基于Surpac的西北某金属矿山地质数据库构建与应用

2018-12-21孟少勇

现代矿业 2018年11期

孟少勇杜婷

(包钢集团矿山研究院有限公司)

我国西北某金属矿采区内矿体出露于地表，呈一巨大的不规则透镜体产出，东西长1 250 m，南北宽415 m，向下延伸的最大深度达1 030 m。矿体走向近EW，向SE或SW倾斜，倾角平均为57°。矿体围岩主要为板岩、变质砂岩、石英岩等。该矿山矿产资源丰富，含有储量巨大的铁资源和其他稀有金属资源。该矿山从地质勘探时期到矿山生产阶段，积累了丰富的地质资料，加之矿储资源种类繁多，数据庞杂，该类因素对矿储地质数据保存、整理、统计和应用造成了一定的困难。本研究结合Surpac软件对该矿地质数据进行整理和归集，构建矿山地质数据库。

1 矿山地质数据库构建

Surpac软件可为地质、采矿、测量和生产管理提供信息共享平台，具备了地表、实体模型创建，巷道三维可视化视图设计，矿石储量计算，爆破设计，露天境界优化，生产优化等诸多功能。同时，具备面向多用户的开放数据库互联技术，支持Access、SQL server、Oracle、paradox等数据库类型[1]。

1.1 表单数据准备及规则化处理

构建地质数据库时，应首先录入表单信息。除了强制类数据表外，可人工添加其他类型数据表来完善数据库。编辑数据表字段可通过设置“类型”、“长度”、“小数位数”、“上限下限”等字段实现对相应数据的约束。表单信息与实际数据应一一对应，建库前，应首先对收集的数据进行规则化整理，以满足Surpac软件要求。本研究构建了4幅Excel表，分别命名为空口表、测斜表、岩性表和样品表(图1)，分别用于记录探矿工程孔口位置、测斜、岩性和样品化验数据。

图1 孔口表、测斜表、岩性表和样品表表头

为满足数据库构建要求，确保后续调用顺利，需要对表格进行简单调整，即更改文件后缀“.xls”为“.csv”，用记事本方式打开“.csv”文件并删除尾部逗号。为避免校验错误，数据录入过程应确保：①4幅表单数据相同或关联部分的数据和格式应相同，内容可以相互应证，尤其钻孔深度数据务必一致； ②取样段长度数据从0开始，不为空值；③取样段样长数据根据表数据计算，确保关联表数据统一；④样品表中元素数据没有时，以“0”或“空值”代替，无负值或其他代替符号。

1.2 地质数据库框架构建

本研究在Surpac软件中建立了5个表格，即钻孔口表(collar)、测斜表(survey)、转换表(translation)、岩性表(lithology)和样品表(sample)[1]，其中，前3幅表为系统强制性表格，岩性表和样品表为手动添加表格(图2)。

图2 手动添加岩性表、样品表

孔口表(collar)是保存探矿工程孔口信息的表格，含hole_id、x、y、z、max_depth、hole_path 6个强制字段[2]。为保证数据库钻孔的完整性，数据库添加了勘探线号、勘探线_id 2个字段，设置了钻孔质量、见矿与否、记录人员等备选字段信息。为保证软件版本兼容性，钻孔编号采用字母表示[2]。x、y、z分别表示钻孔东向、北向和高程坐标，max_depth表示钻孔最大深度，hole_path表示孔迹，有垂直类钻孔、分段测斜类钻孔，或“空值”忽略孔迹。

测斜表(survey)记录探矿工程测斜数据，记录钻孔在一定距离上的钻进方向和深度[2-3]，包含hole_id、depth、x、y、z、dip、azimuth 7个字段。depth表示测斜深度，dip表示倾角，azimuth表示方位角。建模过程中，通过数据比对发现，正常钻孔方位角基本集中于同一角度(7°)。不正常钻孔方位角分散且不统一，后期钻孔显示出现偏斜，本研究将该矿山的钻孔方位角统一为7°后，所有钻孔在空间位置上的显示均正常。可见，通过建立测斜表，使用数据库显示钻孔模型，可以对原始记录数据进行校验及错误更正。

转换表(translation)是系统用于数据转换的表，通过对一些属性进行设置，可以实现某些特定要求下的数据过滤和备注，本研究矿山地质数据库构建中不对该表进行更改。

