Dimine软件在金川矿区24#主矿体生产探矿中的应用

2023-08-24王俊超冯有鑫李小严蔡光耀陶旭云翟如一王士鑫刘鹏山范梦影

现代矿业 2023年7期

王俊超冯有鑫李小严蔡光耀陶旭云翟如一冯琎王士鑫刘鹏山范梦影

（金川集团股份有限公司）

金川铜镍硫化物矿床位于甘肃省金昌市境内，至今已开采60余年，是中国最大、世界第三大铜镍硫化物矿床。金川岩体出露面积较小，仅有1.34 km2，但矿体占比较大，是一个典型的“小岩体成大矿”矿床。随着金川铜镍硫化物矿区开采年限及深度的增加，富矿、特富矿比例逐年降低，目前已降至20%以下，贫富矿资源比例严重失调，导致矿石出矿品位逐渐降低，矿山服务年限缩短，亟需勘探优质的富矿、特富矿资源缓解当前局势。通过前人找矿成果和经验表明［1-2］，金川铜镍硫化物矿床24#主矿体上下盘均具有较好的找矿潜力，24#主矿体东延区段矿体受断层活动影响，破碎带穿插、矿体整体性较差，找矿信息明显，是生产探矿的有利靶区。针对上述找矿靶区及对应的构造特点，可采用施工探矿道或增加探采结合工程等多种手段，在24#主矿体东延区段进行找矿探矿，增加矿石资源。

金川矿区以Dimine 矿业软件为平台，将矿体建模、储量模型、生产探矿和生产设计等各方面进行融合，实现矿山数字化、信息化和智能化，为生产设计和日常管理提供新思路。本文通过Dimine 矿业软件建立生产探矿区段钻孔空间分布图以及三维矿体模型，建立地质勘探数据库，进一步准确估算矿体储量，为生产设计提供支撑性依据。

1 区域地质背景

金川铜镍矿区大地构造位置位于阿拉善地块西南缘龙首山隆起带内［3］。阿拉善地块在塔里木地台与华北地台相接的部位，北以阿拉善地块相邻，南以祁连造山带相接，西以金塔—鼎新断裂与塔里木板块为界，向东尖灭于银川以西，略呈近东西向弧形分布［4-5］。区域内主要出露的地层为古元古代龙首山群白家咀子组，其岩性主要为大理岩、斜长角闪岩、斜长片麻岩以及混合岩等，且赋矿地层为白家咀子组。龙首山隆起带经历多期构造变形事件，整体呈北西向，线状构造较为发育，其边缘两侧深断裂及次级断裂发育，控制着岩浆岩的分布。区域内岩浆作用强烈，主要发育有镁铁质-超镁铁质岩体和花岗岩体，但矿区内主要发育镁铁质-超镁铁质岩体，呈岩墙状及脉状产出，岩体沿北西—南东向展布，受龙首山隆起带两侧深断裂控制。

2 矿床地质特征

金川超基性含矿岩体主要包括纯橄岩、二辉橄榄岩、斜长二辉橄榄岩、橄榄二辉岩等，总体呈北西—南东方向展布，与区域构造线大体一致，长约6 500 m，宽20～530 m，出露面积大致为1.34 km2，倾向SW，倾角50°～80°。含矿岩体形态受一系列NE 向断裂构造控制，其中F8、F16-1、F23 断裂将含矿岩体由北西至南东向依次划分为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ岩体（图1），命名为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ矿区［6-8］。

3 生产探矿区地质概况

目前24#主矿体是金川铜镍矿区主要的开采矿体之一，该矿体属熔离-贯入型硫化物铜镍矿体，分布在超基性岩体下盘的二辉橄榄岩和含辉橄榄岩及纯橄榄岩中，呈似层状，走向N30°～40°W，倾向SW，倾角62°～86°；局部产状变化较大，有直立或反倾现象。矿体整体长1 100～1 300 m，宽10～200 m，厚10～175 m，呈东薄西厚，延深800 m（980 m 水平），未见尖灭，沿走向、倾向上膨缩现象明显，呈波状延伸，局部呈分枝复合现象，在19～20行被断层错断，错距较小。

本次生产探矿区位于24#主矿体东延方向，目前该矿体已回采至1 210 m分段，由于矿体向南西侧伏，东面的矿体呈尖灭趋势，且采区处于岩体与破碎带交界位置，构造活动较强烈，构造较复杂，多种矿体及脉石相互穿插。特富矿矿石呈鸡窝状分布，随着深度变化，地质界线变化极大，地质环境较为复杂，但24#主矿体东延，所产出特富矿石镍品位高达7%，开采经济效益较高，对矿区矿石品位具有一定调节作用。

