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2016 年第3 期/ 第37 卷 黄 金 GOLD 机电与自动控制l45 Micromine 软件在甲玛矿区资源 / 储量估算的应用 收稿日期2015 - 12 - 28 作者简介张忠坤(1967),男,吉林吉林人,高级工程师,从事地质勘查和矿山地质工作;拉萨市墨竹工卡县甲玛乡,西藏华泰龙矿业开发有限公 司,850200;E- mailzzk19671004@163. com 张忠坤,梁凯河 (西藏华泰龙矿业开发有限公司) 摘要Micromine 软件是先进的矿产资源评价软件,在资源储量的估算、采矿设计以及矿山测量 方面有着广泛的应用。 以甲玛铜多金属矿钻探、槽探数据为基础进行了数据库的创建,并建立了三 维模型,对矿山的资源/ 储量进行了估算和评价,估算结果准确可靠,有利于实现矿山资源/ 储量的 动态估算,为采矿设计提供依据。 关键词 甲玛矿区;Micromine 软件;资源/ 储量;储量估算;三维模型 中图分类号TD 679 文章编号1001 - 1277(2016)03 - 0045 - 06 文献标志码Adoi10. 11792/ hj20160310 0 引 言 随着中国工业化步伐的加快,矿产资源急剧消 耗,当前矿产开发正在向开采技术条件复杂、矿石品 位低的“难采矿”发展,极大地增加了采矿成本。 为 了提高经济效益,同时保证较恶劣的开采技术条件下 的作业安全,矿山的设计者和管理者正在努力改进采 矿方法及技术,“数字化”矿山就这样走进了人们的 视野。 数字化矿山的核心是在统一的时间坐标和空 间框架下,科学合理地组织各类矿山信息,将海量异 质的矿山信息资源进行全面、高效和有序地管理和整 合 [1] 。 西藏华泰龙矿业开发有限公司(下称“华泰龙矿 业公司”)主要开发甲玛铜多金属矿区(下称“甲玛矿 区”)资源。 甲玛铜多金属矿床位于西藏自治区拉萨 市墨竹工卡县境内,海拔高度 4 350 ~ 5 400 m,为西 藏自治区已探明的大型铜多金属矿床之一。 Micromine 作为专业的矿业软件,开发了地质统 计学估算方法的所有模块,包括前期的数据库建 设、特高品位的处理、矿体模型 - 模块模型的生成、 球状模型的建立(变异函数)、搜索椭球体的建立以 及资源/ 储量估算 - 统计等。 Micromine 等矿业软件 的应用为矿山企业的资源精确化评价与管理、三维 开采设计和方案优化、矿山项目多方案快速对比研 究等生产技术管理和项目决策提供了快捷、强大的 工具和智能支持 [2] 。 甲玛铜多金属矿采用该软件 进行资源/ 储量估算,且在生产过程中也使用该软 件进行实时生产调控,使地质探矿与后期资源开发 保持一致。 1矿山地质特征及资源/ 储量估算参数的确定 1. 1地质特征 甲玛矿区位于西藏特提斯构造域冈底斯念青 唐古拉(地体)板片中南部,甲玛铜多金属矿床是由 产于深部隐伏的斑岩型钼(铜)矿体、围绕斑岩体并 沿下白垩统林布宗组砂板岩 - 角岩与上侏罗统多底 沟组灰岩 - 大理岩层间构造带产出的矽卡岩型铜多 金属矿体、产于斑岩体上部裂隙系统中的角岩型铜钼 矿体以及产于外围构造破碎带中的独立金矿体构成 的“四位一体”矿体组合形成。 斑岩型矿体主要受控 于矿区褶皱、断裂构造,矽卡岩矿体主要受岩体接触 带以及推覆构造导致的层间扩容空间控制,角岩矿体 主要受控于斑岩体侵位过程中导致顶部脆性角岩破 碎产生裂隙系统,而外围独立金矿体主要受岩体外围 的张性断层控制。 受推覆构造控制的矽卡岩矿体有 2 个Ⅰ - 1 矽卡岩主矿体,Ⅰ - 2 矽卡岩次要矿体。 受滑覆构造控制的矽卡岩矿体 11 个Ⅱ - 1 号矽卡 岩主矿体,Ⅱ - (2 ~ 11)号矽卡岩次要矿体,Ⅲ号角 岩矿体,Ⅳ号斑岩矿体。 矿床整体赋存海拔标高为 4 100 ~ 5 300 m,是冈底斯成矿带东段典型的斑岩 矽卡岩型铜多金属矿床 [3] 。 1. 2资源/ 储量估算参数的确定 传统的资源/ 储量估算方法的基本工作单元一般 是块段,估算块段的资源/ 储量需要矿体厚度、剖面面 积、平均品位、密度值等参数,所有块段之和得到矿体 的资源/ 储量。 