b）1306-7 矿体平面图（标高 -549M）

本次建模选取的两张图分别为：1306采场的5分层（水平标高-555m）、7分层（水平标高-549m）的地质平面图中矿体部分。

该采场矿体厚大，局部矿体厚超50m，矿体可以代表性展现出井下回采中矿体变化的种种情况。

现采场回采一般3m一分层，采矿作业方法为下巷进入充填采矿法。现场因采场取样布置为间隔一分层取样。1306-6分层因未取样，矿体边界多参考5分层矿体边界，建模的意义不大，故而跳过。

依据图1可看出：

（1）外部总的矿体轮廓线变化不大，1306-7分层高度时矿体西部下盘局部有一定收缩，说明矿体所处的外部环境基本相同。

（2）A矿体为铅锌矿主矿体，矿体下部（即5分层）时铅锌矿体东部厚、西边薄。分散的小矿体A′、小矿体C与主矿体A之间被硫矿体B分隔，与主矿体A无直接联系；矿体上部（即7分层）时，铅锌矿体已经西边急剧变厚，原西部硫矿体部分全部收缩至东部。

小矿体A′已经与主矿体合为一体，小矿体C虽仍然被硫矿体B分隔，但矿体面积变大很多，且直接延伸至上盘围岩。由地质推断法可推测铅锌主矿体在下部1306-05分支为A和A′两部分；单独的铅锌小矿体C与主铅锌矿体A之间无直接联系。

（3）硫矿体B为硫铁矿主矿体，矿体下部（即5分层）东部大，西部小，东部上盘有一条分支，其中夹了铅锌矿体D。硫矿体D与硫矿体B之间被铅锌矿体A分隔，与硫主矿体B之间无明显联系；矿体上部（即7分层）中，采场西部硫矿全部收缩至东部，东部上盘包裹铅锌矿体C的分支也收缩消失。硫矿体D完全尖灭。

2 不规则矿体三维建模

2.1 各矿体建模

2.1.1 主铅锌矿体A

该矿体厚度变化很大，转折较多，矿体下部还有分支的小矿体A′，直接成体难度很大。如果以3D Mine中分区建模应当可行，但会使矿体体积不受控制。建模最大的难点就在于矿体下部分块的处理，简单来说就是矿体西部下部从什么位置分支。按地质推断法，上下两个面之间矿体可以各推测一半，但是直接推测得到面必然差距很大，所以需要分块分层处理。

（1）从小矿体A′最东部端点向下做一条平行于采场分界线的直线，沿这条线向上做剖面，将主矿体A分隔为东西两部分。

（2）采场西部因为矿体下部有分支，先将矿体划分为西部上部部分、西部下部上盘部分和西部下部下盘部分。采场西部上下划分主要靠西部矿体中间设立中间过渡层，中间布置水平高度-552m，位置设定在第一段描述中所得矿体剖面中部，保证矿体向中间收敛且能够上下对应。

（3）过渡层分别与西部主矿体A和西部分支小矿体A′连接，准确分割过渡层对应的面积是矿体体积保证的基础。计算西部主矿体A和西部分支小矿体A′在本平面铅锌面积中所占比例，然后按比例划分过渡层，为方便成体，具体划分后建模效果如下：

图2 铅锌矿体A三维模型图和矿体分解图

影响三维模型的误差值的因素是矿体上下对应情况，包括面积大小差距、位置、形态等。简单来说，矿体越规整越好。本次建模中中间层使用简单的长方形，极大的减少建模的难度，便于矿体实体的形成。

2.1.2 硫主矿体B

硫主矿体B相比与铅锌矿体A来说，要简单不少，但是矿体形状变化很大，各部分对应困难。硫主矿体B最主要的是用控制线定位以下位置：①矿体与采场分界线的相交点；②矿体与其他矿体的交点；③矿体自身转折点。

2.1.3 硫矿体D

硫主矿体D在上部尖灭，可能的尖灭方式一种为尖灭至线，一种为尖灭至点。二者体积计算公式分别为：V=S1/2×h、V=S1/3×h（V为矿体体积、S1为下部矿体面积、h为采高）。实际建模中尖灭至线成体，所得矿体实体体积为500M3，远大于按尖灭至线公式计算矿体体积300M3，所以实际矿体尖灭至点应该更为合理。

2.1.4 铅锌矿体C

铅锌矿体C相对简单，直接成体即可。

2.2 最终形成实体效果图及矿体储量计算对比

图3 总矿体三维模型图

最终成体后，铅锌矿体和硫铁矿矿体储量计算和误差率计算如下表：

表1 矿体储量计算及误差率表

3D Mine三维建模得到矿体储量为：铅锌矿22113吨、硫铁矿11891吨；平行断面法计算矿体储量为：铅锌矿21406吨、硫铁矿11828吨；误差额为铅锌矿707吨、硫铁矿63吨；误差率为铅锌矿3.3%、硫铁矿0.53%。

总体来说误差率相对较小，矿体模型体积是相对准确的。铅锌矿体误差率大的主要原因在于矿体相对复杂，局部建模形状不能完全保证。

3 结论与问题

本次三维建模主要寻找应对井下矿体变化、矿体形态及不对称时建模的方法。各矿体分块分别建模，分段形成各个矿体，验证成体后矿体储量的准确性。矿体分块建模局部体积差确实存在，但是按矿体整体来说，最终铅锌矿体的误差率为3.3%、硫矿体的误差率0.53%。实际生产中出矿量与平行断面法计算矿量之间本身就有一定的出入，所以出现一定的误差是正常的。存在的问题有：①矿体上下差距很大时，建模的模型体积相对误差难以避免；②各矿体分段建模后，模型表面基本完整，模型之间还是有一定的交叉；③单独小矿体的处理有待加强。