一种赣南离子型稀土采集装置以及储量计算方法

技术领域

本发明涉及矿床储量技术领域，特别是一种赣南离子型稀土采集装置以及储量计算方法。

背景技术

围绕赣南离子型稀土等国家战略资源，深入研究可沉浸式数字化智能稀土矿山。赣南离子型稀土矿山以分散块状分布，对矿山储量统计有一定的难度,并存在着一定的管理难度。当前较多矿业公司对系统利用矿山工程地质资料欠缺，生产过程缺乏信息化、智能化，因此对矿山生产动态管理、生产方案优化决策、矿山生产规划、资源的合理开发利用、储量动态管理等方面造成了很多消极的影响，从而严重的影响了矿山企业的经济效益。

当前较多矿业公司不能充分利用矿山工程地质资料，生产过程缺乏信息化、智能化，因此对矿山生产动态管理、生产方案优化决策、矿山生产规划、资源的合理开发利用、储量动态管理等方面造成了很多消极的影响，从而严重的影响了矿山企业的经济效益。出现上述问题的具体原因很多，主要是地质数据量大、数据来源不同而且非结构化数据多。一个矿山的地质数据从最初到现在矿山，经过不断累积，地质资料数据己经达到一个庞大的量。这些资料具有阶段性、种类繁多、格式复杂等特点，而且它们分散在很多部门，所以各单位资料数据的完整性、连续性、继承性差、查询、利用效率较低。因而矿山数字化智能化、储量计算可视化研究，有利于解决上述问题对矿山企业的可持续发展具有极其重要的意义。

因此，针对离子型稀土矿数据量大、地质构造复杂，三维模型构建及储量计算难度较大，对离子型数字矿山及关键技术的研究比较薄弱，深入研究数据的有机结合及共享，完成实际准确三维模型的构建，进一步优化开采设计参数，充分掌握品位分布概况，准确智能动态计算不同条件下矿床储量是目前矿山需要解决的关机技术问题，也是离子型稀土矿数字矿山研究的关键技术。采用普通克里格法对矿区储量进行了计算估值，和勘探储量统计进行对比分析得出方法可靠性。

现如今，在进行赣南离子型稀土矿床品位的分布进行智能化分析的时候，首先需要进行采样，现有的采样装置结构过于简单，采样效率低，且不能进行分层采样，现如今的采样装置不便于连接，安装方式大多为螺纹连接，导致使用不方便且稳定性较低，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种赣南离子型稀土采集装置以及储量计算方法，解决了背景技术中的问题。

实现上述目的本发明的技术方案为：一种赣南离子型稀土储量计算方法，包括：首先根据地质勘探资料建立地质数据库，图形化地质工程信息，然后根据地质数据库解译矿体界限对不同的界限给予不同属性值，并采用 TIN与Section混合方法将相同的界线建立矿体三维模型和品位模型，然后通过建立数据库、矿体品位模型对矿床进行动态分析，然后计算矿床内样品影响范围大小的变异函数，然后采用地质统计学中克里金插值方法进行最优、线性、无偏内插分段、分级动态储量计算。

优选的，具体包括以下步骤：

A、首先根据地质勘探资料建立地质数据库，图形化地质工程信息；

B、根据地质数据库解译矿体界限对不同的界限给予不同属性值，并采用TIN与Section混合方法将相同的界线建立矿体三维模型和品位模型；

C、通过建立数据库、矿体品位模型对矿床进行动态分析；

D、计算矿床内样品影响范围大小的变异函数；

E、采用地质统计学中克里金插值方法进行最优、线性、无偏内插分段、分级动态储量计算。

优选的，所述根据地质勘探资料建立地质数据库，数据库中包含钻孔及品位化验的属性信息，通过属性信息进行图形三维化地质工程信息，所述矿体三维模型和品位模型是储量计算基础，其精度影响最终计算结果，对解译出的矿体边界线采用TIN与Section混合方法建立三维模型可以有效提高精度，更加有利于建立品位模型。

优选的，所述通过建立数据库、矿体品位模型对矿床进行动态分析，初步确定矿床品位分布情况。然后计算矿床内样品影响范围大小的变异函数，用于储量计算。

优选的，所述通过地质统计学中克里金插值方法并由计算出的变异函数，进行最优、线性、无偏内插分段、分级动态储量计算。

一种赣南离子型稀土采集装置，包括支撑台，所述支撑台上安装有升降机构；

所述升降机构包括：两个滑条、第一齿轮、若干个螺旋套筒、第三齿轮、第三旋转电机、第四齿轮、升降结构以及采样结构；

两个滑条可活动的安置于支撑台的内腔上，所述第一齿轮通过轴承安置于支撑台的内腔中，所述第一齿轮的上端面以及下端面固定于两个所述滑条上，若干个所述螺旋套筒通过轴承安置于支撑台上，所述第三齿轮套装于第一齿轮的上端，所述第三旋转电机固定于支撑台上，所述第四齿轮套装于旋转电机的驱动端上，所述升降机构螺接于若干个所述螺旋套筒的内部，所述采样结构安置于升降结构的下端。

