矿产资源储量计算的原理和一般过程.docx
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矿产资源储量计算的原理和一般过程
矿产资源储量计算的原理和一般过程
自然界产出的矿体大多数是形态复杂和矿化不均一的，无论用哪种方法计算矿产储量，其计算结果与实际储量间总存在着误差，只是误差的性质和大小可能不同而已。
我们的任务只是在于根据矿床（体）地质特征及其工程控制和地质研究程度，结合实际需要，找到既简便易行，又误差较小能满足要求的储量计算方法。
储量计算的基本原理就是人们把自然界客观存在的形态复杂的矿体分割转变为体积与之大体相等、矿化相对均一的形态简单的几何体，运用恰当的数学方法，求得储量计算所需的各种参数，最后计算出矿产（矿石或金属）储量来。
储量计算的一般过程是：
（1）确定矿床工业指标。
（2）圈定矿体边界或划分资源／储量计算块段。
（3）根据选择的计算方法，测算求得相应的资源储量计算参数：
矿体（或矿段）面积S，平均厚度M，矿石平均体重
，平均品位
，等等。
（4）计算矿体或矿块的体积V和矿石资源量／储量Q：
或金属量P：
（5）统计计算各矿体或块段的资源量／储量之和，即得矿床的总资源量／储量。
三、矿床工业指标的确定
（一）矿床工业指标的概念和内容
1 矿床工业指标的概念
概念：
矿床工业指标，简称工业指标，它是指在现行的技术经济条件下，工业部门对矿石原料质量和矿床开采条件所提出的要求，即衡量矿体能否为工业开采利用的规定标准。
意义：
它常被用于圈定矿体和计算资源储量所依据的标准。
也是评价矿床工业价值、确定可采范围的重要依据。
工业指标的高低取决于矿床地质构造特征、矿产资源方针、经济政策和矿石采、选、冶的技术水平等。
反过来，矿床工业指标直接影响着所圈定矿体的形态复杂程度、规模大小、储量的多少、采出矿石质量的高低及对矿床地质特征、成矿规律的正确认识，进而影响到确定矿床开采范围，生产规模、采矿方案和选矿工艺，开采中的损失与贫化率、选矿回收率等技术参数的确定；最终影响到矿山生产经营的技术经济效果、矿产资源的回收利用程度和矿山服务年限等。
工业指标是地质与技术经济联合研究的主要课题之一。
2 工业指标内容
矿床工业指标的内容很多，构成一个复杂的工业指标体系。
大体上可分为矿石质量和开采技术条件两部分或归纳为如下三类：
第一类：
与矿石质量有关的，如边界品位，最低工业（可采）品位，有害杂质最大允许含量，有用伴生组分的最低综合品位，矿石自然类型和工业品级的划分标准，出矿品位或入选品位等；
第二类：
与地质体厚度有关的，如最小可采厚度、夹石剔除厚度或夹石最大允许厚度等；
第三类：
其他的，如一些综合指标：
最低工业米百分率（或工业米克吨值）、含矿系数；还有个别矿种所需规定的特殊标准，如铬铁矿的铬铁比，铝土矿的硅铝比，煤矿的挥发分、灰分、发热量，耐火材料矿产的耐火度、灼减量，与采矿条件有关的采剥比、开采深度等。
最重要、最常用的几项工业指标是：
（1）边界品位指在圈定矿体时，对单个样品有用组分含量的最低要求，作为区分矿与非矿的分界标准。
它直接影响着矿体形态的复杂程度、矿石平均品位的高低、矿石与金属储量的多少。
它一般界于尾矿品位与最低工业品位之间。
（2）最低工业品位或称为最低可采品位，是指工业可采矿体、块段或单个工程中有用组分平均含量的最低限，亦即矿物原料回收价值与所付出费用平衡、利润率为零的有用组分平均含量。
它是划分矿石品级，区分工业矿体（地段）与非工业矿体（地段）的分界标准之一。
它直接关系到工业矿体边界特征和储量的多少。
它常高于边界品位，在圈定矿体时，往往与边界品位联合使用。
（3）最低可采厚度它是指在一定技术经济条件下，对具有开采价值矿体（矿层、矿脉等）的最小厚度（真厚度）要求，原是区分能利用储量与暂不能利用储量的标准之一。
