老矿山深部地质调查与矿产勘查的三维地质建模技术及资源潜力评价实践

一、引言

我国老矿山多建于 20 世纪 50 - 70 年代，经数十年开采，浅部矿产资源枯竭，约 70% 面临资源危机。深部是资源接续重要靶区，但受前期勘查技术限制，存在地质构造认识模糊等问题。传统二维图件难以反映深部空间关系，导致勘查靶区定位偏差等。三维地质建模技术可精准刻画深部地质体、定量评价资源潜力。当前老矿山三维建模面临诸多问题，需开展技术应用与实践研究。

二、老矿山深部地质特征与勘查需求

2.1 核心地质特征

老矿山深部地质条件复杂特殊。构造上，浅部断裂已清晰，深部受区域构造影响，断裂分支复合、规模增大，伴次级褶皱；岩性上，深部地层岩性横向变化大，增加识别难度；矿化上，深部矿体规模缩小、品位波动大；此外，深部开采条件增加地质调查与勘查难度。

2.2 深部勘查核心需求

老矿山深部勘查需满足四大核心需求。一是整合多源资料，解决数据标准化与兼容性问题；二是精准刻画深部地质体，分辨率达 10m 级；三是定量评价资源潜力，估算误差控制在 15% 以内；四是动态更新模型，确保与实际地质情况一致。

三、老矿山深部三维地质建模关键技术

3.1 多源数据源整合与标准化

老矿山三维建模数据源分历史资料与新增勘查数据，需通过“ 分类整理 - 格式转换 - 质量校验” 实现标准化整合。历史资料要进行数字化扫描等处理，统一坐标和数据网格分辨率；新增数据通过深部钻探等获取。建立统一数据库管理系统提供数据支撑。

3.2 三维地质模型分层构建技术

采用“ 分层建模、逐步耦合” 思路，依次构建地层、构造、矿体三维模型。地层模型基于钻孔和物探信息，用三角剖分法生成层面模型并调整；构造模型用几何实体模拟断裂带形态并标注信息；矿体模型以钻孔数据为约束，用距离幂次反比法插值生成边界曲面，结合成矿理论圈定范围，构建品位模型实现可视化表达。

3.3 模型动态更新与验证优化

建立 “ 数据 - 模型 - 验证” 的动态更新机制，确保模型的准确性与时效性。模型验证方面，通过部署验证钻孔（占总钻孔数的 15%-20% ），对比钻孔揭露的地质体位置与模型预测结果，计算偏差值，若地层界面偏差 >15m. 、矿体边界偏差 >10m ，则需调整模型插值参数；采用物探数据反演结果验证构造模型，如通过地震剖面验证断裂带的延伸深度，修正模型中的构造形态。模型更新方面，开发模型更新模块，当新增钻孔数据后，系统自动更新对应的地层、矿体界面，无需重新构建整个模型，更新效率提升 60% 以上。同时，融入矿山开采动态数据（如采空区位置、巷道布置），使模型更贴合矿山实际生产需求。

四、基于三维地质模型的资源潜力评价体系

4.1 评价指标体系构建

从 “ 地质条件 - 矿化特征 - 开发可行性” 三个维度构建资源潜力评价指标体系。地质条件指标包括深部地层稳定性、断裂构造发育程度、岩浆岩与矿体的空间关系；矿化特征指标包括矿体规模（长度、厚度、延深）、平均品位、矿体连续性；开发可行性指标包括矿体埋深、赋存标高、与现有巷道的距离、水文地质条件。采用层次分析法（AHP）确定各指标权重，其中矿体规模、平均品位、断裂控制程度的权重占比达 50% ，为核心评价指标。

4.2 评价方法与流程

资源潜力评价遵循 “ 模型分析 - 指标量化 - 综合评分 - 等级划分”的流程。第一步，基于三维地质模型提取评价指标参数，如通过矿体模型计算矿体体积、资源量，通过构造模型统计断裂带与矿体的交点数量；第二步，对各指标进行量化评分（1-10 分），如矿体厚度 >5m 得 10 分，3-5m 得 7 分， <3m 得 3 分；第三步，采用加权求和法计算综合得分，根据得分将资源潜力划分为 “ Ⅰ 类（优质靶区，得分≥8 分）、Ⅱ 类（良好靶区，6-8 分）、Ⅲ 类（潜在靶区，4-6 分）、Ⅳ 类（非靶区， ∠∠4 分）”四个等级；第四步，结合矿山开采规划，对 Ⅰ、Ⅱ 类靶区优先部署勘查工程，Ⅲ 类靶区开展补充调查。

五、实践应用案例分析

5.1 案例概况

某老铁矿始建于 1965 年，浅部铁矿资源已基本枯竭，2022 年启动深部勘查项目，勘查范围面积 5km² ，目标埋深 500-1500m 。前期二维勘查仅圈定 2 处小型矿体，资源量估算误差达 30% 。采用三维地质建模技术整合历史钻孔数据（320 个）、新增钻孔数据（80 个）及物探数据，构建深部三维地质模型，并开展资源潜力评价。

5.2 建模与评价过程

通过多源数据整合，标准化处理 1970-2022 年的钻孔资料，新增 20个验证钻孔与 5 条 CSAMT 剖面；构建的三维模型清晰显示深部存在 3条北西向断裂带，控制着 5 个透镜状铁矿体的分布，矿体厚度 2⋅6m ，平均品位 28%-32% ；基于评价体系计算各矿体综合得分，其中 1 号、3 号矿体得分分别为 8.5 分、8.2 分，划为 Ⅰ 类靶区；2 号、4 号矿体得分 7.0分、6.8 分，划为 Ⅱ 类靶区。

5.3 应用效果

根据评价结果部署钻探工程，在 1 号、3 号靶区施工钻孔 15 个，均见矿，新增铁矿资源量 1200 万吨，平均品位 30.5% ，与模型预测误差小于 8% ；2 号靶区施工钻孔 8 个，新增资源量 500 万吨，实现了老矿山资源的有效接续。三维模型的应用使深部勘查靶区命中率从前期的 40% 提升至 90% ，资源量估算误差从 30% 降至 10% 以下，勘查周期缩短50% ，为矿山延长服务年限 15 年提供了资源保障。同时，构建的三维模型已集成至矿山生产管理系统，用于指导井下开采设计，提高了开采效率。

六、结论

三维地质建模技术通过多源数据整合与精细化建模，实现了老矿山深部地质信息的可视化与定量化表达，基于模型的资源潜力评价体系显著提升了靶区定位精度与资源评估可靠性。结合实践经验，提出以下建议：一是加强老矿山历史资料的数字化抢救，建立标准化数据库，为建模提供基础支撑；二是研发适用于老矿山的低成本建模技术，降低中小矿山的技术应用门槛；三是推动三维地质模型与矿山物联网、智能开采技术的融合，构建 “ 勘查 - 建模 - 开采” 一体化智能矿山体系。

参考文献

[1]程丽敏. 有色金属矿山深部地质勘查与资源潜力评估[J].世界有色金 属,2025,(12):201-203.

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