摘要：矿产储量估算的全程计算机辅助化、自动化是矿产储量估算的发展趋势，也是推动地矿工作信息化和“数字矿山”建设的一个重要环节。在我国，传统的矿产储量估算方法应用广泛、方法简便、适合我国实际勘探情况，开发适合我国自身特点的矿产储量估算软件具有重要意义。本文在对传统矿产储量佑算方法进行简要介绍的基础上，对支持我国传统方法的矿产储量估算软件研究进展及发展趋势进行了探讨。! P9 p1 d( h8 V& s+ x
关键词：传统方法 矿产储量佑算软件 研究进展 发展趋势8 M1 i: q) P5 L7 S
1 引言
5 L: [+ l: Q% c8 ~9 J3 V& d 矿产储量估算工作是矿产勘查的基本任务之一，也是矿产地质勘查工作成果的总结和矿山生产管理的基础，它贯穿着矿山的整个生命周期。矿产资源储量是指矿产在地下的埋藏量，估算矿产在地下埋藏量的工作称矿产资源储量估算。通过对矿产资源储量进行估算，可以正确地综合评价矿床的工业意义，恰当地确定矿山企业投资和生产规模，合理地选择矿床开拓系统、开采程序和开采方法；在找矿、地质勘探、矿山地质等各阶段都有矿产资源储量估算的任务。% k. \: d F! S, K1 g' o w$ O
目前，矿产储量估算方法主要分为两大类，一类是传统的以几何计算为基础的常用方法；一类是以统计学为基础的数学地质方法。传统方法在不同条件下的具体估算方法有：等值线法、剖面法、算术平均法、地质块段法、多角形法、三角形法等；数学地质方法主要有距离平方反比法、地质统计学方法、SD储量估算法等。我国矿山在勘查和开采阶段都普遍采用传统矿产储量估算方法；西方主要矿业国家则采用传统方法和地质统计学方法，其中地质统计学方法应用较广。先进的地质统计学方法引入我国的近三十年来，虽然取得了一定的效果，但由于传统观念的约束以及其不太适合我国中小矿多、贫矿多的国情而一直难以推广。相比之下，传统的储量估算方法具有应用厂泛、方法简便、易于掌握、能充分发挥地质工作者主观能动性的优点，非常适合我国的实际情况；特别是在早期的普查、详查阶段，勘探工程密度不大等情况下，该方法具有很大的优势，可在仅获得有限的勘探资料的基础上，迅速开展储员估算。因此，在我国目前的经济技术水平下，传统的储量估算方法仍然是矿山矿产储量估算的主要方法，在我国有着广泛的应用前景和其它方法不可替代的优点。, ?8 }' Q% J/ j4 R
矿产储量估算的全程计算机辅助化、自动化是矿产储量估算的发展趋势，也是推动地矿工作信息化和“数字矿山”建设的一个重要环节随着计算机技术的飞速发展，很多研究人员借助数据库、EXCEL及CAD等辅助工具，或尝试开发相关储量估算软件来改善传统手工估算过程，提高处理效率；但这些辅助工具不具备相应的专业处理功能，数据处理方式、方法及效率都受到极大的限制；同时，前期开发的专业软件由于版本较老、功能有限及可视化效果不理想等原因已经不满足当前应用要求。上世纪90年代末以来，虽然引进了国外具有先进地质统计学储量估算方法的矿山软件，但其估算过程需要详细的勘查资料，难于适合我国矿产勘查的特点，不能很好的解决我国矿产储量估算问题。因此，开发适合我国自身特点的支持传统方法的矿产储量估算软件具有重要意义。 P3 ]) b2 d# ^. V; w& J% H' d
