甘肃地区有色金属矿山精准找矿预测系统设计及应用

焦 阳，冯俊环

（甘肃省地质矿产勘查开发局第一地质矿产勘查院，甘肃 天水 741020）

当前甘肃地区矿产资源的需求量不断增加，在甘肃省各有色金属矿山中，地表的矿产资源逐渐减少，而找矿工作仍以易识别矿、浅部矿、地表矿为主，因此，设计找矿预测系统，对有色金属矿山中的难识别矿、隐伏矿进行预测，保证甘肃地区矿业资源的可持续利用，具有重要意义。现阶段，国外找矿预测研究较为成熟，应用现代遥感技术，收集矿区样品辐射的电磁波，整合分析收集到的地质信息，将信息数据传输至接纳设备，由控制中心加工处理信息数据，搭建矿山的模拟断层和空间展布，输出找矿预测结果。国内找矿预测研究同样取得较大发展，文献[1]利用卷积神经网络，构造一个数字勘探模型，利用MAPGIS组件应用技术，提取多种来源的地质信息，总结不同类型矿产资源的化学特征，根据矿体元素异常图，分析矿产资源的演化规律，按照矿体元素异常浓度，划分矿体目标元素的分布矿带，结合控矿构造的空间关系等信息，圈定金属矿山的预测区域[1]。结合以上理论，针对甘肃地区有色金属矿山，设计精准找矿预测系统。

1 甘肃地区有色金属矿山精准找矿预测系统设计方法

1.1 系统硬件设计

优化遥感改装设备、钻井改装设备，保证甘肃地区有色金属矿山勘察数据的采集精度。根据应用需求和业务快速变化、数据多样化特点，采用灵活性、轻量化相匹配的插件结构和框架，把系统结构分为数据层、业务层、表示层，对数据层的钻井设备进行优化。选取马达、动力设备、钻孔机，组成矿山钻探仪，利用内部电机装置，为地质勘察点提供压力，通过中央控制器，设置矿山的矿点井深，进行打孔钻洞，采集有色金属矿山的底层岩石样品[2]。其中钻孔机选择XY-6型号的岩心钻机，该钻机的立轴转动速度、可进行速度的调控范围大，底盘采用分轮牵引的方式，液压阀、液压泵等动力装置，均采用进口零件，通过履带运转、转向操作的方式，进行移动钻井[3]。为钻孔机配置水刹车、制动设备、湿式离合器，增大钻孔机体积，使设备运行时中心更加稳定，回转器采用普通型、大通径两种装置，配备6个可变档的操作空间，以此增加钻孔机给进行程[4]。利用变速箱、液压无级变速，决定钻孔机操作时的机体力量，采集初始地质数据，优化后的矿山钻探仪尺寸为3720×1380×2020mm，技术参数如下表所示：

表1 矿山钻探仪技术参数

矿区底层地质数据采集完毕后，对遥感设备进行优化，区分矿山区域的电磁波发射源，划分为设备过滤折射的感光区域、以及设备直射的感应区域[5]。集中合成矿区图像，输出矿区样品的分析结果。至此完成遥感设备、钻井设备的优化，实现系统硬件设计。

1.2 系统软件设计

分析矿山的成矿预测要素，计算金属矿山靶区的成矿有利度，预测金属矿山出矿区域。建立空间数据库，统一管理采集的地质勘查信息，对信息数据进行分类，在同一坐标中输入数据库，实现地质信息的格式转换，形成具有统一文件格式的空间数据库。建立采集地质信息的逻辑关系，根据空间数据库、地质图、地质勘查报告、平面图、钻探和探槽记录等文件资料，集成成矿环境、成矿条件、异常系列、成矿过程、矿床变化、矿床保存、矿化系列等信息数据，分析有色金属矿山的成矿规律，总结出矿山的找矿标志和控矿因素[6]。提取金属矿山的成矿预测变量，包括找矿因素、找矿标志、成矿规律，其中找矿因素包括是否发现过金矿、是否存在断裂构造、褶皱构造、裂隙构造、岩浆岩被腐蚀程度异常、岩浆岩物化控制度异常、岩浆岩性质异常、元素分布异常、元素丰度异常、元素组合异常，找矿标志包括有色金属重砂异常、岩石蚀变性异常、矿产出露异常[7]。若物探异常和化探异常的面积求和越大，成矿标志的存在标志越多，判断矿山的出矿概率越大[8]。利用权重法，计算金属矿山的成矿有利度，计算公式为：

其中H为金属矿山的成矿有利度，为金属矿山的成矿预测变量出现概率，为各成矿预测变量的权重系数，n为金属矿山的成矿预测变量数量。设定成矿有利度上限和下限，当成矿有利度小于下限时，判断区域成矿条件不利，当成矿有利度大于下限、小于上限时，判断区域成矿条件较好，当成矿有利度大于上限时，判断区域成矿条件极好。至此完成金属矿山靶区的成矿有利度的计算，实现系统软件设计，结合硬件设计和软件设计，完成甘肃地区有色金属矿山精准找矿预测系统设计。

2 实验论证分析

将此次设计系统，与常用有色金属矿山精准找矿预测系统，进行对比实验，比较找矿预测准确率、及圈定成矿面积的出矿覆盖率。

2.1 实验准备

选取甘肃地区某金矿山作为实验对象，该矿区资源丰富，主要岩石为中元古界长城系、新太古代片麻岩、闪长质-花岗闪长质等，区域内主要构造为褶皱构造，褶皱带方向为东西，区域岩浆岩发育完整，含有新太古时期的金矿变质杂岩，通过地质作用，形成Au含量较高的岩浆岩。设计系统提取的预测要素、要素变量如下表所示：

表2 金矿山成矿预测要素

2.2 实验结果

对金矿区域进行划分，划分为19个靶区，两组系统分别对19个靶区进行找矿预测，筛选成矿条件较好、和成矿条件非常好的靶区，舍弃成矿条件不好的靶区。将靶区成矿预测结果，与研究所已有的靶区成矿信息进行比较，得到预测结果与已有成矿信息的吻合程度，计算预测靶区成矿的预测准确率，实验结果如下表所示：

表3 靶区成矿的预测准确率实验结果（%）

由上表可知，设计系统靶区成矿的平均预测准确率为98.54%，常用系统靶区成矿的平均预测准确率为93.47%，相比常用系统，设计系统靶区成矿的预测准确率提高了5.08%。19个靶区中的成矿靶区编号分别为1、3、4、5、8、10、14、15、16、17、19，两组系统进一步预测成矿靶区的成矿面积，并对成矿面积进行圈定，根据研究所已有的靶区成矿信息，计算预测的成矿面积，相比实际出矿面积的覆盖率，进行20次实验取平均值，实验结果如下表所示：

表4 圈定成矿面积的出矿覆盖率实验结果（%）

由上表可知，设计系统圈定成矿面积的平均出矿覆盖率为91.94%，常用系统圈定成矿面积的平均出矿覆盖率为86.09%，相比常用系统，设计系统圈定成矿面积的出矿覆盖率提高了5.85%。综上所述，设计系统相比常用系统，提高了靶区成矿预测的准确率、及靶区圈定面积的出矿率。

3 结语

此次研究针对甘肃地区有色金属矿山精准找矿工作，设计了一组找矿预测系统，提高了靶区成矿预测的准确率、及靶区圈定面积的出矿率。但此次研究仍存在一定不足，在今后的研究中，会引入GIS智能化技术，自动转换空间信息与地质变量，将非空间数据转换成空间信息，提高矿山地质多源信息的整合度。