Dimine三维模型法在某铀矿山资源量估算的应用_杨凯.pdf

2020年第12期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-06-08修回日期 2020-06-12 第一作者简介 杨凯 （1986-） ， 男 （汉族） ， 四川绵阳人， 工程师， 现从事铀矿地质勘探工作。 Dimine三维模型法在某铀矿山资源量估算的应用 杨凯*， 刘玉龙， 李新卫， 何平波 （中广核铀业新疆发展有限公司， 新疆 阿克苏 843000） 摘要 铀资源是我国重要的能源矿产及战略资源， 铀资源勘查后， 准确的进行资源量估算是获取可 靠资源量的重要手段。以我国西部某铀矿山勘查为例， 对比分析了地质块段法与Dimine三维模型 法在资源量估算过程及结果的差异， 并总结了二者之间的优缺点， 验证了三维模型估算的合理性、 可 靠性及优越性， 为项目后续勘查及转采提供了理论依据。 关键词 铀资源； 资源量估算； Dimine三维模型法； 块段法。 中图分类号 TD609 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202012-0139-05 铀资源作为一种重要的战略资源， 主要运用于国 防建设和核能发展， 在当今能源领域中起着举足轻重 的作用。我国是铀矿资源不甚丰厚的国家。依据2019 年我国向国际原子能提交的一批铀矿田储量计算， 我 国铀矿探明储量居国际第10位之后， 对外依赖度超过 70 ， 铀资源供需矛盾凸显。铀资源量是矿山建设生 产的重要依据， 实现铀资源量高效、 精准的估算显得尤 为重要。 传统地质块段法能获得较为稳定和可靠的资源 量， 却难以满足现代矿山勘查、 开采的需求； Dimine三 维模型法运用地质统计学法和区域化变量理论研究矿 体品位的变化特征， 确定最优估值方法， 进而实现资源 量的精确估算。以西部某铀矿山为例， 对比两种方法 在资源量估算过程及结果的差异， 分析了二者间的优 缺点。 1传统地质块段法 传统资源量估算方法包括算术平均法、 地质块段 法、 开采块段法、 断面法等， 其中以地质块段法应用尤 为广泛， 其主要原因是估算结果准确可信。 1.1估算原理 地质块段法是将矿体按照不同矿石类型、 工业品 级、 资源量级别等把矿体分成不同的块段， 在每个块段 内用算数平均的方法分别估算各块段的资源量， 各块 段资源量之和即为该矿体或矿床的资源量。 该方法估算的过程为首先在投影图上划分块段， 然后求出每个块段的面积、 平均品位、 平均厚度以及平 均体重等， 再根据每个块段的平均体重和平均品位估 算矿石量和金属量。计算公式为 P Smcd（1） 式中 P块段铀金属量,t； c块段平均品位,； S块段面积,m2； m块段厚度,m； d矿石密度,t/m3。 1.2估算参数确定 估算参数包括矿块厚度、 矿体品位、 矿体与块段面 积、 矿石密度、 矿体圈定原则及方法的确定。 1.3估算结果 研究区矿体块段按地质构造、 品位、 厚度及地质控 制程度等原则进行了划分， 将工业矿体划分成若干个 块段， 对勘探区96个工业矿体划分的99个块段资源量 计算， 估算结果见表1。 估算结果331类资源量占总资源量的26.1， 332 类资源量占总资源量的40.2， 333类资源量占总资源 量的33.7； 随机选取部分块段， 采用平行断面法进行 验证， 误差小于5.1， 说明估算方法可靠、 估算资源量 可信。 2Dimine三维模型法 随着计算机技术的发展， 越来越多的数字化软件 被应用到矿山资源量的估算， 加速实现了地质模型三 维可视化、 信息化和智能化， 为后期矿山的设计与现场 的动态监管提供了便利和依据。 139 2020年第12期西部探矿工程 此次估算利用Dimine软件建立矿体三维模型， 并 对创建模型进行资源量估算， 估算前按照一定的估算 原则和方法， 对包括矿体品位、 矿石密度以及矿体圈定 原则等参数进行了确定。最终完成了资源量的估算， 并与传统地质块段法估算结果进行了对比。 2.1矿体模型的创建 2.1.1创建地质数据库 钻孔数据是地质数据库建立的基础， 创建可供Di- mine软件读取的四张数据库后， 需将数据库相关联信息 分类汇总， 软件再对综合的信息进行分类识别和存储。 