云南某铜矿385中段采准系统优化研究

1、*云 南 某 铜 矿 385 中段采准系统优化研究 赵艳伟，汪德文，李德，朱艳芬( 玉溪矿业有限公司，653100)云南 玉溪市摘 要: 采准设计质量的好坏直接决定矿山开采的经济效益和安全水平。通过三维矿业软件反演二维采准设计，并计算 其采准设计技术指标，综合分析其合理性，进而提出采准系 统优化方案。通过该方案在矿山的成功实施，减少设计采准 工程量 33058 27 m3 ，节约工程费用约 661 万元，取得了良好 效果。关键词: 三维矿业软件; 采准系统优 化; 三维可视化建模; 储 量估算单，可以避免一些重复劳动，但其设计理念和方法没有根本改变，都是通过采矿设计人员想象矿体和采 矿巷道工程

2、布置的三维形态，进而绘制出二维地质 平、剖面图。进入 21 世纪以来，三维矿业软件在国 内开始逐步推广应用，改变了原来二维设计中完全靠设计者想象来呈现矿体和巷道三维形态的现状， 三维矿业软件可以将真三维的矿体和巷道模型呈现 给设计者，并可以快速准确地计算相应的技术指标， 为方案优选提供科学合理的决策依据。本次采准系 统优化选择利用三维矿业软件来反演二维设计，再 计算其采准设计技术指标，综合分析其合理性，进而 提出采准系统优化方案。中图分类号: td862 1文献标识码: a文章编号: 1005 2763( 2011) 05 0007 04optimization of mining prepa

3、ratory systemof a copper mine in yunnanzhao yanwei，wang dewen，li de，zhu yanfen( yuxi mining co ltd，yuxi，yunnan 653100，china) abstract: the design quality of mining preparation for a mine will have direct effects on its economic benefits and safety of mine production taking a copper mine in yunnan as

4、 the exam- ple，the two dimensional design of mining preparation was in- versed by using 3d mining software，the relevant technical indi- cators of mining preparatory design were calculated，the reasona- bleness of the technical indicators was analyzed comprehensive- ly，and therefore a optimization sch

5、eme of mining preparation system was proposed good results were obtained by the success- ful implementation of the optimized mining preparation system， the mining preparation works was reduced 33058 27 m3 ，the en- gineering cost was saved 6 61 million yuankey words: 3d mining software，optimization o

6、f mining prepa- ration system，3d visualization modeling，reserves estimation1工程概况该矿区位于云南省玉溪市新平县境内，为铜铁多金属矿床，铜铁矿体交替分布，单矿体厚度不大，总体倾角较缓，为缓倾斜中厚矿床，开采难度较大。385 中段是矿山实施铜铁合采的主要中段，矿 体特征为:( 1)在倾向方向上，从上到下，矿体规模由大变小，由厚变薄，由富变贫，由层状到似层状，含矿围岩由黑云白云石大理岩到含磁铁变钠质凝灰岩到石榴 黑云片岩;( 2)走向方向上，fiii 0 以西，矿体走向为 nw向，而 fiii 0 以东( b26 ) 的矿

7、体走向则变为 ewnee 向，矿体集中于东西两部，而中部矿体贫且薄， 夹石层位增多，甚至尖灭，385 m 以下的平面中部地 区出现无矿区，形成了范围内的矿体在东部和西部 较为富集，而在中部相对贫薄甚至尖灭的情形;( 3) 东部的矿体中铁的含量普遍较西部高。该中段采用铲运机出矿，属于无轨机械化开采， 为科学合理开发该矿山 385 中段的资源，降低采切言1 30引采准设计是采矿设计的重要内容之一，设计质量的好坏直接决定矿山开采 的经济效益和安全水 平。矿山设计经历了从手工 设 计 阶 段 到 cad 软 件 辅助设计阶段，虽说绘图效率得到提高，修改更加简* 收稿日期: 2010 12 02基金项目

