三维地质建模中设定矿块尺寸探讨.DOC

1、三维地质建模中 设定 矿块尺寸 探讨 赵战锋 *，周坤 ，王玲 (1 中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038; 2 北京矿冶 研究总 院 ，北 京 100044) 摘 要 ： 地质建模 是现代化矿山资源量计算和生产管理的基础， 其 基本单元是若干规则的长方体矿块 。 文章通过不同尺寸矿块建立某金矿地质模型，探索制约矿块尺寸的主要因素。 实验矿床基础数据分析显示 钻孔网度 15 30m， X、 Y 和 Z 的变程分别为 50m、 20m 和 20m。在矿床地质建模中，当 矿块尺寸 长轴 小于20m 时金金属量变化不大 ，当 矿块尺寸 长轴大 于 20m 时 ， 矿块在充填线框 模型的时候不

2、能很好的拟合边界，造成金属量计算存在过大误差 ，说明矿体形态是矿块尺寸主要的制约因素 。矿块 尺寸 的大小还 必须与 空间有效信息的构型和变程相适应， 实验矿床 不同尺寸矿块的三维地质模型显示，在一定尺度内 随着矿块尺寸的减小 ，方差在逐渐 增大 ，说明矿块的尺寸越小，单个矿块 的品位 与真实品位的差距越大。 因此，在地质建模过程中设定矿块尺寸可能需要考虑包括矿体形态、钻孔网度、变程和采矿方法等多种因素。 关键词 ： 矿块尺寸； 方差；地质建模 Study of the Block Size in 3D Geological Modelling Zhao Zhanfeng ; Zhou Kun

3、 ; Wang Ling (China Enfi Engineering Corporation , Beijing 10038, China; Beijing General Research Institute of Mining Variance; 3D Geological Modelling 1、前言 从 20 世纪 90 年代末期 ， 随着 国外 三维 矿业软件 （ Datamine， Surpac 等）的引进和国内该类软件（ 3Dmine 等）的开发， 三维 矿业软件 在资源储量计算、矿山生产和管理等方面得到越来越广泛的应用 1-3。 三维 矿业软件 的一个最基本模块 是将矿体分

4、割为若干大小相等的长方体，利用钻孔和井巷工程分析数据，采用地质统计学的方法，估算长方体（矿块）的品位，从而实现 资源储量计算、矿山生产和管理 4, 5，因此， 长方体（矿块）尺寸 就成为 三维地质建模中 一个重要的参数。本文依托 Datamine 软件 ，在某金 矿床 中 使用不同尺寸 的矿块* 作者简介：赵战锋，男， 1974 年出生，工程师，博士， 普查与勘探专业， 主要 从事矿山设计工作 。 进行地质 建模 ，分析矿块尺寸对于资源量估计精度的影响，旨在约束矿块的尺寸，为三维 矿业软件 中地质建模积累经验。 2、 实验矿床的 基础数据分析 实验利用某层状金矿床，其 矿体形态如图 1 所示

5、。 实施 钻孔工程 27 个 ，平面分布如图2 所示 ，分析样品数 722 个， 品位分布如图 3，综合变异函数模型参数如图 4。 3、 地质建模 为了了 解矿块尺寸对于资源量估计精度的影响，本次实验将上述矿床分割为不同尺寸的矿块，分别估算资源量及每个矿块在搜索椭球体内的方差。最小矿块设置为 2 2 1m，以1m 为单位连续增加矿块尺寸，到 30 30 15m 后，以 10m 为单位增加矿块尺寸，最大为120 120 60m，总计设置 38 个矿块尺寸。对不同的矿块尺寸采用克里金法进行对模型估值，估值采用搜索椭球体半径为 60 60 30m，最少样品数为 1 个，最大样品数为 1000 个（考

6、虑到大尺寸矿块的估值，不用最大样品数限制），估值结果见表 1。 图 1 实验矿床 矿体形态 （图 单位为米） Fig. 1 The ore body shape of gold deposit 图 2 实验矿床 钻孔分布 （图单位为米） Fig. 2 The drillholes distribution of gold deposit 图 3 实验矿床 金品位分布 （横坐标为 克 /吨 ；纵坐标为样品频率） Fig. 3 The grade distribution of gold deposit 图 4 实验矿床 样品空间变异函数拟合曲线 （ Distance 单位为米 ； a 为无方向；

7、 b 为 Z 方向， c 为 X 方向； d为 Y 方向 ） Fig. 4 The grade distribution of gold deposit 表 1 实验矿床 不同矿块尺寸的资源量和方差表 Table 1 The resource and variance of gold deposit 矿块尺寸 （ m） 资源量 （ t） 品位 （ g/t） 金属量 （ t） 方差 矿块尺寸 （ m） 资源量 （ t） 品位 （ g/t） 金属量 （ t） 方差 2 3201151 1.128 3.61 1.851 21 3009825 1.119 3.37 0.907 3 3224216 1.

