基于三维地质模型的道坨锰矿资源储量计算研究

陈甲才

摘要：本文利用一套在矿山领域内具有先进水平的大型数字化矿山工程软件SURPAC，以贵州省松桃县道坨锰矿为研究对象，利用钻孔数据、样品化验数据等基础地质数据，建立数据库，然后按照设定的矿体圈定原则，分别建立地形模型、矿体模型、夹石模型，最终构建道坨锰矿的三维地质模型。在此基础上，进行样品品位插值，把矿体划分小块体，赋予小块体地质可靠程度、储量类别等属性，运用地质统计方法中的距离幂次反比法，进行剖面解译和样品组合，通过Surpac计算出道坨锰矿的资源储量，得出道坨锰矿资源储量为14073.62万吨。

关键词：三维储量估算方法；道坨；锰矿

Calculation and study of the reserves of Daotuo manganese ore based on 3d geological model

Chen Jia-cai

Guizhou Geology and Mineral Bureau 103 Geological Brigade Guizhou tongren 554300

Abstract： In this paper， we use a set of advanced digital mining engineering software SURPAC with advanced level in the field of mining to take Daotuo manganese mine in Songtao County of Guizhou Province as the research object. Using the basic geological data such as borehole data and sample laboratory data to establish the database， Set the principle of ore body delineation， respectively， the establishment of terrain model， ore body model， clip-stone model， and ultimately build road lump manganese ore three-dimensional geological model. On this basis， the sample grade interpolation， the ore body is divided into small blocks， given the small blocks of geological reliability， the type of reserves and other attributes， the use of geological statistics method of inverse distance power Method， the profile interpretation and sample combination， calculated by Surpac Road， lump ore manganese ore reserves， obtained Daotuo lump manganese ore reserves of 140，736，200 tons.

Keyword： three dimensional reserves estimation method，Daotuo，manganese mine

1.引言

本文利用一套在礦业领域内具有国际领先水平的大型数字化矿山工程软件SURPAC，以贵州省松桃县道坨锰矿为研究对象，分析其矿体特征，特别是矿体的空间形态，利用钻孔数据等基础地质数据，建立道坨锰矿三维数字化模型和基于三维数字化模型的资源储量估算方法，实现三维可视化、地质统计、矿产资源储量估算。通过对SURPAC的应用，实现无纸化工作，节省费用和时间，提高工作效率；对数据进行快速浏览、查询和分析，实现信息的高效传递和共享；利用SURPAC软件建立的矿山三维可视化模型，分析各种地质数据，并结合相关成矿信息，分析成矿关系，更好地进行成矿预测。

2.矿床地质特征

南华系（Nanhuan System）是本区的锰矿成矿时代，属新元古代，新元古代时期形成的锰矿，产出在间冰期的海侵序列中[2-3]，该类锰矿以锰碳酸盐岩矿床为主，矿体多数都赋存在黑色页岩中。矿体产出于南华系大塘坡组（Nh1d）第一段中下部，岩性多数为黑色页岩，俗称“大塘坡式”锰矿[3]。

根据道坨锰矿钻探工程资料，道坨锰矿床主要受冷水断裂、木耳溪断裂及道坨向斜控制，冷水断裂与木耳溪断裂之间的断陷盆地是为锰矿富集的良好储集场所，主要特点是“构造控盆、盆控岩相、岩相控矿”。

3.三维地质模型建立

3.1数据准备及数据格式

3.1.1准备数据内容

应用SURPAC软件建立道坨锰矿的三维数字化模型，并在此基础进行资源储量估算，至少提供四种数据文件，即钻孔定位文件、钻孔测斜文件、样品分析文件、岩性编录文件[4]。同时矿山的地表等高线等数据也是资源量统计汇总时不可少的数据。

3.1.2数据采集与校验

（1）地表地形数据

这次资源储量估算使用了MAPGIS格式的地形线文件作为地表模型数据，该地形线文件是道坨锰矿详查资料中的数据文件。然后在地形线上赋予高程值，再经过校正和投影变换，最后将文件导入SURPAC[5]。该文件包含的内容为：北坐标、东坐标、高程、线ID号。

（2）钻孔测斜数据

这次资源储量估算使用了道坨锰矿所施工43个钻孔的测斜数据，包括钻孔的孔号、孔深、坐标、方位角、倾角等。该数据文件内容包括：钻孔编号、倾角起点、倾角、方位角。

（3）样品数据

矿区钻孔的样品总数为882件。分析元素Mn、P、SiO2、TFe等用四个批标（个别样品的分析指标不足四项）。

其数据文件数据项：钻孔编号、样号、自、至、样长，及各分析指标（Mn、P、SiO2、TFe）。

（4）岩性数据

这次岩性数据录入了道坨锰矿43个钻孔的岩性数据，内容包括：工程编号、自、至、层厚、岩石名称。

（5）数据检查

原始资料录入后，由于人为因素可能存在错误，需加以检查修改。采集数据录入SURPAC软件系统后，首先用该软件进行逻辑错误检查，修正错误，再通过人工检查在地质体及矿体圈定过程发现的错误，对照原始资料，并进行修改修改，减少在数据采集、录入、转换和导入过程中发生的错误[7]。

