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第 45 卷 第 2 期 化 工 矿 产 地 质 Vol.45 No.2 2023 年 06 月 GEOLOGY OF CHEMICAL MINERALS Jun.2023 技术方法 综合应用多种估算方法于资源储量估算 以内蒙古某冶金熔剂用石英岩矿为例 武海1,2 刘晓龙2 付鑫2 1 中化明达（内蒙古）控股有限公司，内蒙古自治区 呼和浩特市 010010 2 中化地质矿山总局内蒙古地质勘查院，内蒙古自治区 呼和浩特市 010010 摘 要 本文以等高线法、水平投影地质块段法、平行断面法以及水平投影地质块段法配合水平断面法在矿山资源储量估算中的应用实例为背景，对多种储量估算方法在矿山资源储量估算中的综合应用进行研究。经实际应用发现，多种储量估算方法在矿山资源储量估算中的综合应用不但具有高效、准确的特点外，还可最大限度降低各因素对矿体资源储量的影响，使资源储量估算更为准确。关键词 石英岩矿储量估算 等高线法 水平投影地质块段法 平行断面法 中图分类号：P62；TD177.3 文献标识码：A 文章编号：10065296（2023）02017406 矿产资源储量估算方法主要有几何法（块段法、断面发、等值线法、最近地区法等）、地质统计学法、距离幂次反比法、SD 法四种。鄂尔多斯市某冶金熔剂用石英岩矿为生产矿山，矿区内沟谷冲刷切割严重，地表局部泥质灰岩覆盖加之露天开采矿山需预留边坡，考虑到本区以上因素共同作用，在进行储量估算时较为复杂，不适合单一的方法。在资源储量估算时根据各因素特点，选择多种储量估算方法相结合。1 方法应用背景特征 1.1 地形特征 矿区位于内蒙古鄂尔多斯高原西部，桌子山山脉南麓东侧山坡，矿区整体呈西南高、东北低之势。最高点位于矿区的西南部，海拔高程为1578m；最低点位于矿区的东南部采坑，海拔高程为 1405m，相对高差 173m，属于中低山区。区内地形剥蚀强烈，沟谷发育，切割深度一般为 3050m，形成较为复杂的中低山沟谷地貌类型。沟壁多数较为陡峭，岩石多裸露，植被覆盖率较低。1.2 地质特征 矿区出露地层比较简单。青白口-震旦系西勒图组（QnZx）大面积出露于矿区，仅在矿区西北角见小面积出露的中-下寒武统馒头组（1-2m）。矿区冶金熔剂用石英岩矿层赋存于青白口-震旦系西勒图组（QnZx）中，岩性单一，为一层矿体，编号为 Sy1。Sy1 矿层：全矿区展布，北西-南东向延展长度为 1203.11m，北东-南西向宽度为 662.07m。矿层空间位置稳定，延伸规律性强，四周均延伸出矿区外。有 16 处地表取样工程，5 条勘查线剖面及 16 个钻孔对矿层进行了系统的控制。矿层厚度最大 168.83m，最小 29.35m，平均厚度 119.13m，厚度变化系数 37.16%，属于稳定型，矿层平面控制面积 0.35km2。矿体形态呈层状，形态较简单。矿层最小埋深 0m，最大埋深 168m，平均埋深 84m。赋矿标高 1578-1410m。矿层平面形态规则，矿层产状与地层产状一致。矿石有益组分 SiO2含量最低90.18%，最高 99.05%，平均 96.78%，品位变化系第一作者简介：武海（1987），男，主要从事地质矿产勘查及成矿理论研究工作，工程师。E-mail： 收稿日期：2022-10-26 改回日期：2023-02-16 基金项目：市场项目 内蒙古自治区鄂尔多斯市西金矿冶有限责任公司采矿区冶金熔剂用石英岩矿生产详查（编号：NMXJCH2017-8-1）第1期 武海，等：综合应用多种估算方法于资源储量估算以内蒙古某冶金熔剂用石英岩矿为例 175 数（Vc）1.68%，小于 40%，属稳定类型。经地表取样工程及钻探工程揭露，矿层内共有 16 个不连续夹层，夹层厚度最大 5.31m，最小 0.80m，平均1.90m。经计算夹石率最高 7.08%，最低 0.55%，平均 2.74%，夹石率小于 10%，属内部结构简单类型1。