数值分析初选采矿方法.pdf

1 9 9 3年 1 0月 河 北 冶 全 第 5期 总 第 7 7期 7 ， 来矽 甄苜 时 数值分析初选采矿方法 堡 塑 鲞垒亟 唐山 工 程技 术学 院 - F p 9 擒 赛针对 传统 初选 采矿方 法存 在的 问题 ， 提 出用数 值分 析法 初选 采矿方 法 。 台理 地 构造 了矿床 赋存 条 件和 矿岩 性 质对 各 种 采矿 方法 的 广 义隶属 度 值表 ， 井 用计 算 机进 行系统 运算 ， 可迅速 、 科学地 选 出采矿 方法 优先域 。数 值 分析 初选 采 矿方 法是 一种 行之 有效 的好方 法 。 1问题 的提 出 在采矿方 法的 初选 阶段 ， 通 常主要 是根 据矿床的赋存条件和 矿岩 的物理 力学性 质初 步选择 几个参与 比较的可行 方案。 但是 ． 用普 通 的类 比方法进行 时 ． 对 于矿 床赋存条件 和 矿岩 物理 力学性 质所 包含的各 种因素 ， 不可 能对 采矿方法初选起 到量 上的制约作用 。然 而 ， 实践证明 ， 这 种量 上的制约作 用是真实存 在 的 ， 也就是说 ， 不同的采矿方法对这些 因素 的相容 程度是 不等的。 例 如 ， 以矿床的赋存条 件为例 ， 阶段 崩落法不适用 于形状 不规则或 中厚 以下 矿体 ； 留矿法也 不适用 矿石具 有结 块性 和 自燃 性的矿 床 ； 房 柱法不 适用于 急倾 斜矿床等等 因此 ， 矿床 赋存 条件 、 矿岩物理 力学性质和开采技术条件所包含各因素被 各 种采 矿方 法相容程度 ． 就 应该分 出级别 并赋 予它 们以不 同的分值 。用数值方法则可 以实 现这一点 。 这种方法可 以把评价意 见定量化 ， 也既是对影响采矿方 法适用 的各 因素进行 评 分 ， 又依据具体矿床 的实际情况 ， 按分值 的大 小进行 名次排 序 ， 从而 确定 出采矿方法 优先 域 。 在这 里 需要说 明的是 ， 因为每种 采矿方 法都有 一定 的适 用范 围 ， 然 而这个 范围的 界 限是模糊 的。因此 ． 对于某一待 设计 矿山 ， 每 种采 矿方法也都有 不同程 度的适用性 。 当然 ， 这种适用性也是模 糊的 。故 我们运用模 糊数 学 中模式识别基 本理 论的晟大隶 属原则 ， 来 进行数值计算 。 2 数 值分析应 用的基本构思 设 n种采矿 方法 ， 依次 以 A ， A。 ， ⋯⋯A 表示 ， 每种采矿方 法所对应 的矿 床赋存条件 、 矿岩 物理力学性 质和 开采技术 条件等 因素 ， 分别 以 c1 ， c ， c3 ⋯⋯ ； d l ， d 2 ， d ⋯ ； e l ， ． e n ⋯⋯ 表示 ， 共 m 个 。 某种采矿方法 A． ， 必定对 其 中的因素有特 定要求 ， 或者 说与这些 因素 的关 系密切 。 因此 可以看 出， 这些 因素适 用于 A． 法 的隶属 度值 大 或者 小 。基于这 种 思 想 ， 我们可 以列 出这些 因索的各种情况 对 A ． 法的隶属度值 表 。 按严格 的定义 ， 隶属 度应 在 区间[ 0 ， 1 ] 取值 。为 了数值处 理的方便 ， 把隶 属 度的 取值 按 实数范 围并控 制 在一 定 区 间 内。 这样做并不违 背隶属度 定义的实质 ， 其 实 只要 每 一因素 所有 的隶 属度 用其 最大 值 来 除 ． 将 完全符合原意 。 经 分析 ， 取某 因素 某情况 对某 方法适 应 性 的模糊 归类值域基准为 非 常 适 应 赋 a 7 适 应 赋 a 5 较适应 赋 a 一3 不 太 适 应 ； 赋 a 一 1 完全不适应 赋 a 一i 0 0 维普资讯 河 北 冶 金 1 3 关于 赋值 的说 明 此 处 a代表 采矿方 法 适用 因素的适用度 赋值 。a取 1 、 3 、 5 、 7的常 规赋值量是适宜的 。 另外 ， 经计算对完全不适 应 的情 况取一1 0 0比较合适 。 