运用密切值法对初步设计中的采矿方法进行优选(1).pdf

1 0 M 冶 e t a 金 lmi 矿 ll e ； c 与 ons 建 t r u c 设 t i o n 第 笳 年 等t j 期 d es i哪 I “ d 十 文章编号 1 0 0 41 2 7 3 2 0 0 2 0 1 0 0 1 00 3 运用密切值法对初步设计中的 采矿方法进行优选 徐坤明． 姜丽颖 山东金岭铁矿 计划处 ，山东 淄博 2 5 5 0 8 1 摘要 运用密切值法对 王旺庄矿床初步设计 中拟采用的四种采矿方法进 行优选 ， 经过 对各种经济技术指标 的计算对 比． 首推大孔法作为初步设计 的主要采矿方 法。 关键 词 采矿方法 ； 密切值法 优化设计 中图分类 号 T D 8 5 3 ． 3 3 文献标识码 A Ap p l i c a t i o n o f o s c u l a t i n g v a l u e me t h o d f o r o p t i ma l s e l e c t i o n o f mi n i n g me t h o d s i n p r e l i mi n a r y d e s i g n XU Ku n - mi n g ．J I ANG Li - y i n g Ab s t r a c tOs c u l a t i n g v a l u e me t h o d W a S u s e d f o r o p t i ma l s e l e c t i o n o f f o u r mi n i n g me t h o d s t o b e a d o p t e d i n p r e l i mi n a r y -d e s i g n o f Wa g wa g z h u a “ g o r e d e p o s i t ，t h r o u g h c a l c u l a t i o n a n d c o mp a r i s o n o f v a r i o u s k i n d s o f e c o n o mi c a n d t e c h n i e al i n d e x e s a n d l a r g e h o l e me t h o d wa p r o p o s e d a s t h e ma i n mi n i n g me t h o d i n p r e l i mi n a r y d e s i g n． Ke y wo r d smi n i n g me t h o d；o s c u l a t i n g v alu e me t h o d ；o p t i ma l d e s i g n 1 前言 采矿工作的对象是种类繁多 的矿床。国内 绝大多数矿山 一般按回采时的地压管理方式将 采矿方法归纳为空场法、 崩落法 、 充填法三大类 别， 对不同赋存条件下的矿床的开采 按这三类 采矿法进行优化组合， 但界 限不再 明显。在实 际设计 中， 对一个具体的待开采的矿床而言， 由 于本身的赋存状态 不一， 从大的方面看， 一种或 几种采矿方法都可适应 ， 都各有利弊。单从采 矿方法的技术经济指标 ， 如 矿房生产能力、 贫 化率、 损失率 、 采切工程、 炸药单耗 、 出矿成本等 收稿 日期 2 0 0 1 0 92 8 作者简介 徐 坤 明 1 9 6 8一 ，男，山东 胶南人 ，山东 金岭铁 矿 工程师 ，学 士 ，主要 从事 采矿方 法 的研究 方面比较， 设计人员希望找到一种各种 指标 均 优的采矿方法 ， 但这种概率是很小 的， 往往在各 种备选方案中某些指标发生冲突。为了选取 合 适的采矿方 法， 只能对各种备选方案 中的各项 指标进行综合 比较， 最终 选取 一种或几种 比较 适合的采矿方法。本文准备运用一种优选采矿 方法的新方法密切值 法， 对 山东金岭 铁矿 王旺庄矿床初步设计 中选用的 4种采矿方法进 行优选排序。该方法的基本思想是 先找出 由 备选采矿方法集合的指标规范值所选定的采矿 方法的最优点和最劣点 ， 然后找 出尽 可能接近 最优点和最劣点的采矿方法， 并进行排序 ， 电就 是我们在设计 中选用采矿方法的先后顺序 2 王 旺庄矿床地质及技术条件 王旺庄 矿床 为接触交 代矽 卡岩 型磁铁 矿 维普资讯 棘坤 明等运 用密切值击对初步设计 中的采矿 方法进竹优选 1 l 床 ，矿石为原生磁铁矿石 ，矿石中的金属矿物 主要为磁铁矿，其次为黄铁 矿、磁黄铁矿 、黄 铜矿及少量的硫镍钴矿、赤铁矿及假象赤铁矿 等。