張麗麗，霍晨琛

(中核礦業(yè)科技集團有限公司，北京 101149)

礦山資源儲量動態(tài)管理是通過編制礦山資源儲量年報，及時反映礦山資源儲量的分布、數(shù)量、質(zhì)量及其變化情況，可實現(xiàn)礦產(chǎn)資源合理開采，提高資源綜合利用率。自2006年全面實施礦山儲量動態(tài)管理制度以來，形成了一些典型經(jīng)驗；同時也發(fā)現(xiàn)了諸多問題，如礦山儲量年報數(shù)據(jù)可靠性不足[1]，數(shù)據(jù)整理任務(wù)繁重，管理和技術(shù)人員欠缺[2]，人員銜接性不夠等。另外，由于地浸開采方式的特殊性，目前對其資源儲量動態(tài)管理的研究尚少。

目前礦山儲量管理主要是采用制圖軟件(AutoCAD、ArcGIS、MapGIS等)制作儲量計算圖件，再單獨建立包含儲量計算數(shù)據(jù)和結(jié)果的文件，儲量計算圖件與儲量計算數(shù)據(jù)之間是互相分離的[3]，無法實現(xiàn)管理結(jié)果與數(shù)據(jù)和圖件之間的聯(lián)動和動態(tài)更新。部分礦山在儲量動態(tài)管理的過程中借助礦業(yè)三維軟件，相比傳統(tǒng)二維制圖模式有一定的先進性、直觀性[4]；但模型和數(shù)據(jù)依然是分離狀態(tài)，不同階段的模型無法直接進行實時資源儲量的動態(tài)計算和管理，仍需技術(shù)人員對資源儲量數(shù)據(jù)進行分析、統(tǒng)計、匯總，才能達到動態(tài)管理的年報要求。

金屬礦山的開采常采用露天開采和地下開采方式，這2種方式都會產(chǎn)生礦石的位移，形成采空區(qū)，因此開采量實質(zhì)上是通過測量采空區(qū)體積和采場內(nèi)部品位的變化情況，計算得到的[5]。原地浸出采鈾是通過鉆孔工程，借助化學試劑，從天然埋藏條件下把礦石中的鈾溶解出來，而不使礦石產(chǎn)生位移的集采、選、冶于一體的鈾礦開采方法；是對可地浸砂巖型鈾礦按一定網(wǎng)度布置工藝鉆孔，從注液孔注入溶浸劑，使溶浸劑與鈾進行充分反應(yīng)，經(jīng)抽液孔將浸出液提出地表，并在地表工廠進行鈾萃取的過程[6]。

原地浸出采鈾方法與傳統(tǒng)采礦方法不同，地浸開采礦山不會產(chǎn)生采空區(qū)，其開采量計算方式不同于露天開采和地下開采。在原地浸出采鈾方法中，開采量是通過測量抽注液量和濃度，計算得到的。

地浸礦山四維資源儲量動態(tài)管理方法，是基于自主研發(fā)的四維資源儲量動態(tài)評價系統(tǒng)，在三維空間上引入時間概念，充分利用B/S架構(gòu)，結(jié)合資源儲量動態(tài)管理要求和地浸開采特點，建立的地浸開采礦山四維資源儲量動態(tài)管理方法。用戶可以分部門上傳和管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，建立礦體及生產(chǎn)模型，及時了解資源儲量保有情況，各相關(guān)時間節(jié)點間的模型可自動運算，使礦山生產(chǎn)過程中的模型及數(shù)據(jù)信息形成一部“連續(xù)劇”，從而得到滿足資源儲量年報要求的報表。

1 地浸礦山四維資源儲量動態(tài)管理內(nèi)容

地浸礦山儲量動態(tài)管理的主要內(nèi)容:累計查明資源儲量；重算增減資源儲量；勘查增減資源儲量；計算開采量和保有資源儲量[7]。

累計查明資源儲量是經(jīng)過相關(guān)的地質(zhì)勘探工作驗證的資源儲量，累計查明資源儲量等于期初查明資源儲量、重算增減、勘查增減三者之和。

保有資源儲量是指累計查明資源儲量扣除開采量和損失量后的資源儲量，即保有資源儲量等于期初保有資源儲量、重算增減、勘查增減三者之和，再扣除開采量和損失量。

2 地浸礦山四維資源儲量動態(tài)管理方法

2.1 動態(tài)數(shù)據(jù)管理

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是礦山資源儲量動態(tài)管理的根本，建立礦山資源儲量動態(tài)評價數(shù)據(jù)庫是提高礦山儲量年報數(shù)據(jù)可靠性的途徑，四維資源儲量動態(tài)管理方法中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理的特點體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的分權(quán)限和分階段上傳與管理。

