基于地质统计学的资源储量估算参数优选研究

借助DIMINE矿业软件,综合运用普通克里格法和距离幂次反比法建立了某矿床钻孔数据库、矿体模型和品位块段模型,采用空间多扇区逐步搜索法获得组合样Au品位的实验变异函数,选择球状模拟进行拟合获取理论变异函数参数。针对不同储量估算方法、椭球体搜索方式、搜索距离和有无次级分块等条件,采用正交试验方法,优选6种资源储量估算方案进行估值,获得不同方案的Au品级-矿石量和Au品级-Au品位分布曲线。结果表明:采用各向异性距离能反映品位分布的各向异性;有次级分块估算的矿石量更准确;根据变程进行椭球体分次搜索可有效避免品位均化。研究成果可为基于地质统计学的矿床资源储量估算方法提供指导。     

复杂矿床三维可视化建模与地质成图

运用数字矿山软件Surpac创建了凡口铅锌矿钻孔数据库,实现了钻孔数据的三维可视化。综合参考钻孔数据和勘探线平剖面图,建立了凡口铅锌矿断层、地层、工程巷道及矿体三维实体模型。对地质样品数据按1 m样长进行组合,对组合样进行统计分析,根据组合样的统计分布特征,对组合样中的有用元素进行变异函数分析,获得理论变异函数参数。建立了矿床品位块体模型,采用普通克里格法利用理论变异函数参数对矿体有用元素的品位进行了估值,运用估值结果分别按边界品位和开采中段对地质储量进行了统计。利用所建的矿床三维可视化模型实现了复杂地质平剖面图的自动绘制。研究表明,所建立的矿床三维模型准确,品位推估及储量计算结果可靠,所生成的地质平剖面图能满足矿山生产要求。     

多重指示克里格法在坦桑尼亚某金矿床储量估算中的应用

运用地质三维建模软件建立坦桑尼亚某金矿三维地质模型,并结合地质统计学基本原理建立块体模型完成了储量估算,为矿山的勘探计划及采矿实施提供理论指导和数据支持。建立该金矿床历史勘探数据地质数据库、局部地表模型与矿化体三维模型,实现矿区在三维立体空间内地质数据的复建;基于地质统计学基本原理,完成了对钻孔内样品的组合计算,对按同等长度组合样品进行统计分析,以为多重指示克里格异常值处理提供依据,并确定用于多重指示克里格分域分析的一系列阈值边界品位;完成对块体尺寸、估值最大以及单孔最大样品数、搜索半径等参数优化;利用多重指示克里格法,对块体模型进行品位估值,并最终得到主要矿化体的储量赋存情况和相关统计报告。与传统地质块段法、距离幂次反比法、普通克里格方法进行对比的结果表明,参数修正后的多重指示克里格估值准确度得到进一步提高,矿体品位估算工作优化圆满完成。     

基于三维稳健克立格法的品位建模

针对传统实验变异函数计算公式对特异值及偏离假设分布反应敏感的问题，引入了在三维情况下实验变异函数计算的稳健统计学方法及单纯型拟合算法。通过组合样及矿化空间的变异函数分析，确定了模型数据的各向异性特征，并采用了相应的数据搜索及岩性推估方法。在此基础上，以三维块段建模方式及稳健克立格法建立了某矿山铁元素的品位模型。最后对估值结果与实际矿床进行了比较，其结果表明了所建模型的准确性。     

三维普通克立格插值建立非层状矿体块段模型的研究

针对三维空间数据插值方法的研究在技术上难度较大、结构上程度复杂的特点,利用已有的二维空间数据插值长期发展提供的理论和实践经验,以地质统计学为理论基础,详细研究了三维普通克立格（Kriging）块段插值方法的关键步骤。同时,介绍了建立非层状矿体块段模型的关键技术和主要方法。针对插值过程中信息点的数据搜索问题提出了真三维空间的椭球扇区搜索方法,使计算结果更加精确。最后,从底层开发了块段建模可视化软件,在某矿山得到了验证,对非层状矿体模型的模拟和矿体储量计算起到了一定的指导作用。     

基于灰色关联分析的矿床品位估值方案决策分析

结合矿床品位估值方案决策的实际需求,提出了基于邓氏关联度的矿床品位估值方案的决策分析方法及步骤,并用于对乌龙泉石灰石矿矿床品位估值方案的优化分析中。考虑矿床品位估值方法和块体单元尺寸、组合样长度、搜索距离和搜索策略等估值参数的变化对该矿矿床品位估值方案关联度的影响,以矿床品位估值方案关联度的变化率为准则,确定方案选择的关键因素是组合样长度和搜索策略。根据乌龙泉石灰石矿矿体赋存特征和配矿要求,最终确定方案X_(29)为最佳方案,该方案的属性分别为块体单元尺寸为10m、克里金法、组合样长度为3m、搜索距离为150m和各向异性的搜索策略。采用优化的参数对该矿品位估值的结果与品位化验数据吻合性较好。     

