韓經(jīng)

【摘要】礦產(chǎn)儲(chǔ)量會(huì)受到多種因素的影響而出現(xiàn)不同的變化，為了能夠清楚了解礦床的動(dòng)態(tài)變化和礦產(chǎn)儲(chǔ)量的變化，需要嚴(yán)格的依據(jù)三維地質(zhì)模型并采取相應(yīng)的技術(shù)方式對(duì)金屬礦床動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量進(jìn)行計(jì)算，以更加明確了解到我國當(dāng)前礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)量。本文就主要針對(duì)基于三維地質(zhì)模型的金屬礦床動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算技術(shù)進(jìn)行了簡要的探究，僅供同行交流和參考。

【關(guān)鍵詞】三維地質(zhì)模型；金屬礦床；動(dòng)態(tài)計(jì)算；儲(chǔ)量計(jì)算技術(shù)

眾所周知，礦產(chǎn)資源是不可再生資源，隨著礦產(chǎn)資源開發(fā)量的逐漸加大，全球的礦產(chǎn)資源都在呈現(xiàn)銳減的趨勢。因此，針對(duì)礦產(chǎn)資源實(shí)施保護(hù)已經(jīng)成為了全球的共識(shí)。在相關(guān)的地理信息技術(shù)發(fā)展的同時(shí)以及在相關(guān)的地理信息系統(tǒng)觀念進(jìn)行改進(jìn)的進(jìn)程中，使得地質(zhì)礦產(chǎn)的勘察技術(shù)也得到了極大的改進(jìn)，對(duì)于推動(dòng)地質(zhì)礦產(chǎn)的自動(dòng)化管理的實(shí)現(xiàn)具有積極的影響意義。而在地理信息技術(shù)高速發(fā)展的同時(shí)，也逐漸衍生出了三維地質(zhì)建模技術(shù)，如何將該技術(shù)合理的應(yīng)用到固體礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量的計(jì)算中，是我國對(duì)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量計(jì)算研究的重點(diǎn)內(nèi)容。下面本文就主要針對(duì)基于三維地質(zhì)模型的金屬礦床動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量計(jì)算技術(shù)進(jìn)行深入的探究。

1、儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)計(jì)算一般過程

在對(duì)地質(zhì)礦產(chǎn)進(jìn)行勘探以及開采的過程中，都會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的礦產(chǎn)儲(chǔ)量耗損的問題，而無論是何種因素引發(fā)的礦產(chǎn)耗損，都需要合理的依據(jù)初始儲(chǔ)量來進(jìn)行損耗量的計(jì)算，在完成一次的勘探，就需要合理的對(duì)礦體重新進(jìn)行模型的塑造，將新塑造的模型和計(jì)算所的儲(chǔ)量值作為后續(xù)勘探的基礎(chǔ)數(shù)值。在重新對(duì)初始儲(chǔ)量進(jìn)行構(gòu)造后，礦體的儲(chǔ)量或多或少會(huì)與初始的儲(chǔ)量有著一定的偏差，從這就說明了礦體的儲(chǔ)量有著動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)。一般來說，礦體儲(chǔ)量的動(dòng)態(tài)變化過程可以劃分為三個(gè)階段，第一階段是初始儲(chǔ)量計(jì)算，第二階段是礦體結(jié)構(gòu)或內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，第三階段就是礦體變化所產(chǎn)生的新儲(chǔ)量值。

其中，第一階段需要充分的依據(jù)所收集到的各種勘探數(shù)據(jù)和計(jì)算所得的儲(chǔ)量執(zhí)行。而第二階段則主要是在礦體體積因?yàn)榈V產(chǎn)儲(chǔ)量發(fā)生變化而減小的情況下，又因?yàn)樾录鉁琰c(diǎn)而使得體積相應(yīng)的增大，表現(xiàn)出了體積動(dòng)態(tài)變化的情況。第三階段出現(xiàn)在礦體呈現(xiàn)出多種變化后，礦產(chǎn)內(nèi)部的儲(chǔ)量重新進(jìn)行堆積和疊加，使得儲(chǔ)量值發(fā)生了新的變化。

2、初始儲(chǔ)量的計(jì)算

在針對(duì)礦體面進(jìn)行剖析后，會(huì)得出多個(gè)不同的立方體體元，這些立方體體元完全可以依據(jù)既有的樣本來進(jìn)行其品味插值的計(jì)算，一般來說，在對(duì)初始儲(chǔ)量進(jìn)行計(jì)算的過程中，可以采用的方法主要為加權(quán)平均法。這一方法主要就是針對(duì)單元塊中間對(duì)于周圍有著一定影響的樣品品味合理的進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，最終求得相應(yīng)的品味值。所求得的具體值就是立方體體元，而將這些立方體體元加在一起，就能夠得出初始儲(chǔ)量具體值。

3、采空區(qū)與礦體局部空間布爾運(yùn)算的礦體模型動(dòng)態(tài)更新

3.1算法流程

首先要構(gòu)建一個(gè)采空區(qū)面模型，在這一模型構(gòu)建完成后，展開與對(duì)抗體模型的空間布爾切割計(jì)算，通過計(jì)算得出新的礦體以及子塊體。最后就可以依據(jù)子塊體本身所含有的體元進(jìn)行儲(chǔ)量的計(jì)算，將體元的計(jì)算量進(jìn)行相加，就能夠得出具體的開采量值。