2 传统矿产储量估算方法概述
+ _5 y2 u/ M5 h8 p B 传统方法是50年代从前苏联引进的一套较为简易的储量估算方法。虽然不同的传统储量估算方法的特点和应用不同，但是它们都遵循一个基本原则，即把形状复杂的矿体转化成为与该体积大致相等的简单形体，并将矿化复杂状态变为在影响范围内的均匀化状态，从而估算其体积、储量等。
( E. E1 {$ H6 j" O- t& A2.1 等值线法
5 ^) t$ k! {2 R& Z7 }2 A2 m o- Z) m 等值线法是利用矿体等厚线图或厚度一品位等值线图，把形状复杂的矿体变为一个体积相同、底面平坦而顶面高低起伏的几何体，根据每一等厚线所圈定的面积，用一定的公式分别估算各等值线间矿体块段的矿石量和金属量。其优点是可以借助等值线图反映出矿体形态、有用组分的分布及变化特点；缺点是制图和估算都比较复杂。一般只适用于形状简单并无构造破坏的较大矿床，而小矿体或构造错动较剧烈的矿床则不宜使用。
- n4 a5 A; ]7 D% t2.2 地质块段法
9 V! L$ Y( B! Y: U 当勘探工程分布很不规则，用剖面法不能正确反映剖面间矿体的体积变化；或钻孔勘探的厚度品位变化不大的层状或脉状矿体，一般都可采用地质块段法来估算储量。这一方法是由算术平均法发展而来的，它把矿体变为一定厚度的若干个理想板状矿体，并求出各矿段的矿体面积、平均厚度、平均品位等计算参数，便可估算出矿体的矿石量和金属量。地质块段法具有算术平均法的所有优点，同时还弥补了算术平均法不能按需要划分块段的缺点。它的优点是：方法简单，适用于任何形状和产状的矿体；而且可分别估算出不同品级、不同类型、不同储量级别矿石的储量；且勘探方法对它啤有影响。因此，地质块段法成为目前勘探阶段储量估算的主要方法之一。
8 y! ^0 p& G7 U# Q2.3 剖面法4 Q" ?+ k! K9 f! ~% T' i q) r
剖面法是按一定间距将矿体截分为若干个块段（除矿体两端的边缘部分外，各块段均由两个剖面控制），通过对剖面上矿体截面面积的测定，估算出剖面之间的矿块体积和矿石储量。3 S# i( ]8 w7 O" P5 p+ ~' c
根据剖面的相互关系，可进一步将其划分为平行剖面法和不平行剖面法。根据剖面所处的空间状态，可进一步将其划分为垂直剖面法和水平断面法。采用垂直剖面或水平断面在计算程序和公式选择上都相同。6 w8 g9 P1 C1 a, j# O
只要勘查工程是大致沿直线或水平面有系统的布置，能编出一系列剖面图时，均可采用剖面法，因而剖面法几乎适用于任何矿床。勘查剖面图即可用作资源储量估算图，不必编制更多的图件，估算过程简便，工作量也不大，同时可根据分类、要求任意划分块段，具有相当的灵活性。剖面法所用的剖面图能保持矿体剖面的真实形态和构造特点，并能反映矿体在三维地质空间沿走向及倾向的变化规律；从而具有足够的准确性。剖面法的不足是当工程未形成一定的剖面系统时或矿体太薄、地质构造变化太复杂时，编制可靠的地质图较困难，剖面上工程中的品位依次外延到剖面面积和矿体块段体积上去，因而有外延误差。
7 ^/ Q+ ]. x7 F8 [2.4多角形法% K% p% r: {; ?
