MicroMine软件在资源储量估算中的应用

李亮

摘要：近年来，随着计算机仿真和可视化技术的进一步发展，三维可视化建模技术在地质工作中的应用日趋成熟，地质工作者通过三维建模，可以大致了解地质体的赋存情况等问题。三维可视化建模技术就是运用现代空间信息理论来研究地质体及其环境的信息处理、数据组织、空间建模与数字表达，同时利用科学可视化技术来对地质体及其环境信息进行真三维再现和可视化交互的科学与技术。MicroMine软件能够帮助用户在矿产勘查、开采过程中提供各种技术指导和解决方案，同时还可以为矿山企业的资源评价与管理、矿山开采设计等生产技术管理和项目决策提供了有利的方案。本文主要对MicroMine软件的基本原理、应用以及操作流程等问题作简单的介绍。

关键词：MicroMine；三维建模；资源储量估算；应用方法

随着计算机图形技术、三维GIS技术及数据库技术的快速发展和日趋成熟，将GIS技术、三维地质建模及可视化与固体矿产资源量估算相结合，开发先进实用的储量估算软件是目前国内地学信息研究的重要方向之一。Micro-Mine公司是一家提供从资源勘查、到采矿和矿山自动化管理全线软件产品、支持及咨询的国际公司。MicroMine软件安装用户超过2000个，中国区20多个省份200多个单位的用户分布在矿业行业各领域，包括矿山、地勘单位、设计院、矿产资源管理机构、矿业评估与咨询公司、大学等，在冶金、煤炭、贵金属、建材、化工等行业上均有使用。

1.软件介绍

MicroMine软件系统是澳大利亚MicroMine国际矿业软件有限公司开发的从事地质勘查、资源评估、储量计算及露天和地下矿山开采设计的三维立体空间（三维GIS）平台软件。软件中储量评估模块提供全面的建模功能及计算方法：2D块建模、网格化的矿体建模、3D矿块距离幂次反比法、3D最近距离法、3D最小曲率法、多边形建模、3D矿块克里格法。MicroMine矿业软件的应用给矿山企业的资源精确化评估与管理、矿山项目多方案快速对比研究、三维开采设计和方案优化等生产技术管理和项目决策提供了快捷途径。

MicroMine软件是一个处理勘探和采矿数据的强大工具，软件采用模块化结构，帮助用户进行勘探数据解译、构建模型、进行资源评估和采矿设计。同时MicroMine软件是采用国际先进的三维引擎技术，以地质统计学、地质数学、图形学、Lerchs-Grossmann法、图论学为基础理论构建的一套具有地质勘探数据解译、三维建模、资源评估和采矿设计等功能的三维可视化国际矿业软件。

MicroMine主要功能：（1）野外数据采集；（2）坑道掌子面采样；（3）异常图、地球化学图、地球物理剖视图；（4）勘探和钻孔数据库、数据有效性检查和校正；（5）钻探计划及优化；（6）地质建模；（7）三维可视化显示；（8）三维动画；（9）资源评估；（10）采矿设计；（11）矿山及勘探测量；（12）采矿计划；（13）经济评价；（14）地下、露天爆破设计；（15）露采品位控制和露采采场设计。

MicroMine软件系统主要可以分为八个主要的模块，分别为：

（1）核心模块：核心模块作为MicroMine软件系统的基础部分，主要控制系统的运作，同时对录入的数据进行检查、处理和校正。用户可以使用此模块对各类数据进行可视化和解译等处理。

（2）勘探模块：勘探模块主要提供勘探数据处理与可视化功能。

（3）资源评估模块：资源评估模块的主要作用是为用户评估资源储量提供工具，同时还可以对各类工程数据进行处理。

（4）线框模块：线框模块主要功能是通过连接线框和线条建立起表现矿体等地质模型的复杂三维实体和表面模型并对其进行管理。

（5）采矿模块：采矿模块主要用于处理矿山设计过程中所遇到的各类问题，简化矿山设计的流程，降低操作难度，并提供露天设计、地下矿设计和爆破设计等应用工具。

（6）测量模块：测量模块主要用于录入测量过程中得到的工程数据，并通过一定的方法将数据转化为具有三维空间性质的点和线。

（7）绘图模块：绘图模块是对核心模块所提供的快速绘图功能的扩充。

（8）露天境界优化模块：露天采矿优化模块主要的功能是利用合适的数学计算方法，从已得到的块段模型中优化出最具有工业价值的子块模型，使可预见的矿体价值最大化。

MicroMine软件主要从事地质勘查、资源评价、储量估算及露天和地下矿山开采设计等方面的工作，该软件不仅可以将地质勘查工作过程中涉及的各种地质平面图形转化为三维地质模型、矿体模型等，然后通过各种数据信息之间的对比，发现异常，从而得到对找矿有用的信息，为后续工作过程中在矿区找矿提供重要的理论依据。而且Micro-Mine软件还能为矿体资源储量估算提供有效、准确的科学方法，用户利用这些方法可以有效、精确的估算出矿区内矿体资源储量，还可以利用该软件计算分析该矿体的品位等级和資源储量类型。并且通过MicroMine软件建立的矿区内各矿体的三维地质空间模型可以很直观地了解该矿体的空间位置以及储存情况，使用户能够清楚地掌握矿山的勘探情况、地质情况等。