2 资源储量参数的确定 2.1 资源储量估算工业指标的选取 2017 年 10 月，包钢集团设计研究院（有限公司）编制内蒙古自治区鄂尔多斯市西金矿冶有限责任公司一采矿区冶金熔剂用石英岩矿矿产资源开发利用方案2，对矿区工业指标进行论证，通过矿山企业提供的内蒙古自治区鄂尔多斯市西金矿冶有限责任公司一采矿区冶金熔剂用石英岩矿工业生产情况报告3合矿石加工技术性能、采矿技术条件及周边市场供求关系等方面综合论证。认为本矿区矿石矿物成分简单，矿石通过破碎-分级工艺加工得到各粒级的合格的冶金硅质原料产品，产率较高，加工工艺简单，回收率较高，技术指标好。并且经矿山多年生产实践证明矿石各项指标符合生产冶金硅质原料对石英岩矿石的质量要求，可以作为冶金硅质原料进行工业利用。通过论证，证明技术上可行，经济上合理，符合该矿实际，可以作为矿方业主投资决策的参考依据，同时可作为地质评价及储量估算的依据。最终确定工业指标为：SiO290%；Al2O35%；Fe2O33%；CaO3.0%；最低开采标高 1410m；可采厚度2m；夹石剔除厚度2m；露天采场边坡角60；采场最终底盘宽度60m；爆破安全距离400m；剥采比51（m3/m3）。2.2 单工程矿层厚度的确定 单工程矿层厚度由单工程控制矿层的各样品厚度（样厚）累加而得，其中，单样品样厚以单样品长度乘矿层倾角的余弦值求得；地表取样采样工程各单样品样厚是利用剖面地层厚度计算公式计算4。其公式为:D=L（SinCosSinCosSin）（1）式中：D-单样品样厚，m；L-样品长度，m；-岩层倾角，；-坡角，；-剖面与岩层走向之夹角，。2.3 平均品位 平均品位用加权平均法计算。单工程平均品位的计算用单个样品的品位与样品的样厚加权计算求得；线平均品位用同一勘查线中各工程样品累积厚度（矿段厚度）加权计算求得；块段平均品位由各矿段线平均品位与块段矿石体积加权计算求得；矿床平均品位计算用各矿层的平均品位与各块段矿石资源储量加权法求得。2.4 矿层圈定原则 2.4.1 矿层圈定 矿层圈定主要依据工业指标要求，工程控制矿层范围并结合地质图上矿层出露及延展情况进行圈定7。具体圈定原则及方法如下：（1）凡有工程系统控制的青白口-震旦系西勒图组（QnZx）浅肉红-灰白色石英岩，单工程中单样基本分析结果的有益、有害组分及开采技术条件符合工业指标要求的，均圈为矿层。（2）矿层中个别样品有益、有害组分中任意一项不能满足工业指标要求时，与上、下样品用厚度加权法求得的平均品位能满足工业指标要求时，圈为矿层，否则圈为夹层。（3）深部以最低开采标高为界。（4）单工程矿层内夹层真厚度大于 2m，圈为夹层，若真厚度小于 2m，则圈入矿层。虽然真厚度小于 2m，但圈入矿层后单工程加权平均品位不满足工业指标要求时，则将夹石层上或下矿层补足 2m 圈入夹层。具体有限及无限外推见本节外推原则。（5）矿层四周（沿走向及倾向）以单剖面或单工程无限外推界线为边界圈定矿层。当单剖面或单工程至矿区边界小于外推长度时，则以划定矿区范围边界为界。2.4.2 矿层及夹层的连接（1）根据矿层（夹层）空间分布规律及变化特征，在圈定矿层（夹层）的基础上，根据矿层产状及各工程取样控制情况进行合理的连接。工程与工程间用直线连接。（2）单工程控制的夹层，以矿层产状向单工程两侧外推连接8。2.4.3 外推原则 本矿区矿层四周均延伸出矿区边界线以外，施工的工程全部见矿，故不存在有限外推。无限外推按推断工程间距（400m）的 1/4 板状外推，176 化 工 矿 产 地 质 2023 年 即 100m9。若资源储量估算水平投影图上勘查线剖面至矿区边界大于上述矿层的外推长度，则外推上述确定的外推长度；若资源储量估算水平投影图上勘查线剖面至矿区边界小于上述确定的外推长度时，则外推至矿区边界线处。2.5 块段的确定 根据本矿区的矿床特征、工程控制以及对矿床研究程度，对照固体矿产资源储量分类（GB/T17766-2020）5，本矿区资源量类型分为探明资源量（TM）、控制资源量（KZ）和推断资源量（TD）三类。