关于河南省小秦岭地区金矿体三维建模方法的研究*

黄礼霞，刘蓓蓓，黄金亚

(1．河南省地矿局 测绘地理信息院，河南 郑州 450006;2．河南省地矿局 第二地质矿产调查院，河南 郑州 450006)

0 引言

河南省小秦岭地区金矿体三维建模是河南省小秦岭地区金矿地质勘查信息集成(调查)项目的续作，河南省小秦岭地区金矿地质勘查信息集成(调查)项目是河南省开展地质资料信息服务集群化和产业化工作的一个试点。地质资料信息服务集群化和产业化是地质工作社会化服务的重要载体，是国土资源部门为扩大内需积极延伸服务的重要举措，也是进一步实现地质找矿突破的重要信息支撑要素［1-4］。

1 工作区范围

小秦岭范围西起陕西省华山，东到河南省灵宝市的西涧河，北以陕西省潼关、河南省灵宝市之南的山麓为界，南为陕西省巡检司和河南省朱阳镇以北的山区。本文“小秦岭”的概念仅限于河南省境内的小秦岭地区，根据小秦岭金矿田成矿规律划定工作区范围，地理坐标为:东经110°22'30″ ～110°51'00″，北纬34°21'46″～34°30'00″。东西长约45 km，南北宽10 ～20 km，面积约480 km2。

2 三维建模方法

2．1 原始资料收集与整理

2．1．1 资料收集

河南省小秦岭地区以往地质工作程度较高，主要包括普查、详查、勘探、核查/核实、研究类，其中达到勘探工作程度的资料占小秦岭地区现有资料的30%，工作程度高，详尽的报告资料也为后期实现小秦岭地区金矿体三维建模打下了基础。

2．1．2 资料选择原则

资料收集应遵循以下原则:

1)查对收集的成果地质资料是否齐全，分析未收集到的资料对整个小秦岭地区矿体圈定的影响。本区所有勘查资料要说明应收集、实际收集、未收集到的资料名称，收集到的资料的完备程度。

2)对本次圈定矿体所依据的储量报告质量进行评估认定，对其勘查程度、控制程度、工程质量、采样测试、资源储量估算及合规合理性进行评述，综述历次储量报告圈定的矿体、提交的资源储量的相互叠合关系，指出收集到的成果地质报告存在的问题或错误，本次工作利用程度或处理方式。原则上选择勘查工作程度高，资源储量估算成果得到审批认定、矿体完整的地质勘查成果综合利用。

3)对于收集到的涉及某矿区的储量报告(特别是资源储量核实/核查报告)，要依据现行规范要求进行认真评估认定，不符合要求的储量报告不能利用，(注:本文讨论的是整个小秦岭地区矿体三维建模连续实现的方法，基本上不采用原矿权人提交的资源储量核实/核查报告)。

2．2 矿区范围的确定

矿区范围确定时应注意以下问题:

1)矿区范围要覆盖(或包含、含盖)所有原矿区在不同时期内所圈定的最大矿体分布区范围，其周边外应没有无归属的采矿权或矿体。未覆盖的，适当扩大矿区边界。

2)因矿权设置问题，矿区需分割原矿区(含勘查区)时，应采取无缝对接的方法。原矿区外围及周边可控范围内的矿体要一并列入。

3)矿区内各种勘查程度叠合关系明确，掌握区内勘查工作程度、矿体意识形态的演变历程及最终展示形态。

2．3 软件实现

本次三维建模使用软件为武汉中地数码科技有限公司针对河南省小秦岭地区金矿地质勘查信息集成专门开发的一款软件，其目的是实现河南省小秦岭地区金矿地质勘查信息的集成以及小秦岭地区金矿体的三维显示。

2．3．1 数据录入

地质资料数据录入主要包括5 类:矿区基本信息类、勘探线类、钻孔类、探槽类、坑洞类。各类数据基本属性信息内容，如表1 所示。各类数据来源均选择本次勘查工作所得的成果数据。

2．3．2 矿体圈定

2．3．2．1 矿体圈定方案的选择

本次三维建模仅是为了实现矿体在三维立体上的可视化，没有采取矿体资源储量的计算机自动估算功能。矿体圈定方案依据原勘查报告提供的工业指标标准(见图1)。包括边界品位、块段最低平均品位、矿区最低工业品位、最低可采厚度、夹石剔除厚度、无矿段剔除长度及其他辅助性指标。

表1 各矿区需提供的属性数据表Tab．1 The required attribute data provided by each mining area

图1 设置圈定矿体工业指标Fig．1 Setting of industrial index for the delineation of ore body

2．3．2．2 钻探工程控制矿体圈定

1)利用河南省固体矿产资源勘查与三维建模子系统，生成每条勘探线的勘探线剖面图。根据报告提供的勘探线剖面图上样品分析结果表里标定的矿体编号，完成该矿区所有矿体在剖面图上的取样，如图2、图3、图4 所示。

2)利用建模子系统，在地图视图中，生成矿体投影图，根据报告提供的资源储量估算平面图，利用钻孔取样结果、勘探线工程布置、矿体外推原则，确定矿体边界歼灭点。根据专家意见矿体范围在地下三维显示的应该是矿体歼灭点的边界，而平面位置上显示的为矿体估算范围边界。本次工作是为了展示矿体的真实形态，所以在矿体平面投影图上，利用矿体边界圈定的矿体范围比原资源储量估算范围扩大一倍。矿体边界外推原则与原报告外推原则基本一致。矿体外推基本遵循以下原则:

钻孔工程控制:

