1、广西大厂细脉带矿体基于 Surpac 的数学经济模型研究第 28 卷第 1 期2008 年 02 月矿冶工程MININGANDMETALLURGICALENGINEERINGV01.28lFebruary2008广西大厂细脉带矿体基于 Surpac 的数学经济模型研究 伍伟,秦德先,周凯锋(昆明理工大学矿产地质研究所,云南昆明 650093)摘要:在对广西大厂锡矿矿体进行分析和研究的基础上 ,应用地质统计学原理,通过大型地质软件 Surpac,建立了数学经济模型 ,并通过方差验证检验了理论变异函数的正确性,在此基础上进行了估值,计算了不同边界品位的锡储量.为矿山数据资料的动态管理提供了基础,为
2、充分合理利用矿产资源提供了科学依据.关键词:细脉带矿体;品位;数学经济模型;Surpac;数据库中圈分类号:P628 文献标识码:A 文章编号:02536099(2008)01 001804Mathematic-EconomicModelofVeinletBeltTypeOrebodyinDachang,GuangXiWUWei,QINDexian,ZHOUKaifeng(TheGeologicalInsituteofMineralDeposit,KunmingUnivemiofScienceandTechnology,Kunming650093,Yunnan,China)Abstract:B
3、asedontheanalysisandresearchonveinletbelttypeorebody,amathematicaleconomicmodelwassetupwithlargescalegeologicalsoftwareSurpacbyusinggeologicalstatisticsprinciple.Theaccuracyofthetheoryvariationfunctionwasexaminedthroughthevarianceconfirmation.Basedonthat,anestimationwasalsocarriedouttocalculatereser
4、vesforthedifferentgradeofSn.Afoundationfordynamicmanagementoftheminedatawasoffered,andscientificbasisforthereasonableuseofmineralresourcesisprovided.Keywords:veinletbelttypeorebody;grade;mathematiceconomicmodel;Surpac;database广西大厂锡矿是中外着名的锡产地,锡金属量约占全国的 30%,是我国重要的锡工业基地.细脉带矿体是大厂铜坑矿锡矿的主要矿体之一.该矿体矿石品位很高,但
5、原来开采环节是处于原始的状态,大部分富矿即将采完,如何有效开发利用,减少损失,降低成本,提高矿产资源利用的经济效益和社会效益,是当前该矿面临的主要问题.本文通过建立数学经济模型,对矿体进行定量研究,从而实现矿山生产的动态有效管理.1 区域地质概况矿区出露的主要地层为一套碳酸盐岩一硅质岩一细粒碎屑岩建造,自下而上有泥盆系中统马家坳组,泥盆系上统榴江组,泥盆系上统同车江组.矿区的主要构造是北西向的大厂断裂和大厂背斜.大厂断裂是丹池断裂派生的次一级断裂,显压扭性,断裂面在走向和倾向上呈舒缓波状,走向 310.一340.,总体倾向北东,倾角 4O.一 75.,具多期活动的特点;大厂背斜是一位于大厂断裂
6、北东侧,近与之平行的倒转背斜,背斜西翼较陡,倾角大于 7O.,局部直立,甚至倒转;东翼较平缓,倾角小于 4O.背斜轴迹为330.,向北部转为 300.,向北西倾伏.本文研究的细脉带矿体就是大厂锡矿中的一部分.2 细脉带矿体地质特征大厂细脉带矿体分布在 91,92 矿体北侧,受北东向张扭性断裂及裂隙系统控制,产在泥盆系上统榴江组的 D,D 和同车组 D3 个地层中,其岩性主要为小扁豆灰岩(D), 大扁豆灰岩(D),泥灰岩(D).矿体以细脉状矿化为主,局部见层纹条带矿化.矿体的主要金属矿物为铁闪锌矿,黄铁矿,毒砂,磁黄铁矿,脆硫梯铅矿,锡石,白铁矿,黄铜矿,辉锑锡铅矿,脉石矿物主要为方解石,石英,