而地质统计学估算资源/ 储量有所区 别,其基本工作单元为模块,该模块大小一般与采矿 设计最小开采块段一致。 单个模块的资源/ 储量估算 需要模块体积、平均品位、密度等参数,所有模块之和 l46 机电与自动控制 黄 金 得到矿体的资源/ 储量。 1. 2. 1模块体积的确定 在 Micromine 软件中建立矿体模型后,需要对矿 体模型进行划分,每个矿体被划分为若干基本单 元 模块,每个模块大小定义为10 m 10 m 10 m。 若模块处于矿体内部,即模块内全为矿体,则该模块体 积为1 000 m 3;但另有许多模块处于矿体顶、底板边 界,或夹石边界,这时通过软件功能 块系数来确 定。 即根据边界模块中矿体部分占该模块的比例确 定,例如一个边界模块中仅有 40 %为矿体,而剩余 60 %为夹石,则该边界模块的体积为400 m 3。 1. 2. 2模块平均品位的确定 模块平均品位的确定建立在模块划分的基础上, 划分的模块通过特高品位的处理、球状模型的拟合、 三维搜索椭球体的建立等过程。 根据已有工程的品 位数据对工程间划分的模型进行品位插值。 通过品 位插值,使所有模块包括各元素都具有平均品位。 1. 2. 3密度的确定 利用矿区学基本分析,将低于主元素边界品位的 数据剔除,然后将矿石密度值与主元素品位进行二元 回归分析。 根据对密度多元线性回归分析结果,矽卡 岩铅锌矿体密度值和铅、锌主元素的相关性较好,在 Micromine 软件资源/ 储量估算过程中,采用每个模块 内 Pb、Zn 平均品位值代入回归方程中求取每个铅锌矿 体模块的密度值;矽卡岩铜钼矿体、角岩铜钼矿体和斑 岩钼(铜)矿体中矿石的密度值和铜、钼主元素的相关 性分析,其相关性弱,故在估算时采用算术平均值,分 别为2. 976 g/ cm 3、2. 592 g/ cm3、2. 341 g/ cm3。 2 数据库建立和数据统计分析处理 2. 1数据库建立 资源/ 储量估算所利用的工程和数据有钻孔共计 379 个,探槽10 个,共计71 434 件化学样(其中,钻孔 化学样 71 296 件,探槽化学样 138 件)。 参加资源/ 储量 估 算 的 工 程 均 有 完 整 的 测 斜 数 据, 共 计 2 533 个。 其中,钻孔2 515 个,探槽 18 个。 资源/ 储 量估算依据的地形数据为2012 年西藏华泰龙矿业开 发有限公司提供的1∶ 2 000 实测地形图,导出数据点 1 546 369 个。 将化学分析数据、孔口坐标、测量数据 整理为 Excel 表格,导入 Micromine 软件中,生成数据 库。 为保证数据库与原始分析数据完全一致,数据库 采用成都理工大学开发的专业的数据库校验系统软 件对数据库中的数据进行校验、核查,反复修改,以确 保数据准确无误。 利用2012 年实测地形图导出数据 点,生成地形 DTM 模型,利用孔口数据库生成钻孔轨 迹,然后两者叠加生成矿区地形与工程三维立体模型 (见图1)。 图 1 甲玛矿区地形与工程三维立体模型示意图 2. 2数据统计分析及处理 数据库中的工程分析数据首先需要预处理,包括 原始样统计分析、特高品位处理与样品组合处理3 项 内容。 2. 2. 1原始样统计分析 在对钻孔数据进行预处理前,首先对矽卡岩矿体 内的 Cu、Mo、Pb、Zn、Au 和 Ag 6 种主要元素,以及角 岩矿体、斑岩矿体内的 Cu、Mo、Au、Ag 4 种主要元素 的化验结果进行统计分析,发现矽卡岩矿体(包括矽 卡岩铜钼矿体与矽卡岩铅锌矿体)、角岩矿体与斑岩 矿体中 Cu、Mo 的标准偏差与变异系数均较小,表明 整个矿床中 Cu、Mo 含量相对较稳定,矿化整体较均 匀;而矽卡岩铜钼矿体中 Pb、Zn 变异系数较大,表明 在矽卡岩铜钼矿体中局部也有铅锌的富集;Au、Ag 含 2016 年第3 期/ 第37 卷 机电与自动控制l47 量在整个矿床中均较为稳定,仅在斑岩矿体中变化较大 [3] (见表1)。 表 1 甲玛铜多金属矿各矿体原始样品分析结果 矿体数据CuMoPbZnAuAg 数值个数8 884媼8 884蝌8 884Y8 884览8 8848 884帋 最小值/ %0媼0蝌0Y0览0. 