董 鑫， 吳 鋒， 彭劍平

(招金礦業(yè)股份有限公司， 山東 招遠 265414)

1 前 言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對礦產(chǎn)資源的需求量與日俱增，然而地殼表層高品位、易開采的礦石逐漸減少，使得國內(nèi)大多數(shù)礦山處于資源枯竭的邊緣，許多礦產(chǎn)資源供不應(yīng)求，長期要靠進口彌補[1]。在此背景之下，低品位礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用問題就成了礦業(yè)領(lǐng)域研究的熱點，隨著礦山生產(chǎn)規(guī)模的擴大和工藝水平的提高，直接大幅度降低了生產(chǎn)成本，從而使低品位資源有了不同程度的利用[2-5]。

大尹格莊金礦充分利用已探明的儲量資源，應(yīng)用各種地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)，利用多指標地質(zhì)體界線快速圈定技術(shù)、算法及三維地質(zhì)體構(gòu)模方法，進行礦體圈定、儲量計算與三維建模，建立三維空間數(shù)據(jù)可視化分析模型。同時，采用地質(zhì)塊段法與地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)相結(jié)合的儲量計算方法，結(jié)合國內(nèi)儲量分級標準和傳統(tǒng)的儲量計算方法，并根據(jù)黃金市場價格、生產(chǎn)技術(shù)指標、生產(chǎn)成本、礦山開采條件等因素建立經(jīng)濟模型，進行統(tǒng)計分析，動態(tài)計算盈虧平衡品位，對礦床或礦塊進行快速經(jīng)濟評價，實現(xiàn)在可持續(xù)利用礦產(chǎn)資源的基礎(chǔ)上，經(jīng)濟效益最大化。

2 礦山概況

大尹格莊金礦位于招(遠)—平(度)斷裂帶中段，礦區(qū)內(nèi)巖漿巖廣泛出露，各類脈巖發(fā)育，地層多沿薄家河兩岸分布，韌性變形構(gòu)造及脆性斷裂構(gòu)造發(fā)育；礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動強烈，早期以韌性變形構(gòu)造為主，中生代以后以脆性斷裂發(fā)育為特征。大尹格莊金礦是國家“七五”期間建設(shè)的五座大型黃金礦山之一，是典型的“深、大、貧、難”型礦床，具有礦體埋藏深、礦石儲量大、含金品位低和礦體形態(tài)變化復(fù)雜難采的特點。

2009年，大尹格莊金礦對控制礦體的邊界品位值分別按照0.80×10-6和0.6×10-6進行了估算，不同邊界品位資源儲量變動對比見表1。面對如此大量的“潛在資源”，如何轉(zhuǎn)化為“可利用資源”，成為大尹格莊金礦研究低品位資源開發(fā)利用的“課題”。

表1 不同邊界品位資源儲量變動對比表

3 井下三維模型建立

大尹格莊金礦基于三維可視化3Dmine軟件，建立礦床三維模型、工程及采空區(qū)模型、塊體模型，對礦體產(chǎn)狀、賦存狀態(tài)、品位分布、工程布置等進行三維可視化表達。首先，采集各種勘探、鉆孔數(shù)據(jù)和品位數(shù)據(jù)，利用多指標地質(zhì)體界線快速圈定技術(shù)、算法及三維地質(zhì)體構(gòu)模方法，進行礦體圈定、儲量計算。

對礦山工程及采空區(qū)二維平面圖進行坐標校正、線段處理、賦高程等步驟處理，采用實體模型格式對工程輪廓線進行整理后，利用“實體—連接三角網(wǎng)—擴展外推線/體”進行采空區(qū)建模。選中外推的工程輪廓線，根據(jù)頂板和底板標高信息確定外推距離和方向，然后對頂部和底部封閉，即利用“實體—連接三角網(wǎng)—閉合線內(nèi)連三角網(wǎng)”形成實體，最后給定實體名稱。

建立塊體模型時，將礦體模型劃分成若干小塊段，通過數(shù)據(jù)搜索和加權(quán)平均，用含有已知樣品空間信息的小塊段，選用距離冪次反比法估算未知塊段樣品信息。賦值后整理完成塊體模型的構(gòu)建，形成礦體的塊段模型，可用不同的顏色區(qū)分塊段的品位變化和分布情況。

4 礦山經(jīng)濟技術(shù)評價

基于三維可視化技術(shù)，采用地質(zhì)塊段法與地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)相結(jié)合的儲量計算方法，結(jié)合國內(nèi)儲量分級標準和傳統(tǒng)的儲量計算方法，建立三維儲量模型。根據(jù)黃金市場價格、生產(chǎn)技術(shù)指標、生產(chǎn)成本、礦山開采條件等因素建立礦山經(jīng)濟技術(shù)評價系統(tǒng)(原理示意圖如圖1所示)，形成經(jīng)濟模型，采用盈虧平衡和級差成本計算，對技術(shù)指標、成本、品位等方面進行統(tǒng)計分析，同時對邊界品位和利潤進行敏感性分析(邊界品位敏感性分析如圖2所示)，確定盈虧平衡品位，實現(xiàn)不同技術(shù)經(jīng)濟指標條件下的礦床經(jīng)濟模型的快速圈定與經(jīng)濟評價。低品位礦產(chǎn)資源經(jīng)濟模型統(tǒng)計分析如圖3所示。

圖1 礦山經(jīng)濟技術(shù)評價系統(tǒng)原理示意圖

基于三維儲量模型結(jié)合生產(chǎn)與管理數(shù)據(jù)，通過礦山經(jīng)濟技術(shù)評價系統(tǒng)，對低品位資源儲量估算、動態(tài)管理、經(jīng)濟開采評價和投資風(fēng)險評估等應(yīng)用，逐步將邊界品位降低到0.8×10-6，實現(xiàn)了經(jīng)濟、高效開采，盤活了大量邊角礦體和低品位資源。

截至目前，大尹格莊金礦已新增與盤活低品位金礦礦石量3 722萬t，金金屬量53.22t?；貎?nèi)已新增與盤活低品位金礦礦石量7 302萬t，金金屬量276.28t，潛在經(jīng)濟效益770億元。

圖2 邊界品位敏感性分析

圖3 低品位礦產(chǎn)資源經(jīng)濟模型統(tǒng)計分析

5 結(jié) 論

大尹格莊金礦通過應(yīng)用3Dmine軟件，建立資源儲量三維模型；同時在此基礎(chǔ)上，根據(jù)黃金市場價格、礦山開采條件，對生產(chǎn)技術(shù)指標、生產(chǎn)成本進行統(tǒng)計分析，建立了經(jīng)濟分析模型，確定盈虧平衡品位，實現(xiàn)了礦床或礦塊的經(jīng)濟評價管理。通過礦山經(jīng)濟技術(shù)評價系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)礦山資源管理模式，提高了綜合利用水平，推動了地質(zhì)探礦、開采規(guī)劃等工作方法和思路的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了以資源為中心到資源與效益相平衡的轉(zhuǎn)變，增強了礦山市場應(yīng)變能力，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和社會效益的最大化。