Nghiên cứu ứng dụng phần mềm datamine trong tính toán trữ lượng và phục vụ quản lý hoạt động khai thác khoáng sản

Các thông số cơ bản được sử dụng để tính toán trữ lượng khoáng sản rắn Nhìn chung tất cả các phương pháp tính trữ lượng khoáng sản rắn đều có một điểm chung đó là đều được mô phỏng và p

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

VIỆN NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

- -

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM DATAMINE TRONG TÍNH TOÁN TRỮ LƯỢNG VÀ PHỤC VỤ QUẢN LÝ HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN

6394

08/6/2007

HÀ NỘI – 2006

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

VIỆN NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM DATAMINE TRONG TÍNH TOÁN TRỮ LƯỢNG VÀ PHỤC VỤ QUẢN LÝ

HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC KHOÁNG SẢN

HÀ NỘI – 2006

MỤC LỤC

CÁC THUẬT NGỮ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG BÁO CÁO 1

MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG I - TÍNH TRỮ LƯỢNG KHOÁNG SẢN RẮN 4

I.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TRỮ LƯỢNG TRUYỀN THỐNG 4

I.1.1 Các thông số cơ bản được sử dụng để tính toán trữ lượng khoáng sản rắn 4

I.1.1.1 Thể trọng 5

I.1.1.2 Tỷ trọng 5

I.1.1.3 Độ ẩm 5

I.1.1.4 Độ lỗ hổng 5

I.1.1.5 Chiều dày 5

I.1.2 Các phương pháp khoanh ranh giới thân quặng để tính trữ lượng 6

I.1.3 Các phương pháp tính hàm lượng trung bình 8

I.1.4 Cơ sở toán học của các phương pháp tính trữ lượng truyền thống 10

I.1.4.1 Phương pháp trung bình số học 10

I.1.4.2 Phương pháp khối địa chất 11

I.1.4.3 Phương pháp khối khai thác 11

I.1.4.4 Phương pháp mặt cắt (tuyến hoặc song song) 13

I.1.4.5 Phương pháp đa giác (hình nhiều cạnh) 16

I.1.4.6 Phương pháp hình tam giác 17

I.1.4.7 Phương pháp đường đẳng cao 18

I.1.4.8 Phương pháp đường đẳng trị 19

I.1.4.9 Các phương pháp tính trữ lượng khác 20

I.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TRỮ LƯỢNG BẰNG PHẦN MỀM DATAMINE 20

I.2.1 Quy trình tính toán trữ lượng trong phần mềm Datamine 21

I.2.2 Cấu trúc file dữ liệu của phần mềm Datamine 22

I.2.2.1 Chuẩn bị dữ liệu đầu vào 22

I.2.2.2 Cấu trúc file cơ sở dữ liệu trong Datamine 24

I.2.2.2.1 File thông tin về các lỗ khoan (Drillhole file) 24

I.2.2.2.2 File thông tin về các string và các đường biên (String and perimeters file) 25

I.2.2.2.3 File thông tin về các điểm (Point file) 25

I.2.2.2.4 File thông tin về khung dây (Wireframe file) 26

I.2.2.2.5 File thông tin về mô hình (Model Files) 27

I.2.2.2.6 File thông tin về mặt cắt (Section files) 28

I.2.3 Xây dựng mô hình khung dây (WIREFRAME MODELING) và mô hình khối

(BLOCK MODEL) cho thân quặng 28

I.2.4 Các phương pháp nội suy hàm lượng trong phần mềm Datamine 30

I.2.4.1 Quy trình nội suy hàm lượng trong phần mềm Datamine 30

I.2.4.2 Khái quát về nội suy hàm lượng 30

I.2.4.3 Khái quát về chương trình ESTIMA 32

I.2.4.3.1 Chương trình ESTIMA 32

I.2.4.3.2 Một số yếu tố cần lưu ý 33

I.2.4.4 Các phương pháp nội suy hàm lượng trong Datamine 36

I.2.4.4.1 Người láng giềng gần nhất 36

I.2.4.4.2 Nghịch đảo khoảng cách mũ (IPD) 37

I.2.4.4.3 Kriging 39

I.2.4.4.4 Ước lượng Sichel T 43

I.2.4.5 Một số yếu tố nội suy hàm lượng khác trong Datamine 43

I.2.4.5.1 Nội suy cell mẹ 43

I.2.4.5.2 Phép phân tán cell 44

I.2.4.5.3 Số lượng tối thiểu các điểm 44

I.2.4.5.4 Sao chép giá trị các trường 45

I.2.4.5.5 Cập nhật khối thể tích 45

I.2.4.5.6 Nội suy tại chỗ 45

I.2.4.5.7 Các phương pháp nội suy bổ sung 46

I.2.4.5.8 Vấn đề tối ưu hóa thời gian xử lý trong các phép nội suy 46

I.2.4.5.9 Tìm kiếm mẫu (Sample search) 46

I.2.4.5.10 Các đa biến số (Multiple variables) 46

I.2.4.5.11 Các điểm phân tán trong cell 46

I.2.4.5.12 Số lượng mẫu 47

I.2.4.5.13 Kriging variance 47

I.2.4.5.14 Tham số @FVALTYPE 47

I.2.4.5.15 Tham số @FSTEP 48

I.2.4.6 Khái quát về cấu trúc dữ liệu sử dụng cho ESTIMA để nội suy hàm lượng 48

I.2.4.6.1 File Mô hình nguyên mẫu 48

I.2.4.6.2 File dữ liệu mẫu 49

I.2.4.6.3 File các tham số khối thể tích tìm kiếm 49

I.2.4.6.4 File các tham số nội suy 55

I.2.4.6.5 File mô hình cho những thân quặng đặc biệt 64

I.3 ĐÁNH GIÁ TRỮ LƯỢNG QUẶNG 68

I.3.1 Đánh giá trữ lượng của mô hình khối mỏ trong giới hạn của 1 string 68

I.3.2 Đánh giá trữ lượng của mô hình khối mỏ trong giới hạn của 1 cặp strings 70

I.3.3 Đánh giá trữ lượng của mô hình khối mỏ trong giới hạn của tất cả các strings 71

I.3.4 Đánh giá trữ lượng của mô hình khối mỏ trong giới hạn một wireframe 71

CHƯƠNG II - TÍNH TRỮ LƯỢNG MỎ BAUXIT TÂN RAI - LÂM ĐỒNG VÀ ĐỐI SÁNH KẾT QUẢ 73

II.1 KHÁI QUÁT VỀ KHU VỰC MỎ BAUXIT TÂN RAI 73

II.1.1 Vị trí địa lý 73

II.1.2 Đặc điểm địa hình, khí hậu và thực vật 73

II.1.2.1 Đặc điểm địa hình 73

II.1.2.2 Đặc điểm khí hậu 73

II.1.2.3 Đặc điểm thảm thực vật tự nhiên 74

II.1.3 Đặc điểm hệ thống thủy văn 74

II.1.4 Đặc điểm giao thông 74

II.1.5 Đặc điểm kinh tế nhân văn 74

II.1.6 Lịch sử nghiên cứu địa chất 74

II.1.6.1 Giai đoạn trước 30 tháng 4 năm 1975 74

II.1.6.2 Giai đoạn sau 30 tháng 4 năm 1975 75

II.2 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG TÂN RAI, BẢO LỘC 77

II.2.1 Địa tầng 77

II.2.1.1 Hệ tầng La Ngà (J 2 ln) 77

II.2.1.2 Hệ tầng Di Linh (N 1 3 - N 2 1 dl) 77

II.2.1.3 Hệ tầng Đại Nga (βN 2 đn) 78

II.2.1.4 Hệ tầng Tân Rai (βN 2 1-2 tr) 78

II.2.2 Các thành tạo xâm nhập 78

II.2.3 Địa mạo 78

II.2.4 Khoáng sản 79

II.2.4.1 Quặng bauxit 79

II.2.4.2 Các loại khoáng sản khác 79

II.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT MỎ 79

II.3.1 Địa tầng 79

II.3.1.1 Hệ tầng La Ngà (J 2 ln) 80

II.3.1.2 Hệ tầng Tân Rai (β N 2 1-2 tr) 80

II.3.1.3 Hệ Đệ Tứ (Q) 80

II.3.2 Kiến tạo 80

II.3.2.1 Đặc điểm của cấu trúc kiến tạo 80

II.3.2.2 Các đứt gãy 81

II.3.3 Địa mạo 81

II.3.4 Đặc điểm vỏ phong hóa bauxit laterit 81

II.3.4.1 Đặc điểm vỏ phong hóa khu tây mỏ Tân Rai 83

II.3.4.2 Đặc điểm phân bố của bauxit trong vỏ phong hoá 84

II.3.5 Đặc điểm địa chất các thân quặng 85

II.4 ĐẶC ĐIỂM CHẤT LƯỢNG QUẶNG 85

II.4.1 Thành phần vật chất và tính chất vật lý của quặng 85

II.4.1.1 Đặc điểm tự nhiên của quặng bauxit 85

II.4.1.2 Thành phần khoáng vật quặng 85

II.4.1.3 Thành phần hoá học của quặng bauxit 86

II.4.1.4 Đặc điểm thành phần độ hạt 86

II.4.1.5 Các tính chất cơ lý của quặng 87

II.4.2 Kết quả nghiên cứu công nghệ sản xuất alumin 87

II.5 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM DATAMINE VÀO TÍNH TOÁN TRỮ LƯỢNG BAUXIT KHU TÂY MỎ BAUXIT TÂN RAI LÂM ĐỒNG 88

II.5.1 Chỉ tiêu tính trữ lượng 88

II.5.2 Phương pháp tính trữ lượng 88

II.5.2.1 Phương pháp tính trữ lượng trong phần mềm Datamine 88

II.5.2.2 Công thức tính trữ lượng 88

II.5.3 Tính toán trữ lượng bauxit khu tây mỏ Bauxit Tân Rai bằng phần mềm Datamine 89

II.5.3.1 Chuẩn bị số liệu tính toán trữ lượng bauxit 89

II.5.3.2 Xây dựng cấu trúc và mô phỏng các giếng khoan trong không gian 3 chiều 92

II.5.3.3 Xây dựng mặt cắt song song của các thân quặng 93

II.5.3.4 Xây dựng mô hình khung dây (WIREFRAME MODELING) cho thân quặng 93

II.5.3.5 Xây dựng mô hình khối (BLOCK MODEL) các thân bauxit 94

II.5.3.6 Nội suy hàm lượng bauxit trong BLOCK MODEL của các thân quặng 96

II.5.4 Kết quả tính trữ lượng bauxit 98

II.5.5 Đánh giá và so sánh kết quả tính trữ lượng 99

II.5.6 Đánh giá và so sánh quá trình thiết kế thân quặng 99

II.5.6.1 Thiết kế mặt cắt đứng qua các thân quặng 99

II.5.6.2 Mô phỏng thân quặng 100

II.5.7 Đánh giá và so sánh phương pháp nội suy hàm lượng và phương pháp tính toán trữ lượng quặng 101

