矿床数学经济模型在个旧锡矿的应用.pdf

第5 7 卷第3 期 2005 年8 月 有色金属 N O n f e r r o u sM e t a h V 0 1 ．5 7 ，N o ．3 A u g u s t 2 00 5 矿床数学经济模型在个旧锡矿的应用 陈爱兵，秦德先，普传杰 昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明6 5 0 0 9 3 摘要应用矿床数学经济模型，分析个旧锡矿某矿体沿矿体的走向、倾向和垂直方向锡和铜的平均品位、金属量的变化。 垂向上，矿体最富、规模最大和最具利用价值块段的标高为2 0 4 0 ～2 0 8 0 m 。倾向上，1 2 2 5 9 0 ～1 2 2 6 4 0 m 块段为锡和铜矿化规模最 大的区域，金属量最多。在走向上，5 7 6 5 5 05 7 6 6 0 0 m 块段金属量最多。 关键词采矿工程；锡；地质统计；品位；储量 中图分类号T D 8 6 2 ．4 ；F 4 0 7 ．1 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 5 0 3 0 0 9 1 一0 4 矿床数学经济模型是运用地质统计学原理，通 过专业计算机软件建立的一种数学模型。矿床数学 经济模型能够定量查明矿体厚度、品位、组分的三维 空间分布规律，反映矿体的矿化程度、空间形态和品 位一储量的变化情况，实现矿体的数字化、可视化和 矿山生产动态管理，是矿床优化开采设计的基础，也 是矿山生产计算机管理的基础[ 卜5 f 。 从几何结构上看，矿床模型有二维和三维两种， 而从研究的单元块属性和使用的原始资料来看，又 可分为岩性模型、地形模型、地质勘探钻孔模型、生 产爆破孑L 模型以及品位一储量模型等。 以个旧锡矿某矿体为例，介绍矿床数学经济模 型的应用。 1个旧锡矿地质概况 个旧超大型锡多金属矿区是云南滇东南锡矿带 上的最主要矿区之一，处在环球两个巨型锡矿带，即 特提斯巨型锡矿带和环太平洋巨型锡矿带西带的交 汇点，是环太平洋巨型锡矿带西带西端锡矿聚集十 分丰富的矿区之一L 6 _ 7 | 。 矿区内主要出露中生代二叠系和三叠系地层， 另有第三系、第四系地层零星出露，二叠系是矿区内 出露最老的地层∞J 。个旧矿区是一个多旋回、多样 的岩浆强烈活动中心。按岩浆活动的时间序列有华 力西旋回、印支旋回、燕山旋回。其活动方式，前两 旋回主要为火山喷溢，燕山旋回则系岩浆侵入活 收稿日期2 0 0 4 0 4 1 5 基金项目云南省省院省校科技合作项目 2 0 0 0 Y K 一0 5 作者简介陈爱兵 1 9 7 1 一 ，男，江西省余千县人，工程师，博士生 主要从事综合信息成矿预测等方面的研究。 动[ 6 | 。 目标矿体位于个旧矿区老厂锡矿湾子街矿段， 属花岗岩接触带硅卡岩硫化物型锡铜矿床。矿体顶 部为T 2 9 i 大理岩，底板为燕山晚期中、细粒浅色花 岗岩。矿体受波状起伏的花岗岩穿插控制，矿体北 部和西北部为4 0 3 3 突起，西南部为4 1 4 1 突起，矿体 正赋存于两个方向的花岗岩突起交汇部位。 2 模型单元及参数 根据矿体的形态、走向、倾向和空间分布特征确 定了建模的范围和基本参数，见图1 。模型为正南 北向，模型南北长3 2 0 m ，东西长3 6 0 m ，垂高1 6 0 m ， 总体积1 8 4 3 2 0 0 0 m 3 。单元块行列层为4 m 4 m l m ，共有1 1 5 2 0 0 0 个单元块。 一 3 6 h a 图l 模型范围示意 F i g ．1S c h e m eo fm o d e la r e a 通过数据的统计分析、实验变异函数的计算和 理论变异函数的拟合等确定了矿床品位估值的参 数，如表1 所示。根据数据的统计分布特征，模型采 用对数克立格法进行品位估值，建立了矿床的数学 经济模型。 万方数据 9 2有色金属第5 7 卷 3矿床数学经济模型的应用 3 ．1 储量计算 矿床品位模型建立后，可通过计算机非常快捷 地计算矿床储量，并提交储量报告和报表。同时可 根据需要计算任意边界品位的储量，大大节约了人 力、物力和时间，提高了效率和精度。表2 为建模范 围内，分别以0 ．1 ％，0 ．3 ％，0 ．5 ％，0 ．8 ％，1 ．0 ％， 2 ．0 ％，5 ．0 ％，1 0 ．0 ％为边界品位计算的矿体中锡和 铜的总储量，其品位．储量曲线见图2 和图3 。 表2 矿体锡和铜储量计算结果 T a b l e2R e s e r v e sc a l c u l a t i o nr e s u l t so ft i na n dc o p p e ri nd e p o s i t 球 趟 a 三 露 斗 0 ．1 0 ．3 0 ．50 ．8 1 ．02 ．05 ．0 1 0 ．