矿床三维地质建模在多金属矿区地质勘查中的应用

矿床三维地质建模在多金属矿区地质勘查中的应用

陈世权李志军

宁远县国土资源局湖南省宁远县425600

摘要：传统勘查手段无法对多金属矿区地质进行勘查，矿床三维地质建模技术能够解决上述问题，为此提出矿床三维地质建模在多金属矿区地质勘查中的应用。分别从矿床三维地质建模在水文地质环境勘查、矿床价值定位的角度进行研究。

关键词：矿床；三维地质建模；多金属矿区；地质勘查

1金属矿区地质灾害发育环境特征

金属矿区地质灾害具有明显区域分布特征，灾害发生点大多集中于工程开采地或者矿山矿区周边植被稀疏的平原斜波地区。不同地域环境是导致金属矿区地质灾害危害范围和危害程度的核心因素。地形的差异化也导致地质灾害的形成种类、影响范围和影响程度不同。例如矿区坐落于海拔层次明显，山坡陡峭、多悬崖沟谷等山地类型环境，地质灾害发育类型多为泥石流、滑坡、山崩等。反之，在整体地势较缓，平原类地形进行矿藏开掘，则容易引发地面塌陷、地裂缝等地质灾害。除此以外，工程地质岩石组成也是影响地质灾害类型的主要因素之一，金属矿区内不同地质岩组成由于主体岩石内部物理性能和岩体结构以及岩石量所占比例不同，地质灾害差异也十分明显。通过数据可以看出，土壤岩层对相关矿区地质灾害具有极强抑制作用。岩层所占比率越高，泥石流滑坡等现象发生可能性越低。综上，过度的地下矿区开采会导致大量采空区产生，如果上层岩土不足以承受地面压力，很容易出现地裂缝、地面塌陷等情况，特别是铁矿采挖活动，最容易引起相关地质灾害，所占比例高达百分之八十以上。

2在多金属矿区水文地质环境勘查中的应用

多金属矿区水文地质环境数据是地质勘查中最基础的勘查数据。由于多金属矿区的地形地貌多数比较复杂，不利于一般的勘查手段。而矿床三维地质建模能够通过数据扫描的形式，将邻近岩石的电性差异进行剥离，通过三维成像的方式对多金属矿区地质情况进行模拟，避免了磁场对勘查结果的影响。通过对水文地质环境的物理化学参数进行模拟，以数据堆砌的方式还原多金属矿区的水文地质环境以及矿区结构，避免因为勘查手段对后期矿区开采造成的影响。在多金属矿区水文地质环境勘查中，矿床三维地质建模会对环境变化参数进行实时采集，通过大量的参数加上大数据计算方法，能够推演出矿区未来水文地质环境变化的走势，并且不需要人工进行定位测量。勘查结果以三维图像的形式体现，避免数据图像分离所带来的问题。矿床三维地质建模的数据采集器具备多种采集功能，能够结合现有情况收集水文地质环境中矿石特征。

3建模方法、步骤与效果

基于系列地质平衡剖面的构造-地层格架建模，可采用层面建模方法。这种建模方法适用于大范围、地层连续性较好的区域三维地质建模，其关键步骤是正确地厘定建模区域的地层分层序列。层面建模法的工作流程如下：首先，根据从系列平衡剖面图上提取的离散点和地层分界线等空间数据，利用克里格法或者距离最小平方反比等插值方法，构建各个地层的分界面；接着，对出现上、下层面交错情况的地方，进行局部拓扑重构和校正；然后，依次利用地层上、下分界面构建每一个地层体，并逐一对所构建出来的地层体进行校验，清除零厚度位置的地层体；最后，以建模范围的地表边界线（可以是任意形状）围合而成的垂向面框，剪切所构建的三维地质模型，形成最终的三维模型。