①一个见矿，一个未见矿时，矿体从见矿位置推相邻工程间距的1/2 尖推(估算范围1/4 平推)。

图2 原报告勘探线剖面图上样品分析结果表Fig．2 The analysis results of samples on the prospecting line profile map in the original report

图3 三维建模子系统中钻孔圈定结果Fig．3 The results of drilling delineation in 3D modeling subsystem

图4 根据圈定结果输入矿体编号Fig．4 According to the results of ore body delineation to input number

②一个见矿，一个为矿化孔时(矿化孔即金品位达不到g/t值，又大于0．5 g/t(小于1 大于0．5)或者品位达到1 g/t，厚度较薄)，矿体位置从见矿孔位置外推2/3(估算范围外推1/3)。

③一边未见矿，一边为见矿钻孔但是达不到可采厚度，原估算范围未外推的，矿体范围外推1/2。

④外推工程时，应注意:如果现在圈定的矿体外推原来已经圈过一次矿体时，这种接缝的地方不需要再进行矿体外推。

无限外推:按相应资源储量类型工程间距外推1/2。

3)根据钻孔取样结果、勘探线工程、矿体边界点，划分矿体块段(见图5)。

图5 块段划分Fig．5 Block division

2．3．2．3 坑探工程控制矿体圈定

1)充分利用原资源储量估算水平投影图，按照该图坑探工程划分块段的结果，分矿体分块段矢量化，利用MapGIS6．7 编辑子系统，完成矿体按照块段拓扑造区。

2)利用建模子系统，在TDE 组件工具箱里，找到“二维成图”插件，找到“绘制坑道”命令，在软件里绘制出坑道。

3)在建模子系统中，在原矿体水平投影图中找到矿体块段．wp 文件，点击右键选择“追加图层”命令，导入之前做好的块段区文件(见图6)。

图6 导入坑探工程控制的块段Fig．6 The inported block by the tunnel engineering control

4)前一步导入的块段文件还不是真正的块段，通过“地质块段法储量估算”下面的“计算块段储量”命令，增加块段号、储量类型等相关块段注记信息，才真正将这些面转换为资源储量计算块段(见图7)。

5)制作一个文件名为坑“道三维建模．txt”文件，格式(见图

8)主要是该矿体经过的坑道以及对应的工程编号。然后将该文件放在该矿区数据库目录下(见图9)软件绘制三维矿体时会自动读取矿体在坑道上的位置。

图7 计算块段储量Fig．7 Calculation of block reserves

图8 坑道三维建模．txt 文件Fig．8 The txt file of tunnel 3D modeling

图9 坑道三维建模．txt 文件存放路径Fig．9 The txt files path of tunnel 3D modeling

2．3．2．4 属性录入

属性录入分为2 步:

1)矿体边界投影点高程属性录入。矿体边界投影点高程用来确定矿体在三维上的歼灭位置。在矿体倾向上该高程可以在勘探线剖面图上读取。在矿体走向上，矿体歼灭点高程原则上本次用相邻钻孔上该矿体所在的高程代替。

2)矿体块段属性录入。根据报告或者附表提供的资源储量估算计算表，录入矿体属性。包括块段编号、储量类型、矿体体重、斜面积、平均厚度、体积、平均品位、平均倾角、矿石量、金属量。

2．3．2．5 三维数据显示与检查

利用建模子系统，完成矿体的三维数据显示和逻辑检查。主要包含以下3 个方面的检查:

图10 矿体三维显示Fig．10 3D display of ore body

1)矿体歼灭点高程值检查。矿体在剖面上歼灭点高程值如果填写不正确，矿体在三维里面显示较异常，在走向或者倾向上突然走高或降低都是不正确的，遇见这种情况，应找到该点，打开对应的勘探线剖面图重新量取矿体歼灭点高程。完整的矿体三维显示，如图10 所示。2)钻探工程与坑探工程圈定的块段面与块段面间的拓扑检查。由于钻孔工程控制的块段与坑探工程圈定的块段是两种不同方式来圈定的结果，所以在两者共同控制的块段下，会有重叠或者缝隙情况存在，遇见这种情况，将该矿体块段面．wp 文件图层通过K9 地图编辑器，进行区文件拓扑检查，修改拓扑错误。

3)属性值录入正确性检查。通过三维建模子系统“地质块段法储量估算”下的“块段储量计算表”导出该矿区各矿体各类属性值，对照检查原始文件(见图11)。

图11 导出块段储量计算表Fig．11 The derived block's reserve calculation table

3 结束语

目前地质类矿体三维建模应用剖面法建模较多，而像小秦岭地区金矿用地质块段法建模尚属于首次。这主要是和矿区内矿体分布形态有关。小秦岭地区矿体分布基本呈中等倾斜且脉状，形态简单，产状较稳定，探矿工程以坑探和钻探两类为主，整体工程分布比较均匀，用地质块段法完全可以实现工作区全部矿体的三维显示。

［1］ 马德蕻．河南省小秦岭地区金矿地质勘查信息集成(调查)项目设计书［R］．郑州:2011．

［2］ 武汉中地数码科技有限公司．河南省地质矿产综合数据库设计方案［Z］．武汉:武汉中地数码科技有限公司，2011．

［3］ 武汉中地数码科技有限公司．河南省地质矿产综合数据库建设使用手册［Z］．武汉:武汉中地数码科技有限公司，2013．

［4］ 武汉中地数码科技有限公司．河南省小秦岭地区金矿体三维建模系统使用说明书［Z］．武汉:武汉中地数码科技有限公司，2013．