孟少勇 杜 婷

(包鋼集團(tuán)礦山研究院有限公司)

我國(guó)西北某金屬礦采區(qū)內(nèi)礦體出露于地表，呈一巨大的不規(guī)則透鏡體產(chǎn)出，東西長(zhǎng)1 250 m，南北寬415 m，向下延伸的最大深度達(dá)1 030 m。礦體走向近EW，向SE或SW傾斜，傾角平均為57°。礦體圍巖主要為板巖、變質(zhì)砂巖、石英巖等。該礦山礦產(chǎn)資源豐富，含有儲(chǔ)量巨大的鐵資源和其他稀有金屬資源。該礦山從地質(zhì)勘探時(shí)期到礦山生產(chǎn)階段，積累了豐富的地質(zhì)資料，加之礦儲(chǔ)資源種類(lèi)繁多，數(shù)據(jù)龐雜，該類(lèi)因素對(duì)礦儲(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)保存、整理、統(tǒng)計(jì)和應(yīng)用造成了一定的困難。本研究結(jié)合Surpac軟件對(duì)該礦地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和歸集，構(gòu)建礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)。

1 礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建

Surpac軟件可為地質(zhì)、采礦、測(cè)量和生產(chǎn)管理提供信息共享平臺(tái)，具備了地表、實(shí)體模型創(chuàng)建，巷道三維可視化視圖設(shè)計(jì)，礦石儲(chǔ)量計(jì)算，爆破設(shè)計(jì)，露天境界優(yōu)化，生產(chǎn)優(yōu)化等諸多功能。同時(shí)，具備面向多用戶的開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)互聯(lián)技術(shù)，支持Access、SQL server、Oracle、paradox等數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)型[1]。

1.1 表單數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及規(guī)則化處理

構(gòu)建地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，應(yīng)首先錄入表單信息。除了強(qiáng)制類(lèi)數(shù)據(jù)表外，可人工添加其他類(lèi)型數(shù)據(jù)表來(lái)完善數(shù)據(jù)庫(kù)。編輯數(shù)據(jù)表字段可通過(guò)設(shè)置“類(lèi)型”、“長(zhǎng)度”、“小數(shù)位數(shù)”、“上限下限”等字段實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)的約束。表單信息與實(shí)際數(shù)據(jù)應(yīng)一一對(duì)應(yīng)，建庫(kù)前，應(yīng)首先對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)則化整理，以滿足Surpac軟件要求。本研究構(gòu)建了4幅Excel表，分別命名為空口表、測(cè)斜表、巖性表和樣品表(圖1)，分別用于記錄探礦工程孔口位置、測(cè)斜、巖性和樣品化驗(yàn)數(shù)據(jù)。

圖1 孔口表、測(cè)斜表、巖性表和樣品表表頭

為滿足數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建要求，確保后續(xù)調(diào)用順利，需要對(duì)表格進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)整，即更改文件后綴“.xls”為“.csv”，用記事本方式打開(kāi)“.csv”文件并刪除尾部逗號(hào)。為避免校驗(yàn)錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)錄入過(guò)程應(yīng)確保：①4幅表單數(shù)據(jù)相同或關(guān)聯(lián)部分的數(shù)據(jù)和格式應(yīng)相同，內(nèi)容可以相互應(yīng)證，尤其鉆孔深度數(shù)據(jù)務(wù)必一致； ②取樣段長(zhǎng)度數(shù)據(jù)從0開(kāi)始，不為空值；③取樣段樣長(zhǎng)數(shù)據(jù)根據(jù)表數(shù)據(jù)計(jì)算，確保關(guān)聯(lián)表數(shù)據(jù)統(tǒng)一；④樣品表中元素?cái)?shù)據(jù)沒(méi)有時(shí)，以“0”或“空值”代替，無(wú)負(fù)值或其他代替符號(hào)。

1.2 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)框架構(gòu)建

本研究在Surpac軟件中建立了5個(gè)表格，即鉆孔口表(collar)、測(cè)斜表(survey)、轉(zhuǎn)換表(translation)、巖性表(lithology)和樣品表(sample)[1]，其中，前3幅表為系統(tǒng)強(qiáng)制性表格，巖性表和樣品表為手動(dòng)添加表格(圖2)。