优选的，所述升降结构包括：若干个螺杆、若干个第二齿轮以及连接板；

若干个所述螺杆分别螺接于若干个所述螺旋套筒的内部，若干个所述第二齿轮分别套装于若干个所述螺旋套筒的外侧，所述连接板固定于若干个所述螺杆的下端。

优选的，所述采样结构包括：第一旋转电机、安装杆以及螺旋杆；

所述第一旋转电机安置于固定于连接板上，所述安装杆通过联轴器连接于旋转电机的驱动端上，所述螺旋杆通过连接杆连接于安装杆上，所述连接杆以及螺旋杆上开设有通孔。

优选的，还包括：两个固定柱、若干个定位杆、若干个弹簧、按压块(25)、两个圆环以及若干个滚珠；

两个所述固定柱分别固定于安装杆的下端以及连接杆的下端，若干个所述定位杆分别固定于安装杆的下端以及连接杆的下端，若干个所述弹簧分别嵌装于连接杆以及螺旋杆上端的内部，两个所述按压块分别安置于若干个弹簧的上端两个所述圆环分别固定于连接杆以及螺旋杆上端的内部，若干个所述滚珠分别安置于两个所述圆环上。

优选的，所述螺旋杆的包括：第二旋转电机、主动齿轮、两个从动齿轮、两个挡板以及两个储存槽；

所述第二旋转电机嵌装于螺旋杆的内部，所述主动齿轮分别安置于第二旋转电机的驱动端上，两个所述从动齿轮分别可旋转的嵌装于螺旋杆的内部且啮合于主动齿轮的两端，两个所述挡板分别活动安置于两个所述从动齿轮上以及螺旋杆的内部，两个所述储存槽开设于螺旋杆的内部。

利用本发明的技术方案制作的一种赣南离子型稀土采集装置，能够实现对赣南离子型稀土矿床品位的分布进行智能化分析，不采用平均品位计算储量，而是计算区域性变异函数，准确高效的计算矿快储量，便于矿山企业生产方案调整及管理，采集装置结构简单，便于操作，安装方式间接，提高了安装效率，提高了稳定性，通过升降机构自动实现升降功能，提高了机械自动化程度，便于使用。

附图说明

图1为本发明一种赣南离子型稀土储量计算方法的流程图；

图2为本发明一种赣南离子型稀土储量计算方法钻孔分布及品位立体分布图；

图3为本发明一种赣南离子型稀土储量计算方法球形变异函数图；

图4为本发明一种赣南离子型稀土储量计算方法矿床整体品位动态分布图；

图5为本发明一种赣南离子型稀土采集装置主视剖视结构示意图。

图6为本发明一种赣南离子型稀土采集装置储存槽主视剖视结构示意图。

图7为本发明一种赣南离子型稀土采集装置俯视剖视结构示意图。

图8为本发明一种赣南离子型稀土采集装置主视剖视结构示意图。

图9为本发明一种赣南离子型稀土采集装置A处放大结构示意图。

图10为本发明一种赣南离子型稀土采集装置B处放大结构示意图。

图11为本发明一种赣南离子型稀土采集装置C处放大结构示意图。

图12为本发明一种赣南离子型稀土采集装置固定柱俯视剖视结构示意图。

图13为本发明一种赣南离子型稀土采集装置定位杆仰视剖视结构示意图。

图中：1、支撑台；2、储存槽；3、滑条；4、第一齿轮；5、螺旋套筒；6、第三齿轮；7、第三旋转电机；8、第四齿轮；9、螺杆；10、第二齿轮；11、连接板；12、第一旋转电机；13、安装杆；14、螺旋杆；15、连接杆；16、固定柱；17、定位杆；18、弹簧；19、圆环；20、滚珠；21、第二旋转电机；22、主动齿轮；23、从动齿轮；24、挡板；25、按压块。

具体实施方式

实施例1

一种赣南离子型稀土储量计算方法，包括：首先根据地质勘探资料建立地质数据库，图形化地质工程信息，然后根据地质数据库解译矿体界限对不同的界限给予不同属性值，并采用TIN与Section混合方法将相同的界线建立矿体三维模型和品位模型，然后通过建立数据库、矿体品位模型对矿床进行动态分析，然后计算矿床内样品影响范围大小的变异函数，然后采用地质统计学中克里金插值方法进行最优、线性、无偏内插分段、分级动态储量计算。