2.MicroMine软件资源储量估算工作流程

将资源储量估算方法与三维可视化技术相结合，进行矿山资源储量评估技术已经日趋成熟，资源储量估算是开发矿山最重要、最核心的过程。资源储量估算需要根据从该矿山的得到的数据利用距离反比法等数学方法对可预见的矿体进行空间插值，以此来得到未知矿体的工业品位、资源储量等重要信息，便于了解该矿体的工业价值。利用Mi-croMine软件估算固体矿产资源量有效地改变了传统地质工作过程中计算处理繁杂的地质数据信息的方法，减少了用户的工作时间，提高了工作效率，节约了工作成本，同时利用该软件进行资源储量估算具有精确、可信、快速、便捷的特点。endprint

MicroMine软件估算矿产资源储量主要有以下步骤（如图1）：

（1）数据准备：用户首先需要得到工程坐标数据、工程测斜数据、样品分析数据、地形数据及岩性数据五类基本数据。

（2）数据检查：将得到的各类工程数据导人MicroMine软件中，运用合理的排序方法将各类工程数据进行排序处理，并使用软件校验功能进行数据检查及三维视图中对勘查工程的数据校验。

（3）地质解译：按照得到的矿体剖面端点坐标以及剖面涉及的范围根据工业标准圈定出合理的剖面。

（4）建立线框模型：使用线连接成面技术根据剖面上的矿体截面形态来构建三维矿体表面。

（5）标识采样数据：通过线框模型建立的三维地质实体模型或矿体实体模型，结合该模型标识出重要的样品数据。

（6）样品组合：根据实际生产开采的矿体厚度以及样品样长在空间上的分布情况，然后加权平均分割取样样品的样长，得出较为均匀的组合样长样品数据。

（7）建立空块段模型：通过分析矿体在空间上的分布范围、矿体的空间位置以及矿体产状在空间上的变化等因素，确定出合理的矿体矿块划分原则，将各矿体实体划分成若干立方体小矿块。

（8）界定空块模型：通过建立的三维矿体模型，剔除夹石或采空区通过的矿块，从而界定空块模型。

（9）品位插值：利用距离反比法或其他统计学方法通过各矿体实体确立的数据搜索范围对划分出的各个立方体矿体实体进行估值。品位插值过程需要注意：1）生成的块模型应该被线框所标记，所有未标记的块（在线框表面上部、外部等）应该被过滤掉；2）数据搜索中加载先前生成的搜索椭球体；3）在对各矿体的块模型进行插值时应使用距离反比法；4）检查所有被赋值的块是否全部都已插值（统计或最大/最小），在块模型中不能有缺失的品位值。

（10）资源量类型：确定资源量类型需要根据搜索椭球体的工程量、搜索的次数以及品味模型估值时的估值次数等因素来确定。

（11）资源储量可靠性验证：估算出矿体的资源储量后，需要对估算出的资源储量的可靠性进行验证。验证估算的矿产资源的可靠程度可以采用地质块段法估算出部分或全部矿体实体的资源储量，与所采用的估算方法得到的矿体资源储量进行对比，即可验证其估算方法的可靠性。

3.资源储量估算参数的确定

（1）单工程矿体厚度：根据样品的长度、矿体的产状以及鉆孔方位，利用真厚度计算公式算出单样品的真厚度，再将各单样品的真厚度相加所得到的结果即为单工程矿体的真厚度。

（2）矿体平均品位：采用距离反比加权法将矿体划分为若干个立方体块，以各立方体块的估值结果为依据进行统计分析，对各立方体块的体积加权求得矿体的平均品位。

（3）样品组合：根据原始样品中的样品长度选择合适的组合样品长度以便于原始样品信的充分利用。

（4）矿石体积质量：利用小体积质量法和算术平均法计算矿石的平均体积质量。

（5）矿体的圈定：圈定矿体时应遵守根据储量估算工业指标、矿体形态特征等确定的圈定原则，即单工程样品中达到边界品位和厚度要求以及矿体中小于夹石剔除厚度的夹石圈人矿体。

（6）矿体的连接：按矿体在空间上的分布规律，根据矿体的总体产状进行连接。

（7）矿体估算边界的圈定：在单工程圈定的基础上，根据矿体空间分布规律、矿体的产出位置、工程控制程度及三度空间上的对应关系等条件，利用有限外推和无限外推的办法圈定矿体的资源储量估算边界。