构造的采矿方法适 用条件广义隶 属度值 数据库如表 1和表 2所示 。 表 l 采矿 方法 适 用条件 广义 隶属 度位 标准歙 据库 分 矿床赋存条件 矿岩物理力学性质 开栗技术条件 矿 ≥ l C 1 c d l 山 e 1 e ⋯一 1 w 】 I l w 、J ． ． J _ 】 l l 1 I ⋯ ⋯ I I l⋯ ⋯ I I I 1．． 1 _一 A A A A ； ； A． j A 表 2 矿 床赋 存条 件和 矿岩 性质对 各种 采矿 方法 的广义 隶 属度值 矿体 形状 矿 体厚 度 矿体倾 角 品位分 布 埋深 表 陷藕 接越 界 块 板 中 掇 皿 倾 极 一 分 较 允 规 薄 厚 倾 规 浅 深 允 明 状 状 则 厚 厚 缓 斜 斜 致 段 贝 l 深 许 许 显 般 普通全 面法 一1 0 0 7 1 7 5 一1 Q o 一1 0 n 7 一1 0 n 一1 0 0 5 3 1 5 3 1 7 一1 0 0 3 3 留矿全 面法 1 0 0 7 3 7 5 一1 o o 一1 0 0 5 5 1 O O 5 5 0 5 3 1 7 1 Q o 3 3 浅孔房 柱法 1 0 0 7 1 7 5 一1 ∞ 1 0 0 7 1 0 0 一1 Q o 5 3 1 5 3 l 7 一 1 0 0 3 3 中豫孔 房柱 法 1 0 0 7 1 1 7 1 1 0 0 7 1 O 0 一1 Q 0 5 3 1 5 3 l 7 1 0 0 3 3 极薄矿 肺 留矿法 1 0 0 7 3 7 1 0 0 1 0 0 一】 0 n 1 0 0 1 0 0 7 5 5 5 5 3 1 7 1 3 3 普通留矿法 1 0 0 7 3 7 7 一 l 0 o 一 】 0 0 一 l 帅 1 0 0 7 5 5 5 5 3 1 7 1 O O 3 3 分段采 矿法 一】 0 0 7 1 1 7 7 1 0 0 一1 0 0 1 0 0 7 5 1 1 5 3 1 7 一 1 0 O 1 3 阶段矿 房洼 v r r 5 5 1 1 0 0 1 0 0 7 7 1 帅 1 0 0 7 5 1 1 5 3 j 7 一1 Q o 1 3 壁式崩 落法 1 O 0 7 3 7 1 1 o 0 1 0 0 7 1 0 n 1 0 0 5 3 1 5 3 3 7 一 1 Q o 3 3 分层崩 落法 5 7 3 1 O 0 7 3 1 一l 0 0 5 7 5 3 1 5 3 3 7 一1 c ．0 3 3 无底 柱分段 一 } 落法 3 7 1 1 0 0 l 7 7 一l 呻 5 7 5 3 1 5 3 3 7 3 3 有底 柱分段 一 } 落法 3 7 1 1 0 o 5 7 5 一l 0 0 5 7 5 3 1 5 3 3 7 1 3 阶段 强棚崩 落法 5 5 1 一1 Q o l 7 7 一l 0 0 5 7 5 3 1 5 3 3 7 3 3 阶段 自然崩 落法 5 5 1 l O O l 7 7 一l 0 0 5 7 5 3 l 5 3 3 7 3 3 上 向分 层 充填法 3 7 5 1 3 5 5 1 Q o 5 7 5 5 5 5 3 3 7 3 3 上 向进 路 充填法 3 7 5 l 3 5 5 一1 Q o 5 7 5 5 5 5 3 3 7 3 3 下向分 层 充填法 3 7 5 1 3 5 5 一1 0 0 5 7 5 5 5 5 3 3 7 3 3 削壁充填法 1 0 0 7 1 5 1 0 0 1 ∞ 1 0 0 5 5 7 5 5 5 5 3 3 7 l 3 点柱分 层 充填法 1 0 0 7 1 3 5 3 1 0 0 5 5 l 5 5 5 5 3 3 7 3 3 方 框支柱 充填法 1 7 1 5 5 3 1 5 5 5 5 5 5 3 3 7 3 3 维普资讯 1 4 1 9 9 3年 第 5期 续 衰 2 矿床 赋存 条件 和矿 岩性质 对各 种采矿 方 法的广 义隶属 度值 矿 石 穗 固 性 结 块 性 自 持 性 暴贵 重 世 上 盘 暖 岩 下 盘 田 岩 撮 由 慧 楹 一 一 自 不一发不恻赍 极 由 穗 极 撮 由 意 稳 毽无 商自 发 责 舅 穗 覆 固 荨 圊 圃 般 暇 燃青 船胄重 ■重 稳 氇 簟 置 圊 稳 巷 善 圊 普 通 全面 { 盏 5 7 5 l 5 3 l 5 3 l 5 3 l 5 7 l 5 留 矿 全面 { 击 5 7 5 1 0 O 5l 一 1 0 。