陈再威，叶东旭，阙兴华，邓以超，钟建国

（江西省地质局赣南地质调查大队，江西 赣州 341000）

由于传统方法储量估算的繁琐，现有3DMine软件可使用距离幂次反比法进行储量估算，3DMine软件是国内较为成熟、使用广泛的矿产建模软件之一，可进行矿山地质数据库建立、三维矿体建模和地质储量估算等。本文将利用3DMine软件对江西省石城楂山里矿区矿体建立三维模型并进行距离幂次反比法资源储量估算，并将估算结果与传统地质块段法进行对比研究，为今后矿山技术创新发展提供帮助。

1 矿区地质概况

石城楂山里矿区内地层较为简单，仅有南华系万源岩组、白垩系茅店组和第四系联圩组地层出露（图1）。

图1 石城楂山里矿区区域地质矿产简图

1.1 南华系万源岩组（Nh1w）

出露于矿区东部，为一套中深变质岩系。

1.2 白垩系上统茅店组（K2m）

主要出露于矿区西部，呈倾向北北东向的单斜状与下部变质岩呈断层接触。

1.3 第四系全新统联圩组（Qhl）

主要分布于区内溪流两侧及山间沟谷低洼处，为松散的冲积物，其上部岩性为浅黄色、红色、浅灰色粘土、亚粘土，下部岩性为浅黄白色砂、砾石层。

石城楂山里矿区区内构造以断裂构造为主，主要有F1近南北向、F2北东向两组断裂构造，其中F1不仅为本区 矿的导矿和主要的容矿构造，同时也是本区地热水的控热和储水、导水构造；F2构造为F1的次级构造。

1.4 F1近南北向断裂构造带

出露于矿区中部，构造产状总体较稳定，呈近南北向350～15°左右展布，局部膨胀收缩，略具“S”展布特点，由南往北贯穿矿区，延伸长度大于1km，宽度 1m～20m，倾向260°～285°，倾角一般为75°～85°。

1.5 F2北东向断裂构造带

出露于矿区的中东部，长约220m，宽0.3m～1.8m，倾向325°，倾角60°～70°，南西端在走向和倾向上均归并于近南北向断裂（F1），以强烈硅化和大量网脉状硅质脉体充填为特征，构造岩以构造角砾岩、碎斑岩、碎裂岩为主，硅质胶结。

2 石城楂山里矿区的矿体特征

石城楂山里矿区主要有五条矿体，分别为V1、V2、V3、V4和V5号矿体，其中V1、V2为区内主矿体。矿体严格受断裂破碎带控制，沿断裂裂隙呈似层状、不规则透镜状和豆荚状等不同形态产出。矿体产状与控矿、赋矿断裂的产状基本一致，并随断层产状变化而变化（图2）。矿体与围岩接触界线较清晰，形态较为规则，沿走向和倾向有胀缩现象，表现为舒缓波状。矿体主要分布在1～18线的-600m标高以上，并呈现出由南往北侧伏产布的特点（图3）。

图2 石城县楂山里矿体中段平面图

图3 矿体垂直纵投影示意图

区内主要矿体为似层状、透镜状，矿体形态为中等，有用组分分布较均匀，矿体产状和厚度的变化明显受破碎带形态制约。

3 矿体三维建模

3.1 建立钻孔数据库

用户可利用3DMine软件创建数据库，将地质数据导入到数据库中；通过3DMine软件将数字形式的勘探资料用三维图形的形态来管理和利用。数据库的基本要素为表和字段，一个数据库由若干表组成，每个表中各个字段有其对应的数据格式，这些表和字段都要与实际的数据相匹配。建立钻孔数据库之前，需要把基础的地质资料准备齐全，要确保数据的准确性。对于三维建模来说，建立钻孔数据库这一步十分重要，直接影响到三维矿体的空间形态特征和储量计算。本次数据录入钻孔数据库的时候需要两个必备的表格，一是定位表，定位表的作用主要是录入钻孔等地质工程的坐标及相关的基本信息。字段内容主要为工程号、开孔坐标、最大孔深、轨迹类型，可通过右键编辑表来增加其他字段信息（开终孔日期，勘探线号）等（表1），还有坑道、探槽等工程建立相关信息。

表1 定位表

二是测斜表，测斜表的作用主要是录入工程号、钻孔进尺、倾向方位和倾斜程度等相关信息(表2) 。字段内容主要为工程号、深度、方位角、倾角等（注意在倾角录入时，一般为负值）。

表2 测斜表

除了以为两个必须的表格外，在3D Mine软件中还可以右键添加岩性表，化学分析表。岩性表的作用主要是录入描述岩性及含矿程度等相关信息。字段主要含有工程号、从、至、层厚、层序及岩性名称等。化验表的作用主要是录入钻孔所采氟矿体样的化验分析结果等信息，为组合样生成以及之后的矿体品位赋值提供数值。字段内容主要包含工程号、从、至、样号、样长、氟元素化验结果值等。