块段的划分主要以勘查线为界线结合探矿工程来划分，不同资源量类型的块段单独划分；采空区按采坑范围及不同深度单独进行划分块段。本次在资源储量估算范围内共划分了 25 个块段，其中，探明资源量（TM）8 个块段，控制资源量（KZ）3 个块段，推断资源量（TD）14 个块段。2.6 剖面面积 剖面面积、平面面积均在微机中用中地MapGis7.0 软件地理信息系统下自动量取所圈定的面积，剖面面积是在 11000 勘查线资源储量估算剖面图上量取，平面面积是在 12000 资源储量估算水平投影图上量取。本次资源储量估算量取的面积精度高，结果准确。2.7 断面间距及横截面高差 断面间距是在微机中从 12000 资源储量估算水平投影图上直接量取相邻两条资源储量估算剖面的平均间距。本矿区矿层四周均延伸出矿区范围以外，故对外推块段长度的确定原则为：当单剖面或单工程至矿区边界大于外推块段长度时，外推长度为推断的工程间距 400m 的 1/4（即100m）；当单剖面或单工程至矿区边界小于外推块段长度时，则量取单剖面或单工程至矿区边界的平均值为间距。相邻横截面之间的高差直接根据台阶高度或相邻等高线高程相减求得。3 资源储量估算方法的选择及依据 3.1 储量估算思路 本次资源储量估算过程中，总体思路为累计查明资源储量=保有资源储量+消耗资源储量。根据工程控制情况及采用的工业指标，矿体顶板存在泥质灰岩（覆盖层）外剥离；矿体内部存在夹层需进行内剥离；在开采过程中因露天采场边坡角为 60，存在开采境界外（边坡）需扣除10，故在计算保有储量时首先计算“V总”，在此基础上扣除“V边坡、V覆盖层、V夹层”。估算公式如下：V保=V总-V边坡-V覆盖层-V夹层 （2）式中：V保-块段保有矿石体积，m3；V总-块段矿石总体积，m3；V边坡-块段开采境界外（边坡）矿石体积，m3；V覆盖层-块段泥质灰岩（覆盖层）体积，m3；V夹层-块段内剥离（夹层）体积，m3。3.2 块段矿石总体积（V 总）估算-等高线法 矿层祼露地表分布在西高西东低的缓倾斜山坡，总体坡度较缓，但矿区内沟谷冲刷切割严重。矿区主要有 5 条规模较大的沟谷，展布于矿区东南部及北西部，沟谷宽度在 2080m，地形高差在 3054m。沟谷多呈北东-南西向通出矿区之外，因而矿区内形成呈北东-南西向的山脊（沟谷两侧）和多处陡壁，沟谷与山脊相互交织，使得局部地形起伏较大。矿区勘查线基本垂直矿层走向及山体走向，但是对不规律发育的沟谷和山脊的深度和宽度控制程度不够。综合考虑上述因素，为消除沟谷和山脊对资源储量估算的影响以及资源储量估算方便合理符合矿区实际，本次资源储量估算采用等高线法进行资源储量估算。由于矿区沟谷冲刷切割，使得地形局部急剧变化，造成相邻勘查线剖面之间局部对应的矿层面积不是有规律增加或减少，受沟谷影响矿层面积减少部分与相邻剖面之间长度占比权重小。为消除这种局部地形急剧变化给资源储量估算造成的误差，本次资源储量估算方法11，具体如下：（1）首先在资源储量估算水平投影图上按勘查线、工程控制程度划分出不同类型资源量块段，各块段再用地形等高线从开采标高15781410m由上而下视等高线或每个块段最低标高具体情况划分为若干个水平面，水平断面面积在相应资源储量估算水平投影图上用MapGis软件直接量取。（2）相邻两个水平断面之间的高差直接根据台阶高度或相邻等高线高程相减求得。（3）在此基础上，按顺序每相邻两个水平断面为一层（即一个顶面积，一个底面积），利用公式计算出块段中各层的矿石体积，再用各层水平断面矿石体积累计相加即得块段矿石总体积。（4）块段总体积估算公式：第1期 武海，等：综合应用多种估算方法于资源储量估算以内蒙古某冶金熔剂用石英岩矿为例 177 a 当同一块段上下两截面相对面积差小于40%时，用梯形体积公式 V总=?（3）b 当同一块段上下两截面相对面积差大于40%时，用截锥体积公式 V总=?（4）c 当矿层截面至地表最高点呈三角形时，采用锥形体积公式 V总=?