5 3l 5 3l 5 7 l 5 浅 孔 房 桂 祛 5 7 5 5 3 5 3 】 5 3 1 5 3 1 5 7 1 5 7 中 槔 孔 房 拄 法 5 7 7 5 3 5 3 1 5 31 5 3 1 5 7 7 5 7 饭薄矿脉 留矿法 5 5 5 5 一 i o o 51 一 】 0 0 5 31 5 3 3 5 5 5 5 5 普 通留 矿法 5 5 5 5 一 l o o 51 一 】 0 0 5 31 5 3 3 5 5 5 5 5 分 段采 矿珐 l 5 7 5 1 5 3 l 5 3 l 5 3 l l 5 7 1 5 阶段矿房 法 v c r 5 7 5 1 5 3 l 5 3 l 5 3 l 5 7 5 壁 式 崩落 { 击 5 5 5 5 5 5 1 5 5 1 5 3 3 5 3 l 1 7 5 l 1 l 1 5 5 分 层 崩 落 祛 5 5 5 5 5 3 l 5 3 1 5 3 3 5 3】 7 l l 5 5 无底柱分 段崩蒋 l 5 5 5 5 l l O O 5 3 圳1 5 3 3 5 3 1 5 7 7 l 1 l 5 5 有底柱分 段崩 萜 1 5 S 5 5 1 1 0 。5 3 一 】 0 0 5 3 3 5 3l 5 7 7 】 1 l 5 5 阶殷强制崩落法 1 5 5 5 5 1 0 0 5l ⋯5 3 3 5 3l l 3 3 1 l 5 5 阶段 自I } } 崩 落{ 击 5 一 o o 5 1 o o 5l l o o1 3 5 5 3l 5 l 5 3 l 上向分 层 充填祛 1 7 5 5 5 1 5 5 3 5 3 3 1 5 7 l 7 5 7 5 上向进路 充填{ 去 l 7 5 1 5 l 5 5 3 5 3 3 l 5 7 1 5 5 l 5 5 下向分层充填{ 虫 l 7 S l l 5 l 5 5 3 5 3 3 l 5 7 l 5 5 1 5 5 3 削 壁充 填法 l 7 7 7 5 l 5 5 3 5 3 3 l 5 7 l 5 5 5 点柱分 层充填珐 l 7 7 7 5 1 5 5 3 5 3 3 1 5 7 7 5 5 1 7 5 方框支 柱充填{ 击 1 一 l o o 5 1 5 5 3 5 3 3】5 7 5 5 3 5 5 3 3 分析运算 数值 分析 方法初选 采矿 方法 ， 整个过程 可 由计算 机完成 。如表 中的 c d 、 e 等 因素输 入计 算机 ， 再将 各种采矿方法 A 与这些 因素 相对应 的广义 隶属度 值 a b 也 输入计 算 机， 便 形 成 了一个包 含采矿 方法 、 影响采 矿方法 适 用的各 种 因素 ， 以及每种 方法 适应 于每 种 因 素的广义隶属值 的数据库 。只要 将具 体矿床 的赋 存条 件 、 矿 岩 的物理 力学性 质和 开采 技 术条件 输入计算机 ， 通过计算机 的判断 、 运算 便可 得 出适应 于该矿 床 的采矿方 法有 哪些 ， 并确定 出采矿方法 的优先域 计算机程 序框 图见 附图 附圈初连采矿方法程序框圈 下转 3 1页 维普资讯 河 北 冶 金 3 1 2 5关 于碱 金■ 冷 球 粘 结剂 中 含有 Na S i O ， 使球 团 中 Na O升高 。按球 团配 用 2 0 ， 高炉 碱负荷增 加约 】 ． 0 k g ， ／ t 。