8、: 云南省省院省校科技合作计划项目( 2006yx26) 作者简介: 赵艳伟( 1981 ) ，男，河南周口人，工程师，硕士研究生，主要从事数字化矿山研究，email: zyw4 503 163 com。8矿 业 研 究 与 开 发2011，31( 5)千吨比和采切工程量，提高经济效益，拟采用 micro-mine 三维矿业软件作为设计平台，利用其真三维的 显示效果，以及能够真实再现矿体和巷道布置的空间三维形态，快速地计算采矿设计指标和进行采矿 巷道工程布置的优势，采用直观可视的方式来优化采准设计。b12 b58 线，倾向从 385 中段的 i2、i3 矿体规划回采底柱至 435、485 中段

9、设计底柱。( 2) 盘区划分。根据 385 中段矿体空间形态和 产状特征，走向上按 50 150 m 划分盘区; 倾向上结 合倾向长度和该矿山盘区极限跨度进行分段划分。 ( 3) 回采方案。根据矿体空间形态、产 状 特 征及铜铁资源储量分布状况，结合铜铁金属市场行情 和矿山生产持续发展需要，对能够进行铜铁合采的 区段尽可能实施铜铁合采，对进行铜铁合采不经济 的区段采取只采铜矿的分采方案。2三维可视化模型的创建及资源储量估算矿产资源是矿山企业赖以生存和发展的基础和前提，是矿山企业的生命线。进行采准设计优化之前最重要的工作就是要透彻 了解资源储量的可靠 性，然后再 将 二 维的采准设计进行三维工程

10、反演。 为此，本次工作先后建立了地质数据库、矿体实体模 型、断层模型、采 准设计的三维反演工程，385 中 段 矿体的三维实体模型见图 1。( 4)采矿方法。根据 385 中段各剖面和各规划盘区矿体产状、厚度和矿化特征进行采矿方法的选择，主要方案有: 下向大孔径空场采矿嗣后充填法、 小分段空场采矿嗣后充填法、机械化房柱采矿嗣后 充填法、浅眼留矿采矿法 4 种。3 2采准系统三维反演将原二维的采准设计导入 micromine 中生成三 维的采准工程模型和矿柱、矿房等模型( 见图 2) ，并 计算相应的技术指标如表 2 所示。图 1 385 中段 ic、i3、ib、i2、ia、i1 矿体群实体模型

11、为了确保资源储量的可靠性，本次工作分别用传统算法、micromine 平台下的距离幂和普通克里格 法对资源进行储量估算，并对所得到的数据进行了 对比分析，结果表明，基于三维矿业软件的普通克里 格法是国际国内认可的先进储量估算方法，且集中 了众多地质工程师的智慧、可视化和数字化程度高， 采用该方法估算的资源储量客观真实、准确可靠，可 作为设计的基础。储量估算结果详见表 1。图 2 385 中段采准干线工程及矿房三维实体模型( 优化前)表 2 385 中段采准设计技术指标汇总体积( m3 )体重( t / m3 )设计项目矿石量( t)铜品位( % )表 1385 中段地质资源储量统计中段开拓矿量

12、矿房损失矿量 设计采矿量443850757991637735003 1823 1613 148141215281832947118799810 5340 4610 42估算方法体积( m3 )体重( t / m3 )矿石量( t)传统法距离幂反比法 普通克里格法2995957350223435022343 1343 1533 1593900721104287111033314铁品位( % )铜金属( t)铁金属( t)设计项目中段开拓矿量矿房损失矿量 设计采矿量21 2520 4219 5775424 918457 0949898 0630011943742852324819估算方法 铜品位(

13、 % ) 铁品位( % )铜金属( t)铁金属( t)传统法距离幂反比法 普通克里格法0 6250 5790 55919 732019 865872263982616471852221220898721909123 3采准设计方案合理性分析在对原采准方案进行三维反演的基础上，认真 阅读了相关设计说明和设计平剖面图件，对方案的 合理性和可行性进行了系统分析研究，认为原采准 方案目标明确，思路清晰，系统布置齐全，方案基本 合理可行，但是，有如下地方需优化:3采准系统设计反演3 1采准系统综述( 1)385 中段规划首采区回采范围。走 向 从赵艳伟，等: 云南某铜矿 385 中段采准系统优化研究9(

