基于DIMINE软件的岩溶堆积型铝土矿建模方法

雷显权，莫晓东

(长沙有色冶金设计研究院有限公司，　湖南 长沙　410011)



基于DIMINE软件的岩溶堆积型铝土矿建模方法

雷显权，莫晓东

(长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙410011)

摘要：介绍了利用DIMINE软件构建岩溶堆积型铝土矿数字化模型的方法。数字化模型主要包括地质数据库、矿体实体模型和矿体块段模型三部分。首先收集探矿工程资料，整理导入软件形成地质数据库。根据地质数据库解译矿层顶、底板，结合地形地质图上的矿体边界，采用顶底板闭合法构建矿体三维实体模型，并采用距离幂次反比法对块段模型进行属性赋值，估算模型资源储量，由此实现地质资源数字化。

关键词：数字化矿山；DIMINE软件；岩溶堆积型铝土矿；地质建模

岩溶堆积型铝土矿是原生沉积型铝土矿经岩溶风化形成的次生铝土矿床，主要赋存于岩溶洼地的第四系下更新统地层中，具有矿床规模大、矿石质量优等特点[1]。该类型矿床主要分布于桂西北地区，近年在河南渑池、鲁山等地也有发现[2]。由于矿体分布面广、规模差别大、平面形态复杂，采用传统方法进行资源管理和制定矿山规划难度大。近年来，数字化矿山技术发展迅速，为矿山实现信息化、自动化、智能化管理提供了可能[3-4]。DIMINE软件具有操作便利的特点[5]。因此，本文采用DIMINE软件创建矿体模型，以实体模型为约束，以地质数据库为基础对块段模型进行估值和资源储量估算，由此实现地质资源数字化，建模流程见图1。

图1　建模流程

1地质数据库

岩溶堆积型铝土矿的探矿手段主要为浅井工程。系统收集地质探矿报告等资料，按照DIMINE软件对数据库文件的格式要求，将原始工程数据整理为3个电子表格：孔口表、测斜表和样品表(岩性表可以空缺)。孔口表包含探矿工程的地表位置和深度等信息，测斜表包含探矿工程在不同深度上的偏斜测量结果，样品表包含探矿工程的采样信息和分析化验结果。每个表格有特定的字段，每个字段有具体的类型、含义和要求。对各表的格式和内容详细说明如下。

(1) 孔口表字段说明(见表1)：“工程编号”为浅井编号，字符串型；“X坐标”为浅井东坐标，双精度型，m；“Y坐标”为浅井北坐标，双精度型，m；“Z坐标”为井口高程，双精度型，m；“井深”为浅井深度，双精度型，m；“矿体号”为矿体编号，字符串型；“勘探线号”为勘探线编号，字符串型；“采场号”为采场编号，字符串型；“矿顶标高”为矿体顶板标高，双精度型，m；“矿底标高”为矿体底板标高，双精度型，m。

表1　孔口表格式

(2) 测斜表字段说明(见表2)：“工程编号”为浅井编号；“测斜深度”为测斜位置深度，双精度型，m；“方位角”为测得方位角，双精度型，(°)；“倾角”为测得倾角，双精度型，(°)。

表2　测斜表格式

(3) 样品表字段说明(见表3)：“工程编号”字段为浅井编号；“自”为采样起始位置深度，双精度型，m；“至”为采样结束位置深度，双精度型，m；“Al2O3”字段为Al2O3品位，双精度型，%；“SiO2”为SiO2品位，双精度型，%；“Fe2O3”为Fe2O3品位，双精度型，%；“S”为硫品位，双精度型，%；“A/S”为铝硅比，双精度型；“A/F”为铝铁比，双精度型；“密度”为原矿体重，双精度型，t/m3；“含矿率”为净矿含矿率，双精度型，kg/m3；“岩性”为样品岩性，字符串型。

将整理好且校验无误的孔口表、测斜表和样品表导入DIMINE软件生成“.dmd”格式数据库，然后将“.dmd”格式数据库转换为“.dmg”格式数据库，即为所建立的地质数据库。由于3个表格共享“工程编号”字段，数据库各表之间便可实现数据对应衔接。

表3　样品表格式

2矿体实体模型

针对岩溶堆积型铝土矿的特殊层状矿体特征，采用顶、底板闭合法构建矿体三维实体模型。具体步骤如下：

(1) 利用地质数据库分别创建见矿浅井的矿层顶板点和底板点；将地形地质图上的零点边界线和灰岩边界线按规则连接，得到矿体边界线；如果矿体存在天窗，还需提取地形地质图上的天窗边界线。

(2) 利用实体建模模块的区域DTM功能，选定矿体顶板点和矿体边界线，以“距离幂”方式生成矿体顶板DTM面片。同理，选定矿体底板点和矿体边界线生成矿体底板DTM面片。选定矿体顶板DTM面片，通过“提取开口线”命令生成矿体顶板边界线，然后删除矿体顶板DTM面片。同理，选定矿体底板DTM面片生成矿体底板边界线，然后删除矿体底板DTM面片。

(3) 利用线编辑模块的定比例内插线功能，选定矿体顶板边界线和矿体底板边界线，按0.5的比例生成一条多段线，即为新的矿体顶板边界线，然后删除之前的矿体顶板边界线和矿体底板边界线。利用线编辑模块的移动复制功能，选定新的矿体顶板边界线，按XYZ分量模式以Z=-0.01复制生成一条多段线，即为新的矿体底板边界线。

(4) 利用实体建模模块的区域DTM功能，选定矿体顶板点和新的矿体顶板边界线，以“曲线求交”方式生成新的矿体顶板DTM面片。同理，选定矿体底板点和新的矿体底板边界线，生成新的矿体底板DTM面片。