（4）夹石剔除厚度是指矿体内可以圈出并在开采时可以剔除的夹石（非工业矿石）的最低厚度标准。
若夹石小于此指标，则不予剔除而和矿石一样对待；否则，此夹石应单独圈定处理：
留于原地不予开采，或选别开采（分采、分运），计算储量时，则不能参与计算。
（5）有害杂质最大允许含量它是指块段或单个工程中对矿产品质量或加工过程起不良影响的有害组分的最大允许含量要求。
（6）最低工业米百分率它是对矿体厚度（米）与品位（%）乘积要求的综合指标。
当品位值为克／吨（贵金属）时，称为最低工业米克吨值。
它只用于圈定厚度小于最小可采厚度，而品位远高于最低工业品位的薄而富矿体（矿脉、矿层）：
当其厚度与平均品位乘积等于或大于此指标时，则圈为工业可采矿体。
所计算储量为表内储量，否则划入表外储量。
（7）含矿系数是指各工业可采部分与相应整个矿床或矿体、矿段、块段的体积比，时常用其面积比（面含矿系数）或长度比（线含矿系数）代替。
当有用组分分布极不均匀，夹石（层）太发育，不能确定工业矿体可靠边界的含矿带时，为除去无矿部分、提高储量计算精度，用其作校正系数参与储量计算。
其指标根据最佳采矿方法下的选别开采和经济合理性确定（前苏联）。
（8）剥采比或称剥离系数，是指露天开采时需剥离的废石量（上覆岩层、夹石）与开采的矿石量之比值的一项重要技术经济指标。
一般规定其上限（即合理剥采比），大于此指标者，则不宜露天开采，应考虑地下开采。
（9）共（伴）生组分综合利用指标与主有用组分共（伴）生的，具有综合利用工业价值的其他有用组分的最低含量标准。
（二）确定工业指标的依据
矿床工业指标依矿床勘查阶段的时间序列构成如下系统：
普查阶段的参考性工业指标→详查阶段为矿山规划的暂定工业指标→地质勘探阶段由勘探、矿山设计和基建生产部门共同制定的计划工业指标→矿山生产初期经试生产验证核实的实际生产正式工业指标→矿山生产发展过程中，由矿山企业计划、矿山地质和采选冶生产部门，根据变化了的情况，往往重新研究修订的扩大工业指标。
根据勘查程度高低确定的这一工业指标系统，反映着随勘查程度的提高，工业指标也在逐渐趋向于合理可靠和切实可行。
在矿产预查、普查、详查阶段，资源量与储量计算可参照《矿产工业要求参考标准》中的一般标准确定。
例如，铜矿床一般工业指标及伴生有益组分评价参考指标如表4-7-4及表4-7-5所列。
表4-7-4铜矿床工业指标一般要求表
项目
硫化矿石
氧化矿石
坑采
露采
边界品位（%）
0.2～0.3
0.2
0.5
最低工业品位（%）
0,4～0.5
0.4
0.7
矿床平均品位（%）
0.7～1.0
0.4～0.6
最小可采厚度（m）
1～2
2～4
1
夹石剔除厚度（m）
2～4
4～8
2
表4-7-5铜矿床伴生有益组分评价参考表
元素
Pb
Zn
Mo
Co
WO3
Sn
Ni
S
Bi
Au
Ag
Cd、Se、Te、Ga、Ge、Re、In、Tl
含量（%）
0.2
0.4
0.01
0.01
0.05
0.05
0.1
1
0.05
0.1g/t
1g/t
>0.001
正确确定最佳工业指标是政策性强、经济性强、时间性强，且往往因具体情况而变化，技术复杂的一项综合性工作。
所依据的基础资料包括：
国家有关矿产开发的方针政策，矿床地质构造资料，矿石最佳采、选、冶技术方案及工艺试验资料，近期与长远的市场需求，各矿产品方案及经济核算资料等。
因工业指标的数值随矿种不同、矿床地质特征及上述资料的影响作用不同而不同，并应具有动态的性质，故具体矿床的工业指标应具体制订。
只有依据当时的实际资料，经过地质技术经济的综合对比论证后，才能获得最佳的矿床工业指标。
（三）综合品位指标的确定
