利用3DMine矿业工程软件建立石碌铁矿北一矿区地质三维模型

周德锦

海南矿业股份有限公司海南昌江572700

摘要：介绍了利用3DMine矿业工程软件建立石碌铁矿北一矿区地质三维模型和块体模型，实现了地质模型的动态显示与三维分析功能，模型可广泛应用与矿山地质、测量和采矿等工作中。

关键词：3DMine矿业工程软件；石碌铁矿；矿床建模；块体建模

引言

为了解决石碌铁矿由露天开采转向地下开采出现的一系列问题，提高海南矿业矿山开采的信息化水平，海南矿业股份有限公司进行了数字矿山系统的建设，迫切需要一个适应于我国国情和矿山企业的专业化矿山三维可视化软件（GIS）。

海南矿业有限公司与北京三地曼矿业软件科技有限公司在数字矿山系统建设方面开展了合作。数字矿山系统的建设目标为以地质、测量、采矿、虚拟现实等应用为核心，建立海南矿业股份有限公司数字矿山系统应用平台，并实现相关功能或为专项应用提供支撑。

1石碌铁矿概况

截止2012年底为止，石碌铁矿西起石碌岭、东止红头山，北临石碌河、南至枫树顶约11.4922km2范围内，共分布有铁矿体24个和多个铜钴矿。铁矿体主要分布在北一、南矿、枫树下、保秀、正美－大英山区段。铁矿体均以北一区段规模最大，均占全区目前探明总储量的80％以上。矿区从平均分布看，大致以北一复向斜轴为中心，分北、中、南三个矿带。矿体之间间距一般30～60m，总体是西近东远，南翼近而北翼远。石碌铁矿床的成因类型属于多因复成的火山热液沉积-变质矿床。

矿区铁矿石主要为赤铁矿矿石，具微晶（0.05～0.1mm）、鳞片状、变余粉砂—砂状等结构，片理状、结核状、层带状、块状、千枚状等构造；矿石的矿石矿物主要为鳞片状赤铁矿，次为鲕状、假象赤铁矿，少量磁铁矿；脉石矿物主要为石英、少～微量的硅质、绢云母、透辉石、透闪石、重晶石、硬石膏、方解石、白云石等。铁矿石的化学成分主要为TFe：20～69.87%、SiO2：10.91～45.56%、S：0.05～8%（S≥8划为次级黄铁矿）、P2O5普遍＜0.05%。

2北一矿区三维地质矿床建模

2.1地质资料整理

地质专业提供的勘探线位置资料、石碌矿区北一钴铜矿资源储量估算剖面图（E2-E25）、石碌矿区勘探钻孔数据、石碌矿区北一坑道取样数据、石碌矿区北一坑道刻槽取样数据。

将平面图通过坐标转换放到实际位置上，将剖面图通过三维坐标转换放到实际的勘探线位置上。

整理北一矿区E2-E25勘探线剖面图，提取断层、矿岩边界线、夹石等内容，分类归并，为三维地质建模提供基础数据。

2.2三维数据库

地质数据库将不同的地质数据信息进行有效收录。地质数据库的建立不仅可以利用数据库对勘探信息进行一系列的管理操作，如查看、更新、修改等，还实现了勘探数据的三维可视化，为进行矿床实体三维建模和储量计算奠定了基础。

（1）巷道刻槽取样数据库

在3DMine软件中建立巷道刻槽取样数据库。将各个水平的巷道取样数据整理为Excel表格，结合取样的实际位置，整理到3DMine软件的巷道刻槽取样数据库中。

（2）生产钻孔数据库

在3DMine软件中建立北一基建勘探钻孔数据库。将北一矿区的生产钻孔数据库整理成为Excel表格，表格分为定位表、测斜表、岩性表、化验表四个表格，整理好后一并导入北一基建钻孔数据库中。

2.3三维矿床建模

（1）北一矿区矿体三角网连接方法介绍

北一矿区矿体比较复杂，矿体存在大量的嵌套、相邻、分枝、复合、尖灭等地质赋存情况。进行三角网建模时，应用软件提供的建模方法如改变三角网的算法、是否使用控制线、是否进行自相交检测、是否使用分区连接等，进行复杂矿体建模，可以极大的提高建模的速度、模型的准确度。

（2）北一矿区建立矿体模型的要求

为规范石碌铁矿北一矿区地下开采三维地质矿床模型，保证所建立的模型的适用性、可靠性，北京3DMine软件公司与矿业有限公司有关技术人员就矿山三维地质建模的技术问题进行了广泛的交流和集中研讨，明确了相关要求。