7、自云石,冰长石,电器石.整个矿体长 600m,延伸 240m,主要由一系列彼此大致平行的呈 NE 走向的陡倾斜裂隙充填组成,单脉厚 0.050.2m,长几米至十几米,产状 250550SE/_._650850.矿体的形态主要呈厚板状,板状.矿体的总体形态复杂,厚度变化比较稳定,沿走向上和倾向收稿日期:2007-06-23作者简介:伍伟(1981 一), 男 ,云南楚雄人,博士研究生,主要研究方向为矿产经济.第 1 期伍伟等:广西大厂细脉带矿体基于 Surpac 的数学经济模型研究 19上矿体端部分枝尖没,矿体的总体产状与裂隙群的产状几乎一致.3 原始数据库的建立和数据分析3.1 数据库的建立本
8、次共收集了 549 个工程,按 Surpac 软件的要求,分别把工程数据录入到孔口,测斜及化验分析 3 个基本表中,然后把 3 个表导人对应的数据库中.数据库建成之后,对数据库中错误的数据进行修改,还可以随着工作的进展补充数据,并且也可以根据需求修改或删除某些工程的部分或全部数据.数据库中的数据不仅是建立矿床数学经济模型的基础,同时也可供矿山管理随时调用.3.2 数据的统计分析完成了数据库的建立之后,就可以对数据进行统计分析.本次研究有 Sn 和 zn 的化验分析数据各 27307 个,由于地质统计学的计算要求有效数据必须确定在同等大小的承载上,以保持其均匀性,也就是要保证每个样品的权大小一致
9、,以达到等效的支撑 J.为此对样品进行了组合,组合样样长为 1m.组合后,各生成组合样 29624个.基于 Surpac 软件提供的基础统计分析分别得到矿体锡品位(a)和锌品位(a)组合样的统计分析结果如表1 所示,其统计直方图如图 1(横坐标为品位的对数).In 童_,J图 1 锡和锌组合样统计分析直方图(对数转换)表 1 锡,锌品位组合样统计分析结果从表 1 和图 1 可以看出:锡的变化系数为227.8%,锌的变化系数为 132.2%,可以知道锡为品位分布极不均匀矿床,锌为品位分布很不均匀矿床.锡和锌的品位基本都服从对数正态分布.4 矿床数学经济模型的建立4.1 模型基本参数根据圈定的实体
10、以及矿体的形态,走向,倾向和空间分布特征,确定了建模的范围为:东坐标(X):2749500 2750500m北坐标(y):456900 457700m高程(Z):370720m4.2 变异函数的计算和分析通过基础统计分析,选用变异函数来建立矿床数学经济模型,并用普通克里格法来进行估值.对锡和锌进行相关性分析,得出两者的相关系数为 0.153,为弱正相关,说明锡与锌的关系不是十分密切,所以要对锡和锌分别建立矿床数学经济模型,本文着重以锡为例来说明.4.2.1 特高品位的处理特高品位是指某些样品的品位高出一般样品品位很多倍,这些特高品位是由于个别样品取于矿化局部富集的地段产生的,因此特高品位的样品
11、都在矿石组分分布很不均匀或极不均匀的矿床中出现.由于特高品位的存在会对克里格估值产生消极的影响,所以必须对其进行适当的处理 J.根据 Surpac 软件的要求一般把高于 95%样品品位以上的品位定为特高品位,并把所有的特高品位以该点品位代替.在本次研究中,把 Sn 品位高于 3.6%的样品视为特高品位,以 3.6%代之;把 zn 品位高于 10%的样品视为特高品位,以 10%代之.4.2.2 变异函数的计算和拟合根据细脉带矿体的形态产状,分别计算了 3 个方向 sn 的实验变异函数 ,各方向的基本参数如表 2 所示.表 2 实验变异函数基本参数得出以一 L 参数后,运用 Surpac 软件,模
12、拟出了 3个方向的实验变异函数模型.在实验变异函数模型的基础上拟合出了各个方向上的理论变异函数模型,并绘制出了 sn 的品位变异函数图,见图 2图 4,从而确定了 3 个方向的理论变异函数的参数,见表 3.20 矿冶工程? 第 28 卷籁愠诛制图 2 走向方向锡品位变异函数图m90.80.7蔷0.20.10.0图 3 倾向方向锡品位变异函数图距离 h/m图 4 垂向方向锡品位变异函数图表 3 锡各方向理论变异函数参数4.2.3 变异函数的检验得到理论变异函数模型以后,要对模型参数进行有效性验证,以检验所得模型参数是否符合实际情况.而变异函数的检验有很多,如离散方差检验法,交叉验证法等.此次采用
