某钨矿急倾斜薄矿体采矿方法优选_吴礼军.pdf

某钨矿急倾斜薄矿体采矿方法优选 吴礼军 1 韩晓亮 2 刘白璞 3 （1. 中国爆破行业协会， 北京 100070； 2. 浙江省高能爆破工程有限公司， 浙江 杭州 310012； 3. 江西理工大学资源与环境工程学院， 江西 赣州 341000） 摘要为选择适合某钨矿急倾斜薄矿体的最佳采矿方法， 以解决该矿开采难度大与开采成本高的问题， 根据 矿山实际地质情况并通过查阅资料， 初选出了适用于急倾斜薄矿体的采矿方法。在此基础上， 综合选择了影响采矿 方法的9个因素， 运用层次分析法确定了各因素的权重， 各影响因素权重经过无量纲化处理后建立了隶属度矩阵和 综合评价体系。通过综合比较分析， 确定了该矿的最佳采矿方法为浅孔留矿法。该方法在矿山生产实践中， 年产量 提高了12万t， 每年可节约成本近400万元， 取得了显著的经济效益， 可供类似矿山参考。 关键词急倾斜薄矿体层次分析法浅孔留矿法判断矩阵 中图分类号TD862文献标志码A文章编号1001-1250 （2018） -12-034-05 DOI10.19614/ki.jsks.201812006 Mining Optimization of Sharply-inclined Thin Orebody of a Tungsten Mine Wu Lijun1Han Xiaoliang2Liu Baipu3 （1. China Society of Engineering Blasting， Beijing， 100070； 2. Zhejiang Gaoneng Corporation of Blasting Engineering Co. Ltd.， Hangzhou 310012， China； 3. School of Resources and Environmental Engineering， Jiangxi University of Science and Technology， Ganzhou 341000， China） AbstractIn order to select the optimal mining and solve the problems of high mining difficulty and cost for sharply-inclined thin orebody of a tungsten mine， the preliminary mining is determined based on the actual geological conditions and some related technical data of the mine.Through comprehensive consideration of determined 9 factors affecting mining optimization， the index weight is determined by using analytic hierarchy process（AHP） .The membership ma- trix and comprehensive uation system are established after the dimensionless treatment.The optimal mining is de- termined as short-hole shrinkage .The engineering practice results show that the annual output of the mine is in- creased by 120， 000 t and the annual cost is saved by nearly 4 million yuan by using short-hole shrinkage ， the achieved remarkable economic benefits are obtained， which can provide reliable reference for the similar mines. KeywordsSharply-inclined thin orebody， Analytic hierarchy process， Short-hole shrinkage ， Judgment matrix 收稿日期2018-10-17 作者简介吴礼军 （1988） ， 男， 助理工程师， 硕士。 总第 510 期 2018 年第 12 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 510 December 2018 当前， 我国大力倡导建设资源节约型、 环境友好 型绿色矿山， 提高矿山生产效率、 降低开采成本已经 成为矿山企业面临的重要任务。