露天開采-礦床品位與儲(chǔ)量計(jì)算

采礦學(xué)教學(xué)課件——金屬礦床露天開采露天開采緒論礦床品位與儲(chǔ)量計(jì)算巖石的力學(xué)性質(zhì)及分級(jí)最終開采境界確實(shí)定露天開采程序露天礦生產(chǎn)方案露天礦床開拓露天開采的生產(chǎn)工序礦山技術(shù)經(jīng)濟(jì)第一章礦床品位與儲(chǔ)量計(jì)算概述探礦數(shù)據(jù)及其預(yù)處理取樣數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析品位－礦量曲線品位、礦量計(jì)算的垂直斷面法品位、礦量計(jì)算的水平斷面法三維塊狀模型地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法影響范圍1概述投資一個(gè)礦床開采工程，首先必須估算其品位和儲(chǔ)量：品位估算、礦體圈定和儲(chǔ)量計(jì)算是一項(xiàng)影響深遠(yuǎn)的工作，其質(zhì)量直接影響到投資決策的正確性和礦山規(guī)劃及開采方案的優(yōu)劣。這一工作做不好，可能導(dǎo)致兩種對(duì)投資者不利的決策。準(zhǔn)確地估算出一個(gè)礦床的礦量、品位絕非易事：數(shù)據(jù)量對(duì)于被估算的量往往是一比幾十萬(wàn)及至幾百萬(wàn)的關(guān)系。常用的礦量、品位估算方法：探礦數(shù)據(jù)的分析、處理和用于品位估值的剖面法、平面法、礦床模型法、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法等。2探礦數(shù)據(jù)及其預(yù)處理礦床勘探方法鉆孔取樣

樣品組合處理

極值樣品(Outlier)處理

礦床勘探方法地質(zhì)勘探地球物理勘探地球化學(xué)勘探遙感探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造巖漿巖槽探坑探鉆探光片簿片包裹體重砂化石同位素電法勘探磁法勘探地震勘探重力勘探核物探暈，流，EH，PH，DDS波段，濾波，色彩，影像αβγ氡Rn，氦He,釙PO航空，地面地震，淺震地面測(cè)量懸絲，岃口，MP-4傳導(dǎo)類電法勘探直流電法DUK—1感應(yīng)類電法勘探電磁法EH—4電測(cè)剖面法電測(cè)深法中間梯度法充電法自然電場(chǎng)法一次電位測(cè)量二次電位測(cè)量（激發(fā)極化法）連續(xù)波電磁法脈沖瞬變場(chǎng)法航空電法航磁EH-4電導(dǎo)率成像系統(tǒng)簡(jiǎn)介

巖土電導(dǎo)率分層地下水探深基巖埋深調(diào)查煤田高分辨率電探金屬礦詳查和普查環(huán)境調(diào)查咸、淡水分界面劃分勘探深度1000米以上設(shè)備配置及性能、用途

EH-4電導(dǎo)率成像系統(tǒng)主機(jī)AFE-EH4型模擬前放單元TX-IM2型發(fā)射機(jī)BE-26型主頻率電級(jí)BF-IM型磁性場(chǎng)傳感器EMAP軟件，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及數(shù)據(jù)采集、分析系統(tǒng)BF-IM10磁性場(chǎng)傳感器〔0.1-1000Hz〕低頻率Cu-CuSO4電極〔50m電纜〕EH-4系統(tǒng)性能、用途

性能主頻率時(shí)〔10Hz-100KHz〕，測(cè)深在10～８００m使用低頻探頭時(shí)〔低頻段可到0.1Hz〕，測(cè)深可達(dá)1200～1500m二維剖面成像用途