2.1.1 數(shù)據(jù)分權(quán)限管理

地浸礦山四維資源儲量動態(tài)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括地質(zhì)勘查信息、地表數(shù)據(jù)、生產(chǎn)探礦信息、開采數(shù)據(jù)、成本數(shù)據(jù)等，礦山企業(yè)可根據(jù)不同部門的職責，賦予不同部門相匹配的權(quán)限，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時分權(quán)限上傳與管理。

2.1.2 數(shù)據(jù)分階段管理

四維資源儲量動態(tài)管理是在三維模型基礎(chǔ)上引入時間概念，隨著時間的推移，礦山生產(chǎn)過程中的工程數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)和成本數(shù)據(jù)等都不斷遞增；將數(shù)據(jù)按照不同階段進行動態(tài)管理，可還原礦山每一個階段的勘探和生產(chǎn)情況。

動態(tài)數(shù)據(jù)的分權(quán)限和分階段管理如圖1所示。

圖1 動態(tài)數(shù)據(jù)管理架構(gòu)

2.2 勘查增減資源儲量

勘查增減資源儲量是由于地質(zhì)勘查和生產(chǎn)探礦等活動引起的資源儲量增減；是四維資源儲量動態(tài)管理通過工程信息更新、剖面更新、三維礦體模型更新、資源儲量重估，得到變化量的過程。

2.2.1 工程數(shù)據(jù)更新

實時導入當前管理階段的地質(zhì)勘查鉆孔和生產(chǎn)探礦鉆孔的信息，包含位置與類型信息、測斜信息、樣品信息、巖性信息。數(shù)據(jù)信息組合后得到生產(chǎn)鉆孔的三維模型(圖2)，不同階段下工程信息的更新情況、工程數(shù)量及見礦信息的不同，勢必會造成礦體模型的改變。

2.2.2 礦體解譯線更新

地質(zhì)剖面解譯是依據(jù)已建立的三維鉆孔模型，按照圈定原則[8]人機交互進行礦體的圈定。地浸砂巖型鈾礦只圈定賦存于可滲透砂巖中的鈾礦體，當?shù)V體中非滲透層的厚度小于1 m，并呈透鏡狀分布時，其上下礦段按照連續(xù)礦段處理；當非滲透層的厚度小于1 m，但呈一定規(guī)模時(走向不小于400 m，傾向不小于200 m)，其上下可滲透礦層應(yīng)分開圈定。

剖面解譯線分2種情況：1)當加密后勘探線與原勘探線重合時，可合并為1條勘探線，以所有鉆孔為基礎(chǔ)對原剖面解譯線進行更新(圖3)；當加密后勘探線與原勘探線不重合時，對相應(yīng)礦體范圍內(nèi)的新剖面進行圈定(圖4)。

圖2 工程信息更新(側(cè)視圖)示意圖

圖3 礦體剖面解譯線更新示意圖

圖4 礦體新剖面解譯線更新示意圖

2.2.3 三維礦體模型及資源儲量更新

三維礦體模型是將各個相鄰剖面上在同一含礦含水層中的礦體解譯線相互連接，再進行礦體邊界外推形成的由若干個三角片并列組成的封閉空間幾何體[9]。

隨著工程數(shù)量及見礦參數(shù)的增加，所掌握的礦體信息更加豐富，礦體形態(tài)必然會發(fā)生相應(yīng)變化，資源儲量估算參數(shù)和模型圖形數(shù)據(jù)的變化則引發(fā)了資源儲量的變動，如圖5所示。

圖5 三維礦體模型更新示意圖

2.2.4 資源儲量動態(tài)管理

三維礦體模型是數(shù)據(jù)的集合體，包含幾何圖形數(shù)據(jù)、資源儲量估算信息、資源儲量類型信息和資源儲量動態(tài)管理信息等。資源儲量動態(tài)管理是以礦體和塊段為主線，當前階段礦體或塊段的資源儲量可自動與上階段同一礦體或塊段的資源儲量進行運算，從而得到勘查增減資源儲量。

2.3 重算增減資源儲量

當?shù)刭|(zhì)勘查報告礦塊劃分與開采方案不一致，或者因工業(yè)指標、資源儲量估算方法等引起資源儲量變化時，需要重算增減資源儲量。由于塊段重新劃分引起的資源儲量變動如圖6所示，圖中藍色線條是依據(jù)生產(chǎn)情況(抽注單元)的塊段重新劃分方案。

