三维矿业软件在矿山地质数字化中的应用

潘大伟 于克臣 袁中凡

摘要：随着科技水平的不断提高，伴随着以前之前图纸化办公管理的矿山企业 发生了巨大变革，信息化、三维可视化已成为现代矿山企业的一个极其重要的标志，建设数字矿山成为每一个优秀矿山的必经之路。而要建成现代化矿山，矿山数字化就是必要条件。因此，这些通用的三维矿业软件在未来发展应用的潜力巨大。本文以公司所做一矿山的案例说明三维矿业软件在矿山数字化的应用。

关键词：三维矿业软件；矿山地质；数字化；应用

该矿山矿产资源模型及用于估算矿产资源的数据库由矿山技术人员进行建立，是足够可靠的，能够对金矿化的边界进行可靠的解释，并且测定数据足够可靠以支持矿物资源估计。为了适应需要，使用三维矿业软件构建地质和矿化线框，制定地质统计分析的测定数据，构建块模型，估计矿物等级，并列出矿物资源，并进行地质统计分析和变异。

1、资源估算程序

？数据库汇总；数据验证；勘查数据分析；基于cut off的矿化解译；建立剖面及实体；统计分析；实验半变异函数建模；搜索椭球体参数的确定；矿块建模及品位插值；资源量分类；资源量报告。

2、数据的准备、管理与分析

矿体解译过程执行工业指标制定的原则来解译矿体边界线；

然后在剖面基础上解译矿化带，通过被解译的剖面建立线框，创建矿化带的地质模型。

矿块模型规定好母块及子块。品位通过中值指示克里格和距离幂次反比加权方法分别插入每个矿块，用的仅是每个线框里的品位组合。然后离散化细分的品位在克里格过程中被平均，以产生块品位。

按照标准资源分类的可信度水平，资源量分类目的是基于测量内在可变性能反映块体模型不同区的可信度，这种可信度水平由数据及矿化的预期连续性来支撑。块体被分类为探明的、控制的和推断的。

2.1建立地质数据库

提供用于数据库生成的原始数据格式是Excel文件。以下表是钻孔数据资料。其它数据包括了工程地质数据、矿化数据及蚀变数据。

建立数据库后，就可以生成矿区钻孔平面图。

2.2勘查数据分析

进行经典统计分析，以达到下列目的：确定品位总体的分布情況；确定使用哪种类型的品位插值过程；获得品位的统计参数；确定品位的分布参数。

2.3 解译

解译矿化时使用了下列技术：将剖面和平面图显示进行分析和解译；所有的解译线串与钻孔上的样品间隔相吻合；在一个钻孔中有矿化，但在相邻钻孔中无矿化时，即进行有限外推，剖面末端的钻孔存在矿化时，矿化沿倾向外推，即进行无限外推。当在剖面间或工程终端线串解译时，保持矿体的倾角和倾向与相邻剖面间产状相一致。

2.4 实体建模

采用三角网来描述实体的轮廓或表面而构成的完整实体的面。本质就是由一系列三角面集合构成的实体表面或轮廓。实体模型的作用不仅在于描述矿体的外部轮廓，还可以实现以下的功能：可视化三维显示；表面积和体积计算；任意方向切取剖面；对于部分夹石多边形线框存在于矿体模型中，需要运用布尔运算函数处理，以避免重叠。

2.5统计分析与综合

线框解译完成后，再进行钻孔组合样的步骤，大多数的样品采取了1.0米长度和1.5米的长度。为了在合成过程中最小化样本分离，将样品合成到1米长。各矿化带内样品组合为1米的长度，从钻孔孔口开始一直组合到孔底。

3、地质统计分析

主要插值方法：通过创建空的块模型来进行估算，且计算每个块内数据的标准偏差和平均值。此次插值需要使用中值指示克里格（MIK）。且同时使用距离幂次反比加权方法（IDW）进行验算。

变异函数建模：在解译矿体内用1m样长组合对有用元素进行变异函数建模。最初生成钻孔变异函数来估算块金值。块金值是指化验品位在极小的距离内的变化。生成变异函数水平方向扇形图用于确定平面中具有最大连续性的方向。沿着确定的最大连续性方位角生成变异函数垂直方向扇形图，以估计主轴的倾角。通过第一个轴的方位角和倾角，可以计算第二个轴的方位角。接着可以生成半方差图的垂直扇形图，用于确定第二个轴的倾角。通过第一个轴和第二个轴的方向，可以确定第三个轴的方位角和倾角。

4、矿块建模

矿块模型仅限于矿化线框和用线框名称进行编码的块。所有主矿体生成一个矿体集合，随后按照带被编码的块与用于变异分析的带相一致。氧化带边界用于标识每个带内的那些块，以便资源量能被单独估算和报告。在初始空白块模型创建后，DTM氧化面以上的块被赋以氧化矿，子块也被用于所有这些建模过程中。

最后对矿块模型进行验证，以检查重叠块，且夹石线框体积被从总的矿体线框体积中减去后，发现矿块模型体积接近线框体积。

5、品位插值

第一次品位插值用中值指示克里格在母块内完成。用2×2×2细分（北部，东部和高程）离散化。离散化细分的品位在克里格过程中被平均产生品位值。搜索椭球体方向与矿体走向一致以包括相关样品，目的是排除不相关样品。使用不同的搜索半径和参数来填充所有的块，一共运行三次。

6、 体重密度数据

勘查工作期间先后完成了小体重样品测试。平均体重为2.83t/m3。

7、 资源量分类

资源量估算利用的信息来源，具有不同的可靠性，划分资源量分类，基于考虑了以下标准：钻孔的数目、分析结果的数量和从该块到提供块品位的样品的距离。利用在三维软件中的视图环境中可看到结果，指导估计每个矿体不同部位的地质和矿化品位连续性的置信度。

8、资源量报表

最终完成了资源量估算报表并报告了分类资源量。并经过对两种方法详细的检查。

本文旨在利用案例来说明三维矿业软件建模的步骤及过程，其实任何一套成熟的三维矿业软件来说，都可以通过不断地学习应用来进行以上的建模及矿床估算，依靠自己的技术水平，利用现代化矿业专业软件来提高工作效率和管理水平是我们作为矿山技术人员想要达到的目的，使我国真正成为矿业大国，矿业强国。

参考文献：

[1] 杨忠 .数字化矿山软件在矿山地质工作中的应用探究[J]. 世界有色金属.2016（11）.

[2] 顾春瑜.基于三维可视化技术的MicroMine矿业软件在数字化矿山中的应用[J]. 电子世界.2014（08）.

（作者单位：金建工程设计有限公司）