在煤炭资源估算中距离平方反比法的应用.ppt

在煤炭资源估算中距离平方反比法的应用,概述,包括煤炭在内的层状沉积矿床通常用等高线法估算资源量[1].该方法的特点是可以直接反映矿层的产状和埋藏特点,适用于产状和厚度都比较稳定,倾角中等,并有足够勘查工程控制的矿体.如图1所示,根据勘查工程的煤层底板高程作出煤层底板等高线,并以此为基础划分块段.在具有相同勘查程度的空间范围内,如果煤层用同一开采系统开采,那么,只需根据煤层底板等高线,就可划分出块段,估算出煤炭资源量.,概述,目前,应用该法估算资源量时,煤层厚度是用算术平均法估算.也就是将块段所在的周围几个工程的厚度平均值作为该块段平均厚度的估值.这是地质块段法的计算思路,用于地质块段法是对的,但用于等高线法,则显示出方法缺陷,①将为了计算平均厚度的需要划分出的界线,作为划分块段的一个因素,使块段划分得肢离破碎.如在图1中煤层底板高程在230m与240m间的块段被分成了4块.②对于具体的块段,其厚度估值往往出现较大偏差.例如图1中部的ZK002孔,其煤层厚度为5.9m..该工程的左上、左下、右上、右下这4个块段的平均厚度分别是5.525m、4.15m、6.725m和3.525m.与5.9m相去甚远.十分明显,这样的估值是不合理的.,图1等高线法用算术平均法估算厚度示意图,距离平方反比法,距离平方反比法是品位估值的一种常用方法.赵鹏大等在其教材中[2]详细地介绍中了该法.近年来,有关用距离平方反比进行法品位估值的报导相对不是很多.在这不多的研究中,有赵成宾对脉状矿床建立地质模型时,用距离平方反比法和对数克立格法进行品位估值的对比研究[3].李庆斌等在研究固体矿产资源/储量分类应用软件时,也应用了距离平方反比法来估算矿石品位[4].图形是在AotoCAD的基础上开发的.这与本文探讨的用距离平方反比法来估算煤层厚度,并在MAPGIS软件平台上对图形及其属性进行空间分析,其研究内容和研究方法都有本质的差异.,距离平方反比法,距离平方反比法估算煤层厚度的基本原理是,在一定的空间范围内,若煤层厚度存在自相关性.也就是说,其估值范围的尺度小于煤层厚度半变异函数的变程.那么某一点上的厚度值可以用周围已知点的厚度值来估算.煤层厚度受煤盆地的沉积环境、古地形、地貌及后生的构造活动所控制,其变化性与金属矿床的元素品位变化性相比有较强的规律性和较弱的随机性.在煤田的详查和勘探阶段,能满足方法应用的前提条件.,距离平方反比法,以待估点与已知点之间的距离平方的倒数作为加权系数.估算待估点的厚度值Zm的计算公式为ZmΣλimi1/di2λiΣ1/di2式中λi为第i个厚度点的权系数;mi为第i个厚度点的厚度值;di为第i个厚度点到待估点的距离;i1,2,n,,距离平方反比法,厚度点的选择采用了八象限约束和搜索体约束.八象限约束是以被估单元为中心将空间分为8个象限,每个象限设定最多允许使用的数据个数.这样就使得对每个单元估值时,在空间上能较为均匀地获取数据,避免某个方向上用得过多,其它方向上用得少或没有被利用.,距离平方反比法,搜索体约束是用3个轴参数Xa,Yb,Zc定义的椭球体.其取值一般根据勘查工程网度.原则是既保证各个方向上设置的距离能够有足够的信息,又不能距离过大扩大了干扰数据量.对于我们的具体研究,每个待估点,在该点两侧的勘查线上和勘查线间的地表探矿工程上选取厚度点是能满足八象限约束和搜索体约束的.,基于建立在厚度区块上的距离平方反比法煤层块段平均厚度估算,基本思路在一个煤田勘查,一系列的勘查工程,使我们拥有一组煤层厚度的地理数据.建立一个包含全部煤层分布区的网.用这组数据,以距离平方反比法计算出每个网格中心点的煤层厚度,并以此值作为该网格平均厚度估值.将每个用等高线法确定的块段,按准确的地理位置与上述煤层厚度区块网交切,于是得到具有不同厚度的小块体.这些小块体的平面面积之和等于块段面积,各小块体厚度的平面面积加权平均值,即是块段平均厚度的估值.,图2建立厚度区块文件示意图,基于建立在厚度区块上的距离平方反比法煤层块段平均厚度估算,建立厚度区块文件建立厚度区块的第一步,是形成包含全部煤层分布区的网.