鐘 銳

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛東北大隊(duì)，江西 上饒 334000）

經(jīng)過多年的發(fā)展和變化，我國礦產(chǎn)行業(yè)所頒布的政策、發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃等方面都有了巨大的改變[1]。傳統(tǒng)的計(jì)量采礦技術(shù)管理方法和人工操作中的分步驟處理方式，早就滿足不了露天礦山開采的速度和發(fā)展的需要，無法解決礦山高質(zhì)量、大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)規(guī)劃問題，在科研中，業(yè)內(nèi)專家創(chuàng)建了模型方法，嘗試使用模型的建立來展示所研究的對(duì)象，并進(jìn)行模型的逐步改進(jìn)和完善，使所呈現(xiàn)的內(nèi)容更向?qū)嵮袑?duì)象看齊[2]。當(dāng)下設(shè)計(jì)模型的方法在研究復(fù)雜系統(tǒng)中被廣泛使用，其結(jié)果事半功倍。它方便從各個(gè)層面以及活動(dòng)動(dòng)態(tài)等許多方面來構(gòu)建相互之間的關(guān)系，用來描述和把握一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)[3]。本文將利用Surpac系統(tǒng)建立礦床模型，研究露天礦礦床地質(zhì)特征，分析礦床構(gòu)造。

1 露天礦山礦床地質(zhì)特征及礦床模型構(gòu)建分析的方法

1.1 露天礦山礦床地質(zhì)特征及方法的研究流程

我國礦山工程軟件技術(shù)的研究和應(yīng)用起步較晚。以地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和方法為基礎(chǔ)的可視化三維采礦軟件的研究與開發(fā)目前還沒有得到大范圍的應(yīng)用，它實(shí)際運(yùn)用在工作中的程度也還不夠頻繁。幸運(yùn)的是，許多國內(nèi)致力于學(xué)習(xí)研究礦業(yè)的同行專家也在努力于礦業(yè)工作的軟件研究及推廣，這也使得階段性成績逐漸顯現(xiàn)出來，研究人員制作了各種系統(tǒng)軟件，相比較而言，其中相對(duì)成熟的軟件要屬數(shù)學(xué)經(jīng)濟(jì)“儲(chǔ)存包”模型，礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量核算審核系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)、三維地質(zhì)建模采礦軟件系統(tǒng)系列等。國內(nèi)也有很多學(xué)者對(duì)三維可視化技術(shù)進(jìn)行了研究，但研究較為零散，主要集中在三維數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面。成熟的研究主要集中在地形的三維可視化方面。

1.2 基于Surpac系統(tǒng)功能特點(diǎn)的礦山建模過程

作為一個(gè)巨大的集成系統(tǒng)，Surpac可以最大強(qiáng)度的增加測(cè)繪工程師和地質(zhì)工程師、建模工程師的技術(shù)信息。其系統(tǒng)特點(diǎn)如下：1，被引用在各個(gè)領(lǐng)域，其范圍十分廣泛；2，圖形生成用戶界面很有新意，畫面也毫無卡頓；3，最大程度上的實(shí)現(xiàn)了三維圖形系統(tǒng)的意義所在；4，建模時(shí)資源準(zhǔn)確無誤；5，地質(zhì)數(shù)據(jù)庫在不斷汲取多用戶開放數(shù)據(jù)庫技術(shù)的好處及優(yōu)點(diǎn)；6，實(shí)體模型在學(xué)習(xí)和使用上特別的方便簡潔；7，塊模型功能強(qiáng)大、靈活；8，采石場(chǎng)與露天礦廠規(guī)劃清晰，二者之間的交互設(shè)計(jì)強(qiáng)；9，地下開采設(shè)計(jì)優(yōu)越；10，流線型的測(cè)量的應(yīng)用；11，強(qiáng)大的測(cè)量控制數(shù)據(jù)庫；12，其他應(yīng)用可以主動(dòng)整合等一系列優(yōu)勢(shì)。

對(duì)地質(zhì)有一個(gè)全方位的認(rèn)識(shí)是礦山建模的重中之重。以豐富的認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，根據(jù)建模要求合理運(yùn)用采礦軟件的各項(xiàng)功能。用地質(zhì)建模數(shù)據(jù)搭建出一個(gè)完整的地形建模以及礦床工程系統(tǒng)的建立等，都可以劃分為三維礦山模型構(gòu)建的主要內(nèi)容。因此，可開展選礦方法、應(yīng)力場(chǎng)模型、優(yōu)化采礦計(jì)劃、優(yōu)化計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)等一系列任務(wù)。

地質(zhì)實(shí)體模型的構(gòu)建般包括以下部分：首先，解釋地質(zhì)。根據(jù)鉆孔隧道的數(shù)據(jù)和已有的地質(zhì)平面及剖面，在三維立體建模下給出解釋，規(guī)定礦體的構(gòu)造邊界，一般是規(guī)定剖面。其次，勾勒出有等級(jí)的具體模型。在實(shí)體模型之上建立塊模型和元素品模型，使用元素的分布規(guī)律得出隧道的有用數(shù)據(jù)，融合礦體塊模型來建立整體模型。在品位賦值之前一定要分析初始化數(shù)據(jù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)得出最根本的變量，如礦石厚度、礦石品位的百分比、金屬礦石重量分布等，確定尺寸賦值，選擇最合適的賦值方式。

