3DMINE矿业工程软件在矿山模型及资源储量估算中的应用——以津巴布韦卡玛提威锡锂铍钽铌多金属矿为例

问 娣，邱仁轩，钟石，乔雪锋，王光洪，冯 锋

3DMINE矿业工程软件在矿山模型及资源储量估算中的应用——以津巴布韦卡玛提威锡锂铍钽铌多金属矿为例

问 娣，邱仁轩，钟石，乔雪锋，王光洪，冯 锋

（四川省冶金地质勘查局六0五大队，四川 彭山 620860）

基于津巴布韦卡玛提威（KAMATIVI）锡锂铍钽铌多金属矿床多年以来产生的地质数据，通过 3DMINE矿业工程软件建立地质信息数据库，生成矿山地表及矿体的表面模型，成功地将二椎空间转换为真实的三维矿山系统，直观地反映矿山地表、矿层及井下开拓系统的布置情况，研究成果不仅为掌握矿山地形地质情况提供了重要的图形支持，而且在勘查设计及资源储量估算方面，大大提高了设计工作效率和资源储量估算的准确性。

矿山设计；三维模型；卡玛提威

随着数字矿山的兴起，对矿山进行三维可视化地质建模，即通过计算机技术将矿山进行信息管理、地质解译、空间分析以及三维图形可视化，实现地质模型的三维显示，可更加形象的反映矿山地形地貌、矿体空间形态及各地质体之间的空间关系。

本文主要以津巴布韦卡玛提威（KAMATIVI）锡锂铍钽铌多金属矿山为例，通过3DMINE矿业工程软件，以矿山地质勘查数据信息为基础，将多年以来矿山形成的地质数据建立矿山的地质信息数据库，生成矿山地表表面模型、矿体实体模型，通过空间三维模型的建立、块体模型和勘探数据库的显示以及多层次的数据叠加，对矿体的空间展布情况有了更加清晰的认识，可以准确的对矿体进行工程控制，有效增加勘查工作效率。通过数据统计、资源储量估算，将更加清楚地了解矿石品位的分布及资源储量情况，对矿体特征及富集规律的认识更加深入，为矿山总体设计起到指导作用。无论设计中条件怎么变化，都可以通过一些约束条件和命令快速得出所需要的品位和矿石量，在设计发生变更时非常便捷，避免了传统计算方法需要大量的辅助图件以及边部遗留矿体遗漏的弊端。

图1 伟晶岩带及矿床分布图

1 软件应用背景

剖面法、地质块段法等传统计算方法在矿山中一直是作为资源储量估算和矿石品位计算的主要方法，但在矿山实际设计过程中涉及一些多矿层或者复杂计算及设计修改变更，需重新计算，计算工作比较复杂、繁锁，非常耗时。在这种情况下，可以用3DMINE矿业工程软件建模并进行资源储量估算，降低计算难度，节约时间。

3DMINE矿业工程软件采用国际上先进的三维引擎技术，在总结分析国外主流矿业软件结构的基础上，以AUTOCAD为平台，开发符合矿业行业规范和技术要求的三维矿业软件系统。资源储量估算时采用克里格法，与块段法相比考虑了样本的空间变化，最大矿化方向发展延续性和趋势性，有其优越性，并且该方法已由中国矿业评估师协会和国土资源部矿产资源储量评审中心组织专家评审通过，并在国土资源部矿产资源储量司备案。通过建立三维模型，为矿山资源管理、资源开采效率管理提供便捷高效的技术支持服务（黄超等，2020）。

2 矿山简介

津巴布韦卡玛提威（KAMATIVI）锡锂铍钽铌多金属矿山勘查、开采历史悠久，自1920年发现含锡伟晶岩以来，卡玛提威锡矿带的地质勘查工作一直在进行中。1935年，矿山首次开采锡矿，1936年开始正规化生产建设，直到1994年关闭，矿山生产历史达59年之久。（邱瑞照和严光生，2006）

