大宝山矿地质模型的建立与应用

林秀云，邱振华

(广东省大宝山矿业有限公司，广东 韶关市 512128)

0 引言

随着我国科学技术的发展，尤其是矿业软件方面的迅猛发展与企业数字化理念的提升，三维软件在矿山的应用越来越普遍，提高了地质人员的工作效率，并提高了管理矿山日常生产活动的效率。

大宝山矿是一座大型多金属露天矿山，矿物种类较多，以铁、铜、铅锌、硫、钨为主。＋750m以上主要为褐铁矿，＋750m以下为铜、铅锌、硫、钨矿。褐铁矿已于2015年采完，目前主要开采铜硫矿。铜硫矿区以勘探线号划分为南、中、北3个区域，15线以南为南部矿区，以铅锌矿、磁黄铁矿型铜矿、磁硫矿为主，局部伴生钨矿；15线至51线为中部矿区，以黄铜矿、硫铁矿为主，局部见铅锌、钨等；51线至63线为北部矿区，以黄铜矿、硫铁矿为主，少量铅锌。各矿区矿体之间组合比较复杂，不同类型的矿体常相互叠置产出，同一类型矿体分枝复合也常出现。复杂的矿体地质条件给矿山地质工作带来了繁重的任务及难度。

因此，亟待运用DIMINE三维软件在大宝山矿建立钻孔数据库和矿体三维模型，使地质资源成为一个随时可以查阅、分类、抽取的“图书馆”，为矿山日常生产工作打好基础。

1 地质模型的建立

依据大宝山矿实际状况，建立了地质数据库、地表模型、矿体模型、矿块模型与估值等。

1.1 地质数据库的建立

地质勘探数据是地质建模的基础数据，完整的勘探数据对矿山地质工作意义重大。通过建立标准地质勘探数据表格，将地质勘探数据完整保存下来，同时利用该表格快速建立三维钻孔数据库。

地质勘探数据表格包括：钻孔信息、测斜、岩性、回次、样品、岩心轴夹角、标本采集、层位代码等9项内容，其中开口表、测斜表、样品表3项信息表包含了建立三维钻孔数据库的基本信息。利用地质工程数据表可建立三维钻孔数据库。首先，将开口表、测斜表、样品表分别另存为csv格式数据表；其次利用软件数据表的导入功能，导入上述3个csv格式数据表，然后建立DIMINE钻孔数据库。建立钻孔数据库可使地质勘探等实质工作记录更加清晰。

1.2 地表模型的构建

数字化地表模型DTM(Digital Terrain Model)是建立三维地质实体模型的重要组成部分，建立好地表模型可使人们在宏观上对矿区位置有清晰的认识。地表模型能对技术经济指标、工程量的计算起到约束作用。地表模型通常由若干赋坐标值地形线和散点生成。首先要用AutoCAD对地形等高线图进行矢量化，接着导入DIMINE软件，最后创建DTM指令生成地表模型。

1.3 矿体模型的建立

矿体模型的建立是整个模型建立过程中最重要的部分，其建模步骤如下：

（1）整理钻孔资料，建立矿床的钻孔数据库；取得钻孔样品信息。

（2）钻孔数据库经显示，结合地表模型、各勘探线剖面图圈定钻孔所控制的边界范围，形成矿体轮廓线，以勘探线33线为例，如图1所示。

（3）通过不同算法连接相邻线框、线或点来构建三维模型。

1.4 创建矿块模型与估值

块段建模是矿床品位推估及储量计算的基础，通过DIMINE软件创建的矿体模型是为了模拟矿体的实际轮廓，用来表示矿体的空间形态，没有实际性的内容，因此，需要创建一个矿块模型并对其赋值（比重和品位等），这样就可以将矿体模型中的矿石量和金属量统计出来。矿块模型创建步骤如下。

（1）创建空块段模型，包含整个矿体模型。

（2）建立椭球体，为块段模型距离幂估值做准备。

（3）距离幂估值，以椭球体为中心，不断扩大搜索半径，直到矿体内所有的单元块都估到值。

（4）为了储量统计的便捷，需要进行矿体类型赋值对不同的矿石类型块段用不同的数值表示；根据《大宝山多金属矿床工业指标调查报告》中体重的确定，矿体的体重是依据矿体硫含量区间所确定的，因此，对每个单元块进行体重赋值。