建库主要对研究区钻孔的 “四类” 信息进行录入， 将 第一手地质钻孔信息整理成符合软件要求的图标并进 行校验， 完成后的数据可以直接显示钻孔轨迹、 品位和 岩性空间分布等信息， 生成的钻孔地质数据库见图1。 资源量类型 331 332 333 合计 块段数 10 31 58 99 矿石量 （103t） 306240 432950 393560 1132750 品位 （） 0.162 0.176 0.162 0.167 资源量 （t） 496 763 639 1898 占总量比例 （） 26.1 40.2 33.7 100.0 表1工业铀矿体资源量汇总表 图1地质数据库 2.1.2建立矿体三维模型 完成录入的数据库， 按照一定的指标和解译原则， 在三维环境下进行矿体线圈连， 矿体圈连过程需加入 中段平面轮廓线共同约束创建模型。按照勘探网度， 加入相同间距的平面图， 在满足控制程度的前提下， 建 立剖面间轮廓点线面的对应关系 （见图2） 。 图2点线面对应关系 圈连后矿体模型外推原则如下 在剖面图上， 达到 相应资源量类别基本勘查工程间距时， 矿体工业工程 与矿化工程之间互为尖灭， 与无矿工程之间以1/2距离 尖推； 大于基本勘查间距时， 按基本勘查工程间距1/2 尖推； 小于基本勘查工程间距时， 按实际勘查工程间距 1/2尖推； 矿体无限外推按基本勘查工程间距1/2尖 推。在垂直纵投影图上， 达到相应资源量类别基本勘 查工程间距时， 矿体工业工程与矿化工程之间以1/2距 离平推， 与无矿工程之间以1/4距离平推； 大于基本勘 查间距时， 按基本勘查工程间距1/4距离平推； 小于基 本勘查工程间距时， 按实际勘查工程间距1/4距离平 推； 矿体无限外推按基本勘查工程间距1/4距离平推。 140 2020年第12期西部探矿工程 用米百分数圈定矿体边界时， 不进行外推。 按照上述圈连及外推原则， 先完成单个矿体三维 模型的创建， 最终完成若干个矿体模型集的创建， 创建 出矿体模型集 （见图3） 实际是利用创建数据库生成的 众多微小三角面片模拟出的矿体三维空间形态。最后 再对矿体模型集进行有效性检测与优化。 图3矿体模型集 2.1.3样品处理 在样品组合前， 为避免无效样品对估值的影响， 矿 体内全部数据需进行特高品位和样品过滤处理。 样品数据是块段模型进行参数估值的重要依据， 为确保各参数的无偏估计量， 需保证所有样品数据落 在相同的承载上， 即同一类参数的地质样品段长度应 该一致。 将样品长度重新组合， 确保数据在定长的载体上， 将不同长度的样品组合成相同长度的样品， 这样使沿 钻孔方向产生等距离的离散点， 即产生与待估单元块 承载一致的组合样数据。组合样的属性值是原始样品 属性值的加权平均值， 例如组合样L是由三个原始样 品重新组成， 参与组合的长度分别为L1、 L2和L3， 品位 分别为G1、 G2和G3， 则组合样品位为 Gc （L1G1L2G2 L3G3） / （L1L2L3） ， 运用地质统计学对过滤后数据库 样长进行统计， 得出原始样品的平均样长约1m， 因此 取组合样长1m， 组合后矿体模型见图4。 图4样品组合后矿体模型集 2.1.4创建地质体模型 建立的矿体模型可展现空间形态， 却难以展示矿 体局部品位和岩性分布， 需建立矿体块段模型予以体 现。在三维空间内按照一定的尺寸， 将矿体划分成若 干微小块段， 单元块的品位根据已知样品进行推算。 确定估值方法和参数等操作， 对全矿段的矿块进 行了细划。块段模型的尺寸主要依据地质勘查网度、 矿体产状与开采方式等因素,为准确拟合矿体边界和 提高矿体估值精度， 采用块段模型与实体模型相套合 的方法在模型边界处进行块段模型次分， 将块段模型 内部尺寸设置为0.5m0.5m0.5m， 最终实现三维地质 体模型的创建 （见图5） 。 图5三维地质模型 因钻孔数据较少， 采用距离幂次反比法进行估 值。依据勘探线间距 50m， 矿体走向近 900m， 走向 430m以及厚度40m等参数， 设置主轴为60、 次轴与主 轴之比为0.5， 短轴与主轴之比为0.05， 即椭球体参数 为1.0m0.5m0.05m。 