所有的探矿工程数据根据原始地质编录信息最终导入到SURPAC空间数据库中，探矿工程空间位置见图1（a）。

3.2数据库的建立

在SURPAC软件中，执行命令：数据库/打开/新建，就能建立名为“地质数据库”的地质数据库，然后分别建立必需的4个数据表，分别是井口表（COLLAR）、测斜表（SURVEY）、样品分析结果表（SAMPLE）、地质岩性表（GEOLOGY）。

3.3建立三维地质模型

本文利用SURPAC软件连接矿体主要方法是剖面线法。在勘探线剖面进行矿体对比，按照前面确定的参数及矿体圈定的原则，先将相邻剖面上的矿层连接，再把矿层连续相接成为矿体，建立矿体模型图1（b）和图1（c）。

4.基于三维地质模型的资源储量计算

4.1资源储量估算的主要步骤

（1）数据准备与检查：按照SURPAC软件的建立地质数据库的要求，对地质原始资料数据进行整理，并进行初步的检查和更正。

（2）建立地质数据库：在SURPAC软件中建立地质数据库，并将准备好的所需地质数据导入到数据库中，导入的过程中，进一步对原始数据中的逻辑错误进行检查。

（3）进行样长基本统计分析：将数据库中的所有样品信息进行提取，用SURPAC软件的基本统计分析功能对样长和品位进行基本统计分析，获取全区样长的平均值，通过品位直方图，观察样品的分布情况。

（4）进行剖面解译：根据剖面端点坐标、剖面视域范围，结合已有的勘探剖面线，圈定、连接、标注各地质要素（如岩体代号、矿体界线等）。矿区共布置13条东西向剖面，剖面间距400m。

（5）建立矿体实体模型：在SURPAC软件中的三维视图环境中调入各剖面圈定的矿体界线，建立三维地质模型。

（6）标识探矿工程见矿部位：利用SURPAC软件提供的钻孔与矿体实体相交的功能，得到探矿工程的见矿部位和所控制的矿体编号，用于样品组合。

（7）进行样品组合：根据地质统计学原理，为确保得到参数的无偏估计量，同类参数的地质样品段的长度是应该一致的。根据台阶高程和勘探工程产生的组合点，才能做地质统计。

（8）建立块体模型：在SUEPAC软件中，将实体模型建立后，通过矿体的平面范围和矿体的最高、最低高程，确定矿体分布的一个矩形空间范围，然后把矿体的矩形空间范围划分为一个个小的长方块体[8]。块体尺寸的大小，根据道坨锰矿的勘查控制程度，矿体复杂程度为简单类型，勘探线距为400m，矿体呈层状产出，变化不大，选择块体尺寸为40×40×2m（北×东×高），划分子块尺寸为10×10×0.5m。子块选为10×10×0.5m。

（9）品位插值：建立块体模型后，对块体进行品位属性赋值，还须进行品位插值。运用克立格法进行品位插值，主要根据块体周围一定范围内的样品点，进行品位估值。

4.2资源储量计算结果

根据距离平方反比法对各矿块的估值结果（表4-1、表4-2），按资源储量级别划分统计矿权范围内矿体资源储量。

5.结论与探讨

综上所述，本文所用方法优点为：（1）数字化三维模型区别传统MAPGIS等图件信息表達方式，能够准确表达地质体空间信息，如矿体形态、产状等，更加的形象和直观；（2）基于数字化三维模型的资源储量估算区别于传统二维几何估算方法，能够快速地计算储量，有效提高精度；（3）基于数字化三维模型做可视化分析、数据挖掘，分析矿体空间分布规律，有助于构建成矿模型，进行找矿预测，为找矿突破做出贡献。

参考文献：

[1]曾志召.中国锰矿资源的分布， 2011.10.

[2]马洪滨，熊俊楠.基于地质统计学的储量估算系统[J].煤炭学报， 2007， 32（3）：267-271.

[3]王中民.基于Surpac的钨矿床三维建模及储量可视化计算[D].中南大学硕士论文， 2010.

[4]王明华，工程岩体三维地质建模与可视化研究[D].中国科学院武汉岩土力学研究所（武汉）博士论文， 2003.

[5]王波，基于三维地质模型的金属矿床动态储量计算技术研究[D].南京师范大学博士论文， 2011.5.

[6]程朋根，地矿三维空间数据模型及相关算法研究[D].武汉大学博士学位论文， 2005.

[7]杨利容.复杂矿体结构三维建模与储量计算方法研究，成都理工大学博士毕业论文， 2013.5.