某银多金属矿三维地质建模及资源量估算

2022-08-17刘文凯张雄天

采矿技术 2022年4期

刘文凯，张雄天

(兰州有色冶金设计研究院有限公司, 甘肃兰州 730000)

0 引言

Micromine矿业软件是一款大型三维矿业软件，该软件广泛运用于矿山地质勘探、资源量估算、矿山开采设计等。Micromine矿业软件通过对矿体进行三维地质建模，实现了矿山数字化、可视化，对于矿山设计及促进矿山数字化建设具有十分重要的意义。

本文利用Micromine软件对某银多金属矿进行三维地质建模及其资源量估算。

1 地质概况

某银多金属矿大地构造位置属于内蒙古地槽褶皱系（Ⅱ）温都尔庙-翁牛特旗加里东地槽褶皱带。矿区内出露地层有侏罗系上统满克头鄂博组（J3mk）、第四系全新统（Qh）。矿区内主要构造以北东-南西向为主，构造类型以断裂构造为主，褶皱微弱。矿体赋存于构造裂隙中，与北西西向（310°～330°）节理裂隙密切相关。矿床属于与中生代火山热液有关的浅成低温热液矿床。

矿床内共圈定11条矿体，矿区规模最大的为I号矿体，其呈陡倾斜的大脉状产于地表136 m以下，是矿区最主要的矿体。矿体东西长634 m，倾向延深673 m，赋存标高1342～720 m，沿走向波折延伸，倾向上亦呈舒缓、波状产出。矿体走向109°～165°，倾向南199°～255°，倾角为65°～89°，平均为77°。矿体厚度为0.1～11.26 m，平均厚度为2.52 m。I号矿体平均品位Ag 330.06 g/t、Cu 0.31%、Pb 7.07%、Zn 6.80%。

I号矿体按矿石类型可分为两个矿层：中心为大脉状银铅锌硫化物块状矿层，走向、倾向上连续性较好，产状稳定，有用组分含量较高，编号为I-1号矿体，矿石量占I号矿体的22.47%，金属量占73.83%。紧邻该富矿层顶、底板产出有厚度不等的浸染状银铅锌硫化物贫矿层，编号为I-2号矿体，是近矿围岩具不同程度的矿化而形成。

矿石中主要有用元素为银、铅、锌、铜。矿石结构简单，块状矿石主要为半自形—它形晶粒状结构、交代结构，浸染状矿石主要为它形晶粒状结构、交代侵蚀结构。

矿石构造主要有块状构造、稀疏浸染构造、脉状、网脉状构造等。

矿石自然类型均为原生矿石，矿石工业类型为含铜的银铅锌硫化矿石。

2 钻孔数据库建立

钻孔数据库是三维地质建模的基础，主要由4个Excel电子表格组成，分别为孔口表、测斜表、化验表、岩性表（前3个为必要文件）。此4个表格中的基础数据主要是依据地质资料而创建，其中孔口表为定位文件、测斜表为轨迹文件、化验表为基本化验分析文件、岩性文件为不同区段的岩性信息。该银多金属矿共录入孔口数据178个、测斜数据1173个、化验分析数据4721个。

钻孔数据库建立后，将勘探工程的空间轨迹关联起来，形成了钻孔三维模型（见图1），实现了图形与属性数据的可视化，为下一步矿体三维建模提供准确的数据基础。

图1 钻孔三维模型

3 实体模型的建立

3.1 矿体剖面解译

将钻孔数据库进行三维显示后，需在每条勘探线上进行矿体轮廓线解译，即矿体的圈定。本矿矿体圈定原则与地质报告确定的原则保持一致，所采用的工业指标如下：

边界品位：Ag≥40×10-6、Pb≥0.30%、Zn≥0.50%、Cu≥0.20%；

工业品位：Ag≥80×10-6、Pb≥0.70%、Zn≥1.00%、Cu≥0.40%；

最小可采厚度≥1 m；

夹石剔除厚度≥2 m；

矿体有限外推时尖推两工程间距的1/2作为矿体边界，无限外推时按相应资源类别基本工程间距的1/2尖推确定矿体边界，采用米·克吨值（或米·百分值）圈定且工程位于边部时不再外推。

鉴于I号主矿体分为两个矿层：中心为大脉状银铅锌硫化物块状富矿层，外围为浸染状银铅锌硫化物贫矿层，在矿体解译时两矿层分别进行了解译，避免了后续资源量估值时贫富矿层混合估值而产生偏差。

解译后的矿体轮廓线见图2。

3.2 模型建立

矿体模型是一个三维空间三角网连接而成的实体，矿体模型的建立实现了矿体的三维可视化。在建立矿体模型时，不同的矿体分别建立不同的线框模型，利用各剖面解译完成的矿体轮廓线进行连接，连接方法选择等边三角形法。其中I号主矿体分别建立了I-1号富矿层和I-2号贫矿层两个线框。在I-1、I-2线框创建过程中，局部地段矿体边界三角网产生交叉，此种情况在当两个线框相隔较近或成包含关系时常有发生，不过在Micromine中，两个线框产生轻微交叉是允许的，并不影响后续的品位插值，可在矿块模型线框赋值时，通过赋值的先后顺序予以解决。但当交叉发生在同一个线框中时是不允许的，必须将线框修正至零交叉、零无效边后方可进行后续操作。