卡玛提威（KAMATIVI）锡锂铍钽铌多金属矿含矿岩系为晚前寒武纪太古界塞巴奎系伟晶岩带，总长48.43km，最宽达4.06km，最窄0.79km，一般2～3km，平均2.35km，倾向55°，倾角20°～30°，与区域构造带走向一致，沿近东西向裂谷带呈线性分布。

沿伟晶岩带，由西至东分布有ELBAS（埃鲁巴斯）、KAPATA（卡帕塔）、LUTOPE（鹿头皮）、KAMATIVI（卡玛提威）、KALINDA（卡林达）、BOBBY（芭比）共6个矿区，其中卡玛提威（KAMATIVI）为主矿区，工作程度较高，其余矿区工作程度较低（图1）。

图2 津巴布韦卡玛提威（KAMATIVI）锡锂铍钽铌多金属矿山地质略图

图3 建模流程图

卡玛提威（KAMATIVI）采矿权面积44.64km2。矿区出露地层主要有晚前寒武纪太古界塞巴奎系黑云母片麻岩。花岗伟晶岩分为两期：早期为无矿的电气石伟晶岩，第二期为含矿锡锂铍铌钽伟晶岩。矿区内共发现6个矿体，矿体总体长度约6.5km。其中Ⅳ矿体规模最大，为该区的主矿体，矿体控制长度1.9km，控制宽度660m（P. Utete, 2017）。

图4 津巴布韦卡玛提威（KAMATIVI）锡锂铍钽铌多金属矿山局部地表模型

Ⅳ矿体露天采场和地下开采区地质工作程度高，工程有探槽、浅井、斜井控制矿体浅部厚度及质量的变化，深部由钻探工程控制，控制网度90m×90m，局部达到50m×50m，共施工钻孔501个。

Ⅳ矿体呈板状、似层状、透镜状、脉状产出，东矿段产状：55°～66°∠11°～24°，西矿段产状：235°～246°∠11°～15。Ⅳ矿体自上而下进一步分为Ⅳ-1、Ⅳ-4矿体，Ⅳ-1、Ⅳ-4矿体长度、宽度、厚度均大，整体形状为顶部平四周缓倾，顶部位于背斜穹隆地段，部分露出地表，多数隐伏于浅部，互为消涨，矿体在空间上呈“草帽”形连续展开。

图5 津巴布韦卡玛提威（KAMATIVI）锡锂铍钽铌多金属矿山钻孔模型

3 构建矿山三维模型

根据多年以来长期积累形成的津巴布韦卡玛提威（KAMATIVI）锡锂铍钽铌多金属矿山的地质信息，应用3Dmine矿业工程软件对Ⅳ矿体建立地表模型、矿体实体模型，直观反映矿山三维地貌、矿体的空间分布。建模流程见图3。

3.1 地表模型的建立

对矿区现有的地形图资料进行分析，去除无用信息，保留地形等高线、道路等信息，进行整理优化，分层管理，并对等高线赋予相应的高程值，生成dtm表面，通过渲染处理得到地表模型（图4）。

3.2 钻孔数据库的建立

通过定位表、测斜表、岩性表、化验表等对以往钻孔数据进行整理，建立钻孔数据库，将钻孔信息反映展示到三维空间，直观反映工程控矿情况（图5）。

3.3 矿体实体模型的生成

利用原来已有的勘探剖面直接进行矿体实体建模。首先对勘探剖面进行整理，将二维剖面进行坐标转换，将其空间数字化，得到图6所示的空间剖面群，在空间化的剖面群中提取目标矿体线串文件，根据地质规律和实际情况将各剖面的矿体线文件进行连接，建立矿体实体模型，并通过实体验证，得到图7。

图6 地质勘探剖面空间数字化模型

图7 津巴布韦卡玛提威（KAMATIVI）Ⅳ号矿体锡矿体模型效果

4 创建块体模型并进行赋值计算

块体模型是一个富含矿体各元素地质品位、体重、分布特征等信息的空间集合体。其原理就是空间矿体实体模型划分成若干小块，然后利用计算法对小块体进行品位赋值。

1）创建块体模型.通过实体验证的实体模型创建矿体的块体模型，并输入块体模型属性。块体模型内小块分割大小，根据矿体的厚度、分布形态来决定，块体建好后，给块体模型创建品位属性、比重属性等。