在导入钻孔数据库之后，可以通过右键点击显示钻孔数据库来对三维钻孔来进行空间显示。可设置显示钻孔轨迹、孔口孔底、图案、文字、品位曲线、品位组合、深度标记、岩性产状。如果钻孔数量过多，可通过钻孔约束功能来约束显示钻孔数量。下图4为三维钻孔空间显示，图中可直观显示地质信息，通过样品品位信息组合样品点，根据地质带约束方式提取样品点。根据三维钻孔空间品位信息，利用创建三维多线段方式连接同一勘探线不同钻孔的高品位样品点来圈定矿体闭合线，为后期的实体模型建立做准备。

图4 三维钻孔空间显示

3.2 建立表面模型

表面模型用来描述地形，断层和表面，一般由若干点或线连成相邻的三角面，形成上下不漏气的面。

建立表面模型，首先需要将地形图导入到软件中，导入之后将地形的线进行清理查错，通过工具栏里的清理查错功能，清理地形线中冗余对象、重复压盖线条和钉子角，确保在线赋高程时没有错误。在清理完成之后，通过线赋高程的功能把处于平面的地形图转成数字地形模型。利用表面模型菜单里的生成DTM功能把地形图生成DTM面（图5）。

图5 石城楂山里表面模型

3.3 建立实体模型

实体模型是一个三维的数据三角网，是用来描述三维空间的物体，是3DMine三维模型的基础。实体是一个封闭的面，不同于DTM，它内外之分。

实体模型是由一系列在线上的点连成内外不透气的三角网，三角网由一系列相邻的三角面构成，由这些三角面包裹成内外不透气的实体。这些三角网在平面视图上肯定有交叠，但在三维空间中，任何两个三角面之间不能有交叉、重叠，任何一个三角面的边必须有相邻的三角面，任何三角面的三个顶点必须依附在有效的点上，否则实体是开放的或无效的。

本次石城楂山里矿区矿体实体在建立实体模型前，要先设置好连接参数。在连接参数里有个使用分区连接的选项，在我们遇到复杂的矿体时需要勾选，在实体工具栏里中使用分区连接功能可以更好连接分支复合的矿体。然后利用钻孔中圈定矿体闭合线连接三角网，根据同一矿体的闭合线通过闭合线之间连接三角网和闭合线线内连接三角网的功能实现实体模型建立，在连接过程中，可以根据矿体的实际特征添加辅助线和分区线，让实体模型更接近真实情况。需要外推的矿体可以利用实体连接三角网菜单中的扩展外推线/体功能外推，根据矿体具体情况尖推或平推。

3.4 建立块体模型及赋值

块体模型概念是在空间上，在一定的范围内，确定一定尺寸的空间块体，相对应的块体都有一个质心点，这样，在质心点上可以存储所有属性；同时，引进次级模块的概念，则是保证矿体边缘的块体尽可能地与矿体界线（曲面）相一致，从而得到准确的报告值。与地质统计学相结合，是应用数学方法对品位分布进行估值，是块体模型的重要特点之一。由于品位分布是在资源中受地质因素控制而明显存在的，从而形成一定约束条件下的品位模型。 在资源储量估算中，利用块体模型可以准确地进行资源量和品级报告。

创建块体模型及赋值时需要明确的几个概念：①块体空间范围；②块体尺寸；③次级模块；④约束条件；⑤估值方法。本次创建石城楂山里矿区矿体的块体模型时块体尺寸选择（x,y,z=10,10,5），次级模块尺寸选择块体的一半，块体模型建立后，需对空白块体进行实体约束和表面约束，使其在三维空间上更接近真实矿体。

本次块体赋值时使用单一赋值法对类型，比重进行赋值，CaF2品位选用距离幂次反比法进行赋值。距离幂次反比法具体步骤为：先打开样品点文件（钻孔数据库中提取的样品点），然后确定赋值字段及对应属性、写入块体的值、幂次、搜索椭球体参数、次分块估值尺寸、样品参数，最后选择实体约束和表面约束功能来约束块体。成功赋值后，可选择块体报告输出（表3）。

表3 石城县楂山里块体报告

4 资源储量对比研究分析

通过两种储量估算方法的结果对比可知（表4），三维建模距离幂次反比法相对于传统地质块段法储量估算结果CaF2量相对误差为8%，误差均在允许范围内，表明本次采用三维建模距离幂次反比法估算的矿产资源储量是合理的、可靠的。存在误差的原因主要是资源储量方法不同，赋值方法与原理的不同，让CaF2品位出现不同的结果。由于矿体实体建模时未利用地表探槽、浅井及平硐数据，使得实体建模时矿体实体连接需平推地表位置，可能会使矿体实体难控制真实的量。而局部钻孔工程控制不足，个别矿体仅由单剖面控制，也会使矿体实体难控制真实的量。另一方面就是提取组合样品点时未细分工业品位和低品位，虽然在这提取组合样品点过程中，也对组合样品点进行了实体约束等操作，也避免不了个别低品位混入，造成了赋值块体时CaF2平均品位有所下降，最终资源储量估算也相对偏小。

表4 石城县楂山里储量对比

5 结语

3DMine软件利用石城楂山里矿区钻孔数据、地形地质图、勘探线剖面图等资料，创建钻孔数据库、表面模型、实体模型、块体模型，并利用距离幂次反比对建立三维块体模型进行估值，实现了三维矿体的储量计算，相对于传统地质块段法计算更为简便，也更直观。改变了矿山的传统储量计算模型，对矿山进一步建设具有重要意义。