不同类型露天矿山资源储量估算方法判别

不同类型露天矿山资源储量估算方法判别

杨晓凤

四川省核工业地质局二八二大队 618000

摘要：对传统与新兴的露天矿山资源储量估算方法进行了研究介绍，并针对不同矿山的特点，提出适用范围，为不同情况下矿山的资源储量估算方法选择提供参考。并结合新兴的地理信息技术，分析其对矿山资源储量估算方法带来的改变。希望为资源的合理利用与可持续发展提供有价值的参考。

关键字：露天矿山  储量估算

一、传统露天矿山储量估算方法判别

一般情况下，传统的露天矿山储量估算流程如下：首先收集矿山相关基础资料，由测绘部门借助全站仪和RTK对露天矿山进行地形测绘；其次针对采剥面借助全站仪的免棱镜功能对其进行数据采集，部分区域辅以皮尺、罗盘测量；最后通过南方CASS或MAPGIS67或AutoCAD软件对上述步骤搜集的数据进行处理及计算，得出矿体的体积，按需结合矿石的平均体重及品位，对露天矿山资源储量进行估算。常用的有以下两种方法。

1.1 垂直断面法

1.1.1 块段体积计算

在垂直断面法中，当相邻两水平断面面积差（S1-S2）/S1＜40%时，用梯形公式计算块段体积：V=(S1+S2)*L/2；当相邻两水平断面面积差（S1-S2）/S1＞40%时，用截椎体公式计算块段体积：V=(S1+S2+)*L/3；当矿体作楔形尖灭时，用楔形公式计算块段体积：V=S*L/2；当矿体当做锥形尖灭时，用锥形公式计算块段体积：V=S*L/3；上述式中：S1、S2为两相邻断面矿体面积；L为两相邻断面之间距离[1]。

1.1.2 块段矿石量及金属量计算

块段体积估算好后，块段矿石量计算公式如下：Q=V*d*(1-J)(Q:块段矿石量，V:块段矿体体积，d:矿石平均体重，J:块段矿体的平均夹石率)。

块段矿石量估算好后，块段金属量计算公式如下：P=Q*C（P：块段金属量，Q:块段矿石量，C:块段矿石平均品位）。

1.2 土方石软件计算法

通过南方CASS的土石方计算软件，将反映矿山特征信息的高程点建模生成方格网，通过软件计算矿体体积[2]。按需结合矿石的平均体重及品位，估算出矿体矿石量及金属量。

1.3 传统资源储量估算方法应用领域

传统资源储量估算方法应用的前提在于，前期需充分搜集矿山基础数据，依托详细的测量才能进行估算。其中垂直断面法相对土方石软件计算法得出的结果更为概略。垂直断面法中，对矿山边缘及开采边坡的数学建模不够充分，加上矿山资源逐渐消耗，目前已经处在日益短缺的状态，这种方法不满足严格并精确的资源储量管理要求。而土方石软件计算法，依据南方CASS软件的成图，数据测量虽高标准、严要求，但反应的结果却不够直观，无法满足矿方直接了解矿山开采程度的需要[3]。

二、新兴露天矿山储量估算方法判别—实景复制

当前露天矿山储量估算工作非常特殊。第一，工作机械重复，枯燥的测量过程容易导致效率低下，两次测量之间的时间间隔导致矿体开采变化，矿方的信息并不完全可靠，测量人员每次不得不对矿山整体进行全面测量，工作量极大。第二，矿山开采中的开采面并不平整，通过传统估算方法得出的数据误差较大，仪器无法均匀了解每个开采面的特征点。第三，矿山工作危险性较高，测量工作人员安全方面存在一定隐患，且很多地方测量人员无法到达，测量仪器无法深入，数据无法计算，存在数据缺失情况。

实景复制，即三维激光矿山储量估算方法，是一种非接触条件下进行空间测量的技术，能够在短时间内获得空间测量数据，且比较精确。该估算方法需使用仪器为测距仪与反射棱镜。测距仪发射激光并接收激光，形成三维坐标，并根据三维坐标推断出实际坐标。