13、建模软件Surpac 提供的方差验证法进行验证 ,其原理是用选定的理论变异函数的参数,对已知数据用其周围的数据来进行克里格估值,所得的这套估计值与原始值进行比较,对其结果进行统计分析 j.在 Surpac 中良好的方差验证结果应该满足:实际克里格残差均值要接近于 0;实际克里格方差与理论克里格方差之间的误差要小于 15%;两标准差之间的残差参数要接近95%;克里格残差直方图与残差比克里格标准差的直方图都要服从正态分布,直方图的均值要接近于 0.满足以上条件就能说明所选择的变异函数理论参数与实际很接近,故可以用来进行品位建模.对 Sn 的方差验证结果如图 56 及表 4 所示.jl 敷鹱率曩计摄
14、率上豫僵 025tlo静 0.0030.0033.1 惦 5 忡10.OO60.000-2.懈2580.0000.017.2.2456 啉2 怕 0.0000.0271.喇 2 州中件4/00.0160.043-1.3l 外中啉16lo0.0810.118852.0.猫 0.405l3O.t6t0.8722T0.0920.衡 4t580.0260.figO2180.0070.gBt830.0020.gg9120.0001.000t0.0001.000296241.嚣 9 州悻中#1.8173+懈2.料“2.72.2+I 雕+4-+4-4-+025710图 5Sn 克里格残差直方图tltt 鹱率
15、曩计摄率上豫僵 02嚣爱凛爱:蝴 000042;22;2;22:慧坩21硝15.0嘲71o0.9145510123550.0120.孵 T3.0000 相0.0031.000I 雕幛-一+29624025710图 6Sn 克里格残差 /标准差直方图表 4Sn 克里格残差验证统计结果元素莺藿方差标准差Sn 一 0.000l0.38880.6235克里格方样本两标准差之间差均值数量的残差参数0.37452962494.8l从图 5 一图 6 以及表 4 可以看出,所得理论变异函数模型参数基本满足验证条件,说明所得参数可用于品位建模.4.3 品位建模经过上述对变异函数的计算后,就可以进行品位建模了.
16、在这里品位建模就是指对三维网格模型中的每个单元块的品位进行估值.估值的信息数据为原始样品的组合样数据,方法为普通克里格法,估值的范围为上述建模范围,此次研究把单元块的大小定为 5in5in2.5in,并选取 2.5in2.5in1.25in 为次级单元块进行估值.此处确定每个单元块中参加估值的样品最少为 1 个,最多为 6 个,以 60in 作为椭球体的最大搜索半径,10in 为最大垂直搜索距离进行搜索.估值完成后,可绘制出不同剖面以及不同中段的锡品位分布图,见图 7.局部放大图丑图 7 北坐标 2749700m 剖面品位分布第 1 期伍伟等:广西大厂细脉带矿体基于 Surpac 的数学经济模
17、型研究5 储量计算储量计算是品位建模的最终结果,由于在前面已经确定了每个单元块的大小.且通过估值已经把品位都赋予到每个单元块中,此时只要确定了比重,就能计算出各个级别的储量.在本例中取比重为 3.0,得出不同边界品位的 Sn 储量如表 5 所示.表 5Sn 储量计算结果从表 5 中可以看出,随着边界品位的增大,平均品位在增大,而矿石量和金属量逐渐减少.在 470620m 标高附近,矿体品位相对较高且厚度较大.这为矿山设计提供了依据.6 结语建立了矿床数学经济模型后,可以实现对矿山的动态管理,包括对资料数据的动态查询,修改以及删除,并且能够实现动态多方案圈定矿体.可以对矿床数字化的数据进行科学分
18、析处理,实现了矿体储量,品位计算的计算机化和矿体平,剖面图绘制的自动化;达到了速度快,精度高,节约人力,物力,降低生产成本的目的,提高矿山生产的自动化.并且很容易观察到矿体的外部特征和组分的空间变化规律,有的放矢的开发资源,从而达到合理利用矿产资源的目的.参考文献:1秦德先,洪托 ,田毓龙,等.广西大厂锡矿 92 号矿体矿床地质j 技术经济M.北京:地质出版社,2002.2黎应书,秦德先 ,蔡燕,等.变异函数在云南大红 Lb 铁矿床中的应月 JJ.中国矿业,2005(5):5255.3秦德先,燕永锋 ,洪托,等.矿床数学经济模型M.昆明:云南科技出版社,2001.4李雨健,燕永锋 ,秦德先,等.兰坪铅锌矿架崖 Lb 矿段矿床数学经济模型研究J.昆明理工大学(理版),2006(2):7 11.
