台吉营子金矿三维建模及储量估算

屈云燕严启平贺宝宝

1. 中化地质矿山总局化工地质调查总院,北京,100013

2. 中国冶金地质总局中南局湖南地质勘查院，长沙，430001

信息技术

台吉营子金矿三维建模及储量估算

屈云燕*1严启平2贺宝宝1

1. 中化地质矿山总局化工地质调查总院,北京,100013

2. 中国冶金地质总局中南局湖南地质勘查院，长沙，430001

三维矿山地质模型能够完整准确地表述各种地质现象，直观展现地质空间分布及相互关系并为矿山动态管理和合理利用资源提供依据。利用 3DMine矿业工程软件，整理并数字化台吉营子金矿大量地质勘探资料，探索并建立了矿区地表模型、①号矿体模型、探矿工程模型，实现了矿区三维数据的可视化。在构建矿体模型基础上，对①号主矿体进行探索性储量估算。

台吉营子金矿 3DMine 三维建模 储量估算

3DMine矿业工程软件是国内第一款拥有自主知识产权、全中文开发、达到国外同类软件模块功能、符合国际行业标准且易于操作的三维矿业软件系统。软件服务于测量、地质、采矿和生产管理等方面，主要模块的功能包括：矿山地质数据的获取、输入与管理，建立矿床地质模型，实现矿山地质图件编制，运用地质统计学进行品位估值，引入块体模型概念进行储量估算，进行三维采矿设计【1】。

1 台吉营子金矿概况

台吉营子金矿位于辽宁省北票市台吉营子乡赵户沟村一带，距北票市58km。

本区发育有太古宇深变质岩，古生界沉积岩、沉积-变质岩及变质火山岩和湖沼沉积地层及第四系。矿体赋存于建平群小塔子沟组的蚀变带中，受构造破碎带控制，矿体与围岩界线不清，矿石类型及矿物成分简单，矿物形成具有多期性。矿石类型主要是充填和交代作用形成的浸染状、团块状黄铁矿硅质碎裂岩。

通过2011年工作，发现矿区内有蚀变破碎带17条，编号为○1~○17号。目前有工程控制的7条，本文仅对○1号矿体进行储量估算。○1号矿体位于矿区的南侧，产于太古宇建平群小塔子沟组角闪斜长片麻岩中。岩石呈浅灰白色、暗灰色，硅化强烈，黄铁矿化发育不均，另有碳酸盐化及少量绿泥石化。受北东向压扭性构造控制，沿走向及倾向均呈明显的舒缓波状，总体走向 60°，倾向330°，倾角 50～80°，并有分支复合趋势，是本区的主矿体【2】。

2 建立矿区三维地质模型

通过整理矿区野外地质工作资料，把地形线、地质平面图、勘探线剖面图等二维数据导入到软件中相应的三维空间中，利用数据之间的相关性，采用不规则三角网方法，将不连续、离散的数据链接起来，从而形成三维地质实体【3】（图1）。

图1 三维地质建模工作流程图Fig.1 Route chart of 3D geological modeling

2.1 地质数据库的建立

根据 3DMine软件数据库的格式要求建立Excel表，分别为：定位表、测斜表、采样表。将Excel表里的数据导入到3DMine数据库中（图2）。通过这种方法建立矿区110个钻孔，46个探槽的数据库后，在3DMine软件中可对钻孔设置风格显示和统计分析。

图2 探矿工程数据库Fig.2 Exploration engineering database

2.2 地表模型

建立地表模型是为了直观、清楚地表达矿区地表与矿体等其他空间体的三维位置关系【4】。建好地表模型后，可以方便获取各类剖面所需的地形线文件。以矿区地形图为原始资料，按照以下步骤【5】，完成地表模型的构建：①在3DMine中打开台吉营子矿区地形线文件；②清理线文件中的重复线、跨接线和断点；③利用“属性数学计算”功能，把高程属性赋给Z值；④利用3DMine表面模型中的“生成DTM表面”，完成地表模型的构建（图3）。

2.3 建立实体模型

3Dmine中矿体建模通常采用以下3种方法：①利用矿体边界线大概确定矿体范围；②提取勘探线剖面图矿体线串法；③基于钻孔数据的矿体模型构建。通常应根据建模目的来选择合适的方法，但要准确反映实际矿体形态，往往需要综合采用多种方法【5】。本文主要采用方法②。具体操作如下：

（1）直接在3Dmine中打开mapgis格式的勘探线剖面图，对各个剖面进行三维坐标设定，应用编辑功能里的“图形区坐标调换”，进行“YZ坐标调换”和“平面两点坐标转换”（图4），设定好各剖面的三维坐标，将各剖面放入到三维空间（图5）。

（2）提取三维空间中各剖面上圈定的矿体线，另存为矿体线文件。

（3）利用3Dmine中的实体建模功能，在矿体线之间连接三角网。因为矿体线之间形状和大小变化比较大，如果直接连接可能导致生成的矿体实体模型与实际不符或者出现歧异三角网。在这种情况下，根据对矿体成矿规律的认识，使用控制线和分区线，生成比较符合实际的矿体实体模型（图6、7）。