（5）式中：V总-块段矿石总体积，m3；S、S1、S2-横截面图上圈定的块段矿层面积，m2；L-上下两截面高差，m。3.3 块段开采境界外（边坡）体积（V 边坡）估算-水平投影地质块段法 块段开采境界外边坡矿石体积采用水平投影地质块段法进行估算。首先由块段边界线各个高程点减去最低开采标高之差（BC），利用直角三角形计算公式计算出边坡底边界（AB）后，取 1/2（E）位置投影到水平投影图上（E）（图 1）。连接成线作为边坡水平投影边界线，与块段边界线形成的封闭面积，用 MapGis 软件分别量取其面积。利用块段边界线形成的封闭面积乘以块段边界线各个高程点减去最低开采标高的高差，即得各个块段的矿石体积。估算公式如下：V边坡=SL （6）式中：V边坡-块段开采境界外边坡矿石体积，m3；S-块段边坡水平投影面积，m2；L-块段边坡范围各个拐点高程算数平均值与最低可采标高（1410m）之差，m。图 1 边坡底边界水平投影（E）点位 Fig.1 Horizontal projection(E)point of slope bottom boundary 3.4 块段泥质灰岩（覆盖层）体积（V覆盖层）估算-水平投影地质块段法 泥质灰岩体积（覆盖层）采用水平投影地质块段法进行估算。用 MapGis 软件在水平投影图上分别量取各自的水平投影面积，再乘以泥质灰岩厚度。估算公式如下：V覆盖层=WbsL （7）式中：V覆盖层-块段泥质灰岩（覆盖层）体积，m3；Wbs-块段泥质灰岩（覆盖层）水平投影面积，m2；L-块段泥质灰岩（覆盖层）的厚度，m。3.5 块段内剥离（夹层）体积（V夹层）估算-平行断面法 内剥离(夹层)体积采用平行断面法进行估算。勘查线剖面上内剥离(夹层)工程间距（m）的 1/2，即得块段内剥离（夹层）面积，测定也是在微机中从勘查线剖面图上用 MapGis 软件地理信息系统下自动量取所圈定的面积，再乘以相邻剖面间距。体积估算公式如下：V夹层=LS2 （8）式中：V夹层-块段内剥离（夹层）体积，m3；S-剖面图上圈定的块段内剥离（夹层）面积，m2；L-内剥离（夹层）外推块段长度，m。矿层中共圈定 16 个单工程控制的夹层（其中JC13、JC14 及 JC15 夹层均位于开采标高之下，故以上 3 个夹层本次未估算其体积），形态呈透镜状，均以实际工程间距的 1/2 推测尖灭，故采用楔形体积公式。3.6 块段动用（采空区）矿石体积估算-水平投影地质块段法结合水平断面法 本次资源储量估算过程中，矿区范围内的采空区边界及深度的测量工作是测量技术人员实测，采用的仪器为中海达“V30Plus”动态 GPS 接收机。首先建立一个基站，两个移动站，用两个移动站将采空区轮廊测出，然后将采空区内分台阶测量出顶底边界线及高程，并以此为依据划分出采空区开采平台。块段动用（采空区）矿石体积估算，采用水平投影地质块段法及水平断面法。估算公式与块段矿石总体积估算公式一致。具体估算方法为：（1）首先将采空区原地形采用的12000地形图进行恢复，再将测量人员实测圈定的各采场边界转绘原地形图上，每个平台标高由各自平台采空区底测量注记点标高平均求得。各块段再用每个平台标高由下而上与等高线或每个块段最低标高视具体情况划分为若干个水平面，水平断面178 化 工 矿 产 地 质 2023 年 面积在相应资源储量估算水平投影图上用MapGis软件直接量取。（2）相邻两个水平断面之间的高差直接根据台阶高度或相邻等高线高程相减求得。（3）在此基础上，按顺序每相邻两个水平断面为一层（即一个顶面积，一个底面积），利用公式计算出块段中各层的矿石体积，再用各层水平断面矿石体积累计相加即得块段矿石总体积。3.7 资源储量估算 资源储量估算公式如下。（1）块段保有资源量估算公式：Q保=V保D （9）式中：Q保-块段保有资源量，t；V保-块段保有矿石体积，m3；D-矿石体积质量，t/m3。（2）块段动用资源量估算公式：Q动=V动D （10）式中：Q动-块段动用资源量，t；V动-块段动用矿石体积，m3；D-矿石体积质量，t/m3。