在具体实施过程中，具体包括以下步骤：

A、首先根据地质勘探资料建立地质数据库，图形化地质工程信息；

B、根据地质数据库解译矿体界限对不同的界限给予不同属性值，并采用TIN与Section混合方法将相同的界线建立矿体三维模型和品位模型；

C、通过建立数据库、矿体品位模型对矿床进行动态分析；

D、计算矿床内样品影响范围大小的变异函数；

E、采用地质统计学中克里金插值方法进行最优、线性、无偏内插分段、分级动态储量计算。

在具体实施过程中，需要说明的是，根据地质勘探资料建立地质数据库，数据库中包含钻孔及品位化验的属性信息，通过属性信息进行图形三维化地质工程信息，矿体三维模型和品位模型是储量计算基础，其精度影响最终计算结果，对解译出的矿体边界线采用TIN与Section混合方法建立三维模型可以有效提高精度，更加有利于建立品位模型。

在具体实施过程中，需要说明的是，通过建立数据库、矿体品位模型对矿床进行动态分析，初步确定矿床品位分布情况。然后计算矿床内样品影响范围大小的变异函数，用于储量计算。

在具体实施过程中，需要说明的是，通过地质统计学中克里金插值方法并由计算出的变异函数，进行最优、线性、无偏内插分段、分级动态储量计算。

本实施例中，具体包括以下步骤：

1、数据准备

矿床主要含有的稀土元素，既选择其为区域化变量。利用矿 山勘探钻孔数据为数据库的主要数据来源，借助大型矿山数字化 Surpac软件创建地质数据库，主要参数有：空口坐标数据 (collar表)、样品化验数据(sample表)、钻孔倾斜数据 (survey表)、岩性数据(geology表)。具体数据内容如图5。

2、矿体模型建立

根据原始钻孔资料、生产地质数据库，在地质数据库的基础上组合各地质钻孔，根据品位、岩性等重新地质解译各剖面的矿体范围和各地质界线，由地质解译后的矿体范围采用TIN与Section混合模型建模的方法是对不同的界线或者具有特定意义的地质界线。

3、区域化变量计算

基于区域化变量的复杂性质，所以在储量计算过程中不能使用一般的函数进行描述，需要使用随机函数进行研究。随机函数指在矿床A内每一个点的随机变量的集合，即：

在某铁矿床中有一点,假设矿品位是，此品位值可以看成是该点在某一个随机变量的一个具体的数值。所以，在此铁矿床中所有每一个点都会对应一个品位值，我们可以把区域化变量看成是随机变量集合的一个具体值，随机变量的集合称之为“随机函数”即为。所以，我们在进行矿床储量计算时，既要考虑结构性，又要考虑随机性。从地质学的角度分析，区域化变量能够反映出地质变量具有局部性、连续性、异向性及可迁性的特征。

4、变异函数计算

变异函数是区域化变量和的增量平方的数学期望，也是区域化变量增量的方差。变异函数不仅是距离的函数，也是方向的函数，公式为:

式⑵中的左边因子2为了半变异函数而用。为了计算方便，一般可以把2式左边的因子2可以移到右端，则称为，为半变异函数。在计算分析过程中科研学者多以半变异函数进行绘制分析曲线图。也有一些学者简称为变异函数。在变异函数中可以测定以分割的两点间品位的相关性。一般情况下，如果两点间隔近比间隔远的点相关性更加的密切。由地质统计学的概念，如果两点间纵向相关，两点间的差值分布的方差(变异函数值)相对较小，反之则大。所以，在矿床内测定样品影响范围的大小可以用变异函数进行。

5、克里金插值计算

普通格里格法是地质统计学中一种求最优、线性、无偏内插估计量的基本的方法。当承载的区域区域化变量是二阶平稳的，对中心的盘区进行估计。可以用线性估计量进行估值公式为：

式⑹中，是的权系数，表示()个样品值对将要估值的权重。

在运用普通克里格法进行储量计算时，首先列出克里格方程组，对全系数进行求解，其次，列出克里格方差。公式如下：

6、分段分级储量计算

矿床整体储量体积计算同时，可以根据实际需要对块体模型按照中段、品位级别等设置边界条件进行计算。估值理论公式为：

其中，为一定条件下矿床储量估值，为矿快平均体重，为矿体品位分布单个块体体积，变异函数影响下单个块体品位

实施例2

一种赣南离子型稀土采集装置，包括支撑台1，支撑台1上安装有升降机构；

在具体实施过程中，需要说明的是，升降机构包括：两个滑条3、第一齿轮4、若干个螺旋套筒5、第三齿轮6、第三旋转电机7、第四齿轮8、升降结构以及采样结构；连接关系如下：