4地质数据库的建立

地质数据库是建立矿床三维地质模型的基础。Surpac数据库模块能够在保持数据相关联的前提下，创建具有最小数据冗余的数据库，并且能够实现三维可视化效果。为建立矿体地质数据库，将收集到的所有勘探工程数据进行了如下预处理工作：①将收集到的纸质文件进行电子表格化；②按照Surpac所要求的数据格式编排数据。③检测并修正工程数据中由于人为因素造成的错误。以地质探矿工程数据为数据源，借助Surpac软件创建地质数据库，并建立了如下数据表：孔口表、测斜表和样品表，并保存为.csv格式，每个表都有特定的字段、字段类型、意义和相关要求。将整理好的各表分别导人Surpac软件中，各表之间通过“孔号”这个字段实现了数据间的衔接。生成的地质数据库可以在三维空间中显示，也可以通过修改显示风格等了解矿山勘探工程信息、地质层位、品位信息等情况。

5三维地质建模过程

5.1地表建模

数据的采集方法是：首先把矿山地形地质图导入到QuantyMine平台中，对有高程值的等高线进行三角剖分，得到代表地形地貌的三角形网格；然后对三角形网格进行高程渲染，得到高分辨率的地表模型。为了使地表模型的信息量更加丰富，形象更加直观，可对其进行高分辨率卫星照片的地表纹理映射。地质图包含地壳表层的岩石分布、地层年代、地质构造、岩浆活动等地质信息。

5.2矿体建模

在建模过程中，首先逐一从数据集市的勘探剖面数据文件中，提取各套地层和矿体的轮廓线框数据，并根据空间位置及几何形态确定其在空间上的对应关系。若相邻剖面上矿体轮廓线框之间的形态有很大差别，为了合理、准确地表达矿床和矿体在地层中的空间分布，需要在相邻剖面的线框之间添加控制线。然后，对边界上的两个线框进行封闭处理。处理方式包括直接封闭线框，或者按照一定比例对边界线框进行外推处理。在完成侧面和边界面构建之后，可形成一个封闭的空间，并基于这一系列封闭面完成模型的构建。最后，从数据库中提取品位、矿石结构构造和矿石相等属性数据，并采用随机模拟法嵌入格架模型中，经过有效性和封闭性进行校验，便得到最终的三维矿体模型。

6多金属矿区矿床价值定位中应用

矿床价值定位是勘查中最为基础重要的一项工作，矿床三维地质建模能够确定多金属矿区的开采价值。多金属矿区一般会含有2种以上的主体矿产，加上特殊的勘查环境，一般会影响矿床价值评估的准确性。在多金属矿区矿床价值定位中，要考虑到开采环境以及开采方式的影响，尽可能做到经济利益最大化。而传统的评估方法都是量级的评估，没有办法将现有的工业指标以及政策进行综合考量。目前的评估方法一般是根据现有的矿石属性以及蕴藏量进行评估，往往开采过程中的预算价值会大打折扣，同时根据矿石品位指标数进行矿床价值评估还有一个弊端，就是会随着矿石的价格变化进行一定的影响，加上不同的开采方式，有可能大面积开采造成资源浪费，但是小面积开采又无法实施。而使用矿床三维地质建模就能够避免上述问题，建模过程中会给出几种开采方式，并将相关政策以及环境都列入其中，得到精准的价值评估数据。

结语

传统多金属矿区地质勘查建模主要采用平面图与剖面图相结合的方式，通过将三维空间中地貌结构等投影到二维平面上表达。而矿床三维地质建模能够更好的对矿区地质空间进行展示，避免传统二维建模过程中容易出现的信息失真、信息损失、制图复杂等问题。借助计算机与三维技术能够直接对矿区的地质体与地质环境进行理解，为矿区勘查提供充足的数据，为矿山开采数字化、可视化提供有效分析手段，提高多金属矿区地质勘查精准度。

参考文献

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第一作者简介：陈世权（1975-），男，湖南宁远人，本科学历，高级经济师，地勘工程师。主要研究方向为土地开发整理项目的资金及项目实施管理。E-mail：CSQ1387466728@163.COM电话号码：13807466728