普通建筑石料矿体资源储量估算方法探讨

中图分类号：TD177文献标识码： A 文章编号：

根据《浙江省普通建筑石料矿产地质勘查技术要求的通知》（浙土资办[2010]85号文的规定，普通建筑石料矿是指适宜加工成普通混凝土用碎石、机制砂（人工砂）、块石的天然岩石，以及用作宕碴的残坡积覆盖层、风化层和夹层（石），简称石料。但不包括饰面石材、规格块石、条石、工艺美术品石材。普通建筑石料矿体资源储量估算包括残坡积覆盖层、风化层及石料矿体三类体积的估算；在利用计算机技术的基础上，目前一般采用平行剖面法、水平断面法和体积网格法等三类方法进行估算。

普通建筑石料矿体理论上空间是无限的，但受矿区范围、开采底板标高、最终边坡的限制它又是有限的，它的资源储量主要是体积的估算，同金属非金属矿山有很大区别；对资源储量估算的精度也有很大的不同，普通建筑石料矿体资源储量的精度一般要达到95%以上才算精准。

下面对平行剖面法、水平断面法和体积网格法三类资源储量估算方法分析如下：

一、平行剖面法

平行剖面法是指在水平方向上以一定的方位角不等距将矿体平行分割成若干个估算块段，然后分别计算各个块段的体积，各块段体积之和即为相应的残坡积覆盖层、风化层和石料矿体的总体积。其参数如下：

1、面积（S）

指块段剖面上矿体的面积，采用CAD软件在电脑中分别求得。

2、长度（L）

指块段两剖面之间距离。

3、体积（V）

视块段两端剖面的形状和面积，选择合适的体积公式，求取矿体块段的体积。

① 当两剖面的形状相似，两者的面积差比值≤40%；或形状不同、但长轴基本相等，视块段为棱柱体，采用棱柱体公式求取块段体积。

计算公式为：

② 当两剖面的形状大致相似，两者的面积差比值＞40%；或两者面积相差不大，而形状不规则，视块段为截锥体，采用截锥体公式求取块段体积。

计算公式为：

③ 当块段只有一个剖面有效，向另一剖面呈线形尖灭，且有效剖面的任一轴与尖灭线不相等时视块段为斜楔形体，采用斜楔形体公式求取块段体积。

体积计算公式为：

④当块段只有一个剖面有效，另一端作点尖灭，视块段为角锥体，采用角锥体公式求取块段体积。

计算公式为：

上述公式中，V为体积，S1、S2分别为块段两剖面面积，S为有效剖面面积，L为两剖面之间的距离，a0为线尖灭长度，a S为有效剖面长度。

平行剖面法在同一个剖面上能方便的分别求出残坡积覆盖层、风化层和石料矿体的面积。残坡积覆盖层、风化层的厚度可以采用平均值也可以采用野外实测值。其不足之处主要有二点：一是公式的选择有人为因素影响，二是矿界转折处是一个非常复杂的多面体，采用平行剖面法是一个简化的形态，不能完全反映出实际形态；三是剖面块段间的形态有失真现象。

二、水平断面法

水平断面法是指在垂直方向上以不同高差将矿体分割成若干个水平估算断面，然后分别计算各个断面间的体积，各块段体积之和为总体积，减去残坡积覆盖层、风化层体积后即为石料矿体的体积。残坡积覆盖层、风化层体积采用投影面积乘以平均厚度再除以COS平均山体坡度求得。其参数如下：

1、面积（S）

各水平断面，根据该标高水平面与山坡面和最终边坡线交线连线圈定，面积的数值由计算机在CAD上直接读数获得。

2、长度（L）

指估算块段的两平行截面的距离。当两个水平断面均有效时，用两个断面高程之差求取；当一个水平断面有效，另一个水平断面尖灭，则依照断面与尖灭点高程之差求取。

3、体积（V）

体积：各估算块段体积之和。

估算块段体积：根据估算块段上、下两断面面积差的比值大小，选择相应的计算公式求取：

公式一：棱柱体公式

当两截面的形状相似，两者的面积差比值≤40%；或形状不同、但长轴基本相等，视块段为棱柱体，采用棱柱体公式求取块段体积。

计算公式为：

公式二：截锥体公式

当两截面的形状大致相似，两者的面积差比值＞40%；或两者面积相差不大，而形状不规则，视块段为截锥体，采用截锥体公式求取块段体积。

计算公式为：

公式三：角锥体公式

当块段只有一个截面有效，另一端作点尖灭，视块段为角锥体，采用角锥体公式求取块段体积。

计算公式为：

公式四：楔形体公式

当块段只有一个截面有效，向另一截面体线形尖灭，且有效截面的任一轴与尖灭线不相等时，视块段为斜楔形体，采用斜楔形体公式求取块段体积。

体积计算公式为：

水平断面法分别求取块段顶、底面积，按公式求取块段体积，各块段体积之和为总体积，减去剥离物和风化层体积后，即为矿体体积。其不足之处主要有二点：一是公式的选择有人为因素影响，二是不能直观反映残坡积覆盖层、风化层的厚度和山体坡度，一般采用平均值，误差较大，特别是山顶部份。