采用合理的采矿方 法对于提高矿石回收率、 降低开采成本具有至关重 要的意义 ［1-3］。本研究针对某钨矿急倾斜矿体开采难 度大、 开采成本高等问题， 采用层次分析法对采矿方 法进行优选。 1矿山概况 某钨矿区属中低山区地貌， 山脊多呈SE或NE向 延伸， 坡度为25～40， 海拔280.05～768.84 m。矿床为 石英脉型矿床， 矿脉为急倾斜薄矿脉， 平均倾角为 80， 含矿石英脉呈近EW走向， 矿带高为50 m， 长度 为1 600 m， 宽度为80～120 m， 平均厚度为5 m， 变化 幅度较小。 2采矿方法初选 通过查阅 现代采矿手册 ［4］并参考类似矿山生 产经验， 总结了适用于急倾斜矿体的采矿方法， 结果 如表1所示 ［5］。 根据该矿山实际地质情况并通过查阅相关资料 分析得出 适用于5 m厚急倾斜矿体的采矿方法为浅 孔留矿法、 无底柱分段崩落法及上向水平分层充填 法 ［6］。 34 ChaoXing （1） 浅孔留矿法。矿块沿走向布置， 长度为50 m， 顶柱厚度为3 m， 底柱高度为6 m， 间柱宽度为6 m， 同 层中的矿房每间隔5 m布置漏斗。采用拉底巷道作 为拉底空间， 用作矿体回采时的工作面， 拉底高度为 2～2.5 m， 宽度为矿体厚度； 当开采极薄矿脉时， 其宽 度应不小于1.2 m， 以确保放矿顺利进行。采用凿岩 机凿岩， 上向炮孔自下而上分层爆破， 每次爆破后， 通过天井进入新鲜空气至工作面， 继而将污浊空气 排至上部回风巷道。放矿时采用矿石自重溜矿， 每 次放出爆碎矿石的2/3， 确保留矿堆上凿岩空间高度 保持在2 m左右。 （2） 无底柱分段崩落法。矿块沿走向布置， 分段 高度为10 m， 间距为8 m， 分段下部无底柱结构。溜 井之间距离为 100 m， 溜井断面规格为 3 m3 m （长宽） ， 从斜坡道掘进溜井和分段联络平巷。利用 凿岩机钻深孔， 而后进行爆破作业， 爆破完成后， 通过 相关通道引入新鲜空气至采场， 将爆破产生的炮烟排 出。使用铲运机将爆碎的矿石运送至溜井， 利用放矿 设备将矿石输送至选矿厂。 （3） 上向水平分层充填法。采场沿走向布置， 长 50 m， 间柱宽度为6 m， 不留底柱。同分层开挖， 阶段 高度为9 m， 矿房高15 m， 矿柱高10 m， 常用控顶高度 为2～5 m。下盘脉外采准， 交界处布置1条穿脉至上 盘， 上下阶段的穿脉通过布置于沿穿脉倾向上盘的 脉内充填回风井连通， 毗邻的阶段则通过斜坡道连 接。采用凿岩机钻深孔进行爆破作业， 再通过相关 通道将新鲜空气引入采场， 由此将爆破作业产生的 炮烟等污风排出采场工作面。采用铲运机运送矿 石， 完全采出矿石后， 再利用充填体 （通过一定配比 形成） 通过充填软管对采区进行充填。 通过查阅类似矿山生产资料和 现代采矿手 册 ［4］， 上述3种采矿方法的相关技术经济指标统计 如表2所示。 分析表2可知 浅孔留矿法和无底柱分段崩落法 的生产能力较高 （分别为345 t/d， 300 t/d） 、 成本较低 （分别为50.49 元/t， 37.67 元/t） ， 但上向水平分层充填 法的贫化率最低， 为3.54。本研究采用层次分析法 对上述采矿方法进行进一步分析和比较。 3采矿方法综合评价体系构建 层次分析法通过定量与定性相结合的方式， 用数值差异表达判断结果， 可解决采矿方法优选问 题 ［7-10］。本研究层次结构模型构建如图1所示。 3. 1构造判断矩阵 矩阵元素用数值差异反映重要度， 如表3所示。 本研究构建的判断矩阵为 A ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ a11⋯a1n ⋮⋱⋮ an1⋯ann ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■ ■ ■ a1 a1 ⋯ a1 an ⋮⋱⋮ an a1 ⋯ an an .（1） 3. 2层次单排序及其一致性检验 单排序由判断矩阵的特征向量表示 ［ 11-13 ］， 可表示 为 CI λmax-n n-1 ，（2） 式中， CI为一致性指标；λmax为矩阵A的最大特征值； 吴礼军等 某钨矿急倾斜薄矿体采矿方法优选2018年第12期 35 ChaoXing n为矩阵A的阶数。 CR值的计算公式为 CR CI RI ，（3） 式中， CI为一致性指标； RI为随机一致性指标， 根据 表4取值。 3. 3隶属度矩阵建立 影响因素分为定量指标和非定量指标， 为方便 比较需要进行无量纲化处理。 （1） 定量指标。分为收益类定量指标和消耗类 定量指标， 前者通过式 （4） 建立隶属度函数， 后者通 过式 （5） 建立隶属度函数。 rij aij aijmax ，（4） rij aijmin aji ，（5） 式中，aij为方案j的指标；aijmin为指标最小值；aijmax为指 标最大值。 （2） 非定量指标。