010帋. 17 最大值/ %49媼. 285蝌. 1321Y. 9312览. 1098. 701041帋 矽卡岩铜钼矿体均值/ %0媼. 760蝌. 070Y. 030览. 030. 3714帋. 33 中值/ %0媼. 380蝌. 030Y. 003 70览. 010. 136帋. 20 标准偏差/ %1媼. 480蝌. 130Y. 410览. 291. 5829帋. 93 变异系数1媼. 951蝌. 8613Y. 679览. 674. 272帋. 09 数值个数5 873媼5 873蝌5 873Y5 873览5 8735 873帋 最小值/ %0媼0蝌0Y0览0. 010帋. 14 最大值/ %36媼. 041蝌. 3039Y. 9336览. 178. 92787帋. 00 矽卡岩铅锌矿体均值/ %0媼. 960蝌. 030Y. 810览. 500. 3029帋. 03 中值/ %0媼. 420蝌. 010Y. 030览. 030. 1110帋. 90 标准偏差/ %1媼. 660蝌. 082Y. 771览. 890. 5756帋. 00 变异系数1媼. 732蝌. 673Y. 423览. 781. 901帋. 93 数值个数11 765媼11 765蝌11 765Y11 765览11 76511 765帋 最小值/ %0媼0蝌 0. 010帋. 09 最大值/ %5媼. 271蝌. 549. 5667帋. 80 角岩铜钼矿体均值/ %0媼. 240蝌. 040. 051帋. 02 中值/ %0媼. 210蝌. 020. 020帋. 83 标准偏差/ %0媼. 160蝌. 050. 251帋. 24 变异系数0媼. 671蝌. 255. 001帋. 22 数值个数1 249媼1 249蝌1 249Y1 249览1 2491 249帋 最小值/ %0媼0蝌 0. 010帋. 27 最大值/ %1媼. 012蝌. 040. 6614帋. 60 斑岩钼(铜)矿均值/ %0媼. 110蝌. 060. 030帋. 75 中值/ %0媼. 050蝌. 030. 020帋. 63 标准偏差/ %0媼. 140蝌. 100. 040帋. 67 变异系数1媼. 271蝌. 671. 330帋. 89 注w(Au) / 10 - 6,w(Ag) / 10- 6。 2. 2. 2特高品位处理 对原始数据的处理分析可知尽管甲玛铜多金属 矿床中 Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag 6 种成矿元素的矿化整 体较为均匀,但局部存在高品位富集情况。 因此,为 反映整个矿床品位的真实情况,需要进行特高品位处 理。 特高品位的处理方法有传统的平均值加二倍方 差、累计频率曲线法等。 估算特高品位的处理与最近 报告一致 [3] ,采用累计频率曲线法。 矿体中 Cu、Mo、 Pb、Zn、Au、Ag 元素品位累积频率曲线(见图 2)分析 结果表明甲玛矿区各矿体中6 种元素的品位累积频 率曲线总体上呈一条直线,说明元素分布基本上符合 正态分布;同时,各矿体中各元素品位累积频率曲线 上部又都存在少量离散点,且偏离直线方向,这说明 样品中存在特高品位。 2. 2. 3样品组合处理 为了消除因原始取样长度不同而对椭球体搜索 造成的影响,首先需要对特高品位处理后的样品进行 样品重新组合,组合样品长度以占绝大多数原始取样 长度为准。 根据矿山实际取样情况,甲玛矿区矽卡岩 型矿体组合样长为 1 m,角岩型、斑岩型矿体为 2 m。 通过样品组合,矽卡岩铜钼矿体共有 11 131 件组合 样品,矽卡岩铅锌矿体共有 6 446 件组合样品,角岩 矿体共有11 143 件组合样品,斑岩矿体共有1 119 件 组合样品。 通过对组合后样品的统计分析发现,矿体 各主成矿元素品位变化系数与原始分析数据的变化 系数相近,较稳定,类似原始样品的统计值。 3 矿体模型 数据库建立后,通过软件处理,可生成带有地形 和工程(取样位置及分析数据都可显示)的简易勘探 线剖面图。 