圖2 手動(dòng)添加巖性表、樣品表

孔口表(collar)是保存探礦工程孔口信息的表格，含hole_id、x、y、z、max_depth、hole_path 6個(gè)強(qiáng)制字段[2]。為保證數(shù)據(jù)庫(kù)鉆孔的完整性，數(shù)據(jù)庫(kù)添加了勘探線號(hào)、勘探線_id 2個(gè)字段，設(shè)置了鉆孔質(zhì)量、見(jiàn)礦與否、記錄人員等備選字段信息。為保證軟件版本兼容性，鉆孔編號(hào)采用字母表示[2]。x、y、z分別表示鉆孔東向、北向和高程坐標(biāo)，max_depth表示鉆孔最大深度，hole_path表示孔跡，有垂直類(lèi)鉆孔、分段測(cè)斜類(lèi)鉆孔，或“空值”忽略孔跡。

測(cè)斜表(survey)記錄探礦工程測(cè)斜數(shù)據(jù)，記錄鉆孔在一定距離上的鉆進(jìn)方向和深度[2-3]，包含hole_id、depth、x、y、z、dip、azimuth 7個(gè)字段。depth表示測(cè)斜深度，dip表示傾角，azimuth表示方位角。建模過(guò)程中，通過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)發(fā)現(xiàn)，正常鉆孔方位角基本集中于同一角度(7°)。不正常鉆孔方位角分散且不統(tǒng)一，后期鉆孔顯示出現(xiàn)偏斜，本研究將該礦山的鉆孔方位角統(tǒng)一為7°后，所有鉆孔在空間位置上的顯示均正常?？梢?jiàn)，通過(guò)建立測(cè)斜表，使用數(shù)據(jù)庫(kù)顯示鉆孔模型，可以對(duì)原始記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)及錯(cuò)誤更正。

轉(zhuǎn)換表(translation)是系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的表，通過(guò)對(duì)一些屬性進(jìn)行設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)某些特定要求下的數(shù)據(jù)過(guò)濾和備注，本研究礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建中不對(duì)該表進(jìn)行更改。

巖性表(lithology)記錄每段探礦工程的巖性，包含hole_id、samp_id、depth_from、y_from、x_from、z_from、depth_to、y_to、x_to、z_to 10個(gè)字段，此外，還需要添加巖性字段。samp_id表示每個(gè)取樣段編號(hào)，巖性字段記錄每個(gè)取樣段的巖性信息，其余字段用于記錄樣品段在三維空間中的起止位置。

樣品表(sample)記錄樣品段信息，除已有字段外，在本研究礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)建模中需要添加、樣長(zhǎng)和樣品中所含各種元素的字段(圖3)。

在建立各類(lèi)表后，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型和大小，需對(duì)表中原有字段或添加字段的屬性進(jìn)行設(shè)置，確保填入其中的數(shù)據(jù)正確。該類(lèi)屬性包括“類(lèi)型”、“長(zhǎng)度”、“小數(shù)位數(shù)”、“大小寫(xiě)”、“上下限”、“物理或虛擬表達(dá)式”、“引用字段或表達(dá)式”等。屬性設(shè)置可根據(jù)錄入數(shù)據(jù)的需求進(jìn)行更改，如在“類(lèi)型”屬性中可選擇固定長(zhǎng)度(character)、浮點(diǎn)(real)；在添加字段的“類(lèi)型”屬性中可選擇字符、布爾、日期、實(shí)數(shù)等；對(duì)“長(zhǎng)度”、“小數(shù)位數(shù)”、“上限”、“下限”、“屬性”的設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)記錄數(shù)據(jù)的限制和過(guò)濾；對(duì)于“物理或虛擬表達(dá)式”屬性的設(shè)置，可選擇物理的、虛擬的和表達(dá)式3種；“引用字段或表達(dá)式”設(shè)置可根據(jù)需要進(jìn)行手動(dòng)添加。經(jīng)過(guò)以上一系列操作，地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)框架便構(gòu)建完畢。