在贯彻执行综合勘探、综合评价、综合利用矿产资源方针时，对具有工业利用价值，具有一定社会效益和经济效益的共、伴生组分的综合性矿石，其综合品位就是主要有用组分（标准组分）品位与伴生有用组分含量等价折算为主组分品位后的总和。
公式为：
综合品位同样应分为边界综合品位和最低工业综合品位指标，用以圈定同位或异体共、伴生矿产综合利用矿体的合理边界线。
四、矿体圈定
（一）矿体边界线种类
（1）零点边界线矿体尖灭点的连线。
一般情况下，它与矿体自然边界（矿体与围岩界线明显）或外边界线一致，表示各矿体大致分布范围。
（2）可采边界线是指符合当前工业技术条件探明的可供开采利用的矿体（矿块或块段）边界线。
（3）内边界线连接边缘见矿工程所形成的边界线，表示由勘探工程实际控制的那部分矿体分布范围。
（4）外边界线用外推法确定的矿体边界线，表示矿体的可能分布范围；它与内边界线间的储量可靠程度要低于内边界线范围内的储量。
（5）资源储量类别边界线以资源储量分类标准圈定，表示不同类别资源储量分布范围的边界线。
（6）自然（工业）类型边界线以矿石自然（工业）类型划分标准确定的边界线。
（7）工业品级边界线在能分采矿石工业类型边界线内，以工业品级划分标准确定的边界线。
（二）矿体边界线的圈定方法
概念：
矿体圈定即在储量计算图上把矿体空间形态位置，即矿体边界线确定下来的工作。
矿体圈定思路：
矿体边界线的圈定一般是在勘探线剖面图、中段地质平面图或矿体投影图上，利用工程原始编录和矿产取样资料，根据确定的工业指标，结合矿床（体）地质构造特征、勘探工程分布及其见矿情况，全面考虑进行的。
矿体圈定步骤：
先确定单个工程矿体各种边界线（基点）位置；然后，将相邻工程上对应边界点相连接，完成勘探剖面上的矿体边界圈定；再对矿体边缘两相邻工程（剖面）和全部工程所控制的矿体各种边界线的适当连接和圈定。
1 单个工程中矿体边界线的圈定（动画演示）
（1）当矿体与围岩分界线清楚，有用组分分布相对均匀时，即矿体边界线与自然边界线相一致，肉眼易于辨认，则矿体边界基点位置与矿体产状，均可利用探矿工程或自然露头在剖面上的直接观察和测量确定之。
（2）当矿体与围岩界线不清楚，即呈渐变过渡关系时，只能根据化学取样结果，利用现行工业指标确定矿体边界基点位置。
具体步骤为：
①根据截穿矿体的单个工程中连续（分段）取样结果，首先将等于或大于边界品位的样品分布地段，暂全部圈为矿体，矿体与顶、底板分界位置即矿体外边界线基点。
②计算圈定矿体（边界基点）内全部样品的平均品位和厚度值。
计算结果若大于或等于最低工业品位，而且真厚度也不小于最低可采厚度指标时，则应划为工业矿体；通过该基点的边界线为可采边界线。
若计算结果低于最低工业品位，或真厚度也小于最低可采厚度，该圈定界线范围内矿体为非工业矿体。
当矿体厚度小于最低可采厚度，但品位较高，其厚度与品位乘积达到米百分值（米／克吨值）指标时，可圈为矿体。
③当以边界品位圈定矿体范围内的平均品位低于最低工业品位，而厚度大于最小可采厚度时，则可从靠近矿体顶、底板处去掉几个品位较低的样品，再进行计算；若计算结果达到最低工业品位要求，厚度亦满足最小可采厚度要求，则这时圈定的矿体为工业可采矿体，该边界线为可采边界线；若计算结果仍低于最低工业品位，或厚度低于最小可采厚度时，则其仍为非工业矿体。
若矿体一侧或两侧为厚大且成片分布的低品位矿时，应单独圈出。
④在圈定矿体内，品位低于边界品位的样品，当其厚度小于夹石剔除厚度不能分采时，则不必圈出，仍作工业矿石对待；否则，必须圈出作夹石处理，不能参加平均品位和矿体厚度计算。
2两相邻工程及全部工程中矿体边界线的圈定
在储量计算图上，在完成单个工程中矿体边界线基点确定以后，沿矿体走向和倾斜方向上，矿体边界线的圈定常用以下方法完成。
1）直接法
当相邻两工程均穿过符合工业指标要求的矿体边界基点，且地质条件又允许时；或由于矿体与围岩界线清楚，由工程地质编录直接测绘了边界基点位置，则相对应基点用直线连接，即得相应的矿体边界线。