精细化矿体三维混构模型构建技术研究

为满足数字矿山建设对矿体三维模型越来越高的精度要求, 研究了精细化矿体混构模型的构建方法。利用分支轮廓线的中轴线构造过渡轮廓线, 建立无缝连接的矿体分支; 通过断层与矿体、矿体与矿体模型之间的布尔运算, 实现矿体和断层边界吻合的无缝模型; 使用外存八叉树技术构建小尺寸单元块的精细块段模型,提高块段模型边界与矿体表面模型边界的吻合; 分析矿石品位的空间变异性, 根据变异函数变程、勘探网度以及钻孔工程数量确定对应储量分级的样品搜索策略对矿石品位进行克里格方法估值。以某铜矿为实例对该方法进行验证, 结果表明本文提出的精细化模型构建技术能够满足资源分类评价、采矿设计、剖切后出工程图等较高的模型精度要求。     

Surpac在白云鄂博铁矿外围驻留矿体采矿中的应用

介绍了Surpac矿业软件在白云鄂博铁矿外围东介矿区采矿的初步应用状况,结合矿山实际, 建立了东介矿区地质数据库,矿床品位块段模型。对矿体各单元块和次分块进行品位估值,最后得出其驻留矿石的品位及品位分布情况,在驻留矿体块段模型的基础上采用L G图论法,对驻留矿体的露天开采境界进行了优化。     

基于钻孔三维模型的单工程矿体圈定方法

为实现三维可视化环境下的矿体圈定,进而建立矿体三维模型,对单工程矿体边界自动圈定方法进行了分析。根据钻孔孔口、样品分析、测斜和地质岩性数据,计算钻孔空间轨迹和属性数据,从而建立钻孔三维模型。在此基础上,根据矿床工业指标（包括边界品位、最小可采厚度、夹石剔除厚度、最低工业品位、最低米百分率等）,对三维空间的样品进行组合,通过按样长或样长与密度乘积的加权平均值计算组合样品的矿石品位。利用矿体倾向和倾角计算矿体厚度方向的向量,根据钻孔三维模型的空间轨迹线计算各矿段的穿矿向量,采用将穿矿向量投影至厚度方向的向量计算矿体真厚度,分别实现了采用边界品位的单指标和采用边界品位与最低工业品位的双指标矿体圈定方法。以云南省某铜矿地表钻孔数据为例,对所提矿体圈定方法进行了验证,结果表明：基于钻孔三维模型的单工程矿体边界自动圈定方法能够按照给定的工业指标圈定矿体,有助于大幅度提高矿体圈定的准确性和工作效率。     

地质统计学在矿山储量估算中的应用:以内蒙古大苏计钼矿为例

 运用矿山地质三维软件,建立大苏计钼矿体三维地质模型,并结合地质统计学,对矿体进行储量估算,为矿山的下一步勘探及开采提供有利的理论指导。利用MicroMine软件,建立内蒙古大苏计Mo矿床地质数据库、地表DTM、矿体模型及品位模型,实现矿区钻孔数据信息三维化,更加客观真实地展示矿体的空间位置及形态特征。基于地质统计学原理,对钻孔内样品进行组合,对组合后的样品进行统计分析,分别建立矿体走向、倾向、垂向3个方向的实验半变异函数,确立矿床的数学模型。利用普通克里格法,对矿体内部进行品位估值,对矿体储量进行估算。与传统地质块段法及矿山实际开采情况进行对比,结果表明,运用三维地质软件进行的储量计算较为可靠,可为今后矿山的资源动态管理提供依据。     

澳大利亚某金矿矿化域模型资源量估算及参数优化

基于三维建模技术及地质统计学进行矿体资源量估算已得到了普遍认可,而其中各类参数的优化选择是进行合理估算的关键。本文在系统整理澳大利亚某金矿的地形、地质、钻孔编录及分析测试等数据的基础上,根据矿岩界线呈过渡关系的特征,提出采用矿化域估算理论进行资源量估算。首先,建立钻孔数据库,对原始样品进行基本统计,确定矿化域品位边界值;其次,根据矿化域品位边界值,建立矿化域实体模型与块体模型,提取矿化域内样品点,进行特异值处理及合理性检验;再次,对特异值处理后的样品点进行等长组合,通过地质统计方法,调整不同主轴搜索半径,交叉验证优选最佳变异函数,最后,选择合适的搜索椭球体、样品数目等参数,采用普查克里格法进行资源量估算。全局验证结果显示,块体估值品位与样品点平均品位曲线形态近于一致,说明估值结果可靠。采用矿化域模型进行资源量估算,结果合理可靠,同时在工业指标论证、矿体特征分析、成矿预测等方面具有一定优势。     

Errors of estimation due to mineralization and sampling density in massive copper deposits

ABSTRACT

This study is aimed to determine the effects of spatial variation of the grade, and sampling density, on the errors of estimations of the geological and recoverable reserve for typical massive copper deposits.