圖3 樣品表中添加的各元素字段

1.3 鉆孔數(shù)據(jù)導(dǎo)入

Surpac軟件提供了“直接輸入”和“導(dǎo)入數(shù)據(jù)”2種數(shù)據(jù)輸入方式[2]，為加快數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建速度，本研究采用“導(dǎo)入數(shù)據(jù)”方式構(gòu)建礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，即要求Execl文件中的數(shù)據(jù)與Surpac軟件構(gòu)建的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)框架內(nèi)的字段嚴(yán)格對(duì)應(yīng)。數(shù)據(jù)導(dǎo)入后，系統(tǒng)會(huì)彈出1個(gè)包含數(shù)據(jù)載入數(shù)、更新數(shù)、拒絕數(shù)的“.txt”報(bào)告，并提示拒絕數(shù)據(jù)的原因。根據(jù)提示，對(duì)原數(shù)據(jù)中不符合的部分進(jìn)行修改和設(shè)置，從而完成礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建。

2 礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用

在礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建中，根據(jù)需要可將文字、數(shù)字類(lèi)的鉆孔信息(如孔跡，坑道取樣軌跡線等描述類(lèi)信息)轉(zhuǎn)化為三維模型，最大程度上模擬出勘探工程中的實(shí)際狀況，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到模型的有效轉(zhuǎn)換，鉆孔在空間中的位置及其與礦體的相對(duì)關(guān)系便可一目了然。本研究調(diào)整系統(tǒng)中鉆孔的顯示狀態(tài)，可在三維空間中顯示出所需表達(dá)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，例如給鉆孔數(shù)據(jù)中的巖性和樣品品位設(shè)置對(duì)應(yīng)顏色，可便于分析鉆孔取樣段中TFe品位高低，進(jìn)而有效判斷出有用礦物品位在空間上的分布規(guī)律(圖4)[3]。

圖4 樣段中TFe品位在局部鉆孔上的分布情況

在構(gòu)建的鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)中可方便、快捷的進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢(圖5)，根據(jù)勘探和生產(chǎn)需要?jiǎng)h除或更新數(shù)據(jù)信息。本研究構(gòu)建的礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)收錄了測(cè)斜數(shù)據(jù)5 580條，孔口數(shù)據(jù)1 625條，巖性及樣品信息36 000余條，利用數(shù)據(jù)庫(kù)功能進(jìn)行了鉆孔數(shù)據(jù)優(yōu)化，強(qiáng)化了數(shù)據(jù)保存整理工作，極大提高了重要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的完整性、規(guī)范性和安全性[4]。

在礦體解譯方面，利用本研究構(gòu)建的礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、快速地確定礦體范圍，設(shè)置鉆孔顯示風(fēng)格，根據(jù)不同需要給相應(yīng)巖性和樣品段賦值，顯示鉆孔、導(dǎo)入礦體勘探線，利用剖面切割命令，可得到鉆孔剖面與地表的交線，連接鉆孔各巖性邊界，確定礦體外推長(zhǎng)度，并圈定該剖面的主要礦體形態(tài)(圖6)。針對(duì)不同剖面進(jìn)行重復(fù)操作，可建立礦體模型。

圖5 礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中表數(shù)據(jù)查詢界面

圖6 礦山某剖面礦體解譯結(jié)果

根據(jù)本研究構(gòu)建的礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，可提高礦體儲(chǔ)量估算的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的樣品長(zhǎng)度進(jìn)行組合，可以作為礦體模型估值的數(shù)據(jù)源，也可以為后期采礦工程中的配礦工作做好準(zhǔn)備。本研究按照樣品全區(qū)的平均取樣長(zhǎng)度，在礦體內(nèi)部進(jìn)行組合，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)提取命令，提取樣品表中的全部樣長(zhǎng)，建立1個(gè)樣長(zhǎng)的文件，而后利用數(shù)據(jù)庫(kù)分析命令下的基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)功能，對(duì)全部樣長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(圖7)，并生成報(bào)告文件[5]。同時(shí)還可根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)和礦體模型的相交情況得到鉆孔與實(shí)體的相交報(bào)告。上述2個(gè)報(bào)告數(shù)據(jù)獲取后，便可通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)組合命令，根據(jù)勘探工程，對(duì)樣長(zhǎng)進(jìn)行組合。樣長(zhǎng)組合后生成的文件可在礦體儲(chǔ)量估算中進(jìn)行應(yīng)用。

圖7 樣長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)

圖8 取樣段中TFe品位分布特征

3 結(jié) 語(yǔ)

采用Surpac軟件，構(gòu)建了我國(guó)西北地區(qū)某金屬礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)繁雜勘探、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一整合和保存，可為該礦山采礦工程、地質(zhì)工程、礦儲(chǔ)估算、礦石品位動(dòng)態(tài)管理等工作提供有力支持。