非定量指标通过对重要程度划 分等级同时赋予对应数量值的方式建立判断矩阵， 采 用二元比较法， 设需要进行重要性比较的目标因素 集， X{X1， X2， X3，...Xm}， 而后进行比较， 若Xk比Xl重要， 令ekl1， elk0； 若Xk与Xl同样重要， 令ekl1/2， elk1/2 （k， l1， 2， ， m） ， 由此可得具体数值及隶属度取值， 分别 如表5、 表6所示。 3. 4综合评分 方案总分可通过下式进行计算， BWR[]W1,W2,⋯,Wm ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ r11⋯r1n ⋮⋱⋮ rm1⋯rmn []b1,b2,⋯,bn.（6） 4工程应用 本研究通过对技术、 安全、 经济等因素进行综合 比较， 优选采矿方案。其中， 技术因素包括采切比、 适应性、 管理难度和生产能力； 安全因素包括通风条 件和采场稳定情况； 经济因素包括采矿成本、 回采率 和贫化率 （图2） 。结合矿山生产实际， 各因素总结形 成备选方案综合评价见表7。 金属矿山2018年第12期总第510期 36 ChaoXing 4. 2建立隶属度矩阵 根据式 （4） 、 式 （5） 计算得到的5个定量指标的隶 属度矩阵R′为 R′ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 1.000.700.47 1.000.870.52 0.751.000.45 0.910.931.00 0.300.141.00 ， 9个评价指标的综合隶属度矩阵为 R ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 1.000.700.47 0.820.431.00 1.000.820.43 1.000.870.52 1.000.431.00 0.840.431.00 0.751.000.45 0.910.931.00 0.300.141.00 . 4. 3综合得分比较 根据式 （6） 得出BWR[]0.836,0.638,0.825， 可 见， 浅孔留矿法得分为0.836， 无底柱分段崩落法得 分为 0.638， 上向水平分层充填法得分为 0.825。因 此， 浅孔留矿法得分最高， 故可以认为该方法最优。 5结语 在综合分析某钨矿地质与生产资料的基础上， 结合类似矿山生产经验， 通过层次分析法确定了浅 孔留矿法为该矿急倾斜薄矿体的最佳采矿方法。该 方法在实践中使得矿石年产量提高了12万t， 每年可 节约成本近400万元， 经济效益显著， 对于类似矿山 急倾斜矿体安全高效开采有一定的参考价值。 参 考 文 献 陶明.宁都硫铁矿缓倾斜矿体采场结构参数及回采顺序优化 研究 ［D］ .赣州 江西理工大学， 2015. Tao Ming.Research on Optimization of Stoping Sequence and Struc- ture Parameters of Gently Inclined Ore Body in Ningdu Pyrite ［D］ . Ganzhou Jiangxi University of Science and Technology， 2015. 邓飞， 韩晓亮， 廖声银， 等.中深孔爆破出矿巷道震动强度的数 值模拟 ［J］ .有色金属科学与工程， 2015 （6） 106-110. Deng Fei， Han Xiaoliang， Liao Shengyin.et al.Numerical simulation of vibrating intensity of the mine roadway caused by deep hole blasting ［J］ . Nonferrous Metals Science and Engineering， 2015 （6） 106-110. 刘洋， 叶义成， 刘晓云， 等.组合赋权属性区间识别模型法优 选采矿方法 ［J］ .金属矿山， 2017 （7） 25-30. Liu Yang， Ye Yicheng， Liu Xiaoyun， et al.Optimal selection of min- ing by attribute interval recognition model based on empow- erment combination theory ［J］ . Metal Mine， 2017 （7） 25-30. ［1］ ［2］ ［3］ 4. 1层次分析法确定指标权重 通过查阅相关资料， 相关矩阵如表8至表11所 示， 综合权重表如表12所示。 根据式 （1） ～式 （3） 计算得出， CR0， 满足条件， 当 CR＜0.1时， 矩阵可信。 同理计算可得， CR0.02， 满足条件。 同理计算可得， CR0， 满足条件。 同理计算可得， CR0， 满足条件。 