三、体积网格法（南方CassDTM法或格网法）

体积网格法是利用南方开思软件，将矿体分成足够小的三角形网格，先求取各个网格的体积，各网格体积之和即为垂直投影体总体积，减去边坡体垂直投影体体积，再减去残坡积覆盖层、风化层体积后即为石料矿体的体积。残坡积覆盖层、风化层体积采用投影面积乘以平均厚度再除以COS平均山体坡度求得。具体参数如下：

1、垂直投影体体积（V垂）

指计算范围的垂直投影体体积，它包括矿体垂直投影体体积（V垂）、斜坡体体积（V边坡）。根据地形图和开采最低标高，在计算范围内布设一定密度（要求控制地形和边坡）的高程点，然后由南方Cass软件自动生成许多个DTM模型（即三棱柱、锥），计算范围内三棱柱、锥体积之和即为其垂直投影体的体积，其体积由电脑自动计算。

2、边坡体体积（V边坡）

按划定的计算边界，在最终边坡部位存在由垂直面、边坡面和开采底盘面组成的斜坡体。据计算边界、底盘标高和最终边坡，先在图上画出斜坡体的范围，并按一定的密度（要求控制坡顶形态和底板高度）在斜坡顶和开采底板上布设高程点，然后由南方Cass软件自动生成斜坡体DTM模型，电脑自动计算出边坡体的体积（V边坡）。

3. 矿体体积（V矿）

按V矿= V垂－V边坡公式求得。

体积网格法由电脑直接求得，简单实用。其不足之处主要是不能直接求取残坡积覆盖层、风化层的体积，一般先要求出总体积，再减去垂直投影体体积，减去残坡积覆盖层、风化层的体积，最后得出矿体的体积。总体积很准确，但残坡积覆盖层、风化层和矿体体积存在一定误差。

四、普通建筑石料三种资源储量估算方法的比较

现将普通建筑石料三种资源储量估算方法比较如下：

资源储量估算方法比较表

笔者经多年实践发现，三种资源储量估算方法求取的总体积较接近，一般误差不超过5%，而且平行剖面法求取的总体积相对要少一些。但水平断面法和体积网格法因残坡积覆盖层、风化层体积估算误差大，导致石料矿体体积估算误差也大。

平行剖面法比较直观，能较好地反映出残坡积覆盖层、风化层和石料矿体的形态、厚度及山体坡度等，是目前普遍采用的资源储量估算方法之一，特别是在矿山储量年报当中得到普遍采用。而且评审专家也特别容易评审。

水平断面法能较好地反映实际形态，避免了平行剖面法矿界转折当中的失真现象，辅以辅助剖面，能较直观反映出矿体的形态，评审专家也特别容易评审。但采用平均厚度、平均山体坡度等参数估算的残坡积覆盖层、风化层体积存在较大误差，致石料矿体的体积也存在较大误差。也是目前较普遍采用的资源储量估算方法之一。但在矿山储量年报当中，因矿山存在不少斜平台，致使其估算误差较大或者水平断面分布很密工作量大。

体积网格法能快速创建立体模形，求取矿体的体积，其形态更加符合实际状态，但目前只能估算垂直投影体体积，难以直接扣除边坡体，残坡积覆盖层、风化层体积也同水平断面法一样存在较大误差，直接影响了矿体的体积。虽总体精准，但残坡积覆盖层、风化层和石料矿体三分后其精度下降显而易见。而且评审专家评审时不会操作这个软件的难以评审。目前仅在工程土石方估算中广泛应用，在勘查地质报告中采用是凤毛麟角。

五、结论

总上所述，平行剖面法、水平断面法和体积网格法估算石料矿体各有所长。但估算方法智能化、简便化是时代的需要，在南方Cass软件的基础上，综合三种资源储量估算方法之长，开发出能直接求取残坡积覆盖层、风化层和石料矿体体积的电脑软件必将广泛应用在各类勘查地质报告的储量估算当中。当然思想观念也需要更新接受。