II.5.8 So sánh kết quả tính toán trữ luợng quặng 102

CHƯƠNG III - TÍNH TRỮ LƯỢNG MỎ SẮT QUÝ XA - LAO CAI 107

III.1 KHÁI QUÁT VỀ MỎ SẮT QUÝ XA 107

III.1.1 Vị trí 107

III.1.2 Đặc điểm địa lý tự nhiên 107

III.1.3 Đặc điểm địa chất 108

III.1.4 Đặc điểm cấu trúc và chất lượng quặng 108

III.2 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM DATAMINE VÀO TÍNH TOÁN TRỮ LƯỢNG MỎ SẮT QUÝ XA 110

III.2.1 Sơ lược về mỏ sắt Quý Xa 110

III.2.2 Chỉ tiêu thăm dò tính trữ lượng quặng 111

III.2.2.1 Chỉ tiêu thăm dò tính trữ lượng loại tinh quặng 111

III.2.2.2 Chỉ tiêu thăm dò tính trữ lượng loại bẩn quặng .112

III.2.3 Phương pháp tính trữ lượng 112

III.2.3.1 Tính trữ lượng theo phương pháp thủ công 112

III.2.3.2 Tính trữ lượng trong phần mềm Datamine 113

III.2.4 Tính toán trữ lượng mỏ sắt Quý Xa bằng phần mềm Datamine 114

III.2.4.1 Chuẩn bị số liệu tính toán trữ lượng 114

III.2.4.2 Xây dựng cấu trúc và mô phỏng các giếng khoan trong không gian 3 chiều 116

III.2.4.3 Xây dựng mặt cắt song song của các thân quặng 116

III.2.4.4 Xây dựng mô hình khung dây (WIREFRAME MODELING) cho thân quặng 117

III.2.4.5 Xây dựng mô hình khối (BLOCK MODEL) các thân quặng 119

III.2.4.6 Nội suy hàm lượng các yếu tố thành phần trong BLOCK MODEL của các thân quặng 120

III.3 Kết quả tính trữ lượng mỏ sắt Quý Xa 122

KẾT LUẬN 124

TÀI LIỆU THAM KHẢO 125

PHỤ LỤC KÈM THEO 126

PHỤ LỤC 1- MẶT CẮT TUYẾN 35 đến 45 – KHỐI TRỮ LƯỢNG CẤP B, KHU TÂY, MỎ BAUXIT TÂN RAI, LÂM ĐỒNG 127

PHỤ LỤC 2 - MẶT CẮT TUYẾN 1 - 69 – KHỐI TRỮ LƯỢNG CẤP C1, KHU TÂY, MỎ BAUXIT TÂN RAI, LÂM ĐỒNG 139

PHỤ LỤC 3- MẶT CẮT ĐỨNG THÂN QUẶNG THEO CÁC TUYẾN +08, +06, +04, +02, 00, -02, -04 MỎ SẮT QUÝ XA, LÀO CAI 175

PHỤ LỤC 4 - MẶT CẮT ĐỨNG THÂN QUẶNG THEO CÁC TUYẾN -04, -08, -12, -16, -20, -24 MỎ SẮT QUÝ XA, LÀO CAI 183

PHỤ LỤC 5 - BÁO CÁO KINH TẾ 183

CÁC THUẬT NGỮ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG BÁO CÁO

Thuật ngữ sử dụng

trong báo cáo

Thuật ngữ tiếng Anh tương ứng

Giải thích

điểm point Một dạng mô phỏng 1 thực thể không gian đơn giản nhất, mang đầy đủ các thuộc

tính cả về tọa độ không gian cũng như các đặc tính khác mà điểm đó mô phỏng

đường line, polyline Bao gồm một tập hợp các điểm liên tục cùng nằm trong một mặt phẳng

contour đường đẳng trị,

đường giới hạn, đường contour

Được tạo nên từ các đường đóng kín, gồm một tập hợp các điểm có thể mang một giá trị đồng nhất của một thuộc tính nào đó

polygon vùng Là một vùng, một diện tích được giới hạn bởi các đường đóng kín hoặc bởi một

đường contour

string contour Bao gồm một tập hợp các đường đóng kín không nằm trên cùng một mặt phẳng.

Trong mô hình khối mỏ, string có thể là các đường gờ, rìa khối

vành đai,

perimeter

perimeter Là một diện tích được giới hạn bởi một tập hợp các string đóng kín, tạo nên các

vành đai phân chia giữa các khối mỏ

cell cell Có nhiều dạng khối hình học có thể được sử dụng để mô phỏng một thực thể nào

đó trong không gian Tuy nhiên, dạng khối đơn giản nhất thể hiện được trong

không gian ba chiều là một khối chữ nhật, hay còn gọi là cell Tập hợp các cell đó

sắp xếp trong không gian theo một mạng các ô lưới Đây cũng là dạng khối được

sử dụng phổ biến nhất trong xây dựng các mô hình khối bởi tính hiệu quả của chúng khi xử lý bằng máy tính

cell mẹ, cell chính parent cell Cell lớn nhất trong một mô hình, có các đơn vị kích thước được lưu giữ như

những giá trị mặc định Khái niệm về "cell mẹ" phần lớn mang tính chất mô tả

cell con, cell phụ subcell Cell được sử dụng để phân chia kích thước cell mẹ ra thành các cells nhỏ hơn

cho phù hợp với các kích thước trong các wireframes Sự phân chia càng nhỏ càng làm cho sự phù hợp đó lớn hơn Một cell tương ứng với một bản ghi, vậy

nên sự phân chia qua giới hạn các cell phụ không chắc sẽ nâng cao được kết quả

cuối cùng, mà lại có thể làm đầy bộ nhớ một cách không cần thiết!!!

mô hình khối block model Mục đích của công tác xây dựng một mô hình địa chất là thể hiện một cách chính

xác không những về hàm lượng của một khối mỏ mà còn cả về các đường ranh giới và các cấu trúc nội tại của khối mỏ đó nữa Một mô hình khối địa chất trong

Datamine bao gồm các khối chữ nhật, hay còn gọi là các cell có cùng các kích

đơn vị, trong đó mỗi cell đều phải mang các giá trị thuộc tính của khối mỏ tại điểm

đó (ví dụ như các thuộc tính về tọa độ không gian, các giá trị về hàm lượng, các kiểu đá mẹ, )

khung dây,

wireframe

wireframe Là một sự liên kết giữa các string theo một mạng ô lưới hình tam giác tạo nên

một "bộ khung" mô phỏng cho một mô hình khối mỏ

phương pháp nội

suy

nterpolation method

Variogram variogram Một dạng biểu đồ mô tả các đặc tính liên tục hoặc gián đoạn của một tập hợp mẫu

trong không gian

hệ số Nugget nugget

phương sai variance

hiệp phương sai covariance

không đẳng

hướng khu vực

zonal anisotropy

uốn, uốn nếp unfolding Là phương pháp khôi phục lại hệ tọa độ của thân quặng nằm trong trầm tích bị

uốn nếp về hệ tọa độ ban đầu trước khi chúng bị uốn nếp

mô hình quay rotated model

MỞ ĐẦU

Ngày nay công nghệ thông tin ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau, và nó đang dần dần trở thành công cụ phục vụ không thể thiếu trong mọi lĩnh vực của đời sống kinh tế xã hội Sự phát minh ra máy tính đã và đang hỗ trợ hết sức mạnh mẽ cho người sử dụng trong quá trình xử lý thông tin cũng như các ứng dụng phục vụ nghiên cứu chuyên ngành

Trong khoa học địa chất và tìm kiếm đánh giá khoáng sản rắn nói riêng, với sự hỗ trợ của các công cụ máy tính, phần mềm, các thuật toán địa thống kê ngày càng được hoàn thiện giúp cho các nhà nghiên cứu đánh giá chính xác hơn tài nguyên khoáng sản, mô hình hoá tỉ mỉ các thân quặng sát với thực tế nhất Bên cạnh đó các thông tin được cung cấp, xử lý đa chiều cũng đem lại mức độ chính xác cao hơn trước đây

Công nghệ phần mềm cũng từng bước cũng phát triển song song với sự phát triển của công nghệ thông tin, từ xử lý các bài toán chuyên ngành đơn giản đến việc xử lý các lớp bài toán đa ngành, tích hợp và liên kết với nhiều chương trình khác nhau nhằm tạo ra những phần mềm tiện ích, mạnh - dễ sử dụng - dễ giao tiếp, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của con người trong cuộc sống

và thực tiễn sản xuất Ứng dụng công nghệ thông tin trong lĩnh vực nghiên cứu địa chất - tài nguyên - khoáng sản - môi trường cũng không ngoài mục tiêu tăng cường năng lực nghiên cứu, phục vụ tốt cho công tác quản lý của cấp trên về kiểm chứng trữ lượng khoáng sản của các đơn

vị địa chất, đảm bảo kế hoạch và tiến độ trong nghiên cứu và sản xuất

Tại Việt Nam hiện nay, công tác điều tra thăm dò địa chất, đánh giá trữ lượng và khai thác mỏ được tiến hành bởi rất nhiều công ty, đơn vị nhà nước và tư nhân Tuy vậy, đa phần các công tác này thường được thự hiện theo phương pháp truyền thống, mang tính chất thủ công, việc sử dụng các công cụ máy tính, phần mềm tham gia vào tính toán là hết sức hạn chế Chính vì vậy việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Datamine trong tính toán trữ lượng và phục

vụ quản lý hoạt động khai thác khoáng sản” là hết sức có ý nghĩa thực tế đối với các nhà quản lý

và các nhà nghiên cứu

Báo cáo này được thành lập theo nội dung hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số 330/BTNMT-HĐKHCN "Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Datamine trong tính toán trữ lượng và phục vụ quản lý hoạt động khai thác khoáng sản" giữa Bộ Tài nguyên và Môi trường và Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản ngày 12/11/2004

Phiếu giao việc số 99 GV/VĐKS-KH.TC ngày 22/08/2005 của Viện trưởng Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản giao cho Th.S Nguyễn Thành Long làm chủ nhiệm

Văn bản bổ sung Hợp đồng số 330/ BTNMT-HĐKHCN giữa Bộ Tài nguyên và Môi trường và Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản ngày 30/03/2006

Các mục tiêu của đề tài là:

Phần mềm Datamine là phần mềm thương mại phục vụ việc điều tra trữ lượng, đánh giá tài nguyên khoáng sản và phục vụ đắc lực cho quản lý hoạt động khai thác khoáng sản

Do vậy thông qua đề tài này lần đầu tiên chúng ta sẽ có được một công cụ mạnh, đầy đủ nhất, đồng bộ nhất so từ trước tới nay trong việc đánh giá trữ lượng, tài nguyên khoáng sản và đồng thời được đi kèm theo là sự chuyển giao công nghệ từ Hãng phần mềm một cách đầy đủ nhất, tỉ mỉ nhất

Trên cơ sở nắm vững và sử dụng thành thạo phần mềm Datamine nhằm tăng cường năng lực quản lý nhằm phục vụ nghiên cứu điều tra địa chất và khai thác mỏ của các cơ quan quản lý Viện, Cục, Bộ, Ngành