2 地质模型的应用

在近几年的应用与实践中，大宝山地质模型的建立，取得了良好的效果，给采矿、地质管理带来了极大的便利。其主要应用于二次圈矿、二级矿量管理、采剥计划编制、建立钻孔模型查找采空区坐标等。

2.1 二次圈矿

二次圈矿在大宝山矿主要用于采矿配矿、探采对比等工作，利用二次圈矿数据有效指导配矿，实现降低矿山贫化损失指标，确保入选原矿质量，让采矿管理更加精细化、合理化的目的。如图2所示，利用大宝山矿地质模型与实际钻孔品位对649m层面39线爆区进行二次圈定矿量，准确划分了矿岩分布情况，详细获取了原矿铜、硫品位及矿量，为现场配矿、废石排弃等铲装工作提供了准确可靠的地质资料。

图2 二次圈矿案例

2.2 二级矿量管理

二级矿量的计算根据矿山二级矿量的统计方法和原则，开拓矿量为已开拓台阶露出的矿体矿量；备采矿量为台阶平面和边坡面两个面出露的独立矿体的矿量。

通过DIMNE软件在当前开采区域范围建立开拓模型和备采模型，如图3所示，通过对开拓、备采模型的圈定，能快速、准确地计算、统计各台阶、各区域二级矿量的信息，为采场生产提供服务。

图3 开拓模型和备采模型

通过DIMNE软件计算二级矿量，相对传统方法更及时、准确、直观，通过计算各个不同时期的二级矿量，为制定生产计划、采剥配矿和及时调整采剥范围提供了参考依据，有效保障了采场的平稳生产。

2.3 采剥计划编制

利用DIMNE地质模型可以简便、快捷地编制年度、季度采剥计划。首先要对地质模型进行赋值、配色，以显示出模型内开采区域的矿体分布状况。其次根据矿体分布状况，由上、下台阶依次圈定计划推进线。根据制定好的采剥计划模型，计算出计划推进层面的各种参数指标，如年度、季度采矿量、矿石品位及采剥总量。最后对年度、季度计划的采剥总量和采矿量等进行汇总。计算过程只要输入设定的参数约束条件，DIMNE软件便会自动计算，可同时获得采剥计划的总体采剥数据及各个计划层面的采剥数据。操作方法简便且快速、准确，通常只需要做出二三次微调，就能确定计划推进范围的采剥计划（见图4）。

图4 第三季度采剥计划模型

与传统的手工制作采剥计划相比，利用地质模型编制采剥计划，具有操作快速准确、效率高、易于调整、可靠可行性高等特点，利于采矿作业优化管理，可提高采矿管理技术水平。

2.4 建立钻孔模型查找采空区坐标

利用DIMNE软件建立钻孔模型，能快速查找钻孔探测到的采空区坐标信息。将平面坐标、方位角、钻孔角度、孔深相应输入赋值，就可产生钻孔模型(见图5)。通过模型可直接获得采空区顶、底板平面坐标。根据采空区顶、底板坐标上CAD图圈定采空区(见图6)，为下一步探测、激光三维扫描采空区提供依据。与传统公式方法计算孔底采空区坐标相比，DIMNE软件建立钻孔模型的应用更加便捷、准确、效率高。

图5 钻孔模型

图6 采空区平面位置图

3 结论

自2016年建立大宝山矿DIMINE地质模型以来，随时可以查阅、分类、抽取地质资料，极大方便了地质资源的储量管理，为年度、季度、月度采剥计划提供了可靠矿产资源储量数据。经过近几年运用DIMINE地质模型编制生产采剥计划，优化采矿管理，实现了矿山采矿优化管理及资源的综合利用，有效降低了生产勘探和采矿成本，提高了企业的经济效益。

大宝山矿利用DIMINE地质模型对储量进行二次圈定，有效指导实际采矿配矿工作，减少矿山贫化损失，提高矿石质量，使得采矿管理更加精细化、合理化。从而实现“科技兴矿”。

利用DIMINE软件建立钻孔数据模型查找采空区坐标、方位等，为进一步探测采空区提供了可靠准确的数据依据，实现了“科技兴矿”。