两个滑条3可活动的安置于支撑台1的内腔上，第一齿轮4通过轴承安置于支撑台1的内腔中，第一齿轮4的上端面以及下端面固定于两个滑条3上，若干个螺旋套筒5通过轴承安置于支撑台1上，第三齿轮6套装于第一齿轮4的上端，第三旋转电机7固定于支撑台1上，第四齿轮8套装于旋转电机的驱动端上，升降机构螺接于若干个螺旋套筒5的内部，采样结构安置于升降结构的下端。

在具体实施过程中，需要说明的是，升降结构包括：若干个螺杆9、若干个第二齿轮10以及连接板11；连接关系如下：

若干个螺杆9分别螺接于若干个螺旋套筒5的内部，若干个第二齿轮 10分别套装于若干个螺旋套筒5的外侧，连接板11固定于若干个螺杆9 的下端。

在具体实施过程中，需要说明的是，采样结构包括：第一旋转电机 12、安装杆13以及螺旋杆14；连接关系如下：

第一旋转电机12安置于固定于连接板11上，安装杆13通过联轴器连接于旋转电机的驱动端上，螺旋杆14通过连接杆15连接于安装杆13 上，连接杆15以及螺旋杆14上开设有通孔。

在具体实施过程中，需要说明的是，还包括：两个固定柱16、若干个定位杆17、若干个弹簧18、两个按压块25、两个圆环19以及若干个滚珠20；连接关系如下：

两个固定柱16分别固定于安装杆13的下端以及连接杆15的下端，若干个定位杆17分别固定于安装杆13的下端以及连接杆15的下端，若干个弹簧18分别嵌装于连接杆15以及螺旋杆14上端的内部，两个所述按压块25分别安置于若干个弹簧18的上端两个圆环19分别固定于连接杆15以及螺旋杆14上端的内部，若干个滚珠20分别安置于两个圆环19 上。

在具体实施过程中，需要说明的是，螺旋杆14的包括：第二旋转电机21、主动齿轮22、两个从动齿轮23、两个挡板24以及两个储存槽2；连接关系如下：

第二旋转电机21嵌装于螺旋杆14的内部，主动齿轮22分别安置于第二旋转电机21的驱动端上，两个从动齿轮23分别可旋转的嵌装于螺旋杆14的内部且啮合于主动齿轮22的两端，两个挡板24分别活动安置于两个从动齿轮23上以及螺旋杆14的内部，两个储存槽2开设于螺旋杆 14的内部。

通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。

通过上述总体情况可知：在本装置在进行使用时，工作人员根据采样的深度来调节安装杆13与螺旋杆14之间的长度，将安装杆13上的固定柱16插在连接杆15的上端，定位杆17用于进行导向，然后滚珠20对固定柱16进行夹住，然后再将螺旋杆14连接到连接杆15下端的固定柱16 上，连接好后，启动第一旋转电机12，带动安装杆13、连接杆15以及螺旋杆14进行旋转，同时，在第三旋转电机7带动第四齿轮8进行旋转，第三齿轮6随之进行旋转，第三齿轮6带动第一齿轮4旋转，第一齿轮4 通过两个滑条3以及限位圈2的作用下进行旋转，第一齿轮4带动第二齿轮10进行旋转，螺旋套筒5进行旋转，螺杆9在螺旋套筒5上进行下降，然后对连接板11进行推动，同时在第二旋转电机21的带动下螺旋杆14 向地面之下进行下降，当螺旋杆14处于地面之下的时候，当需要采集土样的时候，第二旋转电机21进行旋转，主动齿轮22进行旋转，带动从动齿轮23进行旋转，两个挡板24随之打开，由于螺旋杆14继续进行旋转，挡板24将螺旋杆14两端的土样采集到的储存槽2内，然后第二旋转电机 21反向旋转，挡板24在主动齿轮22与从动齿轮23的相互作用下进行复位，堵住储存槽2，然后可通过上升的方式将螺旋杆14内部的土样向地面之上进行运送，当需要对深层的土样进行采集的时候，可增加连接板 11的数量通过连接组件将连接板11连接到安装杆13以及螺旋杆14之间，以达到采集深层土样的效果，当需要对连接杆15、安装杆13以及螺旋杆 14进行拆卸的时候，通过螺丝刀等外部工具插入螺旋杆14以及连接杆的通孔处，然后抵住按压块25，按压块25随之进行下降，滚珠20随之下降，固定柱16则侧抽出，完成拆卸。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。