1.矿山概况
该矿山位于云南省玉溪市新平县老厂乡。矿山属海底火山喷发沉积变质中厚缓倾斜高温矿床。矿体走向为东—西北西西,走向长约1800m,倾向南西,倾斜宽约1600m,倾角20°~35°,呈层状、似层状产出。矿区共有3个含铁铜矿体(I3,I2,I1)和4个含铜铁矿体(Ic,Ib,Ia,I0),自上而下分别为Ic→I3→Ib→I2→Ia→I1→I0,Ic顶板至I0底板约135m。埋藏深度160~750m,标高821~-29m,其中I3,I2含铁铜矿体规模大,是主要的开采对象,矿石主要金属矿物为黄铜矿、磁铁矿,主要脉石矿物为碳酸盐类(白云石为主)、黑云母,矿石整体较稳固,f=8~14,矿岩爆破性能较差。矿区主要断裂:F1,F2,F3,F5。铜矿主要工业指标:边界品位≥0.3%;夹石剔除厚度≥2m;可采厚度≥1m。铁矿主要工业指标:TFe边界品位≥20%;夹石剔除厚度≥2m;可采厚度≥2m。
2.地质数据库构建
收集矿床的原始地质资料,并进行数字化处理,建立孔口表、测斜表和样品表,完成前期的数据整理工作。各数据表结构见如下3表。
孔口表包含的信息表
测斜表包含的信息表
样品表包含的信息表
上述3个表生成后,可在Dimine中建立地质数据库。包括以下4步:①将生成后的Excel文件另存为TXT制表符分割文件类型;②将另存为TXT制表符分割文件导入Dimine;③数据的有效性校验和修改;④建立各个文件之间的关联,生成地质数据库。
3.矿床表面模型构建
(1)断层表面模型
所研究的矿床是一个地质构造十分复杂的矿床,该矿床被矿区内40条错综复杂的断层将其切割成许多小矿体。在建立断层模型之前,通过各个勘探线剖面图和包含有断层线的中段地质平面图对断层进行分析和整理,将图纸上断层信息导入Dimine系统软件中。然后整理断层线,并对每条断层按走向分别建立三维模型。
(2)矿体表面模型
矿体表面模型的建立通过各个剖面上的矿体轮廓线进行,将各个剖面上的矿体轮廓线经过分类整理后导入Dimine数字化矿山软件系统中,然后根据三维钻孔数据空间品位显示情况修正确定矿体轮廓线,然后将每个矿体的轮廓线相互连接,生成矿体表面模型,如下图所示。
矿体表面模型的建立
通过轮廓线建立的表面,相邻剖面上轮廓线的点之间是通过直线连接的,而在实际当中,断层面很可能是空间曲面,因此,会出现断层和矿体之间一些不吻合的情况,包括矿体超出断层和矿体与断层有空隙等。为了确保断层模型和矿体表面模型之间完全吻合,需要将断层表面模型和矿体表面模型进行布尔运算,把超出的部分矿体用断层面切掉,把与断层有空隙的矿体延伸过断层后,再用断层将超出部分切掉,从而确保矿体与断层之间的无缝吻合。
如下图所示,矿体的两个分支中,一个超出断层;另一个没有接触到断层。此时需要将未接触到断层的矿体分支的外推距离适当增大,使其超过断层,然后进行布尔运算将超过部分切掉,最终得到完全吻合的矿体和断层。
在矿体模型建立过程中,剖面上距离较近的两个轮廓线与相邻剖面上对应的轮廓线分别进行表面重建时,两个表面模型可能会在空间出现相交部分。而在实际当中这种相交是不可能存在的,相交的矿体部分对矿量计算、切割平剖面图,以及块段模型的建立等都是有影响的。为了能够较为真实地反映矿体的空间关系,在建模过程中,需要将相交的矿体进行布尔运算,切割出相交的部分,使矿体模型之间达到完全吻合。矿体模型之间的布尔运算方法与矿体和断层间的布尔运算一样,但不同的是,在矿体模型之间的布尔运算中只在有相交部分的模型之间进行。最终建立好的断层和矿体表面模型如下图所示。
矿体与断层之间的位置关系
布尔运算后的矿体和断层
矿体与断层表面模型
4.矿床块段模型及储量计算
(1)矿床块段模型
建立矿床块段模型首先要确定块段模型范围和单元块尺寸,确定的范围需包括整个矿床,单元块尺寸依采矿方式确定。本矿床的块段模型范围和单元块尺寸参数见下表。