14、 1)部分地质资料变化较大的剖面需要根据最造了有利条件。新资 料对采准干线的空间位 置和回采边界进行 调整;( 3)根据最新地质资料显示的矿体空间分布特征，对采准干线的连接和布置进行了更为科学合理的规划，将原方案中 420 南干线与 420 北 干 线 进 行 了合并，同时调整了原方案中多个穿过盘区的干线连接方式，使整个采准干线布置更为合理和流畅，简化了下一步的盘区采切设计。4 2 3回采工艺选择优化方案根据 385 中段最新地质资料显示的矿 体赋存和矿化分布特征，将其划分为东、中、西 3 个 区段进行采矿方法和回采方案的选择; 主体上将东 西两个区段规划为铜铁合采地段，中部区段为只采 铜矿的

15、分采地段。4 2 4设计工程量优化方案设计采准工程量为 13590 7 m /165408 68 m3 ，较原方案减少 2684 m /33058 27 m3 ; 其中采准干 线及措施巷 5675 6 m /83334 28 m3 ，较原方案减少1565 6 m /19563 17 m3 ; 切 顶 与 充 填 巷 6038 1 m /72377 19 m3 ，较原 方 案 减 少 944 1 m /12641 5 m3 ; 优化前后的开采技术经济指标见表 3。表 3 385 中段采准设计优化前后开采技术指标( 2)调整部分剖面采准干线与出矿堑沟 ( 出矿进路) 的坡度;( 3) 调整中部区段

16、采准干线;( 4) 调整 b26 b28 线的盘区划分。采准系统优化与分析4 6采准系统优化概述针对原方案反演和 分析研究得出的结论，对44 1385 中段的采准设计从矿柱规划、盘区划分、出矿进路坡度选择、采准干线坡度选择、资源分布与采矿方 法选择、损失 贫 化等多方面进行了全面、系 统 的 优化，优化设计方案见图 3。采准千吨比损失率( % )贫化 / 混入率( % )金属回采率( % )指标( m / kt)( m3 / kt)图 3 385 中段采准干线工程及矿房三维实体模型( 优化后)优化方案原方案 对比45 9045 300 6066 8375 19 8 3654 4255 67 1

17、 250 891 15 0 2610 8114 05 3 244 24 2 1优化前后方案对比盘区规划注: 本表中的金属回采率为工业矿体和低品位矿体金属合计计算结果。( 1) 优化方案综合考虑了 385 中段及其接替中段的开采，将下矿柱尽可能地规划得较为平滑，而不 再类似上中段凹凸不平的矿柱留设。( 2) 优化方案充分考虑了中段矿体的空间分布 和赋存特征，特 将 b26 b28 线的辉长辉绿岩体规 划为矿柱，既减少了矿柱的资源损失，又简化了本地段的盘区布设和采矿方法选择。5结论矿床三维数字建模的研究和应用是一个复杂的系统工程，是地质学、数学、计算机技术、信息技术、 采矿技术相互融合的产物。通过

18、本次三维采准系统 优化研究工作和优化方案在矿山的成功实施，减少 了设计采准工程量 2684 m /33058 27 m3 ，节约工程 费用约 661 万元。可见，在矿山开采设计及 系 统 优 化中应用三维数字建模技术不仅十分必要，而且完 全可行，这项技术的发展应用，解决了矿山地质工程建模和设计方案优选的关键技术问题，将对我国矿 山企业的数字化进程起到巨大的推动作用。参考文献:1 侯景儒，黄竞先 地 质 统 计 学及其在矿产储量计算中的应用 m 北京: 地质出版社，19822 李赋屏，蔡劲宏，任建国 矿业软件在矿产储量评价中的应用 j 桂林工学院学报，2005，25( 1) : 26 30( 下