（4）对建立的实体模型须进行有效性验证，对有自相交三角形、重复三角形、无效边三角形或存在开放边三角形等错误的实体进行修正。只有通过有效性验证，才能成功建立实体模型。

经过以上操作，建立了矿区探矿工程（钻孔、探槽）、①号矿体、地表的模型（图8）。

图3 台吉营子金矿区地表模型Fig.3 Surface model of Taijiyingzi Au ore area

图4 勘探线剖面图坐标转换Fig.4 Coordinate transformation of prospecting line profile map

图5 ①号矿体勘探线剖面立体图Fig.5 Block map of ① ore body prospecting line profile map

图6 ①号矿体模型俯视图Fig.6 ① orebady model planform

图7 ①号矿体模型侧视图Fig.7 ① orebady model side elevation

图8 台吉营子矿区三维模型（局部）Fig.8 3D model of Taijiyingzi ore area (part)

3 储量估算

目前储量计算的方法主要分为两大类，一种是传统储量计算方法，包括地质块段法和断面法。另一种是国外矿业界比较公认的应用地质统计学进行储量计算的方法，包括距离幂次反比法和克里格法。这一方法运用了块体模型（或称作品位模型），块体模型数据采用八叉树数据结构来存储，这样有利于快速查询定位子块位置【5】。3DMine可以实现地质统计学和块段法两种方法进行储量估算。本文使用地质统计学里的距离幂次反比法来进行储量估算，并与传统块段法计算的结果进行对比。

建立储量计算模型流程如图9。

图9 储量计算模型流程（据文献【6】修改）Fig.9 Calculation of reserves model process

3.1 块体模型建立与赋值

块体模型是把建立的不规则矿体模型分解成（按一定尺寸和比例划分）若干个规则的几何单元块，之后将其堆砌起来，用以替换矿体的体积。块体模型也具有对数据进行存储、操作以及显示等功能，添加块体属性来存储相关地质信息。

利用“圈矿指标组合”方法把①号矿体样品进行组合，保存文件。在实体基础上，创建块体模型，创建比重、类型、Au品位等属性（图10），并用实体进行约束。采用距离幂次反比法对块体进行赋值（图 11），导入统计好的椭球体参数，完成块体估值。

图10 ①号矿体块体模型Fig.10 Model of No.1 orebody block

3.2 储量结果对比

本文把3DMine地质统计法与工程师利用块段法计算的储量进行了对比，结果如下：

表1 3DMine地质统计法与块段法计算储量对比表Table 1 Resources correlation by 3D Mine Geological statistics and geological ore block method

图11 距离幂次反比法对矿体估值图Fig.11 Assessment for orebody using Inverse Distance

从上表看出，金属量总量误差很小，但是不同储量级别的金属量误差相对大一点。经过分析可能有几个原因：①矿体模型建立的不是很准确（有待细化完善）；②块段划分有差异。

4 结论

通过以上步骤，利用3DMine完成了台吉营子金矿数据整理、提取矿体解译、矿体连接、三维建模、储量估算工作。这是一个矿山项目的基础，对今后资源的合理利用和采掘设计均起到了一定得指导作用。

1 胡建明.3DMine矿业软件在地勘工作中的应用[J].矿产勘查，2010（1）：78～80

2 刘来成,王伟,张凤宇,等.辽宁省北票市台吉营子金矿详查设计书[R]. 北票市盛祺矿业有限责任公司, 辽宁北票，2014

3 高阳,陈三明，韦龙明,等. 广东石人嶂矿床三维建模及利用块体模型进行储量估算的研究[J].矿产勘查，2013（4）：558～563 4 曲鑫.山西平型关铁矿基于3DMine的三维建模及矿量预测[D]. 导师：陈三明. 桂林: 桂林理工大学, 2010:1～50

5 周莉莉.粤北石人嶂钨矿床地质特征及3DMine矿业软件应用初探[D]. 导师：韦龙明. 桂林:桂林理工大学,2009: 1～47 6 胡建明.3DMine矿业工程软件中储量计算功能分析[J].金属矿山，2008（增刊）: 311～316

1. General Institute of Chemical Geology Survey of China Chemical Geologyand Mine Bureau, Beijing, 100013, China

2. Hunan geological exploration institute of china metallurgical geology bureau, Changsha , Hunan , 430001, China

THREE-DIMENSIONAL GEOLOGICAL 3D MODELING AND RESERVE ESTIMATE OF TAIJIYINGZI AU DEPOSIT

Qu Yunyan1Yan Qiping2He Baobao1

Model can completely and accurately express different geological phenomenon and intuitivly show geological spatial distribution and correlation, which provides the basis for mining dynamic administration and reasonably utilizing resources. Ueing 3D mining engineering software, a large number of geological exploration data has been counted and digitized, and then the Surface model, No.1 orebody model and prospecting engineering model have been set up. The 3d data visualization was realized. On the basis of building orebody model, reserves of No.1 major orebody has been exploratory estimated.

Taijiyingzi Au deposit, 3D Mine, 3D modeling , reserve estimate

TP392：P624.7

：A

：1006-5296（2015）01-0028-07

* 第一作者简介：屈云燕（1988～），女，矿物学、岩石学、矿床学，助理工程师

2014-10-08；改回日期：2014-11-01