2.2创建模型资源量估算 141 2020年第12期西部探矿工程 极高的可靠性， 不但能够精确地对矿体的品位和资源 量进行估算， 还便于动态检查， 大大减轻了技术人员的 工作量， 也有利于以降低人为误差， 估算结果误差分析 见表4。 类型 模型法 地质法 误差分析 储量级别 331 332 333 331 332 333 331 332 333 体积 （m3） 11931 202689 140999 124488 175996 159984 -4.46 15.17 -11.87 矿石量 （t） 293509 498616 346858 306240 432950 393560 -4.16 15.17 -11.87 U品位 （） 0.164 0.172 0.161 0.162 0.176 0.162 1.23 -2.27 -0.62 U金属量 （t） 482 860 558 496 763 639 -2.82 12.71 -12.68 表3资源量分级别分析对比表 类型 三维模型法 传统地质法 误差分析 （） 体积 463001 460467 0.55 矿石量 （t） 1138982 1132750 0.55 U品位 （） 0.167 0.167 0.00 U金属量 （t） 1899 1897 0.11 表2资源量分析对比表 创建后的矿体模型是一个 “空壳” ， 只可显示矿体 的空间形态， 想要进行资源量估算， 首先需将 “空壳” 内 充填若干个小块体， 然后采用距离幂次反比法对其进 行空间品位插值， 最终实现资源量的估算。 完成资源量估算后， 可对统计估值的块段模型进 行资源量分级分类计算， 与传统地质块段法行对比， 结 果见表2和表3。 结果表明， Dimine软件建立的三维地质模型具有 品位区间 （） ≥0.05 0.03～0.05 0.01～0.03 统计分 （） 0.169 0.104 0.068 估值结果 （） 0.167 0.102 0.069 误差 （） 1.18 1.92 1.47 矿体模型 463501 913649 1806377 块段模型 463001 912970 1806508 误差 （） 0.11 0.07 0.01 表4估值验证分析表 3结论 通过对两种估算方法的实际运用和估算结果对 比， Dimine三维模型法较传统地质块段法具有以下优 势 （1） 适用范围更广。三维模型法适用于矿体形态 简单到复杂、 工程控制程度由高到低以及矿化度不均 一的矿体。 （2） 有利于地质研究和分析。三维模型法建立的 模型生动直观， 便于理解且能最大程度地反映矿体真 实空间形态、 地层产状以及矿体展布等信息， 有利于该 区成矿规律的研究和地质认知的深入。 （3） 提高数据的二次利用率， 便于成果交流。三维 模型法数据库采用电子存储， 方便新认知、 新成果的不 断补充， 整理后数据库可实现随用随调； 与此同时， 弥 补了当前多种估算软件因数据库格式不兼容而影响技 术交流的不足。 （4） 为采矿设计和资源量的动态监管提供依据。 （下转第146页） 142 2020年第12期西部探矿工程 4结论 （1） 研究区石炭系岩性以火山角砾岩为主， 厚度超 过50m， 其次为安山质角砾岩、 安山岩、 凝灰岩、 闪长玢 岩、 正长斑岩。 （2） 通过分析自然伽马与电阻率交汇识别图版将 研究区岩性分为火山角砾岩区、 安山岩区、 凝灰岩区、 玢岩区等四类。岩性识别下限分别为 火山角砾岩 （10Ωm≤RT≤90Ωm， GR＜ 70API） ； 安山岩 （RT ＞ 90Ωm， GR＜ 70API）； 凝灰岩（RT＜ 10Ωm， GR＜ 70API） ； 玢岩 （GR＞70API， RT＞90Ωm） 。 （3） 结合FMI图像上不同岩性呈现的不同特点， 并 与岩性识别图版校对， 发现判别结果吻合， 证明所采取 的交汇识别图版方法可靠。 参考文献 [1]邹才能,赵文智,贾承造,等.中国沉积盆地火山岩油气藏形成 与分布[J].石油勘探与开发,2008,353257-271. 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