基于Surpac的三维地质建模及可视化应用

杨克明，李保倩，韩光辉



基于Surpac的三维地质建模及可视化应用

杨克明，李保倩，韩光辉

(中国黄金集团嵩县前河矿业有限责任公司，河南 洛阳市 471433)

三维地质建模及其可视化是数字矿山建设的基础。借助Surpac三维矿业工程软件，简述了三维地质建模的主要流程，并以某金矿为例，依据其原始数据，创建了地质数据库，构建了地表模型、矿山实体模型和品位块体模型，并采用距离幂次反比法对矿体品位进行了估值计算，在此基础上实现了对资源储量的动态管理。

Surpac；金矿；三维地质建模

由于矿山企业数字化、信息化的发展，以平面图和剖面图为主的传统二维地质信息已渐渐不能满足生产发展的需求。三维地质建模作为数字矿山建设的关键技术之一，能够将复杂的地质信息准确直观地进行可视化表达，对地质资源储量进行系统化管理，为地质工作者提高了工作效率，同时为矿山的地质找矿、合理开采及动态管理提供了科学依据，成为矿山地质的必然发展趋势。

本文以某金矿的原始数据为例，借助三维数字软件Surpac来创建矿山三维地质模型，其主要流程包括原始数据收集与处理、地质数据库的创建、剖面解译、实体模型和块体模型的创建、品位估值和资源储量估算。

1 地质数据库

本次研究的金矿属构造蚀变岩型金矿，矿区出露地层比较简单，主要为长城系熊耳群火山岩。区内熊耳群地层呈单斜产出，北东向展布，向北西缓倾，倾角20°~30°。不同规模、不同方向的断裂较为发育，相互交切，构成了区内的基本构造格架。区内断裂按其展布方向分为近东西向、近南北向、北东向3组。以近东西向断裂相对发育，且规模较大。区内岩浆活动强烈，其中以燕山期的岩浆侵入为主，黄铁绢英岩化、黄铁矿化、硅化、多金属矿化与金成矿关系密切。

本次建模共收集钻探工程数据47个，勘探线剖面图16张，样品1980个。根据surpac地质数据库格式要求，将数据整理为Surpac可以接受的csv格式文件，包括钻孔数据、测斜数据、化验数据及岩性数据4个文件。

在Surpac中创建地质数据库，然后在数据库中创建collar表、survey表、sample表及岩性表4个数据表，将整理后的4个csv数据文件分别导入相对应的数据表中，即完成地质数据库的创建，数据库中的表结构如图1所示。

Surpac软件具有强大的三维可视化功能，数据库创建完成后，通过对sample表中不同区间的品位值以及岩性表中不同的岩性分别赋予不同的颜色，设置其显示风格，根据显示风格可以将钻孔的相应信息进行三维可视化显示，效果如图2所示，同时还可以对数据进行查询、编辑、更新和统计分析等操作。

图1 地质数据库中的表结构

图2 Surpac中钻孔数据显示效果

2 实体模型

2.1 地表模型

创建地表模型可以直观地表达地表与矿体等地质体的三维空间位置及其相互关系，其可以由地形图中的等高线直接生成。将CAD图件中的等高线图层及其高程值提取出来，将提取后的等高线文件导入Surpac中，保存为Surpac线文件，利用Surpac中的DTM工具生成DTM地表模型。

2.2 矿体解译及实体模型

矿体实体模型就是利用轮廓线重构面技术，在相邻勘探线之间用三角网连接三维矿体表面，并将矿体两端封闭起来。矿体实体模型由一系列相邻三角面形成的内外不透气的实体组成，可用于后续体积计算、任意方位切割剖面、与地质数据库相交形成矿体相交线及块体估值约束等。本文采用勘探线剖面法解译的方式创建实体模型：

(1) 将csv格式的勘探线文件导入surpac中，保存为勘探线线文件，进行端点属性显示；

(2) 按各勘探线切地形剖面，保存地形线线文件；

(3) 在各剖面上，根据矿体形态特征及边界品位，将品位值大于1 g/t的样品分界点按照顺时针方向圈连，形成一系列闭合线，即为矿体解译线。外推点确定原则为：有限外推采用工程间距的二分之一，无限外推采用工程间距的四分之一；

(4) 利用矿体解译线，创建三角网，并选择合适的方式建立实体模型；

(5) 进行实体有效性验证，验证通过即为所创建的实体模型，其三维显示效果如图3所示。

图3 实体模型三维效果

3 品位块体模型

3.1 块体模型

块体模型直观上来说是将实体模型分割成许多带有属性的小单元块，默认每个单元块代表的矿体块是均质同性的。建立块体模型首先要确定模型范围及单元块尺寸的大小。单元块尺寸决定了模型的计算精度，不宜过大或过小，单元块尺寸的确定需从矿床开采方式、勘探网度及矿体特征等方面综合考虑。本文根据金矿的实际情况，设置单元块尺寸为10 m×10 m×5 m，最小块尺寸为5 m×5 m×2.5 m，模型效果见图4。

3.2 品位模型

品位模型是在块体模型的基础上，利用已有的样品品位值，采用一定的数学方法对各单元块的品位属性进行插值，形成带有品位属性值的块体模型。本文采用距离幂次反比法对品位进行插值。

图4 块体模型三维效果

4 资源动态管理

在所创建的品位块体模型的基础上，通过设置边界品位及其他限制参数，可以实现对不同品位区间、不同标高及各储量级别的资源储量报告，在需要约束块体时，还可以建立任意约束条件下的储量报告，获得所需求的相关资源数据，实现对资源储量动态管理的目的。

5 结 语

(1) 本次研究借助Surpac软件创建了地质数据库，完成了地表模型、三维实体模型及品位块体模型的创建，并实现了模型的三维可视化显示，在此基础上实现了对金矿资源储量的动态管理。

(2) 本文依据某金矿的实际地质资料进行建模，实现了从传统的二维找矿向三维空间发展的突破，促进了数字化矿山的发展进程，对矿山今后的深部找矿工作及生产规划工作提供了指导性依据。

(3) 随着地质勘探工作的不断推进，需对模型不断进行更新和完善，使模型更加符合矿山实际和开采需求，以实现对矿山地质工作的实时动态管理。

[1] 向中林,白万备,王 妍,等.基于Surpac的矿山三维地质建模及可视化过程研究[J].河南理工大学学报,2009(3):307−311.

[2] 昌 仪,张明明,周涛发,等.基于Surpac的沙溪斑岩铜矿铜泉山矿段三维建模研究[J].矿物学报,2011(S):938−939.

[3] 王 磊,王正海,段建军.基于Surpac的矿山三维地质建模[J].矿业工程,2013(6):53−55.

[4] 王利东,李海泉,周云满,等.Surpac在超大型多金属矿三维地质建模中的应用[J].采矿技术,2014(1):85−88.

[5] 王银秀,李业伟.Surpac软件在三维地质建模中的应用[J].地质学刊,2014(3):445−450.

[6] 娄渝明,韩 鹏,邓煜霖,等.Surpac软件在三维地质建模中的应用[J].四川地质学报,2017(6):339−341.

[7] 田修启,曹 渊,蒋永芳,等.基于Surpac石墨矿三维地质建模及资源量估算[J].矿产与地质,2017(6):641−645.

[8] 阮诗昆.基于Surpac的紫金山金桐矿床三维地质建模[J].地质学刊,2017(9):421−427.

(2018−07−17)

杨克明(1990—)，男，河南周口人，助理工程师，主要从事地质勘察工作，Email:1207755398@qq.com。