0 边界品位，％ 、 卿 谗 b 图2 矿体锡品位．储量曲线 F i g ．2 C u r v eo ft i ng r a d ea n dt o n n a g ei nd e p o s i t 冰 、 翅 了主 霜 降 0 ．1 0 ．3 0 ．50 ．81 ．0 2 ．0 5 ．01 0 ．0 边界品位，％ 、 翻 惯 b 图3 矿体铜品位．储量曲线 F i g ．3 C u r v eo fc o p p e rg r a d ea n dt o n n a g ei nd e p o s i t 从表2 和图2 、图3 可以看出，随边界品位的逐 渐提高，矿体的平均品位在不断升高，而矿石量和金 属量则不断减少，根据市场上的金属价格和企业的 生产成本，可非常快捷和准确地确定矿体的经济开 采品位和储量。 3 ．2 数据的动态查询 资料数据库和矿床模型是矿山三维空间数字化 的基本组成部分，以计算机为工具建立的原始资料 数据库和矿床模型，可代替原有地质资料馆中的核 心内容。需要什么数据，可随时在计算机上高效、便 捷地查询到，同时也可以根据需要，对这些资料数据 进行增删、补充、修改，如图4 所示。 图4 数据查询窗口 F i g ．4W i n d o wo fd a t ar e s e a r c h 万方数据 第3 期陈爱兵等矿床经济模型在个旧锡矿的应用 9 3 3 ．3 动态多方案圈定矿体和多目标决策 矿床建模后，矿山企业可根据采、选、冶、运、管 成本，产品的市场价格，并考虑矿产的充分合理利 用，动态多方案圈定矿体，如图5 和图6 所示，并进 行多方案对比，选择最优矿体开采方案。 [ S n ] 0 ．3 ％～0 ．5 ％；[ S n ] - 0 ．5 ％～1 ．0 ％； [ S n ] 1 ．0 ％～2 ．0 ％；[ S n ] 2 ．0 ％～3 0 ．0 ％ 图55 7 6 5 8 0 剖面单元块品位分布图 【边界品位0 ．3 ％ F i g ．5 B l o c kg r a d ed i s t r i b u t i o no f5 7 6 5 8 0 s e c t i o n C U t 一0 f f 0 ．3 ％ 浅色一[ S n ] 1 ．0 ％～2 ．0 ％；深色一[ s n ] 2 ．0 ％～3 0 ．O ％ 图65 7 6 5 8 0 剖面单元块品位分布图 边界品位1 ．0 ％ F i g ．6B l o c kg r a d ed i s t r i b u t i o no f5 7 6 5 8 0 s e c t i o n c u t o f f 1 ．0 ％ 3 ．4 自动成图 矿床建型后，可自动生成矿体图，包括矿体纵、 横剖面图、中段图、岩性图、探矿工程图与取样分析 结果的纵、横剖面图、中段图。经过模型处理，还可 生成矿体等厚线图、品位等值线图和矿体顶底板等 高线图。可以根据需要绘制任一范围、任一方向、任 一比例尺的图纸，见图5 和图6 。 3 ．5 三维立体显示 品位模型建立后，不仅可以以不同的边界品位 绘制出不同范围、不同方向的单元块品位分布平剖 面图和计算矿体储量，而且还可以实现矿体的三维 立体可视化，为矿山地质工作和开采设计提供更加 直观和科学的依据，如图7 和图8 所示。 3 ．6 矿化富集规律研究 根据矿床模型，通过分析矿体中各元素的空间 分布情况，可以以图表的形式总结矿体各元素的空 间富集规律，为矿山生产提供科学的指导，同时也为 矿床的深、边部找矿提供依据。 图7 矿体三维实体模型 F i g ．73 Dm o d e lo fd e p o s i t I 一[ S n ] O ．5 ％ 图8 矿体品位单元块三维立体模型 F i g ．8 3 Dg r a d em o d e lo fd e p o s i t 分别沿矿体的走向 X 轴 、倾向 y 轴 和垂直 方向 Z 轴 分析了矿体中锡和铜的平均品位、金属 量的变化情况，从而总结出矿体的矿化富集规律。 1 在垂向上，标高2 0 4 0 ～2 0 6 0 m 块段，矿体中 不同边界锡和铜的平均品位最高，锡和铜最为富集， 矿体中锡和铜在垂向上的金属量变化较大，说明垂 向上矿化的规模变化较大，标高2 0 6 0 ～2 0 8 0 m 块段 矿体中锡和铜的金属量最多，矿化的规模最大，矿石 量最多，因此，从垂向上说，矿体最富、规模最大和最 具利用价值块段的标高为2 0 4 0 - - 2 0 8 0 m 。 2 在倾向上，矿体中锡在1 2 2 6 9 0 ～1 2 2 7 4 0 m 块段达到峰值，此块段锡最为富集，而铜则有两个富 集区，一个是在1 2 2 6 4 0 ～1 2 2 6 9 0 m 块段，另一个是 1 2 2 7 9 0 ～1 2 2 8 4 0 m 块段，矿体中锡和铜的金属量的 变化在倾向上都较大，变化规律基本相同，1 2 2 5 9 0 ～ 1 2 2 6 4 0 m 块段为锡和铜矿化规模最大的区域，因此 金属量也最多。 