3.2三維實(shí)體模型空間布爾運(yùn)算

布爾是英國的數(shù)學(xué)家，發(fā)明的處理二值之間關(guān)系的邏輯數(shù)學(xué)計(jì)算法。在圖形處理操作中引用了這種邏輯運(yùn)算方法以使簡單的基本圖形組合產(chǎn)生新的形體?？臻g布爾運(yùn)算通過對(duì)兩個(gè)以上的物體進(jìn)行并集、差集、交集的運(yùn)算，從而得到新的物體形態(tài)。

3.3礦體模型的空間索引屬性

礦體模型建成后，在XYZ三個(gè)坐標(biāo)軸上分別有最大值和最小值，這6個(gè)值形成了一個(gè)空間包圍盒。礦體由若干個(gè)塊段組成，每個(gè)塊段同樣也有空間包圍盒。這樣礦體的所有立方體體元就根據(jù)各個(gè)塊段的包圍盒建立了空間索引。

3.4采空區(qū)面模型的建立

以采空區(qū)的上、下兩個(gè)邊界作為約束邊界，對(duì)頂面與底面的離散點(diǎn)進(jìn)行帶邊界約束的TIN構(gòu)建，形成頂面與底面的三角形面片集。由于采空區(qū)的上下邊界點(diǎn)數(shù)相同，很容易建立三角形面片集。設(shè)邊界有N個(gè)點(diǎn)，則上下兩條邊界可形成N個(gè)空間四邊形，每個(gè)空間四邊形可根據(jù)對(duì)角線分割成兩個(gè)三角形，所有這些三角形就組成了采空區(qū)的邊。

4、基于插入式局部重構(gòu)的礦體模型動(dòng)態(tài)更新

一般來說，在礦產(chǎn)開發(fā)企業(yè)對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行開發(fā)之前，都需要做好相應(yīng)的勘探工作，通過勘探工作可以對(duì)當(dāng)?shù)氐牡V產(chǎn)資源信息做到充分的收集和了解，然后依據(jù)這些信息就可以總結(jié)得出邊界滅點(diǎn)的數(shù)據(jù)資源，通過這一數(shù)據(jù)資源，就可以有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)礦體的重新架構(gòu)，從而確保礦體與具體的情況相符合。而在原有的礦體模型中，插入新的邊界滅點(diǎn)，其對(duì)礦體會(huì)產(chǎn)生一部分的影響，卻并不嚴(yán)重，而重構(gòu)的時(shí)候，則需要對(duì)受到影響的這一部分礦體進(jìn)行重構(gòu)即可，這樣不僅能夠有效的減少相應(yīng)的重構(gòu)計(jì)算量，同時(shí)也能夠使得計(jì)算的效率得到相應(yīng)的提升。通常情況下，受到影響的礦體部分主要包括礦體表面以及礦體的內(nèi)部體元，在重構(gòu)的時(shí)候，也多是針對(duì)這兩部分進(jìn)行重構(gòu)。

在對(duì)礦產(chǎn)進(jìn)行開采的時(shí)候，相關(guān)的企業(yè)需要針對(duì)開采出來的礦產(chǎn)進(jìn)行全面的檢驗(yàn)，獲取礦體所具有的實(shí)際品味或者是含量，在獲取到一系列的數(shù)據(jù)后，依據(jù)這些數(shù)據(jù)就能夠更好的進(jìn)行化驗(yàn)處理，從而會(huì)使得礦體實(shí)際儲(chǔ)量的計(jì)算更加的貼合實(shí)際情況。而獲取的數(shù)據(jù)通常都為插密數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)會(huì)對(duì)礦體儲(chǔ)量產(chǎn)生一定的影響，但是影響也僅限于局部，在針對(duì)儲(chǔ)量進(jìn)行計(jì)算的過程中，也僅僅只需要針對(duì)影響區(qū)域內(nèi)的體元的插值進(jìn)行計(jì)算即可。

5、結(jié)束語

通過本文的分析可以清楚的了解到，在對(duì)礦體局部重構(gòu)的過程中，需要充分的考慮到礦體內(nèi)部以及外部兩個(gè)方面的因素，清楚的認(rèn)識(shí)到新增尖滅點(diǎn)以及礦體內(nèi)部新增樣品的形式，針對(duì)受到影響的范圍展開體元計(jì)算，篩選出實(shí)際需要計(jì)算的體元，有效的減少了計(jì)算量，使得計(jì)算的速度明顯的加快。在三維地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，有效的實(shí)施對(duì)金屬礦床動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量的計(jì)算，可以精確的總結(jié)出礦物的精確含量，對(duì)于推動(dòng)我國礦產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展有著積極的影響意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王紅娟，張杏莉，盧新明.布爾運(yùn)算算法研究及其在地質(zhì)體建模中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2010（10）

[2]王海峰，蘇學(xué)斌，劉乃忠，邢擁國，武偉，程宗芳.美國地浸鈾礦山鉆孔成井工藝及井場運(yùn)行[J].鈾礦冶，2010（03）

[3]穆斌，潘懋，鄧劍.基于投影體積與八叉樹的三維網(wǎng)格模型體素化方法[J].地理與地理信息科學(xué)，2010（04）