图2 矿体轮廓线

建立完成的矿体三维模型见图3。

4 资源量估算

利用Micromine软件进行资源量估算的流程：生成井中坐标→线框赋值→样长组合（特高品位处理）→建立空块模型→建立搜索椭球体→品位插值（资源类别划分）→模型报告。

4.1 生成井中坐标

生成井中坐标的目的是将样品文件中的品位数据转换至估值时所需要的三维数据，具体的实现过程是在样品文件中添加了东坐标、北坐标、高程三个字段，三个字段的数值是由软件根据孔口数据、测斜数据以及样品文件中的从、至字段自动计算生成。

图3 矿体三维模型

4.2 线框赋值

在估值的过程中，某一个线框的品位估值只能利用本线框内的样品数据来完成，因此，需要对已经生成完井中坐标的样品文件进行线框赋值，赋值的过程即对号入座的过程，每一个圈入矿体的样品数据都会添加一个矿体名称的属性。该矿I号主矿体分为富矿层和贫矿层，当线框赋值完毕后，富矿层内的样品只能对富矿体进行估值，贫矿层内的样品只能对贫矿体进行估值。

4.3 样品组合

为了确保用于估值的品位按照相同的样长进行加权平均，保证估值过程不出现偏差，需要对已知采样样品进行样长组合。样长组合是把已知采样样品的长度全部转化成同一长度，目的在于避免由于样品长度大使得其品位也高，在应用样品进行空间插值的时候，使得该样品分配的计算权值过大。

利用Micromine统计/直方图功能分别对I-1号富矿体及其他矿体内样品的样长进行统计分析，其直方图分别见图4、图5。

从图4、图5可以看出，I-1号富矿体内样长中值为0.6 m，均值为0.65 m，样长组合时按照0.5 m进行组合；其他矿体内样长中值为1.0 m，均值为0.95 m，样长组合时按照1.0 m进行组合。

4.4 建立空块模型

为了估算整个矿体的平均品位，需将矿体划分成若干大小相同的块段模型。建立空块模型的目的在于，通过模型中已知的采样点品位，利用特定的数学方法对其进行空间插值，直到每一个块段都有品位。

图4 I-1号矿体样长统计直方图

图5 其他矿体样长统计直方图

创建空块模型时，需要注意以下几点：

（1）空块模型的范围要包括全部的矿体；

（2）空块模型要选择合适的尺寸；

（3）根据矿体产状对空块模型进行适当的旋转，以便块更好地落在矿体内；

（4）使用地表DTM模型、矿体线框模型等已知数据，对块体模型进行赋值，以区分块体是否位于矿体内、是否位于地表下；如有必要，也需要区分该块体是氧化矿还是原生矿；

（5）次分块方法：次分块需要分的足够小，以便能更好地模拟边界（如矿体边界），但是同时也需要考虑计算机的运算性能。

鉴于本矿床矿体厚度较薄，空块模型大小确定为5 m×1 m×5 m，次分块尺寸为2.5 m×0.25 m× 2.5 m，空块模型经次分后共包含459 865个单元块。

4.5 建立搜索椭球体

搜索椭球包含与矿块品位估值相关的样品品位，不包括无关的（不需要的）品位。根据矿体的产状设置搜索椭球体的参数，以便更快更准地进行插值。

在建立搜索椭球体时，先将搜索椭球体的显示中心落在矿体中间，以便能更好地比对矿体形态；搜索椭球体第一回次的搜索半径一般为勘探间距的1.2～1.5倍，本矿选择1.2倍即60 m为初次搜索半径；扇区选择为8个，每个扇面的最多点数为6。

4.6 品位插值

根据创建的空块模型，设置的搜索椭球体参数，即可对每个空块进行品位插值。品位插值的方法有多种，主要有距离幂次反比法、克里格法、多重指示克里格等，其中以距离幂次反比法应用最为广泛。由于各样品距离待估点的距离不同，其品位对待估点的影响程度也不同。距离待估点越近的样品，其品位对待估点的影响也就越大。因而在计算中，离待估点近的样品的权值应比离待估点远的样品的权值大。距离幂次反比法就是基于这一思想产生的。

在估值过程中，采用1次估值往往不能将待估块段全部完成估值，往往需要2次或3次才能完成。在估值完成的块模型中不应有缺失的品位值，在矿体内部的块应该检查是否全部都已插值。

在Micromine软件中，资源类别的划分与传统块段划分方法有所不同。在软件中，当建立搜索椭球体估值参数时，可通过设置搜索半径和参与估值的工程数对资源类别进行划分，但这往往与地质报告中传统地质块段法统计出来的各类别资源量相差较大，且现阶段来讲，通过软件划分的资源类别还未能普遍运用于报告编制或矿山设计中。因此，为减少不同类别资源量的误差，有必要圈定不同类别资源量的线框模型，资源类别线框模型可参考地质报告进行圈定。资源类别线框圈定完成后，通过线框赋值即可实现对每个单元块资源类别赋值。

该银多金属矿品位插值完成后的块体模型见图6、图7。从Ag品位分区间显示可以看出，I-1号富矿体品位明显比其他矿体要高。

进行资源类别赋值后的块体模型见图8。从图8可以看出，控制程度较高的地段集中于上部由坑道控制的1200 m、1100 m中段。