万方数据 有色金属 第5 7 卷 3 在走向上，矿体不同边界锡和铜的平均品位 的变化比较一致，而且都比较平稳，峰值与最低值之 间仅相差1 ．0 ％左右，表明矿体沿走向方向的铜和 锡的矿化非常相似，而且都比较均匀，矿体中锡和铜 金属量在走向上变化也不大，说明矿化规模在走向 上也变化不大，5 7 6 5 5 0 ～5 7 6 6 0 0 m 块段为金属量最 多的块段，表明该块段的矿化规模最大。 参考文献 4结语 矿床数学经济模型的建立不仅能够揭示矿床的 空间分布规律，有利于地质工作者加强对矿床的认 识，同时，对于提高矿山生产效率，实现资源的充分 合理利用和生产动态管理以及矿床的可视化和数字 化意义重大。 [ I ] 王仁铎，胡光道．线形地质统计学[ M ] ．北京地质出版社，1 9 8 8 1 ． [ 2 ] 侯景儒．中国地质统计学 空间信息统计学 发展的回顾及前景[ J ] ．地质与勘探，1 9 9 6 ，3 2 1 2 0 2 5 ． [ 3 ] 秦德先，燕永峰，洪托，等．矿床数学经济模型[ M ] ．昆明云南科技出版社，2 0 0 1 ． [ 4 ] 燕永峰，秦德先．矿床数学一经济模型及其在元江金矿的应用[ J ] ．矿物学报，2 0 0 1 ，2 1 4 6 1 9 6 2 4 ． [ 5 ] 秦德先，刘春学，燕永锋，等．云南元江金矿矿床模型及矿产经济[ J ] ．矿物学报，2 0 0 1 ，2 1 4 6 0 9 6 1 2 ． [ 6 ] 庄永秋，王任重，杨树培，等．云南个旧锡铜多金属矿床[ M ] ．北京地震出版社．1 9 9 6 9 ，3 8 ． [ 7 ] 冶金工业部西南冶金地质勘探公司．个旧锡矿地质[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 4 1 2 7 ． A p p l i c a t i o no fM a t h e m a t i cE c o n o m i c a lM o d e lt oG e ji uT i nD e p o s i t C H E NA i b i n g ，Q I ND e - x i a n ，P 【，C h u a n - j l e T h eF a c u l t yo fL a n dR e s o u r c eE n g i n e e r i n g ，K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h eg r a d ea n dr e s e r v ev a r i a t i o n so ft i na n dc o p p e ri nt h ed e p o s i to fG e j i uT i nM i n ea l o n gt h ed i r e c t i o n so f t r e n d ．d e c l i n ea n dv e r t i c a la r ea n a l y z e db yu s eo ft h em a t h e m a t i ce c o n o m i c a lm o d e lo ft h ed e p o s i t ．T h eb l o c ka t 2 0 4 0 - - 2 0 8 0 ml e v e li nv e r t i c a li st h er i c h e s ti ng r a d e ，l a r g e s ti ns c a l ea n dm o s tf a v o r i t ei nu t i l i z a t i o n ．I nt h ed e c l i n ed i r e c t i o n ，t h eb l o c ko f1 2 2 5 9 0 ～1 2 2 6 4 0 mi st h el a r g e s tm i n e r a l i z a t i o na r e ao ft i na n dc o p p e ra n di st h e m o s ti nm e t a lr e s e r v e ．t h em e t a lr e s e r v ei st h em o s ti n5 7 6 5 5 0 5 7 6 6 0 0 mb l o c ka l o n gt h et r e n dd i r e c t i o n ． K e y w o r d s m i n i n ge n g i n e e r i n g ；t i n ；g e o s t a t i s t i c s ；g r a d e ；r e s e r v e 万方数据