（3）块段资源储量估算公式：Q=Q保+Q动 （11）式中：Q-块段矿石资源量，万 t；Q保-块段保有资源量，万 t；Q动-块段动用资源量，万 t。4 资源储量估算验证 为验证资源储量估算各工程控制是否准确，矿层圈定是否符合工业指标要求，各类型块段划分是否合理，各类参数计算是否准确12，各类体积估算方法是否正确，本次对采用等高线法进行资源储量估算的块段进行平行断面法验证13。经对 KZ-1、TM-3、TM-7 块段采用平行断面法验算，验算块段占全矿床块段（25 个）个数的 12%，验算资源量占矿区保有资源量的 13.98%（表 1）。表表 1 资源储量验算结果表资源储量验算结果表 Table 1 Result form of resource reserve checking 块段 编号 等高线法资源储量估算结果 平行断面法估算结果 绝对误差 相对 误差（%）块段矿石体积(m3)体积质量(t/m3)块段估算结果(万 t)块段矿石体积(m3)体积质量(t/m3)块段估算结果(万 t)KZ-1 3159920.34 2.61 824.7 2916007.49 2.61 761.1 63.6 7.71 TM-3 1007760.87 2.61 263.0 972283.67 2.61 253.8 9.2 3.50 TM-7 938129.21 2.61 244.9 938696.78 2.61 245.0 0.1 0.04 由表 1 可知，验算结果相对误差 0.04%7.71%，均小于 10%，故本次资源储量估算方法选择等高线法估算是符合矿床客观实际情况的，资源储量估算结果准确可靠14。5 结论 某冶金熔剂用石英岩矿在进行资源储量估算过程中，共选择等高线法、水平投影地质块段法、平行断面法、水平投影地质块段法结合水平断面法四种储量估算方法。矿区范围内矿层祼露地表分布在西高西东低的缓倾斜山坡，总体坡度较缓，矿区内沟谷冲刷切割严重，为减少储量估算中的误差，选择等高线法，可避免相应块段内冲刷切割严重的沟谷及冲沟对体积的影响；而在块段开采境界外（边坡）体积、块段泥质灰岩（覆盖层）体积估算时则选择水平投影地质块段法，根据其各自投影面积与块段平均厚度可直接计算体积；在块段内剥离（夹层）体积估算时选择平行断面法，这是考虑各工程控制程度及外推原则；最后在块段动用（采空区）矿石体积估算时选择水平投影地质块段法结合水平断面法，这是出于实际情况考虑，因矿区内露天采场分台阶开采，各台阶高度基本一致，选用上述方法最为恰当。参参 考考 文文 献献 1贾宇飞,常文强,齐福辉,等.内蒙古自治区鄂尔多斯市西金矿冶有限责任公司一采矿区冶金熔剂用石英岩矿生产详查报吿R.内蒙古自治区鄂尔多斯市:内蒙古煤炭地质勘查（集团）一一七有限公司,2017.2贾宇飞,常文强,齐福辉,等.内蒙古自治区鄂尔多斯市西金矿冶有限责任公司一采矿区冶金熔剂用石英岩矿工业生产情况报告R.鄂尔多斯市:内蒙古煤炭地质勘查（集团）一一七有限公司,2017.第1期 武海，等：综合应用多种估算方法于资源储量估算以内蒙古某冶金熔剂用石英岩矿为例 179 3王强,李刚,等.内蒙古自治区鄂尔多斯市西金矿冶有限责任公司一采矿区冶金熔剂用石英岩矿矿产资源开发利用方案R.包头市:包钢集团设计研究院（有限公司）,2017.4孙玉建,孟伟,万会.矿产资源储量估算中工程控制程度划分的探索J.地质与勘探,2006(06):81-84.5GB-T 17766-2020:固体矿产资源储量分类S.北京:中华人民共和国自然资源部,2020.6DZT0207-2020:矿产地质勘查规范 硅质原料类S.北京:中华人民共和国自然资源部,2020.7卢玲敏,李东雪.地质块段法在新三矿资源储量估算的应用J.煤炭与化工,2021,44(12):44-46.8曹建洲,赵远由,谢环宇.地质块段法在固体矿产资源储量估算的应用探讨J.矿产勘查,2015,6(04):466-470.9肖玉华,吴干华.固体矿产地质勘查资源/储量估算的几种方法J.西部探矿工程,2012(05):117-118+121.10梁景利.