2）对块体模型约束显示并赋值利用实体模型对建立的块体模型进行约束显示，只显示实体内部的块体。

利用钻孔数据库信息对样品进行组合整理，整理后生成组合样品文件，通过地质统计法，协同克里格法变异函数方法体系，求取合理的实验半变异函数（图8）：各向异性的主轴与次轴比和主轴与短轴比、主轴变异函数的块金值、球状模型的基台值和变程等参数，用普通克里格方法对约束的块体模型进行赋值（图9）。

图8 地质统计实验半变异函数

图9 块体赋值

5 组合模型

锡、锂、钽铌矿整体套合空间变化特征（图10）：

1）锡、锂、铍矿体：既同体共生，又为异体矿。

2）矿体厚度由大至小变化为：Ⅳ-1＞Ⅳ-2＞Ⅳ-3＞Ⅳ-4；构造穹隆（背斜轴部）厚度大于背斜翼部。

3）品位变化：浅部略高于深部。

图10 组合模型

（黄色为锡矿体，红色为钽铌矿体，绿色为锂矿体）

6 建模成果的便捷应用

6.1 组合模型在钻探布设中的作用

本次建模主要是根据已有数据为残矿回采和矿区下一步的钻探布设提供参考。为验证Ⅳ矿体边界，参考实体模型进行了钻孔布设，对钻孔的位置和孔深设计起到了指导作用。如图11。

图11 钻孔设计位置

6.2 计算中段资源储量和品位

在计算中段资源储量和品位时，只需要给定一定的约束条件，即可快速得到想要的结果。这可以通过块体报告中的设定品位、计算法则、比重值来进行分类报告。比如分类属性选Z轴，分类范围内填650，900，50，则代表了在650～900m标高范围内，以50m段高分段报告块体模型的体积、矿石量、平均品位（图12）。

图12 块体计算及报告

7 结语

通过3DMINE构建卡玛提威锡锂铍钽铌多金属矿矿山模型，将多年来的地质成果快速转换成了计算机数据模型，方便了以后对地质数据的实时管

理，为资源储量估算的提供了便捷性和准确性，大大提高了工作效率，更加直观地反映矿山地表、矿层及井下开拓系统的布置情况，真实反映矿体空间三维展布形态，方便矿山的动态管理。

邱瑞照，严光生．2006．全球矿产资源信息系统数据库建设（之三-非洲卷：马达加斯加、津巴布韦)．中国地质调查局发展研究中心境外矿产资源战略研究室．25-26.

S. Siziba,P. Utete,F.Mupudzi.2017.CONFIDENTIAL KAMATIVI REPORT.48-49.

黄超，姜楷，李亮，李宸，曾方侣，何青．2020．矿山三维地质建模研究进展．四川地质学报，142(02)： 323-324.

The Application of 3D MINE Mining Engineering Software to Mine Model and Resource Reserve Estimation——By the Example of the Kamativi Sn-Li-Be-Ta-Nb Polymetallic Deposit in Zimbabwe

WEN Di QIU Ren-xuan ZHONG Shi QIAO Xue-feng WANG Guang-hong FENG Feng

(The 605th Geological Party, Sichuan Bureau of Metallurgical Geological Exploration, Pengshan, Sichuan 620860)

Athree-dimensional model for the Kamativi Sn-Li-Be-Ta-Nb Polymetallic mine in Zimbabwe is compiled based on geological data produced over the years and by means of 3D MINE mining engineering software. The three-dimensional model directly reflects the arrangement of surface, seam and underground development system of the mine which has greatly improved the efficiency of mine design and the accuracy of resource and reserve estimation.

mine design; three-dimensional model; Sn-Li-Be-Ta-Nb polymetallic mine; Kamativi, Zimbabwe

2020-06-04

问娣（1979— ），女，河北保定人，地质高级工程师，主要从事地质矿产勘查工作

钟石（1987— ），男，四川成都人，地质矿产工程师，主要从事地质矿产勘查工作

TP311.1；P624.7

A

1006-0995（2021）02-0333-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.031