资源储量估算中确定合理的矿体离散尺寸

孙玉建

(北京大学地球科学与空间学院，北京 100871)

以矿体三维化为基础的资源储量估算过程，常利用“块(block)”这个工具。所谓块，就是将矿体(矿化域)离散成大小与形状相同或相似的单元(一般情况下是立方体或长方体)，以这些单元为研究对象，通过适当的方法为这些单元赋予矿体的各种属性，如金属矿种的品位、体重，煤炭中的灰分、硫分等。目前，已经发展出了用不规则形态的块进行矿体特征研究的技术，如沿层状矿体的延伸方向划分出厚度有一定变化的块。本文只论及目前常用的规则块尺寸设置的影响因素。

用形态规则的块代替形态不规则的矿体(矿化域)，可以实现矿体属性赋值过程和资源储量分类[1]的自动化，估计结果可以在地质勘查、采矿设计和矿山开采各个环节使用继承使用。地质统计学产生后，利用“块”这一工具，实现了计算机专家、地质专家和地质统计学专家的协同工作。

现有的、国内外资源储量估算软件，都提供了将“块”进一步“切开”等分为更小的“子块”的功能。划分子块的目的有两个：

一是更好地拟合矿化域的边缘。

二是先为子块估值，然后将子块的均值赋给母块。

将矿体(矿化域)离散成规则的块，并将矿体(矿化域)中各种属性赋值到块的数据库中，这样的块就成了多种矿体(矿化域)属性信息的统一体，对整个矿体(矿化域)特征的研究就转化到了对块的研究。

块的尺寸如何设置才能满足对矿体(矿化域)的研究呢？从逻辑上讲，块的尺寸越小，估值结果越精细，对于分析矿体(矿化域)的特征越有利。从实践上讲，块的尺寸过小，不仅增加了计算费用，而且当块的尺寸小于某个临界值后，估值结果将出现很强的均一化，其精细程度将不会再提高。

所以，应该考虑多种因素，合理设置块的尺寸。

1 矿体地质特征与块尺寸

矿体的地质特征影响着块尺寸的选择，尤其是矿体的形态特征。如果矿体呈薄层状或者脉状，块在三维方向上的尺寸就应该和薄层或脉的各个方向的延展程度相协调，使得矿体尽可能地包含块。如果矿体比较厚大，块的尺寸可选择范围就会加大。根据矿体地质特征选择块尺寸的最基本原则，就是尽量减少矿体体积与块总体积的差距。

当矿体中出现断层和褶皱等构造时，子块尺寸的选择影响了构造边界的资源储量估算。为块赋予属性时，应该考虑构造边界两侧的不同属性，从而在资源储量汇总时加以区别。

2 勘查程度与块尺寸

当勘查程度较低时，获得的数据量很少，经过插值估计后，块属性值的可靠程度较低。大量小尺寸块所获得的估计值是均一的或者变化很小，这种相同或相似块的堆积并不能对矿化域范围内的属性分析提供更多的附加信息；大尺寸块比较适合这种情形，既减少计算量，又使属性值的分析比较直观。

随着勘查程度的提高，工程控制程度也不断提高，获得的数据量不断增加，应用各种插值技术所获得的估计结果的可靠性不断增加，块与块之间的各种属性值具有了一定的连续性，为统计分析矿体(矿化域)的特征提供了基础。这时，块的尺寸适当减小，可以为分析某一属性在矿化空间内的变化，提供统计意义上的附加信息。

所以，块尺寸与矿区的工程控制程度和矿区的分布范围具有一定的关联。一般的，勘查程度的提高，为减小块尺寸提供了数据基础。

3 开采方法与块尺寸

矿区的地质勘查是为矿山的规划和开发提供地质依据的，尤其是勘探阶段，其成果是直接为矿山建设可行性研究和初步设计服务的。这时，矿产资源储量的估算应该考虑到矿山设计和开采开发的相关因素。对块尺寸的选择具有最直接参考意义的，是矿山开采时的“开采选别单元(SMU，Selective Mining Unit)。

如果矿山将要采用露天开采的方式，那么块在三维方向上的尺寸应与露天开采的各参数设置相协调。块在垂向上的尺寸最好与台阶高度相一致，而在平面上的尺寸与斜坡道宽度相一致。

如果矿山将要采用地下开采的方式，则要考虑“采准储量”和“备采储量”的尺寸规模。在设计阶段，中断的高度为块的高度提供了参考值，块的高度或者为中断的高度，或者减少一至两倍。穿脉之间的距离和矿房切割的尺寸大小，为块的水平尺寸提供了依据。矿山开采阶段，生产者更关心开采掌子面上的品位变化，为下一步开采和配矿提供参考，所以掌子面的尺寸和爆破一次崩落的距离，成为块尺寸设置的直接参考数据。如果初步设计中已经有“采准储量”的范围，则“采准储量”的规模大小将成为块尺寸设置的直接依据。

4 开采设备选型与块尺寸

开采设备的型号反映了矿山开采的最小单元，为块尺寸的设置提供了依据。例如铲车一次挖取的矿量、运输车辆一次装载的矿量，均为设置合理的块尺寸提供了参考。

另外，开采过程中，一次爆破的影响的范围大小、凿岩机能够劈裂的矿岩的最大尺寸，也成为块尺寸设置的参考数据。

5 条件模拟技术与块尺寸

由于每个块所获得的品位值与矿山生产过程中的品位控制直接相关，所以块的尺寸同它所包含的品位值一样，也可以用条件模拟的技术进行模拟分析。利用模拟的技术，分析最小选别单元的设置，反过来影响了开采方法中的参数设置和设备的选型。

综合考虑以上五个方面的信息，为块尺寸的设置限定了可供选择的范围。

[1] 孙玉建. 矿产资源储量估算中工程控制程度划分的探索[J].地质与勘探，2006，42(6)：81-84.