多角形法又名最近地区法，仅适用于产状平缓矿体并采用垂直工程进行勘探的情况下。此法不能反映矿体真实特点，当勘查工程数量较少时，可能会发生较大误差，故很少使用。其估算过程是：首先在勘探工程平面图上，作每两个工程连线的垂直平分线面，以这些平分面把矿体划分为许多以工程为中心的多角形柱体，再估算每个柱体的体积和矿石储量。其体积即柱体水平面积与工程中见矿厚度的乘积，其平均品位即该工程中的平均品位。估算出每个柱体的储量和平均品位后，再以储量为权系数通过加权平均求全矿体和全矿床的平均品位，而全矿体（床）的总储量则是各柱体内的储量之和。
- N- p' J2 E! H7 |# k+ F# s2.5三角形法
& Z* O l( D5 G! J 在多角形法中，中心样品的品位被外推到整个多边形，即一个多边形的平均品位只用了一个已知样品作估计。一般情况下，对一给定体积的品位进行估算时，利用的己知数据越多，估计误差越小，从而产生了三角形法。
3 |4 E* l2 }, m6 s7 [- v5 o 在三角形法中，每一样品是三角形的一个顶点。很显然，在一定条件下，顶点连法不同，所得到的三角形也不同。一般性的连接原则是使每个三角形的三条边长尽可能相近。每个三角形的品位妥是位于其顶点上的三个样品品位x的平均值，即：
/ ^( i- Z* U/ l8 D! k, H 品位高于边界品位的三角形是矿石三角形，水平面上所有矿石三角形的集合形成该水平面上的矿体。一个水平面上的总的矿石量为矿石三角形的重量之和，矿石的平均品位为矿石三角形品位按矿石重量或面积加权的平均值。
/ S8 k; T% n& k; E 三角形法的优点在于它利用三个样品的品位来估计一个三角形的平均品位。从理论上讲，利用三角形法求得的品位、矿石量较多角形法误差小。
2 g' }( H% P) |- e8 d! s( q q 3支持传统方法的矿产储量估算软件研究进展. g: h3 D+ L8 G# [
随着计算机技术的发展，地矿工作的信息化水平不断提高；利用先进的计算机软硬件平台，实现矿产储量估算全程计算机辅助化、自动化，从而提高储量估算工作效率与准确性，节省大量的人力、物力和财力。在我国，较早的固体矿产储量估算软件主要有:由中国地质矿产信息研究院开发的DOS版本的KPX2.0(1993）、由原冶金部黄金指挥部计算遥感中心开发的DOS版本的CGES V2.4、由长沙有色冶金设计研究院开发的矿化模型CAD2.0管理系统、由北京科技大学开发的SMICKS系统、福建地矿局开发的用于脉状金一铜矿床模拟及储量估算系统、国家储量委员会开发的固体矿产勘查评价自动化系统（KPX）等。这些系统开发较早、版本较低、储量估算模型单一、自动化与智能化程度相对较低、难以适应我国新的《固体矿产资源／储量分类》(GB/T17766一1999）、《固体矿产地质勘查规范总则》(GB/T13908一2002）等国家标准。
: h5 a* A# _7 t1 { v( X( m 随着计算机技术的发展以及国家新一轮国土资源大调查和资源储量动态管理的需要，一些适合我国传统储量估算特点的新的国产储量估算软件应运而生，但由于地矿工作的复杂性，目前开发完成且能够较好实际应用的储量估算软件较少。令人可喜的是，在大多数研究机构倾向三维地质建模和地质统计学储量估算软件开发时，新一代支持传统方法的国产储量估算软件已经开发完成并实际应用，取得了很好的效果；如由中国地质大学（武汉）国土资源信息系统研究所与福建紫金矿业集团合作开发的QuantyMine数字矿山软件，由中国地质调查局发展研究中心与中地数码合作开发的iMEexploration资源量估算软件等。* X1 m, d8 o, G; R1 C' z1 M# E
3.1 QuantyMine简介9 h' A4 ~- K: ~) `& [1 n/ @; w# e/ P
QuantyMine数字矿山软件是由“地质过程与矿产资源国家重点实验室”的重要组成部分—国土资源信息系统研究所与福建紫金矿业集团合作研究开发的具有自主知识产权的矿业软件。QuantyMine软件于2006年开发完成，并在多个矿山实际应用；该软件实现了矿山工作的信息化，实现了以地矿点源地矿数据库为架构的数字矿山数据平台，完成了矿山资源勘查和日常地、测、采数据的计算机存储、管理和处理，并在此基础上实现了矿山图件的计算机自动或辅助编绘，进而实现了矿床地质结构、矿体形态、品位分布的三维可视化分析，快速储量估算，矿山开采三维可视化设计等功能。QuantyMine数字矿山软件系统数据流程图如图1所示。, U2 Y1 ^, G o5 y! I& Q- }