19、转第 102 页)4 2 2工程布置( 1) 优化方案充分利用了东部 435 南沿 巷 道，既减少了设计工程量，避免了同一地段密集工程的 相互影响，又提高了通风质量，降低了施工组织和安全管理的难度。( 2)优化方案充分考虑了无轨设备的性能，将原方案中出 矿 进 路 ( 堑沟与采准干线的 联 络) 的 最大坡度由 10调为 5; 即在条件许可的情况下，将出 矿进路的坡度设计为 0，为今后盘区采切设计预留更大的调整空间，也为提高无轨设备的出矿效率创102矿 业 研 究 与 开 发2011，31( 5) 0 1250 0 07870 08330 0467 0 2867 0 1174 0 5067 0

20、 4167 0 4533 0 64330 1150 0 7533 0 5625 0 5900 说明矿山尾矿库的安全等级为 a 级，与 b 类等级相比较，安全 程 度 在 a 级 与 b 级 之 间，微 偏 向 于b 级。= 0 7325 k300 2009 0 3616 0 1350 0 8150 3结论0 49332 3 3评价对象综合关联度确定应用可拓评价模型对三山岛金矿尾矿库安全状况进行综合评价，得到如下结论:根据式( 10) ，可得评价对象的综合关联度:k3 = w03 k03 = ( 0 0729， 0 0495， 0 3820， 0 5297)同理可对地质因素，工程设计因素，人员素

21、质因 素，环境因素，安全管理因素进行可拓评价，其结果 如下:k1 = w01 k01 = ( 0 3574， 0 0897，0 0010， 0 1432)( 1)从系统工程的角度出发，综合考虑影响尾矿库安 全 性 的 因 素，建 立了尾矿库多级评价指标 体系;( 2)基于可拓学的尾矿库安全综合评价，以层次分析法确定评价指标体系，以综合关联度为评价准则，引入级别变量特征值，不仅可以判定尾矿库的 安全等级，而且能反映尾矿库安全程度与安全等级 的距离，较模糊综合评价模型更加客观。通过对三 山岛金矿尾矿库的应用研究表明，该方法是可行的。参考文献:1 门永生，柴建设 我国尾矿 库安全现状及事故防治 措

22、施j中国安全生产科学技术，2009，5( 1) : 48 522 何衍兴，梅甫定，申志兵 我国尾矿库安全现状及管理措施探 讨j 安全与环境工程，2009，16( 3) : 79 823 郑 欣，秦华礼，许开立 导致尾矿坝溃坝的因素分 析j 中 国安全生产科学技术，2008，4( 1) : 51 544 王 涛，侯克鹏，郭 振 世，等 层 次 分 析 法 ( ahp) 在 尾 矿 库 安 全运行分析中的应用j 岩土力学，2008，29: 680 6865 李全明，陈 仙，王云海，等 基于模糊理论的尾矿库溃坝风险 评价模型研究j 中国安全生产科学技术，2008，4 ( 6) : 57 616 郑

23、欣，许开立，周家红 基于集对分析的尾矿库安全评价研 究j 安全与环境学报，2008，8( 1) : 160 1627 蒋卫东，李夕兵，赵国彦，等 模糊灰色综合评价方法及在尾矿 库安全管理中的应用j 湘潭矿业学院学报，2002，17 ( 2 ) :17 208 杨春燕，蔡 文 可拓工程m 北京: 科学出版社，20079 田 军，张朋柱，王刊良，等 基丁德尔菲法的专家意见集成模 型研究j 系统工程理论与实践，2004，( 1) : 57 62= ( 0 3007， 0 3575， 0 6754， 0 7566)= ( 0 2729， 0 4046， 0 7020， 0 7765)= ( 0 1333， 0 2509， 0 6232， 0 7174)= ( 0 2939， 0 4429， 0 8170， 0 9106)k2k4k5k62 4= w02 k02= w04 k04= w05 k05= w06 k06第一层次可拓综合评价第二层次的评定结果组成第一层次的评价矩 阵，考虑第一层次各因素的权重，根据式( 10 ) ，可得三山岛金矿尾矿库安全性综合评价结果:kp = wk = ( 0 2884，0，1825，0 1825，0 0627，0 1825，0 1013) 0 1432 0 7566 0