我国固体矿产资源储量计算方法简介

我国固体矿产资源储量计算方法简介

张福家白瑞和王师宇

（辽宁省国土资源厅储量处辽宁沈阳1100？？）

（中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队，辽宁沈阳110004）摘要：本文简要介绍我国固体矿产资源储量计算方法和三维储量计算功能的矿业软件，详细介绍Micromine软件在固体矿产报告编写资源储量计算方法的应用。

关键词：断面法、地质块段法、地质统计学、SD法、建模方法（同步前进法和最短对角线法、切开缝合法）、克里格法、距离反比法、封闭多面体估算法

固体矿产资源是指在地壳内或地表由地质作用形成的具有经济意义，根据产出形式、数量和质量，预期最终开采在技术上可行、经济上合理的固体自然富集物。固体矿产资源的可利用储量以及矿化元素空间分布是矿山进行采选设计的基础，直接影响到矿山企业的宏观决策。

传统的储量计算方法是在简单几何图形的基础上近似地计算矿体体积，计算过程不直观、精度差。随着信息技术的发展，以计算机为工具，以三维矿体模型为基础进行储量计算可有效地解决传统储量计算方法中存在的问题，显著提高储量计算的效率，能够大幅降低工作人员的计算量，降低此项工作的经营成本。其与传统的储量计算方法相比，计算过程更为直观，结果更为精确，是储量计算的发展趋势。

一、我国固体矿产资源储量计算方法

我国固体矿产资源储量计算方法大体分为三类：第一类是传统的简单几何图形储量计算方法；第二类是地质统计学的储量计算方法；第三类是SD储量计算方法。

第一类是传统的储量计算方法；常用的有断面法、算术平均法、地质块段法、多角形法、等值线法等。在这些方法中至今最为常用的

是断面法和地质块段法。

①断面法

断面法（剖面法）是按一定间距，用若干勘探剖面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），通过对断面上矿体截面面积的测定，计算出断面之间的矿块体积和矿石储量。根据断面的相互关系，可进一步将其划分为平行断面法和不平行断面法。根据断面所处的空间状态，可进一步将其划分为垂直断面法和水平断面法。采用垂直断面或水平断面在计算程序和公式选择上都相同。

断面法的优点在于断面图保持了矿体断面的圈定形状，直观地反映了地质构造特点，是研究矿床地质的重要图件。储量计算时，常可直接利用勘探线剖面图作为计算图件，可不另作储量计算图，并可根据储量级别、矿石类型、工业品级等的要求划分块段，具有相当的灵活性。任意形状的矿体都可以用断面法，但一般是计算厚度较大的矿体使用。因其优点较多，故成为目前最常用的方法。

②地质块段法

地质块段法是按需要将矿体划分成若干块段(矿块)，然后对每个块段用算术平均法或加权平均法计算各块段的厚度、体重、品位的平均值及投影面积、体积、矿石储量、有用组分的储量。所有块段储量之和即为全矿体的储量。

划分块段主要根据以下几种标志：

1）矿石的自然类型和工业品级，如氧化矿与原生矿，贫矿与富

矿，都应分成不同的块段；

2）不同的储量级别；

3）不同开采系统的需要，如按不同的产状、不同的标高或其他不同的开采条件的地段划分块段。

地质块段法可以使用在任何大小、形状和产状的矿体上，特别是层状、似层状、透镜状矿体。勘探方法对它影响不大，只需要作出矿体纵投影图或水平投影图即可计算。地质块段法是目前勘探中储量计算的主要方法之一，但是必须有相当数量的探矿工程控制才能实现按需要划分各种块段，并使各块段所求储量较为可靠。

第二类是地质统计学的储量计算方法；50年代初期，南非矿山工程师D. G. Krige发现用样品均值估计盘区块段金品位会出现问题，对富矿盘区估计偏高，对贫矿盘区估计偏低。为了解决这种矛盾，他提出随样品空间位置不同，样品间相关性不同，应对每个样品赋予一定权值进行滑动加权平均来代替传统平均值对盘区块段金品位进行估计。随后，法国G. Matheron将D. G. Krige等人的成果理论化、系统化，提出“区域化变量”概念，并于1962年发表《应用地质统计学论》，该著作的出版标志着地质统计学作为一门新兴边缘学科而诞生。1995年10月20日，全国矿产储量委员会办公室颁发了关于“运用地质统计学方法提交地质勘探报告的编写提纲和审查提纲的试行意见”，这标志着地质统计学储量计算方法进入了一个新阶段。地质统计学是以区域化变量理论为基础，以变异函数为基本工具，以克立格法为基本方法，研究那些在空间分布上既有随机性又有结构性

的自然现象的科学。地质统计学在环境污染、气象预测、农业资源估计、林业资源估计等研究领域得到广泛应用。

第三类是SD储量计算方法；SD法的全称是最佳结构曲线断面积分储量计算及储量审定计算法。是由唐义教授和蓝运蓉高级工程师通过20多年的勘查实践和理论研究创立和命名的一套系列储量计算和审定方法，是由一套理论（SD动态分维几何学），两大基本方法（SD 储量计算法、SD审定计算法），四个基本原理（降维形变原理、权尺稳健原理、搜索求解原理、递进逼近原理），八组公式（结构地质变量公式、SD边值公式、SD风暴值公式、SD样条函数公式、SD样条函数体积公式、SD任意块段体积公式、SD精度公式），而构成的SD 体系。

近年来随着计算机性能的提高，三维建模（建模是运用数学的语言和方法，通过抽象、简化建立能近似刻画并"解决"实际问题的一种强有力的数学手段）理论的发展，在国外出现了很多具备三维储量计算功能的矿业软件。如澳大利亚M icromine公司的Micromine，Maptek公司Vulcan，Surpac Minex Gro up公司研制开发的Surpac系统，英国MICL公司的Datamine，美国Mintec公司的Medsystem，还有一些其它的如：Gemcom，Minecap，GOCAD，MicroLYNX，MOSS，Sherpa等矿业软件。具有三维储量计算功能软件的核心是矿体三维数据模型建模理论和储量计算方法。近年来国内外学者对空间数据模型进行了深入研究，提出了十几种有代表性的模型。按照空间建模原理和数据结构的几何特征可归纳分为三类，面模型、体模型、面与体的混合空间数据模型。