Micromine 软件中地质剖面上矿体的圈定完 全与人工在Mapgis 软件中完成的剖面矿体圈定一致。 3. 1矿体圈定原则 3. 1. 1单工程矿体圈定原则 在充分研究矿床地质特征和成矿控制因素的基 础上,根据矿床地质特征圈定矿化层,在同一矿化层 内,严格按工业指标圈定矿体。 根据样品分析结果, 单工程中进行铜钼或铅锌混圈,在铜钼矿体或铅锌矿 体中,只要有一种主金属大于或等于边界品位则该样 品全部圈定为矿体。 矿体内的夹石厚度大于剔除厚 度时作为夹石处理,小于夹石剔除厚度的并入矿体, 但并入后不能降低矿石品位,否则剔除。 3. 1. 2 矿体连接 1)矿体连接。 在单工程矿体圈定的基础上,按 地质规律先连接地质界线,然后根据控矿因素连接矿 体,相邻两工程控制同一矿体时两工程直接相连。 除 地质图及原始编录图中采用曲线连接矿体外,剖面图 等图件均采用直线连接。 2)夹石连接。 矿体中相邻工程均有夹石时参照 矿体连接,否则按相邻工程间距的1/ 2 尖灭。 l48 机电与自动控制 黄 金 图2Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag 特高品位累计频率曲线 3. 2矿体模型建立 依据 Mapgis 软件完成手工地质剖面图,在 Mi- cromine 软件中按照矿体圈定原则进行每条剖面的矿 体圈定,形成矿体圈定剖面图。 根据对矿体的划分情 况,将剖面与剖面之间的同号矿体相连接;夹石同样 如此,根据其在矿体中赋存的部位,合理进行剖面间 连接。 所有剖面间矿体与夹石连接完毕,便形成了三 维立体矿体模型(见图3)。 3. 3矿体模型划分的合理性 根据矿体边界,在 Micromine 软件中建立三维模 块模型,矿体每个模块大小为 10 m 10 m 10 m。 模块划分的是否合理,需通过矿体模型的总体积与划 分的所有模块模型的总体积进行对比来验证,对于主 要矿体而言,如果两者体积差小于0. 01 %,说明划分 较为精确;但对于次要矿体而言,误差可能稍大,其体 积差小于5 %即可,这样可以保证全矿区矿石量不发 生大的改变。 3. 4球状模型拟合 球状模型拟合的目的是为搜索椭球体确定参数, 主要包括搜索椭球体的方位、半径长度等。 根据矿体 产出情况分析,对Ⅰ - 1 号矽卡岩主矿体、Ⅱ - 1 号矽 卡岩主矿体以及Ⅲ号角岩矿体进行了球状模型的拟 合。 由于Ⅰ - 1 号矽卡岩主矿体铅锌、铜钼矿体具有 明显分带,将其细分为Ⅰ - 1 号矽卡岩铅锌矿体与 Ⅰ - 1 号矽卡岩铜钼矿体。 球状模型拟合的主成矿 元素包括Ⅰ - 1 号矽卡岩铜钼矿体、Ⅱ - 1 号矽卡岩 主矿体、Ⅲ号角岩矿体的铜、钼 2 种元素;而Ⅰ - 1 号 矽卡岩铅锌矿体主要拟合铅、锌2 种元素。 对拟合试验变异函数得到的球状模型参数进行 交叉验证,以确定最优的变异函数结构模型,使克里 格估值更加精确。 3. 5三维搜索椭球体的建立 球状模型的拟合是为了确定三维搜索椭球体的 各项参数。 三维搜索椭球体建立的原则是三维椭球 体的产状应与矿体模型的产状基本保持一致,否则在 接下来的椭球体搜索过程中可能会对品位估值产生 影响。 建立主要矿体模型以及对应的搜索椭球体关 系见图4 ~ 8。 4模块品位插值 Micromine 资源/ 储量估算的核心步骤是模块的 品位插值,即通过已有工程的样品品位值情况采用地 2016 年第3 期/ 第37 卷 机电与自动控制l49 图3 甲玛矿床三维矿体模型示意图 图4 Ⅰ - 1 号矽卡岩主矿体椭球体模型示意图 图 5 Ⅱ - 1 号矽卡岩矿体椭球体模型示意图 质统计学的方法去估计工程之间所有模块中成矿元 素的平均品位,即对每个矿体模块进行品位插值。 甲 玛铜多金属矿Ⅰ - 1 号矽卡岩矿体(包括Ⅰ - 1 号矽 卡岩铜钼矿体部分与Ⅰ -1 号矽卡岩铅锌矿体部 分)、Ⅲ号角岩矿体均采用普通克里格法对模块进行 品位插值;而Ⅳ号斑岩矿体和其他矽卡岩小矿体均采 用距离反比法进行品位估值。 主要矿体 Cu 和 Mo 插 值后矿体水平投影情况见图9 ~ 10。 