岩性表(lithology)记录每段探矿工程的岩性，包含hole_id、samp_id、depth_from、y_from、x_from、z_from、depth_to、y_to、x_to、z_to 10个字段，此外，还需要添加岩性字段。samp_id表示每个取样段编号，岩性字段记录每个取样段的岩性信息，其余字段用于记录样品段在三维空间中的起止位置。

样品表(sample)记录样品段信息，除已有字段外，在本研究矿山地质数据库建模中需要添加、样长和样品中所含各种元素的字段(图3)。

在建立各类表后，根据不同的数据类型和大小，需对表中原有字段或添加字段的属性进行设置，确保填入其中的数据正确。该类属性包括“类型”、“长度”、“小数位数”、“大小写”、“上下限”、“物理或虚拟表达式”、“引用字段或表达式”等。属性设置可根据录入数据的需求进行更改，如在“类型”属性中可选择固定长度(character)、浮点(real)；在添加字段的“类型”属性中可选择字符、布尔、日期、实数等；对“长度”、“小数位数”、“上限”、“下限”、“属性”的设置，可实现对记录数据的限制和过滤；对于“物理或虚拟表达式”属性的设置，可选择物理的、虚拟的和表达式3种；“引用字段或表达式”设置可根据需要进行手动添加。经过以上一系列操作，地质数据库框架便构建完毕。

图3 样品表中添加的各元素字段

1.3 钻孔数据导入

Surpac软件提供了“直接输入”和“导入数据”2种数据输入方式[2]，为加快数据库创建速度，本研究采用“导入数据”方式构建矿山地质数据库，即要求Execl文件中的数据与Surpac软件构建的地质数据库框架内的字段严格对应。数据导入后，系统会弹出1个包含数据载入数、更新数、拒绝数的“.txt”报告，并提示拒绝数据的原因。根据提示，对原数据中不符合的部分进行修改和设置，从而完成矿山地质数据库构建。

2 矿山地质数据库应用

在矿山地质数据库构建中，根据需要可将文字、数字类的钻孔信息(如孔迹，坑道取样轨迹线等描述类信息)转化为三维模型，最大程度上模拟出勘探工程中的实际状况，实现数据到模型的有效转换，钻孔在空间中的位置及其与矿体的相对关系便可一目了然。本研究调整系统中钻孔的显示状态，可在三维空间中显示出所需表达的数据类型，例如给钻孔数据中的岩性和样品品位设置对应颜色，可便于分析钻孔取样段中TFe品位高低，进而有效判断出有用矿物品位在空间上的分布规律(图4)[3]。

图4 样段中TFe品位在局部钻孔上的分布情况

在构建的钻孔数据库中可方便、快捷的进行数据查询(图5)，根据勘探和生产需要删除或更新数据信息。本研究构建的矿山地质数据库收录了测斜数据5 580条，孔口数据1 625条，岩性及样品信息36 000余条，利用数据库功能进行了钻孔数据优化，强化了数据保存整理工作，极大提高了重要数据存储的完整性、规范性和安全性[4]。

在矿体解译方面，利用本研究构建的矿山地质数据库，能够简单、准确、快速地确定矿体范围，设置钻孔显示风格，根据不同需要给相应岩性和样品段赋值，显示钻孔、导入矿体勘探线，利用剖面切割命令，可得到钻孔剖面与地表的交线，连接钻孔各岩性边界，确定矿体外推长度，并圈定该剖面的主要矿体形态(图6)。针对不同剖面进行重复操作，可建立矿体模型。

图5 矿山地质数据库中表数据查询界面

图6 矿山某剖面矿体解译结果

根据本研究构建的矿山地质数据库，可提高矿体储量估算的准确性。通过对钻孔数据库内的样品长度进行组合，可以作为矿体模型估值的数据源，也可以为后期采矿工程中的配矿工作做好准备。本研究按照样品全区的平均取样长度，在矿体内部进行组合，通过数据库中的数据提取命令，提取样品表中的全部样长，建立1个样长的文件，而后利用数据库分析命令下的基础统计功能，对全部样长进行统计(图7)，并生成报告文件[5]。同时还可根据数据库和矿体模型的相交情况得到钻孔与实体的相交报告。上述2个报告数据获取后，便可通过数据库组合命令，根据勘探工程，对样长进行组合。样长组合后生成的文件可在矿体储量估算中进行应用。