4.资源储量实体模型的建立

实体模型包括了矿体模型、岩层模型、地表模型、井巷模型、断层模型等。

4.1矿体模型

岩体石模型是矿床模型的重要组成部分，也是矿山进行地质评价及找矿预测、矿山开采研究与设计的基础。矿体模型的建立有两种方法：（1）根据钻孔数据库圈定矿体的边界：该过程主要是按照勘探线方向切剖面，再根据钻孔轨迹上样品的品位分布圈定矿体的边界。圈定了一个勘探线剖面以后，按照同样的方法以此类推圈定出其他勘探线剖面的矿体边界。（2）根据矿山已经解释的地质剖面图导人MicroMine软件连接矿体：该方法主要应用于已经投产的矿山，利用已有的剖面图纸建立矿体模型，并且在此基础上进行下一部的开采设计。该建模方法的思路是：首先剖面图纸扫描转化为电子图纸，其次将其矢量化（MAPGIS、Corel-DRAW等）调整比例、转换坐标后导人MicroMine软件中结合勘探线图将剖面转换到正确的位置，最后根据方法一圈定出矿体的边界。岩体模型的建立和矿体模型建立方法相似。

4.2地表模型

建立地表模型的方法有两种：（1）栅格法：该方法直接将测量点的原始数据导人到MicroMine软件中从而生成地表DTM模型；（2）不规则三角网法：该方法主要是对已有的矿山工程地质平面图矢量化，在CAD等制图软件中使用多段线绘出等高线、坐标网格等。之后导入到MicroMine软件中，然后对等高线赋高程值并创建DTM命令从而生成地表模型。

4.3断层模型

断层实体模型是对矿山进行可视化管理的基本内容，也是完善矿体实体模型的基础。断层模型的建立可能会影响到矿山后续开采工作的进行。断层模型具体建立的步骤为：（1）将现有的地质剖面图中所有的断层线并入到一个图层，之后导人MicroMine软件中通过坐标转换将相应的剖面转换到其原始位置，将所有剖面文件和平面文件存为两个不同的文件。接着在Micromine软件中打开剖面文件和平面文件并且从中过滤出断层迹线，利用剖面或平面断层迹线的对应关系，利用剖面迹线或平面迹线均即可创建出三维断层模型。

4.4布尔运算

通过MicroMine软件建立的实体模型问存在着一定的联系，并且建立的三维模型可能会存在一定的缺陷，运用MicroMine软件中的实体运算功能（线框布尔运算）可以避免这些问题，布尔运算提供了表面与实体之间、实体与实体之间、表面与表面之间三种运算方式。利用软件提供的线框布尔运算可以将各实体模型内部的重叠部分剔除，同时还可以将各个实体模型间的空间关系表达得各位逼真，将矿体及岩体模型与断层模型的接触关系真实反映出来。

5.资源储量估算及评价

（1）组合样长：为了确保用于估值的样品品位按照相同的样长进行加权平均，保证估值过程不出现明显偏差，需要进行组合样长。组合样长就是把已知采样样品的长度全部转化为同一长度，避免因为样品长度太长导致在利用样品进行空间插值时使得该样品分配的计算权值过大。

（2）三维矿体空块模型：建立空块模型就是将一个大的空块模型切割细分成无数个小块，类似于矢量图形的栅格化，每一个小块或单元都具备一定的属性。小块的划分规格需要根据矿体的产状以及厚度等因素来确定，划分体积越小，就越接近空块模型的实际大小。

（3）资源储量估算：资源量的估算是使用已知采样点的品位，利用特定的数学方法进行空间插值，

估算出未知采样点的品位值，使得空块模型中每个小块的中心点都有与其相应的品位值，然后软件会依次估算出每个小块的资源量，累加每个小块的资源量就能得到矿体的资源储量。

（4）资源储量可靠性验证：验证估算的矿产资源的可靠程度可以利用距离反比加权法和封闭多面体法得到的资源量报告及块段法得到的矿石资源量，最后将两种估算方法得到的矿体资源储量进行对比，就能够验证其估算方法的可靠性。

6.结语

现代勘查技术的发展以及数据库信息的积累，使得三维地质建模与可视化技术成为地学信息研究的热点。使用MicroMine软件系统估算矿产资源储量，简化了传统的地质学方法计算处理繁杂的地质数据信息等工作的流程，提高了用户的工作效率。运用软件对矿山项目的资源储量进行估算和可靠性研究，不仅可以弥补传统方法品位估算误差过大的不足，客观真实反映项目资源储量的可靠程度，而且还可以提高矿体的三维可视化和数字化程度，以三维形式显示出矿体的空间分布等地质特征，为后续矿山的开发研究创造有利条件。同时运用该软件还可以快速设计开采模拟方案，及时准确地计算出各方案的技术指标，为开采方案的优选化提供基础，也为工作者的决策提供充足的依据。MicroMine软件的实用性和科学性决定了该软件在地勘工作中的重要地位，可视化技术不仅可以对勘探工程的布置做出指导，确保勘探设计的科学性，减少勘探风险，并且极大地提高了矿产勘查的效率。endprint