Phục vụ công tác quản lý của Bộ: kiểm chứng kết quả nghiên cứu thăm dò, tính toán trữ lượng của các đơn vị địa chất trong Bộ, các doanh nghiệp liên doanh khai thác khoáng sản khi có yêu cầu của cơ quan quản lý cấp Bộ

Tiết kiệm thời gian trong nghiên cứu, điều tra địa chất, tính toán trữ lượng và thiết

kế khai thác mỏ

Nâng cao và phát triển ứng dụng công nghệ thông tin trong nghiên cứu điều tra địa chất - tài nguyên - môi trường theo yêu cầu thực tiễn phát triển kinh tế xã hội Giải quyết lớp bài toán địa chất gắn với thiết kế, khai thác mỏ, khôi phục tài nguyên đất

Triển khai, chuyển giao và hướng dẫn sử dụng phần mềm Datamine trong tính toán trữ lượng khoáng sản rắn cho các đơn vị nghiên cứu địa chất, điều tra, đánh giá, thăm dò nâng cấp trữ lượng khi có yêu cầu của cơ quan quản lý cấp Cục, Bộ, Ngành…

Tuy nhiên trong quá trình triển khai nghiên cứu, kinh phí để thực hiện đề tài rất hạn chế nên việc triển khai, chuyển giao và hướng dẫn sử dụng phần mềm Datamine trong tính toán trữ lượng khoáng sản rắn cho các đơn vị nghiên cứu địa chất, điều tra, đánh giá, thăm dò nâng cấp trữ lượng khi có yêu cầu của cơ quan quản lý cấp Cục, Bộ, Ngành… sẽ được tiến hành sau; và các mục tiêu đề ra của đề tài nghiên cứu khoa học cũng bị hạn chế và chỉ tập trung vào những công việc sau đây:

Tiếp nhận đầy đủ sự chuyển giao công nghệ từ Hãng phần mềm, kết hợp với việc nghiên cứu chi tiết về phần mềm Datamine để hoàn thành báo cáo hướng dẫn sử dụng phần mềm Datamine cũng như các phương pháp đánh giá trữ lượng khoáng sản rắn bằng phần mềm Datamine

Thử nghiệm tính toán trữ lượng cho mỏ bauxit Tân Rai - Lâm Đồng và đối sánh kết quả tính trữ lượng bằng Datamine ở mỏ Bauxit Tân Rai-Lâm Đồng với các đánh giá trước đây

Thử nghiệm tính toán trữ lượng cho mỏ Fe Quý Xa

Trong đó khối lượng công việc bước I (2004-2005) của đề tài đã hoàn thành:

Chuyên đề xây dựng và cập nhật CSDL của mỏ bauxit Tân Rai - Lâm Đồng

Chuyên đề xây dựng và cập nhật CSDL của mỏ sắt Quý Xa

Chuyên đề xây dựng và cập nhật CSDL một số khối trữ lượng của mỏ đá vôi xi măng Tràng Đà - Tuyên Quang

Trong đó khối lượng công việc bước II (2005-2006) của đề tài là:

Nghiên cứu các phương pháp tính trữ lượng khoáng sản rắn trong phần mềm Datamine

Tính toán trữ lượng cho mỏ bauxit Tân Rai - Lâm Đồng

Đối sánh kết quả tính trữ lượng bằng Datamine ở mỏ Bauxit Tân Rai-Lâm Đồng với các đánh giá trước đây, đồng thời đánh giá những điểm mạnh và những tồn tại của các phương pháp tính Tính toán trữ lượng cho mỏ Fe Quý Xa

Do đặc thù của đề tài là nghiên cứu có tính chất thử nghiệm, cũng như thời gian và kinh phí có hạn nên phạm vi, số liệu và mức độ nghiên cứu cũng sẽ chỉ dừng ở mức nhất định rất mong sự đóng góp của bạn đọc

CHƯƠNG I TÍNH TRỮ LƯỢNG KHOÁNG SẢN RẮN

I.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TRỮ LƯỢNG TRUYỀN THỐNG

I.1.1 Các thông số cơ bản được sử dụng để tính toán trữ lượng khoáng sản rắn

Nhìn chung tất cả các phương pháp tính trữ lượng khoáng sản rắn đều có một điểm chung đó là đều được mô phỏng và phát triển từ những mô hình, công thức toán học tính toán thể tích đơn giản Do vậy có một số yếu tố nhất định là không thể thiếu được trong mọi mô hình tính toán và trong mọi phần mềm tính trữ lượng, và phần mềm Datamine cũng không phải là ngoại lệ

Để tính toán trữ lượng của một mỏ khoáng sản rắn, công việc đầu tiên chúng ta cần tiến hành đó

Trong đó:

S- diện tích;

m- chiều dày trung bình thân quặng,

Trữ lượng thành phần có ích tính theo công thức:

Trong bài toán ước lượng, tính toán trữ lượng khoáng sản thì các thông số cơ bản tham gia vào tính toán thường bao gồm các thông số như thể trọng, tỷ trọng, độ ẩm, độ lỗ hổng, chiều dày thân quặng,…

I.1.1.5 Chiều dày

Để tính trữ lượng khoáng sản cần biết chiều dày thật của thân quặng trong từng điểm cắt của nó

(theo công trình khai đào, lỗ khoan), cũng như chiều dày thật trung bình của công trình, của khối hay khu mỏ

Xác định chiều dày trung bình của than khoáng sản được tiến hành bằng các phương pháp sau đây:

1 Phương pháp trung bình số học, nếu chiều dày từng phần đo theo từng mặt cắt của than khoáng phân bố tương đối đều đặn trên diện tích tính trữ lượng;

2 Phương pháp cân bằng các giá trị từng phần của chiều dày với chiều dài hay diện tích ảnh hưởng tới chúng nếu số đo chiều dày phân bố không đồng đều

Chiều dày có giá trị Một số than khoáng sản không khai thác được đến lúc bị vát mỏng hoàn

toàn, mà chỉ khai thác tới một độ dày tối thiểu giới hạn nào đó, dưới đó khai thác không còn lợi nữa Trong những trường hợp đó,.trữ lượng không tính trong ranh giới kẻ theo đường vát mỏng hết của thân khoáng sản (ranh giới bằng không), mà tính trong đường khoanh theo chiều dày công nghiệp tối thiểu (ranh giới chiều dày có giá trị) – chiều dày công tác Lúc tính trữ lượng than phải phân ra chiều dày chung, chiều dày khai thác, chiều dày có ích

Chiều dày chung – Tổng chiều dày tính từ mái đến trụ vỉa than, kể tất các lớp đá kẹp; Chiều dày khai thác – Tổng chiều dày than và các lớp đá kẹp trong phần có giá trị của vỉa

Chiều dày khai thác có thể lớn hơn chiều dày có giá trị, nhưng không bao giờ nhỏ hơn nó;

Chiều dày có ích – Tổng chiều dày các tập than phải khai thác trong khoảng có ích của vỉa

I.1.2 Các phương pháp khoanh ranh giới thân quặng để tính trữ lượng

Việc khoanh ranh giới thân quặng tính trữ lượng là sự xác định và giới hạn diện tích thân quặng trên bản đồ địa hình hoặc bản đồ công trình, trên mặt cắt có các công trình thăm dò và các vết lộ

tự nhiên Ranh giới thân quặng tính trữ lượng có thể là:

ranh giới tự nhiên của các thân khoáng sản

đường có chiều dày công nghiệp tối thiểu của các thân khoáng sản

đường số 0 của hàm lượng thành phần có ích trong thân khoáng sản

đường chia các kiểu, loại khoáng sản khác nhau

đường giới hạn các khối của than khoáng sản có trữ lượng các cấp khác nhau

đường chia các khu có điều kiện khai thác và mỏ vỉa khác nhau của mỏ

Khi khoanh diện tích thân quặng người ta vẽ đường ranh giới trong và đường ranh giới ngoài

Đường ranh giới trong là đường nối các công trình thăm dò biên đã phát hiện được quặng đạt chỉ

tiêu công nghiệp về hàm lượng và chiều dày Đường ranh giới ngoài là đường vẽ ngoài các công

trình biên đã phát hiện được quặng có giá trị công nghiệp Việc khoanh này có thể tiến hành bằng phương pháp nội suy hay ngoại suy

Việc khoanh ranh giới thân quặng bằng phương pháp nội suy là dựa vào các số liệu có được giữa hai công trình liền kề với điều kiện giả thiết giữa các công trình đó chúng thay đổi từ từ

Việc khoanh ranh giới thân quặng bằng phương pháp ngọai suy xác định chiều dày hay hàm lượng quặng nằm ngoài phạm vi công trình thăm dò Người ta phân biệt ngoại suy có giới hạn và ngoại suy không giới hạn Ngoại suy giới hạn là kẻ đường khoanh ngoài gữa công trình phát hiện được và không phát hiện được khoáng sản Ngoại suy không giới hạn là đường ranh giới ngoài khoanh ngoài phạm vi giới hạn trong thân quặng mà ở đó không có công trình thăm dò

Xác định đường khoanh công nghiệp đẳng thị bằng phương pháp nội suy Nếu phải vẽ ranh giới

giữa các mẫu hoặc các công trình đạt và không đạt chỉ tiêu công nghiệp thì người ta thường sử dụng cách nội suy bằng phương pháp đồ thị và giải thích để tìm hiểu các điểm chuẩn Nội suy bằng phương pháp giải tích theo công thức sau:

Lm -m

m -m

k a

n a

trong đó:

X - khoảng cách từ mẫu a lấy từ công trình chứa quặng đạt chỉ tiêu công nghiệp tối thiểu

ma - chiều dày hoặc hàm lượng hoặc tích của chúng (m%) theo mẫu a của quặng đạt chỉ tiêu công nghiệp tối thiểu

mn - giá trị đạt chỉ tiêu tối thiểu của chiều dày hoặc hàm lượng hoặc tích của chúng tại điểm n

mk - chiều dày hoặc hàm lượng hoặc tích của chúng theo mẫu k lấy trong công trình có hàm lượng không đạt chỉ tiêu công nghiệp tối thiểu

L – Khoảng cách giữa các mẫu a và k

Xác định đường khoanh ranh giới bằng phương pháp ngoại suy Nếu một trong hai công trình kề

nhau có chỉ số đạt, còn công trình kia có chỉ số không về chiều dày, hàm lượng thành phần có ích

và phần trăm mét giữa chúng được xác định bằng phương pháp ngoại suy có giới hạn

Người ta thường giả định các than bị vát nhọn ở nửa giữa khoảng cách giữa các công trình gặp quặng và công trình không có quặng

Khi thân quặng bị vát nhọn đầu từ trung tâm ra phía ngoài mà các công trình thăm dò đã xác định được rõ ràng thì có thể ngoại suy theo góc vát nhọn trung bình