地下水調(diào)查工程地質(zhì)調(diào)查金屬礦找礦基巖起伏調(diào)查地質(zhì)構(gòu)造填圖巖層孔隙率調(diào)查EH4工作環(huán)境〔一〕只能在地表進(jìn)行測(cè)量，EH4是基于半空間理論進(jìn)行測(cè)量的。工作溫度：0-50℃。測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)常受到地區(qū)道路、噪聲和人文設(shè)施的影響，因此，在布置測(cè)線和采集野外數(shù)據(jù)時(shí)考慮這些設(shè)施，并且在靠近人文設(shè)施處采集時(shí)〔例如圍墻或電力線〕，在認(rèn)可采集結(jié)果之前先嚴(yán)格檢查數(shù)據(jù)的可靠性。EH4工作環(huán)境〔二〕為了最大限度地減小干擾的影響，測(cè)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)：離開電力線200m離開金屬管線30m離開有地線的圍墻50m離開建筑物40m離道路線20m〔了解測(cè)量期間交通的情況〕人文設(shè)施〔例如圍墻〕對(duì)發(fā)射訊號(hào)有干擾，因此采集的數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生畸變。噪聲源〔例如電力線和無(wú)線電臺(tái)〕的干擾，有時(shí)甚至?xí)蜎]由Stratagem發(fā)射機(jī)發(fā)射的訊號(hào)。EH4工作原理1.原有大地測(cè)量?jī)x器的限制2.EH-4全新概念3.EH-4工作原理原有大地測(cè)量?jī)x器的限制電探儀，有源測(cè)量方法，需要向地下直接供電，野外勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低；另一方面，電探儀采集到的視電阻率值屬于標(biāo)量范疇，對(duì)區(qū)分地下二度體異常的走向無(wú)能為力。大地電磁同屬于電探，是無(wú)源測(cè)量。利用天然電磁場(chǎng)，防止了大電流供電，但天然電磁場(chǎng)不穩(wěn)定〔見下頁(yè)圖〕。其它物探方法，如地震勘探法，自40～50年代之后都開始大展身手，適用于深度大的宏觀測(cè)量。大地電磁場(chǎng)的頻譜特點(diǎn)EH-4全新概念應(yīng)用大地電磁法的原理，使用人工和天然電磁場(chǎng)兩種場(chǎng)源；具有有源電探法的穩(wěn)定性及無(wú)源電磁法的節(jié)能和輕便；同時(shí)接收和分析X、Y兩個(gè)方向的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，反演X-Y電導(dǎo)率張量剖面，對(duì)判斷二維構(gòu)造特別有利；儀器設(shè)備輕，觀測(cè)時(shí)間短，這使它可以輕而易舉實(shí)現(xiàn)密點(diǎn)連續(xù)測(cè)量〔首尾相接〕，進(jìn)行EMAP連續(xù)觀察〔見圖2〕；可擴(kuò)展性，插入地震板，當(dāng)?shù)卣饍x使用。EH-4野外連續(xù)數(shù)據(jù)采集菲律賓工作地點(diǎn)實(shí)例2.1鉆孔取樣勘探線2.1鉆孔取樣根據(jù)鉆孔取樣數(shù)據(jù)繪制直觀的鉆孔柱狀圖。取巖芯的一半化驗(yàn)，另一半備用?；?yàn)結(jié)果記錄在“鉆孔巖芯取樣化驗(yàn)結(jié)果記錄表〞中。在礦量和品位計(jì)算前，一般需要對(duì)取樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括樣品組合和“極值〞樣品的處理。2.2樣品組合處理樣品組合處理就是將幾個(gè)相鄰樣品組合成為一個(gè)組合樣品。組合方法：將組合段內(nèi)各樣品品位進(jìn)行加權(quán)平均。對(duì)鉆孔取樣進(jìn)行臺(tái)階樣品組合處理的意義對(duì)取樣數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，以及利用取樣值進(jìn)行品位估值時(shí)，只有當(dāng)每個(gè)樣品具有相同的支持體，即每個(gè)樣品的體積相同時(shí)，分析計(jì)算結(jié)果才有意義。露天開采在一個(gè)臺(tái)階高度內(nèi)采用不同的取樣品位是毫無(wú)意義的。組合樣品的品位較原樣品品位變化小，在一定程度上減輕了“極值〞品位對(duì)分析計(jì)算的影響，也使樣品的統(tǒng)計(jì)分布曲線和半變異函數(shù)曲線趨于規(guī)那么。樣品組合處理減少了樣品總數(shù)，節(jié)省計(jì)算機(jī)內(nèi)存和計(jì)算時(shí)間。2.3極值樣品(Outlier)處理極值樣品是指那些品位值比絕大多數(shù)樣品的品位〔或樣品平均品位〕高出許多的樣品，它們?cè)谫F重金屬礦床較為常見。處理方法：限值處理：將極值樣品的品位降至某一上限值。刪除處理：將極值樣品從樣本空間中刪去，不參與分析計(jì)算。注意：使用上述處理方法時(shí)，應(yīng)特別謹(jǐn)慎。因?yàn)闃O值樣品雖然數(shù)量少，但由于其品位很高，對(duì)礦石的總體品位和金屬量的奉獻(xiàn)值都很大。因此，不加分析地進(jìn)行降值或刪除處理，會(huì)嚴(yán)重歪曲礦體的實(shí)際品位和金屬含量，人為地降低礦體的開采價(jià)值。3取樣數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析主要目的取樣品位的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律

