基于3DMine软件在非洲某矿山的三维建模应用

王 典

（云南铜业矿产资源勘查开发有限公司，云南 昆明 650000）

随着科学技术的日新月异，电脑已成为人类生活、生产中必不可少的工具。地质行业因其特有的海量信息、立体模型、资源动态变化等特点，对计算机的硬件配置要求较高，因此电脑技术的应用相对较晚。自二十世纪九十年代以来，国际上陆续出现了各类矿业软件，如澳大利亚WHITLLES、VULCAN、SURPAC，美国NINESIGHT以及英国DATAMINE等。随后，我国国土资源部也发文认定DATAMINE、NINESIGHT、MICROMINE、SURPAC、SD、3DMine、DIMINE等软件可以用于我国固体矿产资源储量的估算与评价[1-3]。目前，我国正积极推进资源储量估算“签字制”，预测随着该制度的正式实行，三维软件将在资源获取、开发及数字矿山建设等领域发挥更加重要的作用。

本文通过3DMine软件对刚果（金）某矿山三维地质建模及资源储量估算，实现了资源储量可视化和数据高效管理，为海外资源核实方法提供一定参考。

1 矿区地质概况

刚果（金）某矿山位于非洲卢菲利安弧形构造带的中部，卢本巴希市的北部，区域上主要发育元古界加丹加超群及新生代盖层，缺失古生界和中生界地层，其中，加丹加超群的地层总厚达5-10km。根据区域上广泛分布的两层混杂陆源沉积岩（冰碛岩），将加丹加超群自上至下分为罗安群(Roan)、恩古巴群（Nguba）和孔德龙古群（Kundelungu），其中罗安群是矿区内主要含矿层位。

矿区构造较为复杂，地层和矿体受构造的改造作用较为明显，层面发生弯曲形成局部揉皱。矿体赋存形态不仅受罗安群矿山组R.S.F.+D.st段的控制，同时还受断层F6、F7及局部地层褶皱的影响很大，在断层附近及褶皱核部，矿化连续性好，矿石的铜含量也相对较高。按照矿体赋存规律、品位的空间展布特征，综合地层、构造等因素，矿区共分为3个矿体，其中Ⅰ1为主要矿体，Ⅰ2、Ⅰ3为次要矿体，其余均为单工程或单剖面揭露的透镜状矿体。总体上，矿体形态以层状为主，但局部膨大，以21A-23A线表现较为明显。

2 三维地质建模

利用矿山勘查数据建立3DMine三维地质模型，并进行资源量估算的流程大致为：数据准备-建立数据库-剖面解译（手工圈定矿体边界）-建立矿体实体模型-建立矿块模型-矿块品位赋值-矿块资源类别赋值-资源量统计，见图1。

图1 三维建模估算资源量流程简图

3.1 数据准备

3.1.1 工程数据

应用3DMine软件进行矿体的圈定和资源量估算，至少需要三种基本数据：工程定位数据、工程测斜数据、样品数据（包含取样位置和分析结果）。

（1）定位表：主要用来定位工程的位置信息，参数主要包括工程编号、起始位置（横、纵坐标及标高）、深度及轨迹类型，轨迹类型一般采用曲线。对于槽探、剥土等地表工程，可抽象为倾角为0°的钻探工程，参与矿体圈连；

（2）测斜表：主要用来描述工程的测斜数据，表示的是工程的空间展布方向及形态，包括工程编号、深度、方位角和倾角；

（3）化验表：主要用来反映样品的基本分析结果，包括工程编号、样品位置（从、至）、品位（TCu、TCo）、样品编号和样长等。

3.1.2 地形数据

地形高程数据通过影像资料或野外地形测量数据导入3DMine后，形成等高线实体模型，进行三维显示，并加以修正。

3.2 数据库的建立与校验

3DMine软件在建立数据库时，采用的是模板化的技术，用户只需导入软件所必须的定位表、测斜表、化验表，系统将自动建立钻孔数据库，同时，通过数字形式的勘探资料建立钻孔立体模型，并以三维形态进行相关数据的管理和利用。

图4 “资源类别”属性赋值过程示意图

数据库建立后，要对化验结果相对标准偏差（变化系数）进行检查，一般变化系数在150%以内（图2），才可采用距离幂次反比法或地质统计学法进行块体品位赋值，否则，说明工程化验结果分布不均匀，或不具代表性，需要进行特高品位处理。

图2 样品结果检验

3.3 剖面解译，建立实体模型

剖面解译是地质工作者对矿体理解、推断的过程，也是3DMine创建实体模型中最重要的过程。该过程需要依据矿山认定的参数指标、矿体圈定原则，以及地质勘查规范，综合矿区成矿规律，圈定矿体。之后，在3DMine三维视图环境中，调入连接好的矿体边界线，利用闭合线连接三角网，在剖面间，顺序连接对应的矿体，最终将剖面间的三角网进行合并形成矿体模型，并进行相应的实体验证。

3.4 样品组合

无论采用何种估值方法，均需要对样品进行统计、组合，并形成可供3DMine提取的属性文件。如图3，通过对矿体内593个样品的样长进行统计分析，样品的平均样长为1.12m，因此，本矿区采用1.00m的长度对样品进行组合处理。

3.5 建立块体模型并赋值

块体尺寸的确定需要综合考虑矿体的形态、复杂程度和工程控制的网度，但并非块体尺寸越小，建模效果越好。根据以往经验，块体尺寸取工程控制网度的1/4较为合理。针对本区，块体尺寸设为走向25m，倾向25m，厚度1m，次级块体取各值的1/2。每个矿块赋以矿体号、矿石类型、品位、体重、最近距离、样品数、工程数、资源类别等属性。其中，矿体号、矿石类型、体重采用单一赋值；品位、最近距离、样品数、工程数在距离幂次反比法或地质统计学法估值过程中统一赋值；资源类别根据“最近距离”、“样品数”、“工程数”等结果进行条件赋值（图4）。

针对“资源类别”属性赋值，由于条件不同，软件在块体选取过程中会有较大差异，因此，也可通过在剖面图或平面图上，勾画出不同类型的轮廓界线，并圈连成分类轮廓体，对块模型进行单一赋值，计算资源储量。

图3 矿体内部样品样长统计直方图

4 小结

矿山三维软件可以实现对矿体及井巷工程的三维模型可视化，并抽取某一块段按不同需求快速计算资源储量，对资源获取及开发工作提供了较大的帮助，是地质工作常用工具的发展趋势。但需要注意的是，三维软件使用的距离幂次反比法或地质统计学法估算资源量，与传统的地质块段法相比，是两种不同的估算方法，两者的估算结果不能进行相互比较。因此，对于海外资源的核实工作，建议采用国外常用的三维软件估算方法（距离幂次反比法或地质统计学法），估算过程中要仔细检查样品变化系数、模型搜索半径、工程利用程度、样品选取数目、抽取样品距离等属性参数，确保三维模型建立的合理性，从而获得相对准确的资源储量结果。