Chiều dày trung bình (hay hàm lượng) của thân quặng được xác định thao đường khoanh của các công trình biên:

n

l

l l

tb

+++

và khoảng cách trung bình giữa các công trình biên có quặng với công trinh biên không quặng là:

n

)n -(n

r

)b -(b

r )a -(a

r

tb

+++

tb

rl

2

r2

l2

l

Trong đó:

la - chiều dài (hoặc hàm lượng) của thân quặng tại công trình a

Nối các điểm vát mỏng lại ta sẽ được ranh giới số 0 của thân quặng

Đối với các mỏ dạng mạch thì việc xác định ranh giới được làm theo một trong các cách sau: Theo hình bình hành: lấy xuống dưới công trình cuối cùng 1/4 chiều dài của thân quặng đã được thăm dò Khi dựng hình bình hành thì chiều dày thân quặng bằng chiều dày trung bình (mtb) tính theo cả công trình Thể tích hình bình hành tính theo công thức:

.mLL4

1 L.m

Theo hình tháp có chiều cao bằng 1/2 chiều dài thân quặng được thăm dò

Theo hình bình hành hoặc lăng trụ cụt với việc xác định ranh giới thân quặng theo một chiều sâu quy ước Khi thân quặng có chiều dài lơn (1000 - 1500m) thì ngoại suy theo chiều sâu bằng 1/4 chiều dài thân quặng đã được thăm dò theo hình bình hành hoặc 1/2 chiều dài theo hình lăng trụ hoặc hình tháp là không có cơ sở về mặt địa chất Chiều sâu quy ước được xác định bằng cách so sánh với các mỏ tương tự đã khai thác hoặc theo chiều sâu giới hạn có thể khai thác

Đối với các thân quặng dạng đẳng thước thì ranh giới ngoài được quy ước bằng 1/2 chiều ngang thân quặng

Đối với thân quặng dạng ống thì chiều sâu ngoại suy bằng 1 hoặc 2 tầng khai thác

I.1.3 Các phương pháp tính hàm lượng trung bình

Có 2 phương pháp tính hàm lượng trung bình hay được sử dụng hiện nay đó là:

Phương pháp trung bình số học

Phương pháp trung bình cân bằng

Trong đó phương pháp trung bình cân bằng có thể chia ra tùy theo từng trường hợp cụ thể:

- Trung bình cân bằng theo chiều dày

- Trung bình cân bằng theo chiều dày và thể trọng

- Trung bình cân bằng theo chiều dày và khoảng cách lấy mẫu

- Trung bình cân bằng theo chiều chiều dày và diện tích

Việc tính hàm lượng trung bình thành phần có ích theo lõi khoan sẽ được tiến hành khi tỷ lệ lấy mẫu trên 60% qua thân quặng Khi đó hàm lượng trung bình được tính theo trung bình số học hoặc trung bình cân bằng

Khi tỷ lệ lấy mẫu không đủ thì hàm lượng trung bình được tính theo công thức:

lõi d

tb c c

Trong đó:

cd - hàm lượng trung bình quy đổi tỷ lệ với chiều dài của các đoạn lấy mẫu riêng biệt

clõi- hàm lượng trung bình quy đổi tỷ lệ với chiều dài của lõi khoan lấy được

Trong đó:

l - chiều dài các đoạn lấy mẫu, tính bằng m;

l’ - chiều dài các lõi khoan tương ứng với các đoạn lấy mẫu, tính bằng m

Việc xác định hàm lượng trung bình theo lõi khoan và mùn khoan được tính cho từng khoảng hoặc từng đoạn theo công thức:

k

m m lõi lõi tb

V

V cV c

(15) Trong đó:

Vlõi - thể tích lõi khoan

clõi - hàm lượng thành phần có ích trong lõi khoan;

Vm - thể tích mùn khoan và bùn;

Cm - hàm lượng tành phần có ích trong mùn khoan và bùn;

Vk - thể tích lỗ khoan đoạn qua thân quặng hoặc thể tích chung của lõi, bùn và mùn khoan Trong đó:

4

.LπD

4100

n.L

πDV

2 lõi

100

n)-(100L4

d4

).Ld-π(D

Trong đó:

Dc - đường kính kỗ khoan đoạn qua thân quặng, m;

dlõi - đường kính lõi khoan, m;

L - chiều dài phần lấy mẫu ở lỗ khoan, m;

n - tỷ lệ lấy lõi khoan, %

Nếu các lõi khoan và mùn khoan qua quặng được cân có hệ thống thì hàm lượng trung bình thành phần có ích có thể tính theo công thức:

.%

q

qcqcC

m 1

m m 1 1p tb

c1-hàm lượng thành phần có ích theo lõi khoan (%)

Cm-hàm lượng thành phần có ích theo mùn khoan (%)

q1-trọng lượng lõi khoan, tính bằng gam hoặc kg

qm-trọng lượng mùn khoan, tính bằng gam hoặc kg

Công thức này được dùng trong trường hợp mùn và bùn khoan có trọng lượng gần với lý thuyết, không bị nhiễm bẩn nhiều hay bị tổn thất lớn

Việc tính toán hàm lượng trung bình theo lõi và mùn khoan là bắt buộc phải làm kỹ lưỡng Nhưng độ chính xác của hàm lượng tính được lại rất thấp Vì vậy phải tìm mọi cách để nâng cao tỷ lệ lấy mẫu Hàm lượng thành phần có ích trong mẫu sa khoáng lấy theo giếng (theo mẫu đơn hoặc mẫu nhóm có chiều dài mẫu như nhau) được tính:

v.n

q

Trong đó:

C - hàm lượng thành phần có ích trên m3 cát mẫu

q - trọng lượng thành phần có ích thu được khi đãi n batê cát

v - thể tích 1 batê cát đem đãi, tính cả đá tảng không bị tơi

n - số batê cát đem đãi

Hàm lượng trung bình thành phần có ích trong giếng theo tất cả chiều dày lớp quặng được tính theo phương pháp trung bình cân bằng theo các mẫu đơn nếu chiều dài mẫu không bằng nhau Hàm lượng thành phần có ích trong mẫu sa khoáng lấy theo lỗ khoan máy được tính theo công thức:

Trong đó:

C- hàm lượng thành phần có ích trong mẫu cát;

q-trọng lượng thành phần có ích trong mẫu đãi (vàng, thiếc, platin, kim loại hiếm ); v-thể tích cát đá đổ vào thùng mẫu; việc xác định v rất phức tạp, nhưng rất cần thiết khi tính hàm lượng thành phần có ích; do đó có 2 cách xác định như sau:

Đơn giản và cho kết quả tin cậy là dựa vào thể tích thực tế, tức là xác định thể tích thực tế của mẫu khoan được;

Tính thể tích bằng một ống hình trụ trong đó mẫu được lèn chặt bằng thanh gỗ để làm giảm độ tơi của đá và đẩy nước có từ thùng mẫu ra khỏi ống

I.1.4 Cơ sở toán học của các phương pháp tính trữ lượng truyền thống

I.1.4.1 Phương pháp trung bình số học

Phương pháp trung bình số học được áp dụng khi thân quặng được thăm dò bằng khoan hoặc công trình khai đào cắt qua chiều dày thân quặng Từ thân quặng có ranh giới không bằng phẳng

đã quy về thành một hình đơn giản dạng tấm có diện tích bằng diện tích thân quặng và chiều dày bằng chiều dày trung bình thân quặng tính theo tất cả các công trình thăm dò Chiều dày và hàm lượng được xác đình bằng phương pháp trung bình số học Phương pháp này tính nhanh, khi có công trình phân bố đều đầy đủ và chiều dày thân quặng ổn định

Ví dụ về mẫu tính trữ lượng bằng phương pháp trung bình số học được thể hiện trong bảng 1 và

2 dưới đây:

Bảng 1 Ví dụ về xác định chiều dày và hàm lượng trung bình

Số hiệu lỗ khoan Chiều dày, m Hàm lượng thành phần có ích (%)

I.1.4.2 Phương pháp khối địa chất

Phương pháp khối địa chất là một tổng của phương pháp trung bình cộng theo các khối khác nhau Thân quặng được chia ra nhiều khối theo chiều dày, hàm lượng và cấp trữ lượng khác nhau Nói chung các khối tính trữ lượng được phân chia theo nguyên tắc: mức độ thăm dò để tính trữ lượng theo các cấp khác nhau; theo các hạng quặng khác nhau; theo thứ tự sẽ khai thác

Bảng 3 Ví dụ mô tả về các mẫu được tính trữ lượng bằng phương pháp khối địa chất

Thể tích khối (m 3 )

Thể trọng (T/m 3 )

Trữ lượng quặng (T)

Hàm lượng trung bình TPCI (%)

Trữ lượng thành phần có ích (T)

I.1.4.3 Phương pháp khối khai thác

Phương pháp khôí khai thác được áp dụng cho các thân quặng dạng mạch, dốc đứng Đã có công trình thăm dò cả 4 mặt của khối tính trữ lượng

- Thể tích thân quặng trong phạm vi một khối đã khoanh:

4 3 2 1

4 4 3 3 2 2 1 1

.L.L.LL

.Lm.Lm.Lm.LmS

Trong đó:

S-diện tích khối,

m1, m2, m3, m4-chiều dày trung bình thân quặng theo công trình cắt qua khối

L1, L2, L3, L4 chiều dài công trình

- Trữ lượng quặng được tính theo công thức:

4 3 3 3 2 2 1 1

4 3 4 3 3 3 2 2 2 1 1 1

LmLmLmLm

LmdLmdLmdLmdV

Q

++

+

++

4 3 4 4 3 3 3 3 2 2 2 2 1 1 1 1

LmdLmdLmdLmd

LmdcLmdcLmdcLmdcQ

P

++

+

++

+

trong đó:

c - hàm lượng trung bình thành phần có ích khoanh theo một mặt khối

Nếu khối trữ lượng được khoanh theo 2 hoặc 3 mặt thì công thức này vẫn được áp dụng

Bảng 4 Ví dụ về mẫu tính trữ lượng bằng phương pháp khối khai thác:

Số hiệu

khối dài khối Chiều

(m)

Chiều cao khối (m)

Diện tích khối (m 3 )

Chiều dày trung bình (m)

Thể tích (m 3 )

Thể trọng (T/m 3 )

Trữ lượng quặng (T)

Hàm lượng TPCI (g/T)

Trữ lượng TPCI (T)

có thể sử dụng công thức của A.P Prôcfiev:

- Khi kim loại trong quặng phân bố tương đối đồng đều:

2 1

2 2 1 1

LL

LmLmm

+

+

Trong đó:

m1-chiều dày trung bình theo lò bằng,

m2- chiều dày trung bình theo các lỗ khoan,

L1-chiều dài khối theo lò bằng,

L2- chiều dài khối theo các lỗ khoan

2 2 1 1

2 2 2 1 1 1

LmLm

LmcLmcC

+

+

trong đó:

c1-hàm lượng trung bình theo lò bằng,

c2- hàm lượng trung bình theo các lỗ khoan

I.1.4.4 Phương pháp mặt cắt (tuyến hoặc song song)