由表12可以得出权重向量W W[]0.068,0.034,0.041,0.058,0.100,0.300,0.160,0.160,0.080 . 吴礼军等 某钨矿急倾斜薄矿体采矿方法优选2018年第12期 37 ChaoXing ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ ［8］ ［9］ ［10］ ［11］ ［12］ ［13］ 王运敏.现代采矿手册 ［M］ .北京 冶金工业出版社， 2012. Wang Yunmin.Handbook of Modern Mining ［M］ .BeijingMetallurgi- cal Industry Press， 2012. 夏弋江.淘锡坑钨矿采空区稳定性研究 ［D］ .赣州 江西理工大 学， 2014. Xia Yijiang.Study on the Goaf Stability of Taoxikeng Tungsten Mine ［D］ .Ganzhou Jiangxi University of Science and Technology， 2014. 刘白璞.淘锡坑钨矿急倾斜矿体采矿方法及采场结构参数优化 研究 ［D］ .赣州 江西理工大学， 2017. Liu Baipu.Research on Optimization of Mining and Struc- ture Parameters of Steep Orebody in Taoxikeng Tungsten Mine ［D］ . GanzhouJiangxi University of Science and Technology， 2017. 郭秋， 张红， 刘贺春.宝鼎矿地质环境模糊层次分析法综合 评价 ［J］.金属矿山， 2017 （8） 193-198. Guo Qiu， Zhang Hong， Liu Hechun.Comprehensive uation of the geological environment in Baoding Mine based on fuzzy analytic hierarchy process ［J］ .Metal Mine， 2017 （8） 193-198. 赵洪涛.基于ArcGIS与层次分析法的巢湖北郊矿区地质环境评 价 ［J］ .金属矿山， 2018 （6） 167-171. Zhao Hongtao.uation on the geological environment of the north of Chaohu County based on ArcGIS and analytic hierarchy process ［J］ .Metal Mine， 2018 （6） 167-171. 孙效玉， 赵松松.露天矿卡车调度系统综合评价方法 ［J］.金属矿 山， 2016 （5） 139-143. Sun Xiaoyu， Zhao Songsong.Comprehensive uation for truck dispatching system in open-pit mine ［J］ .Metal Mine， 2016 （5） 139-143. 金星.基于高科技产品的营销渠道建设与评价体系研究 ［D］ . 成都 成都理工大学， 2009. Jin Xin.Study on the Construction and uation of High-tech s Marketing Channels ［D］ .Chengdu Chengdu University of Technolo- gy， 2009. 闫玉苹.仓储企业仓单质押业务风险管理研究 ［D］ .天津 河北工 业大学， 2012. Yan Yuping.Research on Risk Management of Warehouse Receipts Pledge ［D］ .TianjinHebei University of Technology， 2012. 李洁， 向笛.层次分析法在承运商选择中的应用 ［J］ .自动化 与仪器仪表， 2012 （3） 113-114. Li Jie， Xiang Di.Application of analytic hierarchy process in carrier selection ［J］ .Automation Instrumentation， 2012 （3） 113-114. 胡焕正， 孙传军.底板突水预测与评价 ［J］ .中小企业管理与科 技， 2008 （26） 203. Hu Huanzheng， Sun Chuanjun.Forecast and uation of floor wa- ter inrush ［J］ .Management Technology of SME， 2008 （26） 203. （责任编辑王小兵） 金属矿山2018年第12期总第510期 38 ChaoXing