关于传统固体矿产资源储量估算流程及估算参数选择的探讨J.有色金属(矿山部分),2021(01):53-61.11张起钻,杨建功.固体矿产资源储量估算应注意的问题J.地质与勘探,2008(04):74-78.12程海伟.资源储量估算中地质块段法与剖面法对比分析J.新疆有色金属,2020,43(01):44-45.13唐攀,唐菊兴,林彬,等.传统几何法与地质统计学法在矿产资源储量估算中的对比分析J.地质科技情报,2016,35(01):156-160.14王小丹,王标,牛水源.常用资源储量估算方法的对比分析J.四川有色金属,2015(02):5-7.A variety of estimation methods are applied to the estimation of resource reservesA case study of a quartzite ore used for metallurgical flux in Inner Mongolia Wu Hai1,2，Liu Xiaolong2，Fu Xin2 1 Sinochem Mingda(Inner Mongolia)Holding Co.,LTD.,Hohhot,Inner Mongolia,010010,China 2 Inner Mongolia Geological Exploration Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau,Hohhot,Inner Mongolia,010010,China Abstract Based on the application examples of contour line method,horizontal projection geological block method,parallel section method and horizontal projection geological block section method,Coordinating with the horizontal section method in mine resource reserve estimation,this paper studies the comprehensive application of various reserve estimation methods in mine resource reserve estimation,the comprehensive application of various reserve estimation methods in mine resource reserve estimation is studied.According to the practical application,the comprehensive application of various reserve estimation methods in mine resource reserves estimation not only has the characteristics of high efficiency and accuracy,but also reduces the influence of various factors on the ore body resource reserves,making the resource reserves estimation more accurate.Key words：Estimation of the quartzite ore reserves，Contour method，Horizontal projection geological block method，Parallel section method