根据我国矿山勘探和开采的需要，QuantyMine。软件包含了多种储量估算方法，重点实现了地质统计学三维储量估算方法、以剖面法和地质块段法为主的传统储量估算方法等。系统实现了全程的计算机辅助化，减少了人为因素的影响，可完成复杂多金属矿山的矿产储量估算、并具有符合国家及行业标准、支持矿产储量动态估算与管理等优点。通过对全国多个矿山的储量估算，经比较，结果准确可靠、工作效率高。 3.2 IMEexploration简介 IMEexploration，系统是基于国产地理信息软件平台 mapgis，综合了传统矿产资源储量估算方法、地质统计学的克里格法而开发的具有自主知识产权的资源储量估算系统，于2008年8月开发完成并通过验收，是数字地质调查系统MeMapGIS的一个重要组成部分。该系统通过对探矿工程数据的管理与综合处理，提供了地质块段法、平行剖面法、地质统计学储量估算方法，矿体三维及探矿工程图件、钻孔综合柱状图、勘探线剖面图和资源量估算相关图表的输出等功能，已在全国多个试点矿区完成了资源储量试算工作，并编制了资源储量试算报告；通过对比，结果可靠。 4支持传统方法的矿产储量估算软件发展趋势 随着计算机技术在传统矿产储量估算领域的应用，支持传统方法的矿产储量估算软件发展方向主要为： (1)自动化、智能化 矿产储量估算软件的自动化、智能化主要体现在储量估算图件编制和储量估算工作流程两个方面。储量估算图件的快速编制将决定着储量估算工作进度与效率。随着计算机技术的发展，全自动、智能化的矿产储量估算将可能实现；用户仅需在估算前输人估算参数，系统即可实现矿产储量估算图件自动编制及储 量自动估算与汇总，系统只需在人的因素影响较大的阶段提供人工交互接口即可。自动化、智能化将是矿产储量估算软件未来发展的一个重要方向。 (2)标准化 地矿工作的标准化是实现地质信息共享、地矿勘查成果高效利用的前提和基础。因此，开发符合国家和行业标准的矿产储量估算软件具有重要意义，如符合新的《固体矿产资源／储量分类一GB/T17766一1999》、《固体矿产地质勘查规范总则GB/T13908一2002》等行业标准。 (3)可视化 可视化是传统矿产储量估算软件发展的必然方向。它主要指储量估算图件、估算过程、估算结果均是直观的、可视的；随着三维地理信息技术的快速发展，真三维环境下的传统方法矿产储量估算将是未来发展的主要趋势。 (4)适用与实用性 适用与实用性是软件生存的基础；它要求传统方法储量估算软件可支持各种复杂矿山矿产储量估算，操作简单灵活，以便储量估算工作者根据矿山自身实际情况快速掌握和使用软件进行储量估算。 (5)数据可持续利用性 以往传统储量估算方法难于复用前一轮的储量估算成果，特别是后期勘探工作的进一步深人。数据的可持续利用性要求软件对新数据有较好的兼容和继承性，一轮储量估算的成果可持续供后期使用；原始数据更新后，如新的探矿工程及矿山开采数据，相关中间成果数据则可快速更新，从而有效避免重复工作，为矿山节省大量人力物力，最大程度上节约储量估算成本和时间，实现矿产储量动态估算与管理。 5结语 发展能够支持复杂矿山矿产储量估算的传统方法矿产储量估算软件是我国的当务之急。以传统方法为基础，能够适应复杂矿山及市场动态变化的全自动、智能化矿产储量估算软件是未来发展的主要趋势，它将对矿产资源的动态管理与评价、矿产储量快速估算、矿产储量估算工作的非专业化及充分发挥矿产储量估算专业软件的优势等方面产生重要影响。．
. w5 Y, S- {/ F6 M参考文献： ［1］曹再学．矿山储量动态管理系统与合理年产量确定的研究[M]．阜新：辽宁工程技术大学，2000. ［2］张新宇．地学空间三维可视化储量计算辅助分析系 统关键技术的研究[D]．长春：吉林大学，2006. ［3］侯德义，刘鹏鄂，李守义等．矿产勘查学［M］．北京：地质出版社，1997. ［4］杨云保，唐永虎，徐惠长．固体矿产勘查技术[M]．北京：地质出版社，2007. ［5］阳正熙．矿产资源勘查学[M]．北京：科学出版社，2006. ［6］朱思才，刘和发．有关矿产资源储量计算及储量报告评审认定的几个问题[J]．有色金属矿产与勘查，1999,8(6):647一650. ［7］国土资源部．固体矿产资源／储量分类-GB/T17766一1999[S]．北京：中国标准出版社，1999. ［8］国土资源部．固体矿产地质勘查规范总则-GB/T13905一2002[S]．北京：中国标准出版社，2002. . g! L8 G$ x* i/ t( |/ g
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雷达卡
发表于 2012-6-8 01:27
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