2.1 实景复制技术的优点

与传统测量估算技术相比，实景复制技术有以下优点。第一，效率高，分辨率高，精确度高，实景复制设备可在3mm的细小间隔进行测量估算，还可以根据不同矿山的特点，设置测量参数。第二，降低人工成本，提高工作效率，借助实景复制设备，人工只需要设置好站点，在适当的时候调整站点位置，即可进行测量，节省了人力。

2.2 实景复制技术的处理判别

实景复制技术处理过程分为四步。第一步：点云匹配，矿山采场开采面若不平整，测量人员要将实景复制仪器安装在多个站点，扫描完成后，将数据录入系统；并建立完整坐标体系，实现所有的坐标都处在同一坐标系中，方便后续工作。第二步：完善数据，在第一步的匹配中，受到矿山工作人员、矿山开采设备等的影响，数据中存在缺陷，这一步就是去除掉点云中存在的噪点。第三步：精简数据，测量人员删减掉计算中不需要的数据，提高设备运行速度的同时，减少数据干扰。最后一步：导出数据。通过软件计算出矿体体积，按需结合矿石的平均体重及品位，估算出矿体矿石量及金属量。

三、承接实景复制进行地理信息估算

通过上文中的实景复制技术，获得基础的测量数据，接下来要进行图表绘制、数据分析。传统的露天矿山储量分析需要借助南方CASS，该软件在业内以便捷强大的绘图功能得到普遍运用。但随着地理信息技术日益成熟，Arcgis等软件逐渐得到应用，建立起不同时间内矿山储量变化数据库，便于查看监管相关数据。还能在软件内建立矿山储量的实景复制建模，使管理决策人员得到更直观的数据。

通过Arcgis进行矿山资源储量估算主要分为两个方面，一个是矿山是否超层、越界分析，另一个是矿山资源储量的估算。通过创建出的要素及空间角度分析，可以重生成按照高程值制作的栅栏灰度图。首次检测数据命名为Kriging a，第二次检测数据命名为Kriging b,以这两个数据为基础，创建出两个面，其中一个是由采矿许可证上的法定坐标建立起来，另一个通过实景复制技术采集的坐标建立。

3.1 是否超层、越界分析

结合前后两次的灰度图，选择出前后两次开采共同的边界线，即可对比出是否存在越层与越界。使用分析工具，设定开挖边界为掩膜，找到灰度图，借助Arcgis自带的“由栅格转出”，便可以得到第一次TIN模型。将TIN模型通过3D分析获取到边界数据，生成折现高程以后，得到第一次测量的立体三维实景复制模型。将这一模型与开采许可证的三维坐标进行叠加对比，即可直观得知是否越层越界[4]。

3.2矿山储量的估算

这一部分应用的是Arcgis中“填挖方”工具，得到相关数据。通过软件计算出矿体体积，按需结合矿石的平均体重及品位，估算出矿体矿石量及金属量。

四、当前露天矿山资源储量估算方法正从二维平面，转向三维立体，从人工测量与计算，转向实景复制技术。计算机、地理信息技术在这方面的应用逐渐普及。CASS、Arcgis等软件的信息搜集与处理能力被重视，不仅可以直观的反映出相关数据及数据变化，使矿方规避风险，还可以用于安全生产监测，减少事故的发生，更能在搜集信息后，根据需要制定生产采集策略，科学的有规划的进行开采，实现资源的节约与可持续发展，减少损耗[5]。

参考文献

[1]王声喜.固体矿产勘查工作程序与方法（下册）[M]，辽宁省第十地质大队，2013年5月：178-183.

[2] 邓志强. 露天矿山储量动态监测的方案探究[J]. 世界有色金属,2018(22):204-205

［3］孟焕颖,李远晓.复杂地质构造矿井煤炭储量动态检测管理工作浅析[J].能源技术与管理,2010(5)

[4].国土资源部矿产资源储量评审中心编.固体矿产资源储量分类概论.中国文联出版社.2005.10

[5]李建.矿山地质资源勘查分析[J].中国信息化,2013,(6).