Phương pháp mặt cắt (tuyến) được áp dụng cho các thân quặng đạng lớp, vỉa mà các công trình thăm dò được bố trí theo tuyến

Tính trữ lượng theo phương pháp mặt cắt là cộng liên tục trữ lượng các khoảnh nhỏ nhất của thân quặng phân bố giữa các công trình trên tuyến thăm dò lại thành trữ lượng chung trên diện phân bố các mặt cắt Việc tính toán theo thứ tự:

1 Xác định trữ lượng của các khoảnh phân bố giữa 2 công trên tuyến thăm dò khi chiều rộng của các khoảnh đo bằng 1m (đo vuông góc với tuyến thăm dò)

Nói chung một khoảnh như vậy có dạng hình thang Thể tích được tính theo công thức:

.a2

m2m1

trong đó:

V1- thể tích của một khoảnh phân bố giữa 2 công trình trên mặt cắt thăm dò khi chiều rộng của nó là 1m;

m1 và m2-chiều dày của thân quặng trong công trình;

a-khoảng cách giữa các công trình trên tuyến thăm dò

Tích của thể tích V1 với thể trọng d cho ta trữ lượng quặng q1, nhân với hàm lượng trung bình thành phần có ích c1 cho ta trữ lượng kim loại q1

2 Cộng trữ lượng của các khoảnh trong phạm vi mặt cắt thăm dò ta được trữ lượng của một dải chiều rộng 1m dọc theo tiết diện thăm dò

3 Trên cơ sở số liệu trữ lượng của các mặt cắt theo các tuyến thăm dò mà xác định trữ lượng các khoảnh phân bố giữa các mặt cắt hoặc trên diện tích ảnh hưởng của một mặt cắt

Trong trường hợp thể tích nằm đúng giữa 2 mặt cắt thì trữ lượng:

.l2

Q2Q1

trong đó:

Q - trữ lượng của diện tích giữa 2 mặt cắt thăm dò;

Q1 và Q2 - trữ lượng của các dải rộng 1m ở 2 mặt cắt thăm dò

l - khoảng cách giữa 2 tuyến

Công thức này được dùng trong trường hợp trữ lượng của hai mặt cắt chênh lệch <40%, nếu trên thì việc tính trữ lượng trên diện tích giữa 2 tiết diện được tính theo công thức hình nón cụt:

.l3

.QQQQ

4 Tổng cộng trữ lượng của các khoảnh riêng lẻ ta được trữ lượng chung của thân quặng

Trình tự để tính trữ lượng nêu trên chỉ phù hợp với tính trữ lượng theo phương pháp theo tuyến Phương pháp mặt cắt có thể tính đơn giản hơn Theo đó diện tích của các tiết diện trên mặt cắt địa chất được xác định bằng thước hoặc tấm đo diện tích Để tính được thể tích của thân quặng nằm giữa 2 tiết diện hoặc các khoảnh chỉ có 1 tiết diện, thì đem diện tích tiết diện nhân với khoảng cách tương ứng giữ các mặt cắt hoặc với chiều dài ảnh hưởng Nừu trên các mặt cắt lại chia ra các diện nhỏ có các hạng quặng hợc các cấp trữ lượng khác nhau thì thể tích của chúng được tính riêng

Thể tích của các khối bên rìa chỉ dựa vào 1 tiết diện thì được xác định thep công thức tính 1 cái nêm (đối với thân quặng bị vát mỏng theo chiều dài):

H2)(H1Q2)(Q1

α

trong đó:

Q - trữ lượng của diện tích giữa 2 mặt cắt thăm dò,

Q1 và Q2 - trữ lượng của các dải rộng 1m trên 2 mặt cắt thăm dò,

H1 và H2 - đường kẻ từ tâm của mặt cắt này vuông góc với mặt cắt kia,

α- góc giữa 2 mặt cắt thăm dò, tính bằng grat

Bảng 5 Mô tả ví dụ về cách tính trữ lượng bằng phương pháp mặt cắt

N 0 Chiều

dày

(m)

Thể trọng d

(T/m 3 )

Tích m.d

Khoảng cách giữa các lò ngách (m)

Trữ lượng quặng đồng (T)

Hàm lượng Cu ở

lò ngách (%)

Hàm lượng Cu giũa 2 lò ngách (%)

Trữ lượng Cu giũa lò ngách (T)

P = (168.4 + 151.2) 30 = 4794 T

2

I.1.4.5 Phương pháp đa giác (hình nhiều cạnh)

Thực chất của phương pháp này là chia thân quặng hay mỏ ra nhiều hình, mà tâm của hình là một công trình (khoan hay giếng) còn ranh giới là các cạnh được xác định bởi ảnh hưởng theo chiều dày hoặc hàm lượng quặng , của các công trình nằm kề Ranh giới ngoài cùng của thân quặng hay mỏ được vẽ theo ranh giới 0 và các thông số tính trữ lượng khác tính bằng các cách thức đã nêu Mỗi hình được khoanh đều được dựa vào chiều dày thân quặng mà công trình đã gặp Trữ lượng của thân quặng hay mỏ là tổng trữ lượng các các hình theo các cấp khác nhau Phương pháp này thường được áp dụng để tính trữ lượng thân quặng dạng lớp mà các công trình thăm dò có khoảng cách không bằng nhau hoặc chiều dày hoặc hàm lượng ở các công trình rất khác nhau

Bảng 6 Ví dụ về mẫu tính trữ lượng bằng phương pháp khối khai thác

N 0 hình Diện

tích (m 2 )

Chiều dày (m)

Thể tích (m 3 )

Thể trọng (t/m 3 )

Trữ lượng quặng (T)

Hàm lượng Cu (%)

I.1.4.6 Phương pháp hình tam giác

Các hình tam giác có đỉnh là các công trình thăm dò (giếng hay khoan) Cách khoanh ranh giới ngoài của thân qaựng cũng như trên Nhưng trữ lượng của mỗi hình có đến 3 công trình có các thông số tính trữ lượng Do đó trữ lượng tính được có tính chính xác cao

Bảng 7 Ví dụ về mẫu tính trữ lượng bằng phương pháp khối khai thác

giác (m 2 )

Chiều dày thân quặng (m)

Chiều dày trung bình (m)

Thể tích (m 3 )

Thể trọng

Trữ lượng quặng (T)

Hàm lượng

Cu ở các công trình (%)

Hàm lượng

Cu TB (%)

Trữ lượng

Chiều dày trung bình (m)

Thể tích (m 3 )

Thể trọng

Trữ lượng quặng (T)

Hàm lượng

Cu ở các công trình (%)

Tích hàm lượng với chiều dày

Hàm lượng Cu trung bình (%)

Trữ lượng

I.1.4.7 Phương pháp đường đẳng cao

Phương pháp được dùng để tính trữ lượng các thân quặng dạng lớp có chiều dày ổn định Mái của lớp lộ ra trên bề với độ cao bằng nhau (đẳng cao) có hệ thống Khi chiều dày lớp trên 5m thì

có thể vẽ hệ thống đường đẳng cao của lớp lên bề mặt (hìmh )

Theo hệ thống đẳng cao, thể tích của một khoảnh của lớp nằm giữa 2 đường đẳng cao AB và CD bằng diện tích ABCD nhân với chiều dày của lớp m Nếu gọi diện tích ABCD là S thì:

m

Trong đó:

V-thể tích lớp giữa 2 đường đẳng cao, m3;

m-chiều dày trung bình lớp tính theo các công trình thăm dò, m;

l-chiều dài lớp giữa các đường đẳng cao được do trên bình đồ, m;

b-khoảng cách giữa các đường đẳng cao, là trị số trung của nhiều số đo, m;

h-khoảng cách giữa các đường đẳng cao, phụ thuộc vào hệ thống các đường đẳng cao Trữ lượng quặng là tích của thể tích với thể trọng trung bình Cộng tất cả trữ lượng của các đường đẳng cao ta được trữ lượng chung

Bảng 9 Mẫu tính trữ lượng theo phương pháp đường đẳng cao

b 2 độ cao chênh lệch của các đường đẳng cao h (m)

h 2 b 2 +h 2 b2+h2Chiều dài lớp

giữa các đường đẳng cao, m

Diện tích S,

I.1.4.8 Phương pháp đường đẳng trị

Thực chất của phương pháp này là biến thân quặng thành các đường đảng trị theo chiều dày hoặc hàm lượng Thể tích và trữ lượng thân quặng được tính theo hệ thống các đường đẳng trị vẽ theo các độ cao bằng nhau

Việc xây dựng đồ thị như sau: để tính thể tích thân quặng và trữ lượng thành phần có ích thì trên bình đồ tính trữ lượng có nhiều lỗ khoan thăm dò cắt qua thân quặng thì trên mỗi giá trị chiều dày đều ghi hàm lượng Sau đó vẽ hệ thống đường đẳng chiều dày theo hàm lượng

Khi tính trữ lượng bằng phương pháp này có thể xây dựng giá trị chiều dày thật theo mặt cắt thảng đứng hay ngang Tuỳ theo độ phức tạp của thân quặng mà quyết định giá trị của hệ thống đường đẳng trị

Để tính thể tích và trữ lượng thân quặng kiểu này thì dựa vào các công trình thăm dò mà biểu diễn hệ thống đường đẳng trị theo chiều dày hay hàm lượng quặng theo chiều dày

SS2(S )SS4(S)SS3

h

Trong đó:

V-thể tích thân quặng của hệ thống đẳng trị có độ cao bằng nhau;

h-khoảng cách giữa các tiết diện;

S0-diện tích nằm giữa đường 0;

S1, S2 -diện tích giữa các đwongf đẳng trị tương ứng;

Sm-diện tích cuối cùng của đường đẳng trị cao nhất

SS

SS2

Sh(

1 - n 2

Ví dụ tính trữ lượng mỏ vàng sa khoáng được thăm dò bằng khoan và giếng xác định được diện

tích, chiều dày, hàm lượng vàng của sa khoáng Theo đường đẳng trị chiều dày tính được thể tích

và trữ lượng tầng sản phẩm chứa vàng Theo tài liệu mẫu lỗ khoan và giếng vẽ được các đường

đẳng trị về hàm lượng vàng Vì hàm lượng công nghiệp tối thiểu bằng 200mg/m3, cho nên

đường hàm lượng 200mg/m3 sẽ xác định ranh giới thân quặng và vẽ các đường đẳng trị hàm

lượng Bình đồ được chia ra các ô vuông 10x10cm Trữ lượng được tính theo mẫu:

Bảng 10 Trữ lượng được tính theo mẫu

Các cột theo chiều đứng Các cột

Trữ lượng thân quặng bằng (381210+378500)/2 = 379850mg = 379.85g 151.94kg vàng

I.1.4.9 Các phương pháp tính trữ lượng khác

Trong một số trường hợp, người ta sử dụng các phương pháp: thống kê, tương tự mỏ kế cận,

hình tam giác, hình nhiều cạnh, đẳng tuyến và đẳng cao để tính trữ lượng khoáng sản…

I.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TRỮ LƯỢNG BẰNG PHẦN MỀM DATAMINE