8、126 3.63 1.794 22 3280649 1.142 3.75 0.906 4 3217178 1.129 3.63 1.727 23 2862895 1.107 3.17 0.844 5 3202713 1.127 3.61 1.670 24 3019162 1.125 3.40 0.792 6 3159000 1.128 3.56 1.604 25 3046875 1.127 3.43 0.827 7 3125759 1.129 3.53 1.536 26 2764705 1.143 3.16 0.749 8 3179571 1.127 3.58 1.502 27 3659070

9、 1.119 4.09 0.900 9 3304630 1.119 3.70 1.487 28 3938189 1.054 4.15 0.894 10 3205800 1.122 3.60 1.395 29 3075453 1.080 3.32 0.791 11 3152607 1.124 3.54 1.336 30 3404700 1.080 3.68 0.756 12 3353875 1.106 3.71 1.307 40 3161600 1.070 3.38 0.613 13 3150278 1.120 3.53 1.215 50 2925000 1.166 3.41 0.452 14

10、3153405 1.119 3.53 1.178 60 3650400 1.102 4.02 0.415 15 3075638 1.123 3.45 1.150 70 2675400 0.984 2.63 0.286 16 3120333 1.113 3.47 1.116 80 2662400 1.265 3.37 0.473 17 3289254 1.106 3.64 1.096 90 2843100 0.939 2.67 0.708 18 3260088 1.116 3.64 1.024 100 3900000 0.828 3.23 0.762 19 3281346 1.108 3.64

11、1.061 110 6921200 1.044 7.23 0.643 20 3234400 1.118 3.62 0.957 120 2246400 0.714 1.60 1.428 4、讨论 地质建模中块的尺寸受多种因素的制约， 矿体特征和赋存状态 可能是最重要的因素之一。图 6 和表 1 显示，矿块尺寸小于 20m 时金金属量变化不大，金金属量曲线也比较平稳，在矿块尺寸大于 20m 时，金金属量曲线呈明显的锯齿状 。这种情况的出现可能是由于过大的矿块在充填线框模型的时候不能很好的拟合边界，造成有些矿块部分超出线性模型，而线性模型的部分地方又没有填充 （图 5） 。总之，就该矿床而言，说明在

12、矿块尺寸大于 20m 时计算的金属量可能就有较大的误差。 图 5 实验矿 床 不同矿块尺寸拟合相框文件 （图单位为米） Fig. 5 The different block size fit wireframe in the gold deposit 模型块的尺寸不能过大，大了不能较好的反映矿体形态，但是不是说就是越小越好呢？图 5 的方差曲线代 表不同尺寸的矿块在估值时方差的算术平均值，随着矿块尺寸的增大，方差在逐渐减小， 说明矿块的尺寸越小，单个矿块与真实品位的差距越大。 侯景儒等（ 1993） 1阐述了选取块尺寸必须与有效信息的构型和变程相适应，过小的块尺寸不但浪费计算费用，也起不到提高

13、精度的作用，一般不小于勘探网度的 1/2。也有人提到 模型块 尺寸应为 勘探网度的 1/2 1/4， 变程的 1/4 等 4, 6, 7。 就该金矿而言，矿块尺寸取图6B 区可以较好的拟合线框文件，且有较小的方差，其和网度和变程有一定的关系，但还看不出对应的关系或者经验公式。 另外，矿体的尺寸受采矿方法的制约，例如崩落法矿块尺寸可以适当放大，而房柱法就应 适当 缩小。 图 6 实验矿 床不同矿块尺寸的金属量和方差曲线 （矿块尺寸单位为米；金属量单位为 吨 ） Fig. 6 The gold metal and variance curve in different block size 5、结

14、论 实验矿床在矿块尺寸大于 20m 时，矿块便不能很好的拟合矿体的形态，给矿山的生产管理中带来 较大 误差。实际工作中 可以 依据矿体形态来 限制矿块的极大尺寸，具体方法是以经验为主，参考上述实验和 矿床 剖面的观察。 实验矿床 在矿块尺寸小于 20m 以后，建模估值的结果显示，估值的方差在逐步的增加，就说明误差也在逐步增大 。综合 考虑矿体形态和空间结构，实验矿床矿块尺寸在 10-20m（ B 区）是比较合理。 地质建模中块的尺寸受多种因素的制约，除了考虑 矿体特征和 空间结构 外， 采矿的方法也是需要考虑的因素之一，适合大规模开发的，矿块尺寸可 以适当放大。 参考文献 1 侯景儒 , 郭光

15、裕 . 矿床统计预测及地质统计学的理论与应用 M. 北京 : 冶金工业 , 1993: 0-439. 2 罗周全 , 李畅 , 刘晓明 , 等 . 金属矿床可视化建模及储量计算 J. 矿冶工程 . 2009, 29(1): 10-14. 3 孙玉建 . 以地质统计学为基础的矿业软件在中国的历史和现状 J. 中国矿业 . 2007, 16(11): 80-82. 4 倪平泽 , 刘修国 , 李超岭 , et al. 3D矿床建模技术在数字 矿产勘查中的应用 J. 地球科学 (中国地质大学学报 ). 2010, 35(3): 445-458. 5 郭怀成 , 周丰 , 刀谮 . 地统计方法学研究进展 J. 地理研究 . 2008, 27(5): 1191-1202. 6 Jimenez-espinosa R, Chica-olmo M. Application of geostatistics to identify gold-rich areas in the Finisterre-Fervenza region, NW SpainJ. Applied Geochemistry. 1999(14): 133-145. 7 Armstrong M. 克里格法测定小型矿块的研究 J. 国外锡工业 . 1990, 18(4): 2-10.