圖6 重算增減資源儲量

2.4 開采資源儲量

開采模型的建立主要是形成開采數(shù)據(jù)與三維模型間的關(guān)聯(lián)；對已經(jīng)建立好關(guān)聯(lián)關(guān)系的開采模型，在歷年生產(chǎn)過程中只需將生產(chǎn)數(shù)據(jù)導入，即可進行抽注單元開采量的計算。

2.4.1 開采框架搭建

開采框架搭建是依據(jù)實際生產(chǎn)中的抽注液孔、地下管線、集控室、水冶廠等的實際布置情況，先建立采區(qū)模型，然后在采區(qū)模型基礎(chǔ)上建立相應(yīng)采區(qū)的抽注單元模型。建立的采區(qū)與抽注單元框架模型如圖7所示。

2.4.2 開采關(guān)系建立

開采關(guān)系建立主要是建立總管、采區(qū)、抽注單元、鉆孔之間的關(guān)系；數(shù)據(jù)以鉆孔為主導，開采關(guān)系建立之后就實現(xiàn)了開采框架與鉆孔生產(chǎn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)通，如圖8所示。

圖7 采區(qū)與抽注單元框架模型

圖8 建立的開采關(guān)系模型

2.4.3 開采模型構(gòu)建

開采模型構(gòu)建是指賦予礦體模型開采屬性，實現(xiàn)模型與生產(chǎn)數(shù)據(jù)的聯(lián)通，使模型成為集勘查增減、重算增減、開采量、保有量為一體的數(shù)據(jù)化模型，如圖9所示。

圖9 建立的開采模型

2.4.4 開采量計算

地浸生產(chǎn)過程是抽注平衡的過程，從鉆孔抽出的浸出液經(jīng)過離子交換后仍含有一定量的鈾，而大部分經(jīng)離子交換后的溶液又作為溶浸劑注入到礦層中，從而形成抽注循環(huán)。因此在計算開采量時不僅要考慮浸出液中的鈾含量，還需要扣除注入的溶浸劑中的鈾含量，即地浸開采鈾含量等于浸出液中的鈾含量減去溶浸劑中的鈾含量[10]。開采模型構(gòu)建后，導入歷年開采量數(shù)據(jù)，即可完成開采量的估算，如圖10所示。

圖10 開采量估算結(jié)果輸出

3 四維資源儲量動態(tài)管理模型

四維資源儲量動態(tài)管理真正實現(xiàn)了模型與數(shù)據(jù)的聯(lián)通，完整反映了地浸礦山整個生命周期中資源儲量的變化情況。模型間可以自動進行數(shù)據(jù)的讀取與計算，在本階段期初可自動復(fù)制上階段期末的資源保有模型與數(shù)據(jù)，期末保有資源儲量=期初資源儲量+勘查增減資源儲量+重算增減資源儲量-開采量。某地浸礦山5個階段的資源儲量動態(tài)管理如圖11所示。

圖11 資源儲量動態(tài)管理示意圖

4 結(jié)論

建立的適用于地浸礦山的四維資源儲量動態(tài)管理方法，實現(xiàn)了模型與數(shù)據(jù)的聯(lián)通，反映了地浸礦山從勘查到生產(chǎn)直至閉坑的整個生命周期中資源儲量的變化情況；實現(xiàn)了對抽注單元的精細化管理，可為礦山生產(chǎn)過程中的抽注液調(diào)控及下年開采計劃編制提供數(shù)據(jù)支撐。

四維資源儲量動態(tài)管理模型集時間、圖形數(shù)據(jù)、開采數(shù)據(jù)、勘探增減、重算增減和保有資源儲量等為一體，解決了長期存在的模型與數(shù)據(jù)相互分離的問題，可直接生成并導出礦山資源儲量年報，避免了資源儲量管理人員重復(fù)統(tǒng)計。

動態(tài)數(shù)據(jù)的分權(quán)限和分階段上傳與管理模式，增強了數(shù)據(jù)的延續(xù)性和穩(wěn)定性，改善了長期以來資源儲量動態(tài)管理數(shù)據(jù)可靠性不足的問題，也有效地解決了由于技術(shù)人員流動性較大帶來的數(shù)據(jù)遺失等問題，為資源儲量動態(tài)管理提供了可靠的數(shù)據(jù)保證。