Datamine Studio là một hệ phần mềm hàng đầu dùng cho các nhà chuyên môn về thăm dò và

khai khoáng Thế hệ thứ ba của phần mềm Datamine Studio là một thành công lớn Datamine

Studio là sản phẩm có giao diện (cửa sổ) đầy đủ chứa đựng toàn bộ thế mạnh và chức năng

truyền thống của Datamine cho các ứng dụng đối với địa chất, khai thác mỏ lộ thiên, hầm lò và

khai thác mỏ đá Tuy nhiên, phần mềm Datamine Studio còn có khả năng nhiều hơn thế Nó

được thiết kế đặc biệt để tích hợp (liên kết) với các chương trình khác như: loạt các sản phẩm

phần mềm Earthworks và liên kết với các ứng dụng mỏ và nguồn dữ liệu khác Hệ thống

Datamine Studio được xây dựng từ một tập các thành phần chuẩn mà bạn có thể kết hợp để tạo

nên một giải pháp toàn diện cho hầu hết các hoạt động thăm dò và khai khoáng Hơn nữa, bởi

phầm mềm Datamine Studio sử dụng các chuẩn và ngôn ngữ lập trình như: HTML, VBScript và

JavaScript, nên chúng có thể bảo đảm mở rộng theo yêu cầu của khách hàng cho các hoạt động

khai khoáng đặc trưng kiểu như kiểm tra hàm lượng hoặc sản phẩm đặc trưng cơ bản cho sản

xuất như: quặng sắt hoặc xi măng Datamine Studio kết hợp chặt chẽ với Universal Data Access,

sao cho có thể lưu giữ số liệu trong các CSDL ngoài và truy cập trực tiếp nó Hệ tích hợp không

tương thích có thể tồn tại bằng việc chạy các chương trình ứng dụng khác từ cửa sổ lập trình và

có thể tham khảo các chương trình Earthworks khác nhau mà chúng ta thiết kế để bổ sung khả năng của phần mềm Datamine Studio hoàn toàn có khả năng ứng dụng trong địa chất và khai khoáng Các thành phần cơ bản của Datamine Studio bao gồm các modul:

1 Thống kê thăm dò địa chất

2 Địa thống kê nâng cao

3 Các thân quặng uốn nếp phức tạp

4 Phân tích và quan sát nổi

5 Mô hình hoá bề mặt dạng khung dây (wireframe)

6 Mô hình hoá khối quặng

7 Thiết kế mỏ lộ thiên

8 Thiết kế mỏ dưới đất (hầm lò, ẩn)

9 Kế hoạch hoá và điều hoà sản xuất

10 Thiết kế hệ thống hầm lò

11 Tối ưu hoá trữ lượng có thể khai thác được

12 Kế hoạch hoá mỏ ngắn hạn bao gồm cả thiết kế khoan, nổ mìn và đo đạc

I.2.1 Quy trình tính toán trữ lượng trong phần mềm Datamine

Qui trình tính toán trữ lượng cho các khoáng sản rắn trong phần mềm Datamine có thể được mô

tả ngắn gọn thông qua sơ đồ dưới đây (Hình 1)

Hình 1 Qui trình tính toán trữ lượng cho các khoáng sản rắn trong phần mềm Datamine

Nội suy hàm lượng các yếu tố trong quặng Đánh giá kết quả

Chấp nhận Không chấp nhận

Kết quả tính toán trữ lượng, nội suy hàm lượng và báo cáo

KQ đánh giá trữ lượng

KQ nôi suy hàm lượng Chuẩn bị số liệu các

lỗ khoan

I.2.2 Cấu trúc file dữ liệu của phần mềm Datamine

I.2.2.1 Chuẩn bị dữ liệu đầu vào

Các dữ liệu nhập vào Datamine chủ yếu là các thông tin về lỗ khoan (collars, drillholes), mẫu

(samples), các thông tin về khảo sát thăm dò (surveys), và thông tin về kết quả phân tích hóa

(assays) Có thể chuẩn bị trước các dữ liệu này trong nhiều phần mềm khác nhau, nhưng một

dạng file có cấu trúc đơn giản nhất là file dạng text Cần có ít nhất 4 file dữ liệu như sau:

Bảng 11 Các dữ liệu cần thiết cho đánh giá trữ lượng khoáng sản rắn trong Datamine

collars.txt Các tọa độ X, Y, Z của các lỗ khoan

surveys.txt Các kết quả khảo sát về độ dốc và góc phương vị của các lỗ khoan

assays.txt Các kết quả phân tích thành phần hóa của các mẫu

geology.txt Các kết quả khảo sát về thạch học, địa chất của tại các vị trí lấy mẫu của lỗ khoan

point.txt Thông tin về bề mặt khu vực mỏ ví dụ như sông suối, đường giao thông,…

Để có thể nhập các dữ liệu trên vào Datamine, các file cần có cấu trúc như sau:

Bảng 12 Cấu trúc file collar.txt

Tên trường Kiểu trường Mô tả, ý nghĩa trường

BHID Alpha/Numeric Số hiệu lỗ khoan

Bảng 13 Ví dụ về một số bản ghi của một file collar.txt

Bảng 14 Cấu trúc file survey.txt

Tên trường Kiểu trường Mô tả, ý nghĩa trường

AT Numeric Độ sâu của điểm khảo sát tính từ miệng lỗ khoan

BRG Numeric Góc phương vị của lỗ khoan tại điểm khảo sát

DIP Numeric Góc nghiêng của lỗ khoan tại điểm khảo sát

Bảng 15 Ví dụ về một số bản ghi của một file survey.txt

DH2737 0.0 180.55 30.0 DH2812 0.0 179.91 27.4

Bảng 16 Cấu trúc file assay.txt

Tên trường Kiểu trường Mô tả, ý nghĩa trường

Bảng 17 Ví dụ về một số bản ghi của một file assays.txt

Bảng 18 Cấu trúc file lithology.txt hoặc geology.txt

Tên trường Kiểu trường Mô tả, ý nghĩa trường

FROM Numeric Độ sâu bắt đầu của khoảng lấy mẫu

Bảng 19 Ví dụ về một số bản ghi của một file geology.txt

BHID FROM TO ROCK

DH2675 82.0 100.0 6.0 DH2675 100.0 112.0 8.0

DH2737 64.0 86.0 6.0 DH2737 86.0 116.0 8.0 DH2812 65.6 78.0 6.0 DH2812 78.0 106.0 8.0

Bảng 20 Cấu trúc File points.txt

Tên trường Kiểu trường Mô tả, ý nghĩa trường

XPT Numeric Tọa độ X của điểm khảo sát

YPT Numeric Tọa độ Y của điểm khảo sát

ZPT Numeric Độ cao Z của điểm khảo sát

Description Alpha Mô tả, ghi chú về điểm khảo sát (tùy chọn,

Bảng 22 Cấu trúc File contour.txt

Tên trường Kiểu trường Mô tả, ý nghĩa trường

Description/COLOUR Alpha Mô tả, ghi chú về điểm khảo sát (tùy chọn, không bắt buộc)

Bảng 23 Ví dụ về một số bản ghi của một file contour.txt

I.2.2.2 Cấu trúc file cơ sở dữ liệu trong Datamine

Các dữ liệu nói trên sẽ được nhập vào chương trình Datamine từ thực đơn Data / Import, sau đó liên kết các file nói trên vào cơ sở dữ liệu của chương trình bằng lệnh HOLES3D Datamine lưu giữ các thông tin nói trên dưới dạng file sau:

I.2.2.2.1 File thông tin về các lỗ khoan (Drillhole file)

Gần tương tự như file nguồn survey.txt, nó chứa các thông tin của mỗi mẫu độc lập trong một lỗ khoan xác định về vị trí, hướng trong không gian Cấu trúc mỗi file này bao gồm 9 trường chuẩn như sau:

Bảng 24 Cấu trúc File drillhole

Mô tả

BHID A/N Y Số thự tự hoặc số hiệu của lỗ khoan, có thể ở dạng text, nhưng

thường là dạng số FROM N Y Độ sâu từ miệng lỗ khoan cho tới phần bắt đầu của mẫu

TO N Y Độ sâu từ miệng lỗ khoan cho tới phần kết thúc của mẫu

A0 N Y/N Góc phương vị của mẫu, nhìn dọc theo thân lỗ khoan từ miệng lỗ

khoan, đo bằng độ từ 0-3600 Thông thường A0 là đại lượng xác định, nhưng nếu tất cả các lỗ khoan đều có cùng một góc phương vị thì A0 lại thường là không xác định Trường hợp này có thể xảy ra khi tất cả các lỗ khoan là thẳng đứng và có cùng góc phương vị bằng 0

B0 N Y/N Độ dốc của mẫu (có thể xác định hoặc không xác định), nhìn dọc theo

thân lỗ khoan từ miệng lỗ khoan, đo bằng độ từ -900 đến 900, mang giá trị dương nếu dốc có hướng đi xuống Ví dụ: nếu độ dốc bằng 900, nghĩa là mẫu có hướng thẳng góc xuống phía dưới

Ngoài ra, các file về lỗ khoan còn có thể bao gồm thêm các trường chứa các thông tin khác về mẫu, ví dụ như về địa chất, thạch học, có được từ các khảo sát địa chất Các trường này có thể

là các trường số hoặc trường ký tự (Alphabet) Ví dụ như sau:

Bảng 25 Ví dụ về một số thông tin thêm của một file lỗ khoan

Tên trường

(FIELD)

Kiểu số liệu (TYPE)

I.2.2.2.2 File thông tin về các string và các đường biên (String and perimeters file)

File này có chứa ít nhất 5 trường mô tả điểm nằm trên string và string mà điểm đó phụ thuộc vào Một đường biên (perimeter) đơn giản là một string kín, tức là điểm bắt đầu và điểm kết thúc của string là trùng nhau, tạo nên một vùng kín Cấu trúc mỗi file này bao gồm các trường chuẩn như sau:

Bảng 26 Cấu trúc File về các string và các đường biên

Tên trường

(FIELD) Kiểu số liệu (TYPE) buộc Bắt Mô tả

PVALUE N Y Số thứ tự của string trong trường, hay gọi là ID của string,

là một hằng số đối với toàn bộ string đó PVALUE không bắt buộc phải liên tục từ string này đến string kế tiếp Nói chung người sử dụng có thể không cần quan tâm đến trường này, chương trình sẽ tự động lựa chọn giá trị thích hợp đối với trường này

PTN N Y Số thứ tự của điểm trên string Số này bắt buộc phải bắt

đầu từ 1 và theo thứ tự từ điểm này đến điểm kế tiếp Do vậy, nếu điểm bắt đầu trên string có giá trị PTN=1 thì điểm tiếp theo sẽ có giá trị PTN=2

COLOUR N Y Số hiệu màu trong Datamine dùng để biểu diễn string

Ngoài ra, các strings còn có thể có thêm các trường thuộc tính khác mô tả các đặc điểm của string như loại đá, mã thành phần vật chất trong string Các trường thuộc tính này có thể là kiểu

số (Numeric) hoặc ký tự (Alphabet), thường là không đổi đối với toàn bộ string Một số ví dụ tiêu biểu như sau:

Bảng 27 Một số thông tin thêm trong cấu trúc File string và các đường biên

Tên trường

(FIELD)

Kiểu số liệu (TYPE)

Bắt buộc

Mô tả

DEST A Y Mã thành phần vật chất bao quanh bởi string Các giá trị

thường là WASTE, S/PILE hoặc CRUSHER

I.2.2.2.3 File thông tin về các điểm (Point file)

Các file điểm thường chứa ít 5 trường xác định các tọa độ X, Y, Z, biểu tượng và mầu để biểu diễn điểm Các trường chuẩn bao gồm như sau:

Bảng 28 Cấu trúc File points

Tên trường

(FIELD)

Kiểu số liệu (TYPE)

Bắt buộc

Mô tả

COLOUR N Y Số hiệu màu trong Datamine dùng để biểu diễn string SYMBOL N Y Kiểu biểu tượng trong Datamine dùng để biểu diễn điểm Các files dạng điểm còn có thể chứa thêm trường khác như sau:

Bảng 29 Ví dụ về một số trường thông tin thêm trong cấu trúc File points

Tên trường

(FIELD) Kiểu số liệu (TYPE) Bắt buộc Mô tả

Ngoài ra, các điểm trên còn có thể có thêm các trường thuộc tính phụ mô tả các đặc tính liên kết với điểm như số hiệu mẫu, mã khu vực nghiên cứu Một số ví dụ như sau:

Bảng 30 Ví dụ về một số trường thông tin thêm có thể được đưa vào trong cấu trúc File points

Tên trường

(FIELD)

Kiểu số liệu (TYPE)

SAMPLE_ID N Y Số hiệu mẫu về một loại mẫu đất hoặc sông suối

I.2.2.2.4 File thông tin về khung dây (Wireframe file)

Một khung dây (wireframe) thường được xác định bởi 2 files: file tam giác và file điểm File tam giác sẽ xác định mỗi tam giác bởi 3 điểm tại các đỉnh, còn file điểm chứa các thông tin về các tọa

độ của các điểm nói trên Hai file này được sử dụng chủ yếu để làm giảm dung lượng bộ nhớ trên đĩa Một file tam giác wireframe thường có 5 trường chuẩn như sau:

Bảng 31 Cấu trúc một file tam giác của wireframe

Tên trường

(FIELD) Kiểu số liệu (TYPE) buộc Bắt Mô tả

TRIANGLE N Y Số hiệu hay ID của tam giác

PID1 N Y Số hiệu hay ID của điểm đầu tiên của tam giác Đây cũng là một

tham chiếu liên kết với file điểm

PID2 N Y Số hiệu hay ID của điểm thứ hai của tam giác

PID3 N Y Số hiệu hay ID của điểm thứ ba của tam giác

COLOUR N Y Số hiệu màu trong Datamine dùng để hiển thị wireframe

Ngoài ra, các trường thuộc tính của wireframe được định nghĩa bởi người sử dụng cũng được lưu giữ trong file này Một số ví dụ tiêu biểu như sau:

Bảng 32 Ví dụ cách lưu giữ trường thuộc tính của wireframe

Tên trường

(FIELD)

Kiểu số liệu (TYPE)

PIT A Y Các mã hiệu xác định các wireframe cho các mỏ khai thác

lộ thiên khác nhau

Các file điểm wireframe cũng bao gồm 4 trường chuẩn như sau:

Bảng 33 Cấu trúc một file điểm của wireframe

Tên trường

(FIELD) Kiểu số liệu (TYPE) Bắt buộc Mô tả

PID N Y Số hiệu (ID) của điểm, tương ứng với các điểm PID1,

PID2 và PID3 trong file tam giác

I.2.2.2.5 File thông tin về mô hình (Model Files)

Bất kỳ một bản ghi nào trong một file mô hình cũng đều xác định kích thước và vị trí của một khối hay một cell chữ nhật Có tất cả 13 trường chuẩn như sau:

Bảng 34 Cấu trúc file mô hình

Mô tả

XC N Y Tọa độ X tại trọng tâm của cell

YC N Y Tọa độ Y tại trọng tâm của cell

ZC N Y Độ cao Z tại trọng tâm của cell

XINC N Y/N Kích thước đơn vị theo trục X của cell Nếu mô hình có chứa các cells phụ

thì XINC mang giá trị xác định vì các đơn vị kích thước của các khối khác nhau là khác nhau Nếu mô hình không chứa cells phụ nào thì tất cả các khối sẽ có cùng kích thước và giá trị của trường XINC sẽ có thể là không xác định

YINC N Y/N Kích thước đơn vị theo trục Y của cell

ZINC N Y/N Kích thước đơn vị theo trục Z của cell

XMORIG N N Giá trị nhỏ nhất của tọa độ theo chiều X của mô hình

YMORIG N N Giá trị nhỏ nhất của tọa độ theo chiều Y của mô hình

ZMORIG N N Giá trị nhỏ nhất của tọa độ theo chiều Z của mô hình

NX N N Số lượng parent cells theo hướng X Đối với giá trị XINC, số lượng này

xác định tọa độ lớn nhất theo chiều X của mô hình, nghĩa là: XMORIG+(XINC*NX)

NY N N Số parent cells theo hướng Y

NZ N N Số parent cells theo hướng Z

IJK N Y Mã được tạo ra và sử dụng trong Datamine để xác định mỗi parent cell

trong mô hình Các cells phụ có cùng giá trị IJK với parent cell của chúng Giá trị IJK được tính như một hàm số của vị trí cell trong mô hình và mang giá trị min = 0 Nói chung, giá trị IJK không có vai trò quan trọng đối với người sử dụng, ngoại trừ việc các files mô hình được sắp xếp theo thứ tự dựa vào các giá trị IJK

Ngoài các trường trên, các mô hình có thể có thêm các trường khác như các giá trị hàm lượng, các mã thạch học Chúng có thể là kiểu số (Numeric) hoặc kiểu ký tự (Alphabet) Một số ví dụ tiêu biểu như sau:

Bảng 35 Ví dụ về cấu trúc các trường thuộc tính trong một file mô hình

Tên trường

(FIELD)

Kiểu số liệu (TYPE)

I.2.2.2.6 File thông tin về mặt cắt (Section files)

File này lưu giữ các tọa độ và các hướng chiếu mặt cắt trong cửa sổ thiết kế (Design)

Bảng 36 Cấu trúc một file lưu giữ thông tin về mặt cắt

Tên trường

(FIELD)

Kiểu số liệu (TYPE)

XCENTRE N Y Tọa độ X coordinate of the centre of the section

YCENTRE N Y Y coordinate of the centre of the section

ZCENTRE N Y Z coordinate of the centre of the section

HSIZE N Y Kích thước theo chiều ngang của mặt cắt

VSIZE N Y Kích thước theo chiều thẳng đứng của mặt cắt

Nếu được tự động tạo ra trong cửa sổ Design, file này còn bao gồm thêm các trường sau:

Bảng 37 Một số trường thông tin thêm trong cấu trúc một file lưu giữ thông tin về mặt cắt

Tên trường

(FIELD) Kiểu số liệu (TYPE) Bắt buộc Mô tả

SVALUE A E Mã hiệu (ID) của mặt cắt (giới hạn trong 8 ký tự)

DPLUS N E Khoảng cách ảnh hưởng của mặt cắt (được đo từ mặt cắt

hiển thị) về phía trước của góc nhìn

DMINUS N E Khoảng cách ảnh hưởng của mặt cắt (được đo từ mặt cắt

hiển thị) lùi lại phía sau của góc nhìn

I.2.3 Xây dựng mô hình khung dây (WIREFRAME MODELING) và mô hình khối (BLOCK MODEL) cho thân quặng

Xây dựng mô hình khung dây (WIREFRAME) cho thân quặng là một công bước không thể thiếu trong việc tính toán trữ lượng Việc tạo một mô hình khung dây cho các thân quặng có thể tạm hiểu như là việc mô phỏng nó trong không gian theo 3 chiều XYZ Trong phần mềm Datamine, các WIREFRAME mô phỏng trong không gian 3 chiều được xây dựng trên cơ sở phương pháp mạng lưới tam giác thường (IRREGULAR TRIANGLE NETWORK) (Hình 2) WIREFRAME

(CELL và CELL), và lấp đầy toàn bộ WIREFRAME bằng các CELL và CELL đã được định nghĩa Ví dụ như BLOCK MODEL của thân quặng (Hình 3)

SUB-Một WIREFRAME rỗng khi được tạo ra trong phần mềm Datamine sẽ bao gồm 2 file:

WIREFRAME TRIANGLE

WIREFRAME POINTS

Cấu trúc các file WIREFRAME TRIANGLE và WIREFRAME POINTS của một WIREFRAME rỗng được trình bày trong bảng 38 và 39

Bảng 38 Cấu trúc Wireframe Triangle file của một WIREFRAME rỗng

Tên trường Kiểu Implicit / Explicit Mô tả

PID1

PID2

PID3

file) để tạo nên tam giác

Bảng 39 Cấu trúc Wireframe Points File của một WIREFRAME rỗng

Tên

trường

Kiểu Implicit / Explicit Mô tả

XP

YP

ZP

Trong Datamine, để thiết lập mô hình khung dây cho một thân quặng cần thực hiện 3 bước cơ bản sau : Nhập số liệu các lỗ khoan

Thiết lập các ranh giới địa chất của thân quặng : công việc này liên quan chặt chẽ tới việc luận giải hình thái địa chất của thân quặng trên cơ sở các tài liệu phân tích lỗ khoan Công việc này thường được thực hiện bằng cách phác họa các đường biên của thân quặng cho mỗi mặt cắt Việc này cũng tương ứng với công tác "hiển thị" những luận giải lên một biểu đồ mặt cắt, chỉ khác ở chỗ người ta có thể vẽ trong một không gian ba chiều bằng cách "bắt điểm" chính xác các tọa độ các mặt cắt ngang của mỗi mẫu

Liên kết các ranh giới đó trong một mô hình wireframe

Hình 2 : WIREFRAME của

Trong Datamine để tạo mô hình khối cho các thân quặng khoáng sản rắn, thì sau khi thiết kế xong các mặt cắt song song của thân quặng chúng ta tiếp tục sử dụng module khung dây (WIREFRAME MODULE) để mô phỏng khối quặng trong không gian 3 chiều dưới dạng một WIREFRAME rỗng Sau khi thực hiện xong bước này, vô hình chung chúng ta đã có thể nhìn nhận được một cách rõ ràng diện mạo, hình thái của khối quặng Sau đó từ WIREFRAME rỗng