根据试验期所作碱平衡分析 t 配用冷 球 使渣 中 Na O 升 高 ， 但 由炉 渣 排 出 Na O也增 加 ， 达 9 5 以上 ， 这可 能是冷球 中 的 Na S i q 较 易进入渣 中之故 。目前 冷结球 团只是作 为酸性 炉料 与高 碱度烧结 矿配 用 ， 配量低于 3 0 ， 故带入 Na O有限 ， 加之炉渣 排除 ， 不致 威胁高炉操 作 。 6 7 2厂作配用试 验 中 ] ， 球 团 配 比 2 0 时 ， 高 炉 碱 负荷 由 5 ． 3 1 4 k g ／ t升高 到 6 ． 2 3 8 k g ／ t ， 高 炉 操 作 顺 利 。 配用冷球 ， 均显示炉况顺行改善 ， 炉 缸工 作 良好 ， 这会 有利于炉渣和煤气 的排碱 ， 达到 正常平衡 。 若进一步改进成球工艺 ， 可望减少 粘结剂 ， Na O可进 一步 降低 。 3结语 1 采用新开发的 CR复合牯 结剂 ， 压制 成型 的冷 结球 团工艺 ， 与传统 的烧结 或球 团 工艺 以及水泥冷球工艺相 比， 具有流程短 、 投 资省 、 上 马快 、 能耗 低、 环境污染少等特点 ， 有 广阔发展前景 。 2 在 日产 8 0 ～ 1 0 0 t冷 球 的 中 试 装 置 上 ， 生 产 的冷 球 包 括 加 炭 冷 球 抗 压 强 度 2 0 0 O N 个 ， 冶金性 能指标 良好 。在 3 0 O r n 高 炉 配 用 2 0 下 ， 炉 况 顺 行 改 善 ， 生 铁 增 产 3 ． 7 ， 降低焦 比 2 0 k g ／ t 。 3 冷球是一 种优质酸性炉料 ， 可 作为烧 结和氧化球 团生产的补充 。冷球和高碱度烧 结矿搭配是 比较理想的合理炉料结构 。 4 冷球 所添 加的炭 直接 进入 高炉被 充 分有效 的利用 ， 使冷球还 原性 大为改善 ， 并且 在软熔前 实现金属 化 ， 给 增产降耗带 来 超常 教果 ， 对炼铁 技术发展具有现实和深远意 义。 5 冷球 生 产技 术 已在 东峡 口铁 矿 和 2 6 7 2厂推广应用 。 宣钢 1 0万 t ／ a生产线正在 建设 。 冷 球 的 I 业 试 验 过 程 ， 得 到 冶 金 部 科 技 司刘 国栋 高工 、 宣钢李亚 曾总工 和一炼 铁厂 厂长李介 明高I以及省 冶全集 团公 司科技处 等的大力支持 和指 导， 在此谨表 谢意 。 下转 5 O页 I- 接 1 4页 本 系统 的 具体使 用方 法是 ， 计 算机 开始 运行 后 ， 屏幕指 出输入信息指令 ， 只要按提示 要求输入必要的信息 ， 计算机就会不断运行 。 比如 ， 屏幕提示 “ 请 输入矿体形 状 块状 c1 0 1 ． 板状 C1 0 2 ， 不规 则C1 0 3 I l ， ， 如果 矿体 是块 状的键入 C1 0 1 ， 是板状的 键入 C1 0 2 ， 是不规 则的则键入 C1 0 3 。其余各 项依此 类推 ， 这样矿 床赋存条件和 矿岩 性质 则被输入计算 机 ， 然后计算 机根据 程序 用数 值 方法确 定采矿方 法的优 先域 ， 每种 方 法的 得 分值在屏幕上显示 ， 并打印输出。 4结论 1 用数值分析法初选采矿方法是一种 行之有效 的方法 。 2 本 文构造 的矿床赋存 条件和 矿岩性 质 对各种采矿方 法 的广义隶属 度值 表 ， 具 有 科学性 、 实用性 和学术性 。 3 本系统通过计算机 的运行 ， 初选 采矿 方法非常迅速 、 准确 ， 并能克服 传统做法的主 观 随意性 和 只凭 经 验的 单纯 经 验 主义 的 弊 端 参考 文献 1 罗绍裘 等． 采矿 设计手 册矿床 开采卷 下册 J ． 北 京 ； 中国建 筑工 业出版 社 ， 1 9 8 7 1 0 4 3 ～1 0 4 7 2 解世俊． 金属矿床地下开采． 修订版． 北京； 冶金工 业出 版杜 ， 1 9 8 6 ； 2 6 2 42 6 4 维普资讯