2）插入法
当相邻两见矿工程一个穿过符合工业指标要求的矿体，另一个工程所见为非工业矿化（低于工业指标要求）时，可采边界线（基点）在两个工程之间，可用内插法求得。
插入方法视具体情况而定：
当两工程间有破坏矿体的后期地质构造（如断层、岩脉）划隔开来，造成两工程所见矿化陡然变化时，即以该地质构造界面线划开（地质法）。
当它们呈渐变规律时，如图4-7-2所示，A、B分别为低于、高于工业指标mC（代表最低工业品位或最小可采厚度）等的两相邻工程平面位置，已知其标志值为mA、mB，且mA＜mC＜mB，所求符合工业指标要求的可采边界线基点C的位置，可用以下内插法求得：
（1）计算内插法图4-7-2（a）所示：
（2）作图内插法图4-7-2（b）所示，图中
AD=mC-mA
BE=mB-mC
（3）平行线内插法图4-7-2（c）所示，可移动透明方格纸，使纸上的一组等距平行线代表的矿体标志（品位、厚度或米百分值）值分别与A、B位置的对应值相同，则A、B线与最低工业指标（如0.5）之交点即C点位置。
图4-7-2两工程间插入法（a）—计算内插法；（b）—作图内插法；（c）—平行线内插法
3）有限推断法
即在边缘见矿工程与未见矿工程之间划出矿体边界线的方法。
方法：
1.首先确定矿体尖灭点的位置：
可采用形态的自然趋势尖灭法，或视具体情况，采用工程间距的1／2、1／3、2／3、1／4、3／4等几何方法，或采用平均尖灭角法。
2.其次将矿体尖灭点与见矿工程中矿体顶、底板界线点直线相连，得矿体零点边界线；或采用1／4、1／3平推法确定矿体外边界线。
3.然后再以最小可采厚度与最低工业品位内插求得可采边界线。
4）无限推断法
若矿体边缘见矿工程以外没有工程控制，则此时矿体边界基点的确定方法为无限推断法。
无限推断法主要是根据矿床地质特征、已揭露矿体部分的规模、矿体变化规律和物化探资料，或采用地质法，或形态的自然趋势尖灭法，或几何法圈定矿体。
当矿体特征参数（品位、厚度等）变化无规律可循时，则常以正常工程间距1／2（中点法）或1／4、1／3平推法推断矿体零点边界线；然后，用内插法圈定可采边界线。
要求：
深部矿体无限外推，应视矿体稳定程度和周围控制程度而定，最大外推距离不得超过勘查网度的工程间距。
注意：
在此必须指出，在圈定矿体边界时，绝不可简单机械地连接矿体，必须首先详细分析矿床地质构造条件、控矿因素、矿化特征、矿体空间赋存规律及成矿后的构造活动、岩浆活动、次生变化等对矿体边界的影响，即正确的地质认识是正确圈定矿体边界的基础。
此外，往往还需要划分出各类块段（储量类别、矿石类型与品级、地质与开采地段等）。
既应考虑开采方式、方法及其对矿床勘探程度的要求，根据勘查工程控制程度圈定并划分矿产资源量／储量类型，再结合经济意义、可行性研究程度详细划分并标定其各类型编码，还应同时注意所有图件间的对比分析和相互间的统一，尽量避免和减少因矿体圈定的不正确，给计算储量带来的地质误差。
储量计算矿体边界线一般以直线圈定，不允许工程间推断部分矿体的厚度大于相邻见矿工程控制的实际厚度值，就是为了“保险”，即增加储量计算结果的可靠程度、减少负面误差。
在充分掌握矿体的形态特征时，也可用自然曲线连接。
五、储量计算基本参数的确定
储量计算基本参数：
矿体面积、矿体平均厚度、矿石的平均体重和平均品位，有时还包括矿石湿度和含矿系数等。
（一）矿体面积的测定
面积测定载体：
矿体面积的测定是在各类储量计算图纸，如勘探线剖面图、中段地质平面图、矿体水平投影图或矿体纵投影图等图纸上进行。
面积测定方法：
常用求积仪法、透明方格纸法和几何图形法，较少采用质量类比法、曲线仪法、坐标计算法等。