đã được tạo thành, sử dụng chức năng lấp đầy wireframe (WIREFRAME FILL) trong module

mô hình hóa thân quặng (OREBODY MODELING) để xây dựng BLOCK MODEL cho các thân quặng khoáng sản Các mô hình khối thân quặng được sử dụng để đánh giá sự phân bố hàm lượng của các loại khoáng sản Thường một mô hình khối bao gồm các cell chính và các cell phụ

mà chúng dùng để lấp đầy / điền đầy các khối thể tích cần quan tâm đến Mỗi cell chiếm giữ một thể tích riêng biệt và có thể được gán cho một số thuộc tính bất kỳ để mô tả khối đá hình thành nên khối thể tích đó Có thể có tới hàng nghìn cell chính và cell phụ trong một mô hình khối của một thân quặng

Để xây dựng một mô hình khối bao gồm các bước sau:

- "Điền" hoặc lấp đầy các cell vào Wireframe của thân quặng đã được thiết lập trước đây:

+ Thiết lập một mô hình khối trước tiên bằng cách xác định một mô hình nguyên mẫu (PROTOTYPE MODEL) để có thể định nghĩa một mô hình gốc (chứa các thông tin về các tọa độ MIN theo các trục X, Y Z) và kích cỡ cũng như các cell chính (cell mẹ) phân bố dọc theo các trục Sau đó sử dụng chính mô hình nguyên mẫu này để thiết lập một mô hình khối nằm bên trong wireframe của thân quặng bằng tiện ích lấp đầy wireframe, WIREFILL, trong phần mềm Datamine

+ Tối ưu hóa các cell phụ (cell con): Các mô hình khối có thể trở nên rất lớn, do vậy việc nén file luôn luôn rất cần thiết Quá trình tối ưu hóa mô hình khối (Optimise block model) sẽ phân tích cấu trúc của các cell phụ và hợp nhất chúng lại thành các cell lớn hơn

- Nội suy các hàm lượng khoáng sản dựa vào các mẫu khoan hoặc block model

- Biểu diễn mô hình khối

- Đánh giá hàm lượng và trọng lượng theo đơn vị "tấn" cho các phần bất kỳ trong thân quặng

I.2.4 Các phương pháp nội suy hàm lượng trong phần mềm Datamine

I.2.4.1 Quy trình nội suy hàm lượng trong phần mềm Datamine

Nội suy hàm lượng khoáng sản rắn trong các thân quặng chính là một phần quan trọng trong quá trình tính toán trữ lượng quặng Qui trình nội suy và tính toán trữ lượng quặng được mô tả chi tiết trong sơ đồ dưới đây (Hình 4)

I.2.4.2 Khái quát về nội suy hàm lượng

Nội suy hàm lượng là một quá trình đánh giá giá trị các điểm (ví dụ như các cells trong mô hình khối) dựa trên một tập hợp các dữ liệu về các mẫu trong không gian 3 chiều Các thông tin này thường về các mẫu lỗ khoan, các mẫu bề mặt hoặc các mẫu dưới lòng đất Có một số phương pháp toán học để thực hiện việc nội suy Sử dụng bất kỳ một phương pháp nào cũng yêu cầu phải

có một sự hiểu biết thấu đáo về nguyên lý của phương pháp đó, cần phải biết khi nào thì nên sử dụng phương pháp này, cách sử dụng nó và độ tin cậy của kết quả đạt được

ESTIMA Module

Đầu vào (Input)

1 File mô hình nguyên

hình kết quả

1 File kết quả mẫu

Các file tham số cần xác định

Một tập hợp các tham số thích hợp cho mỗi loại hàm lượng cần nội suy

2 File dữ liệu mẫu

- Chứa các giá trị dùng để

nội suy hàm lượng

2 File các tham số nội suy

3 File các tham số

mô hình Variogram

4 File các thông số string của nếp uốn

Khối thể tích tìm kiếm

- Có trọng tâm đặt tại cell sẽ

được nội suy

- Có chứa các mẫu sẽ được sử

dụng để tính toán nội suy

Phương pháp nội suy

(IMETHOD)

Khoảng cách tìm kiếm = đường kính

của ellipsoid theo các trục X, Y, Z)

SDIST1, SDIST2, SDIST3

Hướng quay cho mỗi lần tìm kiếm của

ellipsoid SANGLEn, SAXISn

Số lượng mẫu tối đa và tối thiểu trong

phạm vi mỗi khối thể tích tìm kiếm

- đã được kiểm chứng (proved)

- tương đối chắc chắn (probable )

- Có thể (possible)

Quy tắc bàn tay trái

- Dynamic search volume

- Transform distance

- Khối octant tìm kiếm

- Số lượng mẫu tối đa cho mỗi truờng khóa (MAXKEY)

- Vị trí trong không gian của các mẫu;

- Các phép nội suy: Kriging thông thường, Kriging đơn giản hay Loga Kriging;

- Mô hình variogram

- Thực hiện phép nội suy Kriging cho các cell;

- Các trọng số kriging mang giá trị âm;

- Trường hợp giá trị phương sai của phép nội suy lớn hơn giá trị ngưỡng của mô hình variogram (Kriged variance > Sill)

Cần xác định các trường chính: ADDCON, NUMSAM_F, SVOL_F, VAR_F

và MINDIS_F

Phương pháp tìm kiếm (SMETHOD)

- Mô hình cho thân

Nói chung, có 6 phương pháp thường sử dụng để nội suy hàm lượng trong một mô hình khối: Người láng giềng gần nhất (Nearest Neighbour - NN)

Nghịch đảo khoảng cách mũ (Inverse Power Of Distance - IPD) – thường là nghịch đảo bình phương khoảng cách

Kriging thông thường (Ordinary Kriging - OK)

Kriging đơn giản (Simple Kriging - SK)

Loga Kriging (Log Kriging - LK)

Ước lượng T Sichel (Sichel's T Estimator - ST)

Tuy nhiên, trong phần mềm Datamine, 3 phương pháp thường được sử dụng để nội suy hàm lượng hàm lượng một khoáng sản rắn cho một thân quặng là người láng giềng gần nhất (NN), nghịch đảo khoảng cách mũ (IPD) và Kriging thông thường (Ordinary Kriging) Trong đó, hai phương pháp thường được sử dụng nhất trong Datamine Studio là PDI và Ordinary Kriging

I.2.4.3 Khái quát về chương trình ESTIMA

I.2.4.3.1 Chương trình ESTIMA

Sau khi đã thiết lập được một mô hình khối cho thân quặng, việc nội suy hàm lượng quặng sẽ được thực hiện bằng module chương trình ESTIMA

Chương trình ESTIMA cho phép xử lý cả 6 phép nội suy nói trên Chương trình này đòi hỏi dữ liệu đầu vào tương đối lớn Nó có thể thực hiện được các phương pháp tính toán hàm lượng từ hai module: Mô hình thân quặng (Orebody Modelling - MOD) và địa thống kê nâng cao (Enhanced Geostatistics - EGS) Module mô hình thân quặng sử dụng các phương pháp nội suy người láng giềng gần nhất, nghịch đảo khoảng cách mũ, và ước lượng T Sichel Đồng thời module mô hình thân quặng cũng sử dụng cả phương pháp Ordinary Kriging kết hợp với một variogram của một mô hình cấu trúc cầu đơn Module địa thống kê nâng cao sử dụng phương pháp loga kriging và Kriging đơn giản, cũng sử dụng các mô hình variogram

Để minh họa cho dễ hiểu vấn đề, một ví dụ rất đơn giản về file các tham số nội suy được thể hiện trong bảng dưới đây Trong ví dụ này, giá trị hàm lượng AU được nội suy theo phương pháp nghịch đảo khoảng cách mũ (IMETHOD =2) và giá trị hàm lượng AG được nội suy theo phương pháp Kriging thông thường (IMETHOD =3)

Bảng 40 Cấu trúc File tham số nội suy hàm lượng

Tên trường

được tính nội

suy (VALUE_IN)

Số tham chiếu khối thể tích tìm kiếm (SREFNUM)

Phương pháp nội suy (IMETHOD)

Số mũ để tính trọng số đối với phương pháp IPD (POWER)

Số tham chiếu variogram của

mô hình (VREFNUM)

trường tương ứng trong file các tham số khối thể tích tìm kiếm

Mỗi một phương pháp nội suy (IMETHOD) đều có một mã riêng Trường mũ (POWER) chỉ áp dụng cho phương pháp nghịch đảo khoảng cách mũ (IMETHOD=2) và do đó, nếu số mũ để trống giá trị thì các phương pháp khác sẽ được lựa chọn

Số tham chiếu mô hình variogram (VREFNUM) liên quan đến một bản ghi trong file các tham

số mô hình Variogram sẽ được mô tả cụ thể hơn ở phần sau

I.2.4.3.2 Một số yếu tố cần lưu ý

I.2.4.3.2.1 Các trường giá trị đầu vào (VALUE_IN) và giá trị đầu ra (VALUE_OU)

Như đã thấy ở ví dụ trên, trường VALUE_IN là một trường ký tự gồm 8 ký tự, được sử dụng để xác định các loại hàm lượng sẽ được nội suy Các trường hàm lượng này (AU và AG) cần phải

có mặt trong file dữ liệu mẫu Ngoài ra, cũng có một sự lựa chọn khác cho trường VALUE_OU (cũng là một trường ký tự, bao gồm 8 ký tự) cho phép xác định tên trường trong file mô hình kết quả Nếu ta không sử dụng trường VALUE_OU hoặc là để trống giá trị thì tên trường trong file

mô hình kết quả sẽ được xác định cùng tên với trường VALUE_IN Ở ví dụ trên đây, không có giá trị trong trường VALUE_OU, vậy nên các trường AU và AG sẽ được tạo ra trong file mô hình kết quả

Trường VALUE_OU đặc biệt hữu ích nếu người ta muốn nội suy cùng một loại hàm lượng bằng các phương pháp khác nhau hoặc bằng cùng một phương pháp nhưng với các tham số khác nhau

Ví dụ, nếu người ta muốn nội suy giá trị hàm lượng AU bằng cả hai phương pháp nghịch đảo khoảng cách mũ và Kriging thông thường thì trường VALUE_OU sẽ có thể mang giá trị là AU-IPD và AU-OK Trong cả hai trường hợp trên, trường VALUE_IN sẽ chỉ là AU

Bảng 41 Cấu trúc File tham số nội suy hàm lượng sử dụng nhiều phương pháp nội suy

Mô tả Tên trường

được tính

nội suy

Tên trường trong file

Mô hình kết quả

Số tham chiếu khối thể tích tìm kiếm

Phương pháp nội suy

Số mũ để tính trọng số đối với phương pháp IPD

Số tham chiếu variogram của mô hình

I.2.4.3.2.2 Điều chỉnh khu vực (Zonal control)

Có khi người ta lại muốn sử dụng các tham số khác nhau để nội suy cùng một loại hàm lượng trong các khu vực khác nhau Ví dụ, hàm lượng AU có một tập hợp các tham số nội suy khác nhau phụ thuộc vào kiểu đá mẹ Trong thực tế, việc điều chỉnh khu vực cho phép người ta có thể xác định một hoặc hai trường Zone, tạo nên những kết hợp với các tham số khác nhau

Trường Zone được xác định dựa trên các trường *ZONE1_F và *ZONE2_F Ví dụ nếu như