3.1主要目的確定品位的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律及其特征值；確定品位變化程度；確定樣品是否屬于不同的樣本空間；根據(jù)樣品的分布特征，初步估計(jì)礦床的平均品位以及對(duì)于給定邊界品位的礦量和礦石平均品位。

3.2取樣品位的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律30%15%050%25%02.01.0%Cu(a)5025%Fe(b)圖(a)是一品位變化程度中等的正態(tài)分布，這樣的分布在礦體厚大的層狀或塊狀的硫化類礦床〔如銅礦〕中最為常見；圖(b)是一品位變化小的正態(tài)分布，常見于鐵、鎂等礦床；3.2取樣品位的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律630%30%15%15%003g/tAu圖(c)是一對(duì)數(shù)正態(tài)分布〔即品位的對(duì)數(shù)值服從正態(tài)分布〕，品位變化大，此類分布常見于鉬、錫、鎢以及貴重金屬〔如金、鉑〕礦床；圖(d)是一“雙態(tài)〞分布，即分布曲線是由兩個(gè)不同分布組成的，說(shuō)明樣品來(lái)源于不同的樣本空間。(d)(c)4品位－礦量曲線邊界品位是用于區(qū)分礦石與廢石的臨界品位值，礦床中高于邊界品位的局部是礦石，低于邊界品位的是廢石。50403020103210邊界品位（g/t）礦量(Mt)應(yīng)用品位－礦量曲線進(jìn)行品位、礦量分析時(shí)，必須注意以下幾點(diǎn)品位分布是從樣品值的分布得出的，分布的特征值只能用估計(jì)值；露天開采時(shí)，最小選別單元在體積上要比樣品大得多，如果把整個(gè)礦床分為體積為最小選別單元的小塊〔稱為單元體〕，那么這些小塊的品位分布較樣品品位分布更為集中〔即方差更小〕。因此根據(jù)樣品分布計(jì)算的品位－礦量曲線并不能用來(lái)預(yù)報(bào)將被采出的品位－礦量關(guān)系。單元體的真實(shí)品位是未知的，單元體是否是礦石，不是根據(jù)其真實(shí)品位確定的，而是根據(jù)對(duì)單元體的品位的估計(jì)值確定的。由于估計(jì)有誤差，根據(jù)估計(jì)值得出的品位－礦量曲線與實(shí)際采出的品位－礦量關(guān)系有一定的差異。5品位、礦量計(jì)算的垂直斷面法3015000018342530232426193034191001218142019142821171623232425162332273530232433292028262718312225193329263014182130261626282123182526251521標(biāo)有取樣品位的剖面圖第一步：沿勘探線做垂直剖面，將勘探線上的鉆孔及其取樣品位標(biāo)在剖面圖上；5品位、礦量計(jì)算的垂直斷面法第二步：根據(jù)給定的邊界品位進(jìn)行礦體圈定。以下圖是當(dāng)邊界品位等于25％時(shí)根據(jù)上圖中的取樣品位圈定的礦體示意圖。邊界品位為25％時(shí)礦體圈定示意圖301500001834253023242619303419100121814201914282117162323242516232323322735302324332920282627183122251933292630141821302616262821231825262515215品位、礦量計(jì)算的垂直斷面法第三步：礦體圈定完成后，可用求積儀求得每個(gè)斷面上的礦石面積，然后就可以進(jìn)行礦量計(jì)算。第四步：計(jì)算礦體的平均品位：(a)對(duì)穿越礦體的每一鉆孔的樣品進(jìn)行“礦段樣品組合〞，求出組合樣品的品位；(b)求出每一組合樣品的影響面積。該面積是以鉆孔為中線向兩側(cè)各外推二分之一鉆孔間距得到的礦體面積；(c)對(duì)組合樣品品位以其影響面積為權(quán)值進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，求出礦體在斷面上的平均品位；(d)一條礦體的總平均品位是該條礦體在各斷面上的平均品位以斷面所代表的礦量為權(quán)值的加權(quán)平均值。6品位、礦量計(jì)算的水平斷面法在露天礦山，礦石的開采是分臺(tái)階進(jìn)行的，因此用于礦量、品位計(jì)算的一個(gè)水平斷面即為一個(gè)臺(tái)階。常用的水平斷面法有：多邊形法三角形法。