在测定面积时，除了要求图纸的质量（精度）符合要求外，为减少测定的技术误差，用求积仪或透明方格纸法规定时，均应要求认真地测定≥2次，相对误差值在≤2%时，再求得其面积平均值参加储量计算。
几何图形法要求图形尽可能简单，图件比例尺视矿体规模而定，一般为1∶1000。
（二）矿体平均厚度的确定
矿体的厚度是根据矿体自然露头、工程揭露的矿体厚度测量和地质编录资料量取“线”上矿体厚度值。
根据所选择的储量计算方法，是采用矿体（或矿块）的平均真厚度，还是平均铅垂厚度或平均水平厚度计算矿体体积，根据需要进行测定统计计算或需适当的变换处理。
矿体断面或矿段（矿块）平均厚度的计算：
1.当矿体厚度变化较小，厚度测量工程点（线或面）分布均匀；或厚度测量点（线或面）密度大、数量很多；或矿体厚度变化无规律，测量点分布也不均匀时，均可采用算术平均法计算。
2.当矿体厚度变化较大，并有规律的情况下，而厚度测量点分布又不均匀时，通常以其影响长度或面积为权，运用加权平均法计算平均厚度。
3.当矿体厚度变化很大，而遇到异常的特大厚度时，应先进行处理，然后再求平均厚度。
（三）矿石平均体重的测定
矿石体重的测定分为大体重法（全巷法）与实验室的小体重法（封蜡法，又称假密度法）两种。
1.致密块状矿石采集小体重样即可。
小体重法求矿石平均体重需要测定样品的数量多（＞30块），且须以大体重法进行检查校正。
2.裂隙较发育的块状矿石，或松散矿石，均需采大体重样，然而，由于工作量大、成本高，故每种矿石类型或品级一般只作2～3个。
3.当矿石湿度较大（＞3%）时，应将矿石平均体重值据湿度进行校正。
（四）矿石平均品位的计算
矿石平均品位的计算程序：
1.先计算单个工程（线）的平均品位，
2.再计算由若干工程控制的面平均品位；
3.最后计算矿块（或矿体）的体平均品位和全矿区（矿床）的总平均品位。
传统的平均品位计算方法分为算术平均法和加权平均法两种。
1.一般均采用算术平均法计算其平均品位。
2.当某些样品品位所代表的试样长度、质量、矿体厚度、控制长度或矿石体重、断面面积等不相等，且有相关关系时，常采用以相应参数（一个）或几个参数（≥2个）乘积为权的加权平均法求其平均品位；
3.当有特高品位存在时，应先处理特高品位，再求平均品位。
有人认为，加权法求平均品位仅是一种形式（尤其是对脉状矿体）。
求单个工程的线平均品位采用加权法，当样长不等时是必须的；而沿走向求块段平均品位时，就不宜用加权法，反而是算术平均法计算结果更接近其真实平均品位值。
例如，当品位与厚度有相关（线性）关系时，得到下式：
由此式并经验证得知，当矿体厚度与矿石品位呈正相关时，算术平均品位比实际平均品位值低，加权平均品位比实际平均品位值要高；当二者呈负相关时，结果正好相反；且无论哪种情况加权平均品位的误差都是算术平均品位误差的两倍。
故当品位与厚度有相关关系，且不需十分精确地按上式求块段平均品位时，用算术平均法将比用加权平均法有利得多，既简便些又准确些。
（五）特高品位的确定和处理
在计算矿石平均品位时，偶尔出现的个别样品的品位大大超过一般样品的品位，人们称之为特高品位。
该样品被称为特高样品，或“风暴”样品（前苏联）。
有时，有害组分也有类似现象，应与特高样品品位一样对待。
如若特高品位不经处理直接参加平均品位计算，尤其当样品数目不多时，势必会大大提高其平均品位值，即严重影响平均品位及金属储量计算结果的代表性和准确性，给开采设计和储量管理造成不良后果。
处理：
∙首先必须查明产生特高品位的原因，若确系存在产生特高样品的地质现象（矿化局部富集），不是因取样产生的误差时，方可慎重地进行适当处理。
∙经调查研究（如二次取样、二次内检分析）发现是因布样、采样、样品加工、化验分析过程中产生的错误，则必须进行改正、重新做过，该样品原品位值作废，不能作为特高品位对待。
1 特高品位的确定
样品品位究竟高到什么程度才算特高品位?