图 6 Ⅱ - 4 号矽卡岩矿体椭球体模型 5资源/ 储量估算结果 Mircomine 软件是国外专业的矿业软件,具有实 用、高效等特点。 通过建立地质三维模型,运用软件 储量估算功能进行储量估算,但它的最大优点在于用 该软件得到的资源量估算结果可直接用于设计院的 采矿设计,为设计院提供各个台阶甚至每个采场的矿 石量、品位情况。 甲玛矿区储量估算结果见表2。 l50 机电与自动控制 黄 金 图 7Ⅲ号角岩矿体椭球体模型 图 8 Ⅳ号斑岩矿体椭球体模型 图 9甲玛矿区矽卡岩矿体 Cu 品位水平投影示意图 图10 甲玛矿区矽卡岩矿体 Mo 品位水平投影示意图 表2 甲玛铜多金属矿储量估算结果 元素矿石量/ 万 t金属量/ t品位/ % Cu163 0506. 287 523 561v0. 46 Mo153 8156. 78699 855v0. 05 Pb6 8566. 301 110 972v1. 67 Zn6 0096. 01638 044v1. 06 Aua51 1136. 02175v. 450. 34 Agb108 2536. 5610 853v. 6610. 03 a w(Au) / (g t - 1),b w(Ag) / (g t- 1)。 6结语 近年来,随着计算机技术的迅猛发展以及计算机 图形学技术、三维 gis 技术和数据库技术的日趋成熟 和完善,基于传统二维图件的矿山开采设计与管理逐 渐显露出其准确性低、设计周期长、计算方案单一、工 作效率低下等诸多弊端,难以满足现代矿山信息化发 展的需要,三维建模开始为人们广泛认可和接受。 甲 玛铜金金属矿采用 Micromine 软件进行了资源/ 储量 的估算和评价,获得了较为准确可靠的结果,实现了储 量的动态估算,为后续的采矿设计提供了很好地依据。 [参 考 文 献] [1] 郑彬彬,张俊文. 现代化矿山 -数字矿山的概念及其基本结 构[J]. 煤炭技术,2007,26(7)1 - 2. [2] 陈爱兵,秦德先,张学书,等. 基于 MICROMINE 矿床三维立体模 型的应用[J]. 地质与勘探,2004,40(5)77 - 80. [3] 唐菊兴,郑文宝,冷秋锋,等. 西藏自治区甲玛铜多金属矿储量 核实报告[R]. 北京中国地质科学院矿产资源研究所,2013. Application of Micromine software in the resources/ reserves estimation of Jiama mining district Zhang Zhongkun,Liang Kaihe ( Tibet Huatailong Mining Development Co.,Ltd. ) AbstractMicromine is an advanced software for mineral resources evaluation,and is widely used in reserves esti- mation,mining design and mine surveying. This paper,based on the drilling and trenching data in Jiama copper poly- metallic mine,established a three- dimensional model for the estimation and evaluation of reserves. The estimation re- sults are accurate and reliable,and conducive to the realization of dynamic reserves estimation. KeywordsJiama mining district; Micromine software; resources/ reserves; reserves estimation; three- dimen- sional model(编辑张小瑞)
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