6.1多邊形法s-480.406600N300N600E300Es-200.175s-220.417s-210.489s-140.140s-130.427s-120.377s-240.685s-110.396s-230.215s-380.392s-370.320s-360.717s-150.806s-160.889s-350.475s-190.092s-180.089s-20.893s-171.009s-10.719s-270.453s-260.833s-250.230s-400.102s-410.023s-81.365s-420.915s-91.335s-430.519s-100.572s-440.040s-70.644s-460.258s-30.638s-371.615s-60.765s-450.034s-300.465s-280.409s-390.476s-500.012s-490.996s-310.063s-470.165s-510.228s-50.295s-330.027s-40.188s-320.228s-340.2250第一步：把穿越水平面的鉆孔根據(jù)鉆孔坐標(biāo)，繪于水平面上，并將本平面的組合樣品品位標(biāo)注在圖上。

6.1多邊形法第二步：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，確定影響半徑R；第三步：以每一樣品為中心，確定其相鄰樣品，一般情況下相鄰樣品是落在半徑為2R的圈內(nèi)的樣品；第四步：用直線將中心樣品和相鄰樣品連接起來(lái)；s-25s-26s-40s-8s-41s-7s-46s-286.1多邊形法第五步：在中心樣品與每一相鄰樣品的連線中點(diǎn)作垂直于連線的直線〔稱為二分線〕，這些二分線相交圍成的多邊形即為所求的多邊形。當(dāng)兩條二分線近于平行時(shí)，在二者相交之前，將與另外一條二分線相交，這時(shí)，取二者中離中心樣品最近者作為多邊形的邊。以樣品S-41為中心的多邊形如下圖。s-25s-26s-40s-8s-41s-7s-46s-28邊緣樣品的多邊形的形成過程

s-21s-13Rs-14s-35s-2s-19s-18(a)(b)s-21s-13s-14s-35s-2s-19s-18多邊形品位估算與礦體圈定結(jié)果6.2三角形法在三角形法中，每一樣品是三角形的一個(gè)頂點(diǎn)三角形法的優(yōu)點(diǎn)在于它利用三個(gè)樣品的品位來(lái)估計(jì)一個(gè)三角形的平均品位從理論上講，利用三角形法求得的品位、礦量較多邊形法誤差小在應(yīng)用三角形法時(shí)，也要注意三角形不超越區(qū)域界限和地質(zhì)構(gòu)造線

三角形法品位估算與礦體圈定結(jié)果

7972600N300N600E300E22152123474748222116152117497493697729352827375118366062971161209660855523362641322325395010992108881008588743612113750797369697270594224313337574759635471603535434943364342267三維塊狀模型三維塊狀模型是將礦床劃分為許多單元塊形成的離散模型單元塊一般是尺寸相等的長(zhǎng)方體隨著計(jì)算機(jī)在礦山的普及應(yīng)用和計(jì)算機(jī)的容量與速度的不斷提高，三維塊狀模型在國(guó)際上得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用三維塊狀模型不僅被廣泛用于品位、礦量計(jì)算，也被用于露天礦最終開采境界優(yōu)化和開采方案優(yōu)化7.1三維塊狀模型示意圖7.2估計(jì)平均品位方法將礦床分為單元塊后，需要應(yīng)用某種方法對(duì)每一小塊的平均品位進(jìn)行估計(jì)。常用的方法有三，即：最近樣品法距離N次方反比法地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法〔即克里金法〕。7.3最近樣品法所謂最近樣品法就是將距離某一單元塊最近的樣品品位作為該單元塊的品位估計(jì)值。前面介紹的多邊形法其實(shí)是不規(guī)那么單元塊情況下的最近樣品法，最近樣品法的一般步驟為：第一步：以被估計(jì)的單元塊的中心為圓心，做半徑為影響半徑R的圓；第二步：計(jì)算落入影響范圍內(nèi)的每一樣品與單元塊中心點(diǎn)的距離；第三步：選取離單元塊中心最近的樣品，其品位即為被估單元塊的品位。最近樣品法品位估算與礦體圈定結(jié)果

7.4距離N次方反比法第一步：以被估單元塊中心為圓心、以影響半徑R為半徑做圓，確定影響范圍〔在三維狀態(tài)下，圓變?yōu)榍颉常坏诙剑河?jì)算落入影響范圍內(nèi)每一樣品與被估單元塊中心的距離；第三步：利用下式計(jì)算單元塊的品位Xb：距離N次方反比法示意圖G7(1.00%)(0.60%)

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