4 钻探工程施工

为了保证金川矿区后期品位持续稳定，进一步验证并控制24#东延矿体的规模、形态、品位及储量，开展本次钻探工作。由于本次探矿区域内有较多的措施工程及采空区，为避免钻探施工影响采场生产及防止钻杆掉入采空区，使用Dimine 矿业软件对采空区、措施巷道及设计钻孔进行建模，明确三者之间的空间位置关系，同时可以更清晰直观地观察设计钻孔的探矿范围，保证了探矿工作顺利进行。

本次钻探工作使用KY-500 型全液压坑道深矿钻机进行钻孔施工，在24#主矿体1220 水平架设钻机共施工11 条钻孔，未施工到位废孔4 孔，验收合格钻孔7 孔，合格钻孔岩心采取率为84.79%，钻孔岩心中均有不同程度矿化，其中ZK1220-8 钻孔见矿程度最好，累计见富矿27 m（表1）。

5 建模及储量估算

通过综合整理以往勘探区相关地质资料及本次探矿钻孔数据，使用Dimine 矿业软件建立24#主矿体东延矿体模型及生产勘探数据库，以铜和镍为主要元素进行资源量计算，完成建模和储量估算［9］。

5.1 矿体模型建立

钻孔数据样品组合以2021 年发布的金川集团股份有限公司企业标准《矿山地质测量工作技术标准》为依据。即边界品位（镍）：贫矿≥0.3%，富矿≥1.0%，晚期贯入型特富矿≥3.0%，重点注意特高品位的处理，将高于矿床平均品位6～8 倍的定为特高品位，以平均品位值代替特高品位来计算。

矿体圈定严格遵守相邻工程间有限外推，边缘见矿工程无限外推原则，以24#主矿体东延已揭露矿体产状及形态为依据，结合本次施工钻孔数据的矿段组合文件解译矿体轮廓线，建立三维矿体模型。该矿体模型标高范围为1 204～1 175 m，根据模型形态分析，24#主矿体东延矿体目前分为东、西两块，中间被二辉橄榄岩截断，东边矿体较小，随着标高降低，逐步有尖灭迹象，西边矿体规模变化不大，但富矿有变小趋势，贫矿有增大趋势。单独矿体厚度≥1 m 的予以圈定，小于1 m 者，按废石处理（特殊情况除外一般）。

5.2 估值方法及原理

对储量估值方法进行筛选和对比，结合现有钻探数据，采用距离幂次反比法进行估值。距离幂次反比法作为一种应用范围比较广的插值方法，其原理简单易懂、计算结果准确可靠，距离幂反比法是目前最常用的空间内插方法之一，是一种与空间距离有关的插值方法，在计算插值点取值时按距离越近权重值越大的原则，用若干临近点的线性加权来拟合估计点的值。

计算公式为

式中，g为估计值；gi为样本；di为距离；p是距离的幂次，当品位变化较稳定时，采用幂次等于2，当对于品位变化较大的估值时，幂次等于3［10］。

5.3 块段模型建立

矿体模型能够直观地反映矿体的空间形态和体积，但矿体的品位和岩性及其分布情况在模型中无法展示，因此必须建立24#主矿体东延矿体块段模型。品位估值和资源量计算以块段模型为基础，通过把24#主矿体东延矿体模型在三维空间内按照内部2 m×2 m，边部0.5 m×0.5 m的尺寸划分成多个待估值的小块，然后利用距离幂次反比法将已知样品估计推算填满整个矿体范围内的单元块的品位，并在此基础上进行资源量的计算。

Dimine 软件中可以进行多样的块段模型约束，有实体、DTM 面、阈值、闭合多段线、约束文件、平面方程、XYZ平面、组合约束等类型。本次估值主要是用矿体模型对块段模型进行约束，将块段模型约束为矿体的形态［11］。

5.4 估值

在Dimine 软件中采用距离幂反比法进行估值，设置本次的钻孔数据库为估值样品文件，设置椭球体各参数，椭球半径长半轴一般取样品所在生产勘探线间距的1～1.5 倍，次半轴长度=长半轴长度×（延伸长度/矿体走向长度）；短半轴长度=长半轴长度×（厚度/矿体走向长度），但至少大于分层高度。参数设置完成后，使用单方案估值，估值从最小样品搜索半径开始，估值完成后，如提示有未估值块数，则2倍放大搜索距离后再次进行估值，不断扩大搜索半径，直到矿体内所有的单元块均完成估值［12］。

通过计算得到本次探矿区段矿石资源量约4.7万t，镍综合品位1.06%，铜综合品位0.68%，镍、铜金属量分别为504、325 t（表2）。