网格的形状和大小建议与勘查网为相似形,线长度为其1/4.这样既有一定精度,又不至于太繁琐.,基于建立在厚度区块上的距离平方反比法煤层块段平均厚度估算,在MAPGIS软件平台下建立厚度区块的步骤为①按选定的网格形状、大小和方向,画出网格线;②将网格线造区,形成如图所示的网格区;③确定网格单元的中心,并在其中心投点;④从每一个网格单元的中心点,向所有的煤层厚度的地理数据点连线,量各线段的长度;,基于建立在厚度区块上的距离平方反比法煤层块段平均厚度估算,⑤根据线长度、各数据点的煤层厚度,用距离平方反比法,计算该网格单元中心点的厚度,并以此作为该网格单元平均厚度的估值;⑥编辑厚度区块区文件的区属性结构.必须增加“厚度”属性项,该项可以是浮点型,也可以是双精度型;⑦在图形输入编辑子系统内,打开/区编辑/修改属性/修改区属性/,填上各网格单元厚度值.经过以上步骤,建立了’厚度区块.wp’文件.,基于建立在厚度区块上的距离平方反比法煤层块段平均厚度估算,形成煤层底板等高线划分出的块段将煤层底板等高线造区,得到资源量估算块段的区文件.必须做的一件事是编辑块段区文件的区属性结构,应该增加“编号”属性项.,打开/区编辑/修改属性/修改区属性/,填上各块段的编号,完成任了’块段.wp’文件建立.,基于建立在厚度区块上的距离平方反比法煤层块段平均厚度估算,块段煤层平均厚度估算在MAPGIS空间分析子系统,装入’块段.wp’与’厚度区块.wp’两个区文件.进行区对区交的操作.得到’切割块段.wp’文件.该文件的属性中有切割出的小区块的面积、厚度和块段编号等.在空间分析子系统中,选定’检索’中的’条件检索’.输入需检出的编号,就得到该编号的所有矿块.从属性栏中,可得到面积和厚度等等重要数据.,图3由不同厚度矿块组成的块段,基于建立在厚度区块上的距离平方反比法煤层块段平均厚度估算,应当指出,得到由不同厚度矿块组成的块段的面积和相应的厚度数据,还可以用如下方法①进入/库管理/属性库管理;②装入’切割块段.wp’文件;③进入/属性/输出属性/,选择用’ExcelFiles’格式输出.这样就得到了’切割块段.wp’文件属性的Excel表.在Excel表中,对编号进行排序,就可以得到不同编号矿块的面积和厚度等属性数据.同一编号的所有矿块厚度的面积加权平均值,即是块段平均厚度的估值.所有面积之和即是块段的总面积.,基于块段几何中心点的距离平方反比法煤层块段平均厚度估算,所谓块段几何中心点,就是两条平分块段面积的直线的交点.将块段几何中心点与其周围的厚度点连线,量出距离.用距离平方反比法估算该点的厚度,并以此厚度作为该块段平均厚度的估值.有时勘查线会将同一块段一分为二.这时分别求出各块的平均厚度和面积,再用面积加权法算出块段的平均厚度.将两个区合并,以计算出的块段平均厚度作为合并后的块段平均厚度,将两块段面积之和作为合并后的块段面积.,图4方法2示意图,各种方法煤层平均厚度估算比较,为了比较各种方法估算的优劣,选取了距离平方反比法的方法1、方法2以及算术平均法方法3所估算的各块段平均厚度作比较.算术平均法所划分的块段比较多.因计算平均厚度而割裂的小块段的厚度不参加对比.了便于对比,将以由等高线形成的块段为基础,只采用由这些小块段用面积加权平均法算出的大块段的平均厚度.以方法1为标准,计算方法1与方法2和方法3的相对误差.其结果见表1.,各种方法煤层平均厚度估算比较,从表中明显看出方法2的估值与方法1相当接近,一般在3以下.而方法3的结果很不理想,其误差大于10占4/11.如果与因计算平均厚度而割裂的小块段的厚度对比,其结果会更差.于是得出结论①用等高线法估算资源/储量时,用算术平均法估算矿层厚度不是一个可取的方法,它会带来较大的误差;②采用距离平方反比法会大大改善矿层厚度估值的精度;③距离平方反比法中的方法1和方法2的估值相差不大,都是可采用的方法;④建议国家资源/储量评审中心认可采用距离平方反比法估算的结果.,