减少砂砾石料场储量计算的误差率

向能武，肖东佑，司马世华

长江岩土工程总公司(武汉)地质一号QC活动小组

(长江岩土工程总公司(武汉)，武汉 430010)

1 小组简介

长江岩土工程总公司“地质一号”QC小组成立于2013年3月，成员共10名，由初级、中级、高级专业技术职称人员组成，结构合理，经验丰富。小组成员人均接受QC知识培训50h，开展QC小组活动9次。小组接受的是指令性任务，攻关型课题。

2 选择课题

巴基斯坦Karot水电工程，大坝混凝土骨料选用当地砂砾石天然建材。选定料场“计算储量”仅是设计需求量的1.52倍，按3%经验误差考虑，“勘察储量”仅是设计需求量的1.47倍(1.52×(1-3%)=1.47)，不满足规范不小于1.5倍的要求。设计要求对料场储量进行复核，数据间接影响投资者和专家对工程的决策。

维持原计算储量不变，勘察储量是设计需求量1.5倍的前提是:计算误差率小于1.3%［(1.52-1.5)÷1.5≈0.013=1.3%］，如复核后确实无法满足不小于1.5倍的要求，需再寻料场。因此项目部受公司委托成立QC小组，在储量复核之前，选取“减少计算误差率”为课题，研究适合该特殊作业区的可减少储量计算误差率的可行性方法，为投资决策作数据支撑。

3 设定目标

根据公司指令，小组将目标设定为:储量计算的误差率由试验平均值5.6%减少至小于1.3%。

4 可行性分析

计算砂砾石料场储量的方法一般有平均厚度法、三角形法、平行断面法，还有近几年的三维建模法。小组成员在已有平均厚度法数据的基础上对后几种方法进行研究。挑选储量已得到验证的区域，根据前期勘察成果先用平行断面法计算储量。最终计算结果为3450.7m3，实有储量为3300m3，误差为4.6%。同样区域，用三角形法计算储量结果为 3668.9m3，误差11.2%。

为了找到误差产生的原因，小组成员经过努力，重新寻找另外的60个砂砾石料场试验点进行勘察、计算、开挖验证，并认真进行了数据统计和分析，把由各种因素引起误差的次数归纳如下，见表1和图1。

表1 各因素导致储量计算误差频数统计

图1 引起计算误差因素排列

可以看出，影响料场储量计算误差率的症结是边界确定不准和计算厚度误差大。

考虑目标的可行性，小组选定CATIA软件用三维建模法进行储量计算。模型做好后从CATIA软件读取料场有用层部分的体积，所得结果与实际储量相较误差1.35%，与目标值1.3%相差仅0.05%，偏差仅3.8%。小组通过解决影响储量计算误差率的两个症结问题，使目标具有可行性。

5 原因分析

原因分析关联图见图2。影响两大症结“边界确定不准”和“计算厚度误差大”的末端原因有9个:边界形状不规则、巨漂石及块石出露点多、勘探点不够、有用层底面起伏大、有用层表面凹凸不平、坑槽编录不准、没有根据厚度分区考虑、对有用层判断不准、实测边界精度不够。

图2 原因分析关联

6 要因确认

通过对末端因素逐一分析(见表2)，确定两个要因:一是有用层底面起伏大;二是实测边界精度不够。

表2 要因确认计划

7 制定对策

三维建模法的关键在于现场，需通过现场数据确定三维模体，所以针对两个要因，提出对策措施，见表3。

a.针对“有用层底面起伏大”的问题，提出“利用物测电剖面”的对策(对策实施目标:有用层图上厚度和实际厚度误差小于0.1m)。

b.针对“实测边界精度不够”的问题，提出“全站仪实测”的对策(对策实施目标:两次测量边界所圈面积误差小于1.3%)。

表3 对策措施

8 对策实施

8.1 对策一

利用物测电剖面解决“有用层底面起伏大”的问题。

a.测量放线确保电测线位于实测剖面线上，偏移距离小于0.1m，小组成员积极动脑筋想办法，期间利用“固桩”的办法保留一些固定点以便比对，见图3。

图3 物测线和实测线偏移距离比对

b.沿电测线浇灌浓度不小于20%的盐水以提高仪器对地层界线的反应灵敏度，见图4。

图4 浇灌盐水前后物测电剖面对比

c.对物探电剖面所测有用层厚度现场开挖坑槽验证，与实际厚度误差0.08m，小于0.1m，措施效果达到。在有用层断面上用实测地形线做上边界，用经坑槽揭露校核过的电剖面线做下边界，得到最终断面，见图5。

图5 经校核验证过的断面示意

在最终的断面上任意选两点现场开挖坑槽验证。对比有用层图上厚度和实际厚度的误差，第一点误差0.05m，第二点误差0.07m，均小于0.1m，对策成功。

8.2 对策二

利用全站仪实测解决“实测边界精度不够”的问题。

a.测点按1～10m一个控制，见图6。

图6 小组成员现场打点作业

b.全站仪无棱镜打点的边界部分，按0.5～3m一个测点控制边界形状。

c.不同组员和仪器，同一区域，两次测面积误差小于1.3%。

实施后进行效果验证，CAD上把测量边界展点，比对两次作业成果形状基本一致，两次测边界所圈面积误差为0.2%，小于1.3%，获取高精度边界对策成功，见图7。

图7 两次实测边界对比验证

9 效果检查

对选定区域进行三维建模计算，对“有用层底面起伏大”和“实测边界精度不够”两大症结，根据对策实施的现场数据进行修正，最后读取体积值得到储量3270.5m3。该区域最后经过开采验证，实有储量3250.0 m3。误差0.6% ＜1.3%，效果达到，目标实现。

料场通过活动成果最终确定稳有勘察储量满足设计需求量的1.5倍，无需再寻料场，节约了工程时间。且另一料场运距多出80km，按缺口20万m3，100元/(车·10m3)计算，直接节约费用200万元。

10 制定巩固措施

巩固期，小组成员用活动成果重新计算储量并分析导致误差的因素，“开采人为损失”为主因，见图8。小组成员积极采取措施对活动后的成果进行巩固:ⓐ重新修订《基于CATIA V5的三维地质建模应用教程》;ⓑ将三维建模计算时“有用层底面起伏大”和“实测边界精度不够”的解决措施，标准化后写入《基于CATIA V5的三维地质料场建模作业指导书》。

11 总结及进一步打算

通过QC活动，小组成员的QC知识、质量意识等各方面能力均得到了提升。同时由巩固期的排列图可看出，活动后“开采人为损失”成为了导致储量计算误差的主要症结，小组拟将“减少砂砾石料场的开采人为损失率”作为下一个攻关课题。