块段模型范围和单元块尺寸参数表
(2)原始样品数据统计分析
原始样品数据统计分析,包括样品中的铜、全铁、可熔铁、金、银的品位值分布直方图和各种数据统计特征值,其中有关铜、铁的直方图见下图,统计特征值见下表。
钻孔原始样品铜元素品位直方图
钻孔原始样品元素统计表 单位:%
钻孔原始样品全铁元素品位直方图
钻孔原始样品可溶铁元素品位直方图
(3)特异值处理
目前,通常使用的方法是将特高品位替换为临界值。特高品位可通过直方图辅助经验数据进行识别。本矿床确定Cu的特高品位临界值为3%。
(4)样品组合及其统计分析
组合样长度取原始样品长度平均值1.15m。样品组合后的元素直方图见下图,统计特征值见下表。
钻孔组合样品元素统计表 单位:%
钻孔组合样品铜元素品位直方图
从以上图、表中可以看出,与原始样品的统计参数相比,元素品位的平均值和标准差在样品组合前后基本保持一致,这说明样品经过特高品位处理和组合后变化较小。
(5)变差函数的计算与拟合
本矿床的变差函数计算分两步:第一步进行实验变差函数计算;第二步进行理论变差函数拟合。依据本矿床特点按走向、倾向、厚度3个方向进行变差函数的计算分析。最终拟合的理论变差函数曲线如下图所示,参数见下表。
钻孔组合样品全铁元素品位直方图
钻孔组合样品可溶铁元素品位直方图
Cu走向方向理论变差函数拟合
Cu倾向方向理论变差函数拟合
变差函数计算参数表
使用Cu理论变差函数模型用普通克里格法进行交叉验证,根据交叉验证结果计算,其误差均值ME为0.01,均方差MSE为0.13,均方差率MSER为0.9921。
采用相同的方法分别计算TFe和SFe的实验变差函数,并进行拟合,得到的理论变差函数参数为:TFe,球状模型,C0=4.95,C=36.68,3个方向的变程参数a分别为51,30,18;SFe,球状模型,C0=3.1,C=40.13,3个方向的变程参数a分别为47,27,17。
Cu厚度方向理论变差函数拟合
(6)克里格估值
单元块品位插值的临近数据搜索区域为一个椭球体,椭球体长半轴、次半轴和短半轴的长度一方面要考虑变差函数的变程,另一方面要考虑勘探网度的影响。椭球体过小会导致单元块没有临近数据或临近数据不够,块段模型则会产生空白单元块,影响估值效果。椭球体各个轴的方向与对应变程所属的变差函数方向一致,即长轴方向与矿床走向一致,次轴和短轴分别与倾向和厚度方向一致。
块段模型的单元块在实际插值过程中,不是一次全部完成插值的,通常要按照探明的(331)、控制的(332)和推断的(333)3个不同等级进行临近数据的搜索,搜索椭球体的大小根据控制程度高低由小到大,这样更符合矿山实际生产需要,计算出来的品位值能够更好地满足生产需要。每次插值时,搜索椭球体各个半轴的长度取决于到单元块最近的相邻工程之间的距离和矿床各个方向变差函数的变程。
如下图所示,考虑最特殊情况,当单元块距离某一个工程很近时,单元块受到两侧工程的控制,即单元块的品位值由两侧工程的样品数据决定,此时椭球体长半轴的长度等于工程间距,如图中的椭圆A,B和C,分别代表不同控制程度的搜索范围。对于矿体边部的单元块搜索椭球体一般只能搜索到矿体内侧的一个工程的样品,如图中的椭圆D,此时单元块的资源量类别为推断的。
综合矿床勘探网度和变差函数变程,根据资源等级类型确定用于Cu元素插值的临近数据搜索参数为:探明的,椭球长半轴50m,次半轴50m,短半轴25m,最小工程数为2;控制的和推断的,椭球尺寸逐次扩大1倍,其中推断的最小工程数为1。确定好搜索参数即可对块段模型进行克里格品位插值。
搜索椭球体长半轴长度与工程间距的关系
(7)矿床储量计算
利用建立的模型,对矿床中各元素按照不同的标准进行平均品位、矿石量、金属量统计,计算出各个不同边界品位和标高的平均品位、矿石量和金属量(计算结果从略)。