1）先建立对应关系明确的矿体，再建立有矿体合并、分支赋存情况的矿体，矿体与矿体之间不能互相穿越。

2）连接的矿体应尽量紧贴地质界面（断层、矿带）。

3）当矿体独立无上下对应关系时，采用线尖灭外推方式。

4）建模时要以剖面图为准，可以结合上下水平图并根据剖面图上的矿体走向趋势在平面图上进行适当修改，以保证不与其他矿体穿插错位，并和剖面图保持对应。

5）夹石模型的建立应该在矿体模型完全建立之后进行，夹石模型应完全包含在矿体模型之中，不能出现夹石模型与矿体模型交叉的情况。

（3）北一矿区建立矿体模型的过程

将E2-E25勘探线，两个相邻剖面的矿岩边界线用3DMine软件打开，找到矿体与矿体之间的对应关系，将矿岩边界线连接成三角网矿段，并保存。

将E2--E25勘探线剖面两两相连的矿段统统调入3DMine软件中，利用合并三角网功能分别将矿体和夹石合并，并保存。

3三维块体模型

3DMine软件中由块段法和断面法两种传统几何图形法结合距离幂次反比法和地质统计学方法组成的3DMine软件储量估算模块高分顺利通过了由中国矿业权评估师协会和国土资源部矿产资源储量评审中心组织的专家评审，并在国土资源部矿产资源储量司备案。

3.1块体模型的建立

目前估值的品位数据主要来自巷道刻槽取样数据库和北一基建勘查钻孔数据库。针对北一矿区的矿体分布特点，需要建立一个旋转块体模型。设置块体尺寸为2.5*2.5*0.5，次级模块为2.5*2.5*0.5；旋转角度为30°。

3.2块体模型属性

对块体模型建立5个块体属性值：

表3-1：块体属性值列表

3.3块体空间赋值

3DMine矿业软件提供了三种空间插值的方法：最近距离发、距离幂次反比法和普通克立格法。本次研究以距离幂次反比法为例，介绍块体模型建立流程。

（1）样品数据提取

对数据库中的样品数据进行等长组合，并提取等长组合的样品点。保存的等长组合样样品文件将被用于距离幂次反比法估值，是空间插值的已知数据来源。

（2）距离幂次反比法赋值

根据矿体取样数据的多少和矿体分布的特点，选择合适的估值参数对块体模型的TFe属性、S属性进行空间赋值，参数为：

距离幂次=6；样品点数目=1950；主轴搜索半径=500.000；主/次轴=6.000；主/短轴=12.000；主轴方位角=120.000；侧伏角=0.000；主轴倾角=60.000；最少样品点=6；最多样品点=10。

距离幂次反比法赋值成功后，矿体约束的每一个块都有相对应的品位值。

（3）品位和比重赋值

表3-2：北一矿区品级划分与块体约束条件表：

根据“北一矿区品级划分与块体约束条件表”分别添加品级相对应的约束，并利用单一赋值对品级进行赋值。

表3-3：品位与比重关系表

按照“品位与比重关系表”，对相关品位进行约束，用数学计算赋予比重，并赋值。对按照品位比重关系表中所有的品位赋值完成后，比重赋值完成。

4结论

至此，石碌铁矿北一矿区地质三维建模工作从数据整理、提取、矿体解译，矿体连接、品位估值和储量计算的全部工作基本完成。这是一个矿山项目的地质基础，也将为后来矿山建设和生产必需满足的条件。块体模型建立赋值完成后，能体现出三维矿业软件的使用价值，为地下采矿的中深孔爆破的设计和采准设计提供数据基础。三维模型的建立，从根本上优化了矿山设计，提高了工作效率，并且有利于对深部资源的合理化利用和矿山的长远科学发展。

参考文献：

[1]周邓.基于3Dmine的邹家山铀矿床三维地质模型的构建[D].东华理工大学2016

[2]陶晓丽.基于3DMine的矿山三维地质建模研究[D].兰州交通大学2015

[3]陈洲.复杂地质条件下金矿矿体形态分析及建模[D].贵州大学2015

[4]张太宝.基于3DMine黑岱沟一采区部分矿体三维可视化模拟研究[D].内蒙古科技大学2014

[5]牛仲行.河北省丰宁县大西沟金矿床三维地质建模及储量计算[D].中国地质大学（北京）2014