(5) 利用实体建模模块的线框功能，选定新的矿体顶板边界线和新的矿体底板边界线，以“最小周长法”方式生成矿体边界DTM面片。选定新的矿体顶板、底板和边界DTM面片，通过“合并”命令生成矿体实体模型。

(6) 如果存在天窗，则利用实体建模模块的裁剪功能，选定矿体实体模型和天窗边界线，以“封闭裁剪”方式将天窗部分的实体裁剪并删除，保留部分即为挖掉天窗之后的矿体实体模型。如有多个天窗，则照此重复操作。

(7) 仔细检查矿体实体模型，如果存在不封闭处或不合理的三角面片连接方式，则需手动进行调整，直到实体有效性检测获得通过。

上述步骤是构建矿体实体模型的一般流程，所有矿体实体模型构建方式基本相同，只是不同矿体的建模复杂程度可能存在差异。

3矿体块段模型

将矿体实体模型导入DIMINE软件视窗，利用地质模块的空块功能，通过“从屏幕上自动获取范围”的方式来创建空块段模型，起点坐标和延伸长度可自动获取，基础块尺寸设为X=20、Y=20、Z=1。

对块段模型添加“矿岩类型”、“体重”、“Al2O3”、“SiO2”、“Fe2O3”、“密度”、“含矿率”等属性字段，利用矿体实体模型过滤地质数据库，将过滤后的地质数据库以组合样长为1进行样品组合，得到样品组合文件。创建搜索椭球体，椭球长半轴、次半轴、短半轴分别设为25、25、5，椭球方位角、倾伏角、倾角都为0°。

采用距离幂次反比法对块段模型进行估值。块段模型选择上述空块段模型文件；估值约束设为矿体实体模型内部，调整内部级数使单元块尺寸为X=20、Y=20、Z=1，外部级数比内部级数大1；样品文件选择上述样品组合文件；椭球体参数选择上述搜索椭球体，其它估值参数为缺省值；估值变量勾选“Al2O3”、“SiO2”、“Fe2O3”、“密度”、“含矿率”等字段。

参数设置完毕，以单方案估值方式进行估值。第一次估值结束，如果存在未估值块，则需将搜索半径扩大一倍进行第二次估值，以此类推，直至未估值块数为0。每次重新估值时，需将原来的值覆盖。估值完成后，可利用DIMINE软件将块段模型数据导出电子表格文件，以便进行检核和二次调用。

4资源储量估算

利用地质模块的储量计算功能进行资源储量估算。选择需要估算储量的矿体实体模型，输入相应的已完成估值的块段模型，内部级数和边界级数设为与块段估值时一致，其它参数分别设为：体重字段为“密度”，主统计字段为“Al2O3”，其它统计字段为“SiO2”、“Fe2O3”、“含矿率”。估算完成后可得到资源储量统计表，表内有详细的矿体体积、体重、矿石量、品位、含矿率等数据。此外，还可通过设置高程区间、品位区间或其它分类字段来对资源储量进行分类统计。

仔细检核资源储量统计表内的各项数据，如有错误或不合理之处，则需重新进行资源储量估算或块段模型赋值，直至结果合理无误。将通过模型估算得到的相关参数与地质报告进行对比，若偏差较大，则需仔细查找原因并作出调整，直到满足规范要求。

5数据和模型更新

模型建好之后，如果有新增探矿工程，则需更新地质数据库、矿体实体模型和矿体块段模型。将新的探矿工程资料整理成与原数据库表格格式一致的孔口表、测斜表和样品表，通过地质模块的数据库更新功能将整理好的表格导入原地质数据库，便可得到新的地质数据库。更新矿体实体模型有2条途径：如果新增工程比较少，可通过对原实体模型进行局部调整以得到新的实体模型；如果新增工程很多，对原实体模型进行局部调整的工作难度大，则需按照与原实体模型相同的建模流程来重新构建新的实体模型。地质数据库和矿体实体模型更新之后，需对矿体块段模型进行重新赋值，赋值方法与原块段模型赋值相同，只是在设置样品文件和模型约束时，要选择已更新的地质数据库的样品组合文件和矿体实体模型。

6小结

介绍了利用DIMINE软件构建岩溶堆积型铝土矿数字化模型的建模方法和一般流程。建模流程虽然简便，但实际操作过程比较繁琐，特别是在构建实体模型过程中总会出现一些意想不到的问题，需要不断查找原因和进行调整。整理地质数据库的基础数据时要非常仔细，由于数据量非常大，很容易混淆或输入错误，要对数据表格进行仔细校核。在对块段模型进行赋值时，要特别注意估值参数和约束条件不能设置和选择错误。总之，岩溶堆积型铝土矿地质建模是一项简单而又繁琐的工作，建模过程中必须非常用心，才能快速、高效、准确地将大量模型构建完成。

参考文献：

[1]祝瑞勤,奚小双,吴堑虹,等.广西平果堆积铝土矿岩溶地貌演化与成矿作用[J].中南大学学报(自然科学版) ,2011,42(3):744-751.

[2]王盘喜,卞孝东,郭俊刚,等.河南岩溶堆积型铝土矿的发现及其地质特征[J].轻金属,2013(12):1-3，52.

[3]潘冬.我国矿山数字化建设的探讨[J].矿业研究与开发,2006(S1):36-39.

[4]吴德政.数字化矿山现状及发展展望[J].煤炭科学技术,2014,42(9):17-21.

[5]蒋京名,王李管.DIMINE矿业软件推动我国数字化矿山发展[J].中国矿业,2009,18(10):90-92.(收稿日期：2015-11-12)

作者简介：雷显权(1985-)，男，工程师，从事地质勘查工作，Email:xqlei_11@csu.edu.cn。