2 礦床模型構(gòu)建實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

第一步是準(zhǔn)確判定塊模型的基本數(shù)據(jù)。根據(jù)露天礦區(qū)的主礦體和超基性巖體的主要形態(tài)和產(chǎn)狀特征，判斷礦區(qū)東南角的最小坐標(biāo)是主礦體塊體模型原點(diǎn)的所在地。具體坐標(biāo)為x=9284，y=8397，z=455，礦區(qū)西北方向?yàn)樽鴺?biāo)終端。巖礦體走向方向以塊體模型旋轉(zhuǎn)參數(shù)規(guī)定為321°22′，比較傾斜陡峭，勘探線方向?yàn)?5°35′。第二采區(qū)采用機(jī)械化盤區(qū)下向分層水平巷道膠結(jié)充填。

充填采礦法中段高度為149.5m，中段高度為51.5m。中間一段分成若干段，每段分成層高15.5m的一層。該方法的方向?yàn)榈V體傾向方向，即礦體在自然通過礦脈時(shí)所得厚度最大值的方向。所以第一步要將母塊軸向尺寸設(shè)為計(jì)，然后結(jié)合礦區(qū)礦體形態(tài)和反復(fù)試驗(yàn)，軸向?yàn)榈V體的走向和傾斜度。

第二步，定義塊模型的屬性。在自定義狀態(tài)下數(shù)據(jù)庫的字段可先看做一樣的情況，后期操作根據(jù)對(duì)于深度的運(yùn)用來添加不同一樣的屬性。

第三步，給定義下約束。由于礦體規(guī)模總數(shù)巨大，存在很高的整體性，應(yīng)用水平目前還停留在勘探的狀態(tài)下，目前在該地區(qū)不存在限制，未來將根據(jù)所用深度做攀升。根據(jù)以上敘述正式模擬出礦體主塊模型，結(jié)果如圖1所示(僅顯示塊體模型邊界，未顯示地表)。

圖1 露天礦區(qū)主礦體的塊模型

第四步是轉(zhuǎn)入第二礦體的實(shí)體模型，包括一些不同體號(hào)的小礦體和地質(zhì)數(shù)據(jù)庫。發(fā)現(xiàn)主礦體體號(hào)為8。

第五步是將樣本組合成行文件。地質(zhì)數(shù)據(jù)庫樣本表中的數(shù)據(jù)。2號(hào)礦的地質(zhì)勘查資料、礦山建設(shè)資料和勘探工程資料。2個(gè)礦井，以及一些隧道取樣數(shù)據(jù)。樣本長度大多為1.5m，但也有一些樣本的長度為1.5m。

第六步是將地質(zhì)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果拿來分析。選擇“地質(zhì)統(tǒng)計(jì)-基本統(tǒng)計(jì)”界面，彈出對(duì)話框填寫并選擇對(duì)應(yīng)的列表進(jìn)行執(zhí)行。對(duì)執(zhí)行文件、統(tǒng)計(jì)結(jié)果、直方圖、積分頻率曲線、統(tǒng)計(jì)報(bào)告、概率曲線及散點(diǎn)圖等數(shù)據(jù)進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，鎳、銅單樣品的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果列于表1。

表1 基本統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

根據(jù)以上基本統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，不需要進(jìn)行超高的數(shù)據(jù)處理。露天礦區(qū)主礦體數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵數(shù)據(jù)來自鉆孔樣品。根據(jù)隧道中提取的樣品能夠觀察出來鉆孔樣品的稀缺以及樣品空間的分布存在聚集。從表1中還可以看出，樣品中含有鎳和銅這兩種元素的模型沿直線向外簇狀擴(kuò)散，證明其分布不均。因此，使用八圓法進(jìn)行數(shù)據(jù)搜索對(duì)礦區(qū)主礦體塊體模型進(jìn)行充填評(píng)價(jià)較好。

第七步是區(qū)塊模型估值，生成等級(jí)模型。觀察統(tǒng)計(jì)結(jié)果，分析鎳和銅礦體的品位數(shù)據(jù)呈非正態(tài)分布，采用對(duì)數(shù)克里格金法實(shí)施區(qū)塊模型的評(píng)估，但考慮到露天礦自這么多年以來一直采用樣本數(shù)據(jù)加權(quán)法進(jìn)行計(jì)算儲(chǔ)量，運(yùn)用數(shù)克里金法對(duì)塊模型做出估算，可能會(huì)導(dǎo)致兩者之間的差距變大，若估算精準(zhǔn)，對(duì)礦山儲(chǔ)量數(shù)據(jù)現(xiàn)有狀態(tài)的更改則不會(huì)實(shí)現(xiàn)。

建立塊體模型和品位模型后，使用相互組合模型的功能將三個(gè)模型相融合，從而構(gòu)建整體露天礦的礦床模型。由此可以看出Surpac系統(tǒng)在礦床建模中的實(shí)用性和先進(jìn)性。

3 結(jié)束語

本文通過露天礦山礦床地質(zhì)特征及整體模型構(gòu)建做出了相關(guān)的研究和討論，提出了三維礦山模型的建立及其對(duì)于礦山礦石工作的應(yīng)用過程。從軟件Surpac系統(tǒng)的內(nèi)容和使用方法可以看出，它是一個(gè)非常好的采礦工程可視化三維軟件系統(tǒng)，它可以給到用戶全方位三維礦山的構(gòu)建，除去在此提到的功能，三維模型還可以運(yùn)用在更多的領(lǐng)域，值得深入學(xué)習(xí)參考以及應(yīng)用推廣，像比如估值各類別的方式方法、交互編制采礦計(jì)劃、設(shè)計(jì)爆破孔、礦石配比等多樣化極強(qiáng)的操作，這都是系統(tǒng)功能的分支。