目前尚无统一的标准和确定方法。
有人应用经验类比法，有人应用概率统计计算法进行确定。
一般情况下，人们常是根据矿床类型与矿石品位变化特点，如有色金属矿床，将品位值高于矿体（床）平均品位6～8倍者为特高品位。
当矿体品位变化系数大时，取上限值，反之，取下限值。
也可参考对比表4-7-6所列特高品位最低界限资料进行确定。
表4-7-6特高品位最低界限参考表
矿床类型
品位变化系数（%）
特高品位高出一般品位的倍数
品位分布很均匀的沉积矿床
<20
2～3
品位分布很均匀的沉积和变质矿床
20～40
4～5
品位分布不均匀的大部分有色金属矿床
40～100
8～10
品位分布很不均匀的有色、稀有、贵金属矿床
100～150
12～15
品位分布极不均匀的稀有、贵金属、放射性元素矿床
>150
>15
2 特高品位的处理方法
特高品位的处理方法很多，地质工作者的意见也不大统一。
实际工作中，特高品位的一般处理方法有：
（1）特高品位不参加平均品位计算，即剔除法；
（2）用包括特高品位在内的工程或块段的平均品位来代替特高品位参加计算；
（3）用与特高品位相邻两个样品的平均品位值来代替特高品位；
（4）用特高品位与相邻两样品品位的平均值来代替特高品位；
（5）用该矿床一般样品的最高品位或用特高品位的下限值来代替特高品位。
以上
（2）、（4）的代替法，是国内较常用的特高品位处理方法。
若特高品位呈有规律分布，且可以圈出高品位带时，则可将高品位带单独圈出，分别计算储量，不再进行特高品位处理，也是一种实事求是的作法。
六、资源量与储量计算方法
储量（包括资源量，下同）计算方法的种类很多，有几何法（包括算术平均法、地质块段法、开采块段法、断面法、等高线法、线储量法、三角形法、最近地区法/多角形法），统计分析法（包括距离加权法、克里格法），以及SD法等等。
（一）地质块段法
计算步骤：
1.首先，在矿体投影图上，把矿体划分为需要计算储量的各种地质块段，如根据勘探控制程度划分的储量类别块段，根据地质特点和开采条件划分的矿石自然（工业）类型或工业品级块段或被构造线、河流、交通线等分割成的块段等；
2.然后，主要用算术平均法求得各块段储量计算基本参数，进而计算各块段的体积和储量；
3.所有的块段储量累加求和即整个矿体（或矿床）的总储量。
地质块段法储量计算参数表格式如表4-7-7所列。
表4-7-7地质块段法储量计算表
块段编号
资源储量级别
块段
面积
（m2）
平均厚度（m）
块段
体积
（m3）
矿石体重（t/m3）
矿石储量（资源量）
平均品位（%）
金属储量（t）
备注
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
需要指出，块段面积是在投影图上测定。
一般来讲，当用块段矿体平均真厚度计算体积时，块段矿体的真实面积S需用其投影面积S′及矿体平均倾斜面与投影面间的夹角α进行校正。
在下述情况下，可采用投影面积参加块段矿体的体积计算：
①急倾斜矿体，储量计算在矿体垂直纵投影图上进行，可用投影面积与块段矿体平均水平（假）厚度的乘积求得块段矿体体积。
图4-7-3在矿体垂直投影图上划分开采块段
（a）、（b）—垂直平面纵投影图；（c）、（d）—立体图
1—矿体块段投影；2—矿体断面及取样位置
②水平或缓倾斜矿体，在水平投影图上测定块段矿体的投影面积后，可用其与块段矿体的平均铅垂（假）厚度的乘积求得块段矿体体积。
优点：
适用性强。
地质块段法适用于任何产状、形态的矿体，它具有不需另作复杂图件、计算方法简单的优点，并能根据需要划分块段，所以广泛使用。
当勘探工程分布不规则，或用断面法不能正确反映剖面间矿体的体积变化时，或厚度、品位变化不大的层
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