A spectrum of copper deposits which have log-normal distributions was numerically modelled on a rectangular grid using the simulation method of turning bands. Spherical variograms with six different random to structured variance ratios were used. The mean block grades were estimated for four different sampling densities by employing the kriging method. The two-dimensional dynamic programming algorithm was utilized for determining the ultimate pit limits. The estimation errors were calculated by deducing the actual values from the estimated values.

The magnitude and patterns of errors due to a broad spectrum of sampling density and nugget effect values have thus been determined. It has been found that the percent estimation error for the recoverable net value is much higher than the percent estimation error for the geological reserves, and therefore deserves more attention.     

矿山离散钻孔样品变异函数模型计算与拟合

为建立用于矿产资源储量估算的变异函数模型, 对矿山离散钻孔样品变异函数的计算与拟合方法进行了研究。在定向实验变异函数计算中, 采用定向搜索棱柱代替搜索方向, 用以搜索空间位置分布不规则的离散样品中满足滞后距条件的成对样品, 给出了对于离散样品的定向实验变异函数计算步骤及算法实现。以实验变异函数图变程范围内的离散点及成对样品数目为主要依据, 对理论变异函数进行人工拟合, 建立理论变异函数模型, 最后通过交叉验证的方法进行最优理论模型的选择。以某矿山铜元素品位数据为例, 利用组合样品计算矿体走向、倾向和厚度方向的实验变异函数, 并分别采用3种理论模型进行拟合, 根据交叉验证结果计算平均误差、标准化平均误差、误差标准差, 经过比较最终选择球状模型为最优理论模型。结果表明, 本文提出的变异函数计算与拟合方法能准确建立矿山离散样品的变异函数模型, 使矿石品位估值和资源储量计算结果更加可靠和准确。     

排序扫描线算法在克里格估值中的应用

将样品数据和块体数据所在的地理坐标转换到搜索椭球体的走向、倾向、垂向所构成的坐标系中;然后在新坐标系中沿各轴向对样品数据、块体数据进行排序;最后以搜索椭球体的最小矩形包围盒为边界,采用折半查找算法来确定影响当前块体品位的样品数据,从而加速克里格估值过程。     

ε-γ曲线的标准化和磁选影响因素分类方法的研究

将基于单元品位曲线的浮选影响因素分类研究法引入到磁选影响因素研究中, 将19个不同矿样磁选指标标准化到标准正态累计分布曲线上, 并研究了标准化曲线的性质。提出了以标准化后磁场强度与粒度数据偏移量S正态分布标准差σ₁和σ₂为临界值的磁选影响因素分类方法。研究得出粒度是第一类因素, 磁场强度、矿浆浓度、漂洗水量均为第二类因素。通过对影响因素的合理分类, 可简化磁选分选指标的探索过程。     

三维栅格数据结构的研究与应用

三维数据结构是三维GIS研究的重点。三维栅格数据结构在数字影象、数字高程模型等领域得到了广泛应用。从栅格的编码、栅格的空间分析等方面对三维栅格数据结构进行研究，并以一个具体的矿床为例，对应用三维栅格数据结构进行矿体块段建模、特定范围内储量计算等空间分析时涉及的技术和方法进行了论述。提出了今后在研究和应用三维数据结构时的建议和展望。     

矿产资源估算中定量邻域分析与优化研究

在应用线性、非线性地质统计学进行矿产资源/储量估算或品位条件模拟过程时,邻域分析是其中非常关键和重要的一个环节。通常情况下,在进行资源/储量估算中邻域参数通过人为控制和设定,这导致在一定程度上具有主观因素。研究认为估计邻域的大小,应由各个方向变异函数变程及搜索椭球体等参数来确定,优化邻域需选择足够多的样本,且得到最大回归斜率,同时具有最小负克里金权重。克里金邻域参数的合理设置将直接影响最终块体估值结果,这为资源量估算和矿床评价提供了理论和实践基础。     

一种条带状铜多金属矿储量估算插值方法

目前铜多金属矿的钻孔分析数据多呈条带状分布,并且多金属之间相互影响,采用传统的协同克里格法对该类条带状分布的数据进行插值分析时,易出现端点数据权值偏大的现象,即条带状效应。对此,以协同克里格法为基础,提出了一种铜多金属矿储量估算插值方法,即权值校正的协同克里格插值方法。首先对原始钻孔数据进行统计分析、特异值处理以及样品组合处理,并对产生条带状效应的权值系数进行分析;然后采用拟牛顿法对协同克里格法插值得到的权值进行校正。以2012年西藏甲玛矿区勘探工程的铜多金属矿床钻孔品位数据为例进行储量估算,即以Cu品位为主区域化变量,Ag品位为协同区域化变量,计算了各自的试验变差函数和交差试验变差函数,并对协同克里格法以及权值校正的协同克里格法的插值效果进行了分析。结果表明,权值校正的协同克里格法插值效果较优,对于铜多金属矿的地质属性分析、储量估算具有一定的参考价值。