露天矿山矿床地质特征及矿床模型构建分析

钟 锐

（江西省地质矿产勘查开发局赣东北大队，江西 上饶 334000）

经过多年的发展和变化，我国矿产行业所颁布的政策、发展战略规划等方面都有了巨大的改变[1]。传统的计量采矿技术管理方法和人工操作中的分步骤处理方式，早就满足不了露天矿山开采的速度和发展的需要，无法解决矿山高质量、大规模生产的技术规划问题，在科研中，业内专家创建了模型方法，尝试使用模型的建立来展示所研究的对象，并进行模型的逐步改进和完善，使所呈现的内容更向实研对象看齐[2]。当下设计模型的方法在研究复杂系统中被广泛使用，其结果事半功倍。它方便从各个层面以及活动动态等许多方面来构建相互之间的关系，用来描述和把握一个复杂的系统[3]。本文将利用Surpac系统建立矿床模型，研究露天矿矿床地质特征，分析矿床构造。

1 露天矿山矿床地质特征及矿床模型构建分析的方法

1.1 露天矿山矿床地质特征及方法的研究流程

我国矿山工程软件技术的研究和应用起步较晚。以地质统计学理论和方法为基础的可视化三维采矿软件的研究与开发目前还没有得到大范围的应用，它实际运用在工作中的程度也还不够频繁。幸运的是，许多国内致力于学习研究矿业的同行专家也在努力于矿业工作的软件研究及推广，这也使得阶段性成绩逐渐显现出来，研究人员制作了各种系统软件，相比较而言，其中相对成熟的软件要属数学经济“储存包”模型，矿产资源储量核算审核系统和软件系统、三维地质建模采矿软件系统系列等。国内也有很多学者对三维可视化技术进行了研究，但研究较为零散，主要集中在三维数据模型和数据结构方面。成熟的研究主要集中在地形的三维可视化方面。

1.2 基于Surpac系统功能特点的矿山建模过程

作为一个巨大的集成系统，Surpac可以最大强度的增加测绘工程师和地质工程师、建模工程师的技术信息。其系统特点如下：1，被引用在各个领域，其范围十分广泛；2，图形生成用户界面很有新意，画面也毫无卡顿；3，最大程度上的实现了三维图形系统的意义所在；4，建模时资源准确无误；5，地质数据库在不断汲取多用户开放数据库技术的好处及优点；6，实体模型在学习和使用上特别的方便简洁；7，块模型功能强大、灵活；8，采石场与露天矿厂规划清晰，二者之间的交互设计强；9，地下开采设计优越；10，流线型的测量的应用；11，强大的测量控制数据库；12，其他应用可以主动整合等一系列优势。

对地质有一个全方位的认识是矿山建模的重中之重。以丰富的认识为基础，根据建模要求合理运用采矿软件的各项功能。用地质建模数据搭建出一个完整的地形建模以及矿床工程系统的建立等，都可以划分为三维矿山模型构建的主要内容。因此，可开展选矿方法、应力场模型、优化采矿计划、优化计算机模拟系统等一系列任务。

地质实体模型的构建般包括以下部分：首先，解释地质。根据钻孔隧道的数据和已有的地质平面及剖面，在三维立体建模下给出解释，规定矿体的构造边界，一般是规定剖面。其次，勾勒出有等级的具体模型。在实体模型之上建立块模型和元素品模型，使用元素的分布规律得出隧道的有用数据，融合矿体块模型来建立整体模型。在品位赋值之前一定要分析初始化数据，根据统计得出最根本的变量，如矿石厚度、矿石品位的百分比、金属矿石重量分布等，确定尺寸赋值，选择最合适的赋值方式。

2 矿床模型构建实验验证

第一步是准确判定块模型的基本数据。根据露天矿区的主矿体和超基性岩体的主要形态和产状特征，判断矿区东南角的最小坐标是主矿体块体模型原点的所在地。具体坐标为x=9284，y=8397，z=455，矿区西北方向为坐标终端。岩矿体走向方向以块体模型旋转参数规定为321°22′，比较倾斜陡峭，勘探线方向为35°35′。第二采区采用机械化盘区下向分层水平巷道胶结充填。

充填采矿法中段高度为149.5m，中段高度为51.5m。中间一段分成若干段，每段分成层高15.5m的一层。该方法的方向为矿体倾向方向，即矿体在自然通过矿脉时所得厚度最大值的方向。所以第一步要将母块轴向尺寸设为计，然后结合矿区矿体形态和反复试验，轴向为矿体的走向和倾斜度。

第二步，定义块模型的属性。在自定义状态下数据库的字段可先看做一样的情况，后期操作根据对于深度的运用来添加不同一样的属性。

第三步，给定义下约束。由于矿体规模总数巨大，存在很高的整体性，应用水平目前还停留在勘探的状态下，目前在该地区不存在限制，未来将根据所用深度做攀升。根据以上叙述正式模拟出矿体主块模型，结果如图1所示(仅显示块体模型边界，未显示地表)。

图1 露天矿区主矿体的块模型

第四步是转入第二矿体的实体模型，包括一些不同体号的小矿体和地质数据库。发现主矿体体号为8。

第五步是将样本组合成行文件。地质数据库样本表中的数据。2号矿的地质勘查资料、矿山建设资料和勘探工程资料。2个矿井，以及一些隧道取样数据。样本长度大多为1.5m，但也有一些样本的长度为1.5m。

第六步是将地质的统计结果拿来分析。选择“地质统计-基本统计”界面，弹出对话框填写并选择对应的列表进行执行。对执行文件、统计结果、直方图、积分频率曲线、统计报告、概率曲线及散点图等数据进行基本统计分析。根据统计结果，镍、铜单样品的统计分析结果列于表1。

表1 基本统计分析结果

根据以上基本统计分析结果，不需要进行超高的数据处理。露天矿区主矿体数据库的关键数据来自钻孔样品。根据隧道中提取的样品能够观察出来钻孔样品的稀缺以及样品空间的分布存在聚集。从表1中还可以看出，样品中含有镍和铜这两种元素的模型沿直线向外簇状扩散，证明其分布不均。因此，使用八圆法进行数据搜索对矿区主矿体块体模型进行充填评价较好。

第七步是区块模型估值，生成等级模型。观察统计结果，分析镍和铜矿体的品位数据呈非正态分布，采用对数克里格金法实施区块模型的评估，但考虑到露天矿自这么多年以来一直采用样本数据加权法进行计算储量，运用数克里金法对块模型做出估算，可能会导致两者之间的差距变大，若估算精准，对矿山储量数据现有状态的更改则不会实现。

建立块体模型和品位模型后，使用相互组合模型的功能将三个模型相融合，从而构建整体露天矿的矿床模型。由此可以看出Surpac系统在矿床建模中的实用性和先进性。

3 结束语

本文通过露天矿山矿床地质特征及整体模型构建做出了相关的研究和讨论，提出了三维矿山模型的建立及其对于矿山矿石工作的应用过程。从软件Surpac系统的内容和使用方法可以看出，它是一个非常好的采矿工程可视化三维软件系统，它可以给到用户全方位三维矿山的构建，除去在此提到的功能，三维模型还可以运用在更多的领域，值得深入学习参考以及应用推广，像比如估值各类别的方式方法、交互编制采矿计划、设计爆破孔、矿石配比等多样化极强的操作，这都是系统功能的分支。