全区探明地质贮量 BcD5 3 0 0万 t ，可 设计回采的地质贮量约 为 5 0 0 0万 t ．矿床 由 I、Ⅱ、Ⅲ三个主矿体及零星矿体组成，为一 大型磁铁矿床。 I矿体赋存于闲长岩侵人体与围岩的接触 带上，呈镜状或偏豆状，厚度’ 1 ． 7 47 1 ． 7 1 m， 走 向 NNW，倾 角 51 0 ，走 向长度 9 0 0m，倾 斜宽 1 0 0～2 0 0 m，矿体中多夹层 ，呈分枝复合 形态 Ⅱ矿体规模最大 ，产于 I矿体之上 ，有 几米至几十米的围岩分隔开 ，产状与 I矿体一 致，走向长度 1 0 0 0 m，倾斜宽 1 5 0～5 0 0 m， 厚度 】 ． 2 59 O ． 3 1 m，内有夹层，是分枝复合 现象 。 Ⅲ矿体 赋存 于石 灰 系本溪组 徐家庄 灰岩 中，严格受层 位控制，呈似层状，走 向 NE E， 倾 向 N NW，倾角 5～1 0 ，走 向长 1 1 0 0 m，倾 斜宽 5 0～2 0 0m，厚 度 1 ． 1 ～ 6 ． 9 m 矿体厚度变化较大， 总体上看为东部厚大 ， 西部较薄 ， 未受构造破坏， 大部分矿石完整、 坚 硬、 节理裂 隙不发育。矿体顶底板 围岩及夹层 主要为角岩 、 闪长岩 、 矽卡岩 ， ， 8～l 2 ． 稳定性 较好， 其次为大理岩 、 煌斑岩 ， ， 8～l O ， 中等稳 固 矽 卡 岩 遇水 风 化 后 ， 呈 疏 松 状 ， 稳 固性 差 ， 就矿体及围岩来说 ， 开采条件 中等。但 由于矿 体中夹层较多 ， 矿体形态与厚度 变化较大， 使采 矿贫化率增大 ， 矿体形态不易把握 ， 对本矿床 的 开采造成一定的影响 3 拟运用的采矿方法 根据 矿 山发展 规划 要求“ 早 投产 、早达 产，生产能力可靠 ，经济效益要高”的建设原 则，在初步设计 中拟把 一3 4 0m一一5 2 0m标高 之间矿体为首采范围 该范围 内矿体产状基本 上可分为缓 倾斜厚 太矿体 、缓倾斜 中厚 矿体 2 5 m以下 ， 及薄及边缘矿体。本次设计年 产量 5 O万 t 。根据同类矿 山及金岭铁矿各分矿 的经验，2 5 m 以上的矿体宜采用大孔采矿法 ， 分段空场嗣后一次充填采矿法及高分段深孔采 矿法，对 2 5 m 以下的 中厚矿体宜采用高分段 深孔采矿法及低分段中深孔矿房法；薄及边缘 矿体采用铲运机 留矿法 空场法 的一种 。由 于本次设计回采 以中厚以上矿体为主，故此本 谢 十对薄 及边缘矿 体不作 考虑 ，留做 回采 后 期，根据实际情况再作设计 为了便于 比较．我们把推荐的四种采矿方 法从生产能力 ，采切工程量出矿成本 ．回采率 等方面列表 ．见表 1 。 表 【 采矿方法技术经济指标 下面运用密切值法的计算步骤及表 1的数 据．对 4种采矿方法进行优劣排序。 3 I 建立指标矩阵 依据文献 I ]的公式 A d i 1 ，2 ， 一， m；， 1 ，2 ，⋯ ， 【 1 式 中 n 第 i 种采矿方法的第 项指标值。 建立指标矩阵 A 3 2 将指标矩阵 A化为规范化指标矩阵 日 在表 1 所列的逐项指标 中，前四项要求越 太越好，而后 四项要求越小越有利。在密切值 法中，前 者称 为正 向指 标，后 者称 为逆 向指 卯 船 ∞ 印 盯 舛 5 2 5 5 0 0 0 0 5 ∞7 7 6 2 7 姐 ，‘I 如加加 8 昭0 2 6 帅帅加阳 0 9 9 8 0 0 O 维普资讯 l 2 冶 金 矿 山 设 计 与 建 设 第3 4 卷第 l 期 f d ， 当 S 为正向指标时 1 一 当s 为 逆 向 指 标 时 淼“ ， 取 值 同 上 3 一O 5 5 4 0 5 5 8 O． 9 0 9 0 5 1 8 0 l 6 90 5 1 8 0j 0 D一0 4 7 0 J 0 4 9 8 0 5 5 8 O 】 5 7 0 6 盐一 O ． 8 7 2 0 2 嘴一 0 2 6 0 一 O 5 3 6 I O 4 g g 0 4 3 4 O 3 2 4 0 4 t 5 一 O 2 5 5 0 5 一 O S 钔一 0 4 了 9 0 4 4 3 O ． 4 3 4 0 2 】 1 0 4 t 5一O 3 8 20 5 一O 5 9 3 0 5 1 2 f r ／ m a x{ 0 { ； l ，2 ，⋯ ，8} { k 5 l r J 一rai n f } { 1 ，2 ，⋯ ，8 其 中 r J ’ 、r i 一 分别表示第 项规范化指标 f 2 ’ ， ⋯ ， s 6 l 4一 1 一 ，r 2 一 ， ，r 8 一 、 i 一 I o 懈 ．o 4 I U _I 5 7 ． 0 4 5 ， 一 0 研 2 ． 一 0 ，5 新 ， 一 D s ． 一 0 ． 5 』 z ， 一 rJ l ， 2 ， 3 ， 4 I d 一【 ． r 一。 z ] ‘ ⋯⋯ 。 计算结果见袁 2 。 表 2 敢氏距离计算值 令 r d一 m／I x { d L ～} J I ≤ z≤ 4 { d n “ L 】 ≤ 【 ≤ 4 求得 『 d 0． 4 6 7 【 d一 l 05 6 最后密切值 C ， 可用下式计算 警一 等 求得 Ct0， C21． 6 8， C3 1． 1 3， C41． 5 2 按从小到 大的顺序 排列 C I A 2 。 从 上分析可知 ，在初步设计中应 当优先 采用大孔法回采厚大矿体 ，其次 ，采用高分段 采矿法回采厚及 中厚 以上 的矿体。在 中厚及 下的矿体内只要条件允许 岜要采用高分段，中 深孔矿房法在中厚 下存在分枝复合现象较多 的矿体 ，可采用低分段采矿法 ，以减少 矿石的 贫化。一般情况下，不建议使用分段空场嗣后 一 次充填采矿法。 4结语 本文利用密切值法对 4种采矿方法进行 优选 ，首推大孔法。但这 4种采矿方法的各种 经济指标 是在 目前 的经济技术条 件下得出的， 随着采矿技术的发展 ，也许会有更多的采矿方 下转第 2 O页 维普资讯 冶 金 矿 山 设 计 与 建 设 第3 4 卷第 1 期 图 1 于 L 问分段爆破的 自由面 如图 1 的 3个孔同时起爆 ， 则法线方向上的 a 、 b两点存在应力降低区， 同时会在炮孔连线上 将炮孔贯通 ， 降低 了爆破 气体作 用效 能。但孔 间分段爆破后 如图 1 分 三段起爆 ， 即可避免 上述情况发生。 2． 3 确定挤压爆破的合理参数 井下中爆破分抛弃爆破和挤压爆破两种情 况 ， 一般拉槽爆破要求采用抛弃爆破 ， 以尽可能 利用爆破 自由面的拉伸应力波作用破碎矿岩， 而不采用挤压爆破 ， 以减少爆破时透射波能量 损失 ， 由透射波能量公式 耻 式中8 透射波应力 ， N； 人射波应力 ， p ,r ； p 【 ， p 2 分 别为两 种介质的密 度， k g ／ t i 1 3 ； c 。 ， c 2 分别为两种介质的纵波传播速 度 ， m ／ s 。 如 P 2 c 2 越太 ， 即挤压矿石的波阻抗越太， 其 透射波应力越大 ， 则爆能损失越太。 排孔爆破可采用挤压爆破， 但一次挤压爆破采 区长度由爆破方案和挤压层松散程度决定。 如图2 L为挤压层长度 ； 为爆破层长度。 设挤压层松散系数为 1 5 ， 取挤压爆破补偿 图 2 排孔挤压爆破 示意 图 系数 3 0 ％， 则由补偿系数公式 x o o％ ％ ￡ 一 1． 3 即 一0． 3 得 X 0 ． 4 4 L 当 L1 0 m 时．X4 4 m，即当前方有 1 0 m松散系数为 1 ． 5的挤压矿石层时 ，可爆破 4 ． 4 i l l 长的采区。 同时因挤压爆破要损失一部分能量，必须 进行排间分 段爆破 ，为排孔 间爆 破提供 自由 面，以利爆破取得效 果。在挤压爆破后 ，其爆 堆松散 系数达 1 ． 3左 右，故必 须进 行松 动放 矿，为下次爆破提供补偿空间。其松动放 矿的 量可由下式粗略算出 1 0 0％ 1 3． 3 ％ 一 ‘ j ％ 式中A 爆堆体积 ，m 。 考虑到挤 压层 的爆 能损失 和确保 爆破 效 果，可取松动放矿量为 2 0 ％左右。这就要求采 矿和中爆破配台好 ，必须先松动 出矿后方可进 行中爆破 总之 ，通过几年来依靠凿岩爆破技术 的进 步，提 高 了中爆破质 量．创造 了 良好经 济效 益，使召口分矿的中爆破技术上了新台阶。 口 上接第 1 2页法推广应用，加之采矿设备的 不断推陈出新，各种采矿方法的技术参数的不 断改进，现在看来，不适台或不经济的方法也 许会变得更适台本矿体的回采 ，因此，本文推 荐的 4种采 矿方法在初 步设计 时作为 主要 参 考，在基建完毕进行生产阶段时 ，再根据矿体 的实际赋存状况进行采矿方法的优选 ，找出一 种或几种适台矿体回采的采矿方法 口 参考文献 1 李孜军密协值{ 主在采矿 浊优选中的应用 J ] 持 金矿t l l 世计与建设 ，1 9 9 8 ， 2 71 0 2 潘常甲 关于缓倾斜厚矿悼采矿方法的探讨 [ J ] 金属矿 山．2 O O 1 ． 4 1 92 1 3 ’ 程永鞋等 高丹段采矿I占 存性 矿区的应用 [ J 。 金 属矿t i l ．2 O O 1 ． 4 2 22 4 维普资讯