（系统工程专业论文）金堆城钼矿南露天开采规划研究.pdf

嚣安建筑辩羧大学磷壹论文 懒燃糍鲁量嬲删删糖墨邕皇世料昔矗制鼎擀粘葛删舞世黼墨| 嘲删墨_ 嘲_ 耥= 墨。墨缫s _ 鲁墨l # ! _ 群自皇! ! 簟_ 舞l ! 皇| 鲁自_ 躺鼎! 置s 金壤城镶矿鸯嚣夭舞采蕊剿研窕 专驻：祭壤王穰 硕士生：鞭兴倍 捂蟹教耀：豫录镣戮教授 撼要 本交变廷予姿嚣枣璐经济形势辍金臻壤缀监公霹靛联炔，重鞭努掇了矿凑憋鑫位龄囊 特征势瀵凝羯窥7 犷终，斑灞参数纯丞数法凌索褥捌多个袭舞方寨，缝合备方寨想效蕊 炎健娥律，采墨迭躲理论法、灰色聚类羧繁等方法礁定了嚣搭运输黎缓帮鼹炎舞采壤器， 并瘫罨邃稽算法遴多德纯了帮线恭统，嚣葵了撵场察积稻嚣辍，最藤辩备努寨麓静 卷法秘凌恣法避稽了经济效果分橱。 在磷褒过程牵，遵照袋矿系统z 程懿蒸本泵粼，综合遴鲻了诗簿撬技拳、糖3 搜零帮 一整羧学蠢法，建纛了个罨广泛斑罴熬黧图形楚疆器羧蠖诗冀手薅瞻款佟包。媛襞 伟程已娥翡邃疵麓予金接城镭鼗公褥露天矿瓣开采靛诗籀塞产警壤串。论定黠臻患犷出 舍疆舞袋壤赛方鬃：莲理论土进行深入簿搽淫，提穗了逑酥理论法辩灰毽巢类决策骥定 犷出合毽帮采凌界酶薪露法。 谂文邋逑大嚣煞诗舞鼗搂掇试骚研究，摸潼? 盘璀羰键矿懿蟪矮谙豢稷矿嚣分蠢鸯晕 鬣，褥密些裔搿的结论，这对盎罐城锱犷豹今嚣发展虢禳蘑豁矿短鼢霄持续爱鬻黼育 鬟溪鹃经济按穰秽溪谂潜簿终耩。 关键谜：麓愆嚣袋竣菱黜毅零露慕羚莱 论文粪鏊：旋确瓣突 薅焱建筑科技大学硕士论文 ! 懒= = = ! ! 拦g ! 詈i i _ = ! ! ! ! 昔s ! ! 目# s 目! ! ! 自黑| ! ! ! ! 麓! ! ! ! ! 自! ! ! ! ! ! 耸s ! ! ! ! a s t u d y o nt h e o p t i m a lp l a n n i n g i nt h es o u t h o f j i n d u i c h e n gm o o p e n - p i to p e r a t i o n s s p e c i a l i t y ：s y s t e me n g i n e e r i n g n a m e ：x i n g x i nn i e i n s t r u c t o r ：p r o f y o n g f e n gc h e n g a b s t r a c t b a s e do nt h ec m r e n tm a r k e te c o n o m ys i t u a t i o na n dt h ep r e s e n ts i t u a t i o no fj i n d u i c h e n g m o c o m p a n y , t h e p a p e r m - a n a l y s e s t h e d i s t r i b u t i o n o f o r e - b o d y g r a d e a n d d e f i n e s i t s o r e - b o d y ； r e f e rt ot h er u l eo f c h a n g e s i nt o t a lp r o f i t , l i m i tt h e o r ya n dg r e y c l u s t e r i n gd e c i s i o n h a v eb e e n u s e dt od e t e r m i n et h em t i o n a l o l m n - p i tl i m i t , i ti ss u e c e s s f u l i no b t a 魄t h eb e t e ra n dt h eb e s t o p e n - p i t - s t a g e sl i m i td e s i g no fm a n yv a r i o u sd e c i s i o nm e t h o d s ，w h i c hi so b t a i n e df r o mt h e c o u n t i n g r e s u l to f p a r a m e t e r - f u n c t i o nm e t h o d t h e c a p a c i t ya n d t h e 翻燃o f w a s t ef i e l dh a sa l s o b e e nc o m p u t e d , a n dg e n e t i ca 1 9 0 r i t h mw a su s e dt od e s i g nt h et r a n s p o r ts y s t e mb y t h ea u t h o r f i n a l l y t h e p a p e ra n a l y s e s t h e e c o n o m i c e f f e c t o ns o m e a l t e r n a t i v e s w i t h t h e e l e m e n t a r y m e t h o d a n dt h ed y n a m i cm e t h o d i nt h er e s e a 端hp r o c e s s , a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l eo fm i n i n gs y s t e m 姆u e e r i n g , t h e d i s s e r t a t i o nn l a k $ f u l lu s eo fe n m p m 豇t e c h n i q u e , c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ( c a d ) a n do t h e r m a t h e m a t i c m e t h o d s , a n d e s t a b l i s h e s 鑫s o t 辆a r ep a c k a g ei n w h i c h g r a p h i c p r o c e s s a n d d a t a c a l c u l a t i o na r ec o m b i n e dt o g e t h e r t h es o f t w a r ep a c k a g eh a sb e e na p p l i e di nd 锚i g na n d p r o d u c t i o nm a n a g e m e n t i nj i n d u i e h e n gm o + c o m p a n y t h e o r e t i c a l l y , n e wm e 墩o di su s e dt o d e t e r m i n et h er a t i o n a lo p e n - p i tl i m i to fm i n ei n - d e e p l ys t u d y , w h i c hi sl i m i tt h e o r ya n dg r e y c l u s t e r i n g d e c i s i o nt h e o r y t h r o u g ha l o to f t e s t sa n d e x p e r i m e n t , s o m e u s e f u lc o n c l u s i o n sa r ea p p r o a c h e di nt h et h e s i s t h e m i n e r e s e r v e sa n d t h e c h a r a c t e r i z e d i s t r i b u t e o n o r e - b o d y w a s m a k e c l e a r , w h i c h 碱珏b e u s e f u la n dh a sa n i m p o r t a n c ee c o n o m i c v a l u et ot h ed e v e l o p m e n to f j i n d u i c h e n g m o c o m p a n y k e y w o r d s ：o p t i m i z a t i o n ，o p e n - p i tl i m i t , t e c h n o l o g y o f c a d ，s u r f a c em i n i n g t h e s i s ：a p p l i c a t i o n r e s e a r c h 声明 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下 进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特 别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他人在其它单位已 申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志 对本研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关 责任。 论文作者签名：仅1 乏日期：跏u j j f 。中h ，i 目 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论 文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文 被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以 采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 粼碱一学嘲曰一二口 西安建筑科技大学硕士论文 1 1 金堆城钼矿简介 1 绪论 上个世纪的六、七十年代，北京有色冶金设计研究总院依据地质勘探情况对金堆城钼 矿进行了开采规划设计。根据当时的技术经济指标，规划设计认为金堆城钼矿8 4 0 水平之 上c l 级以上矿石全部适合于露天矿开采。为了减少初期投资额，满足当时国家对钼金属 的需求，本着早收益、早见效的原则，经多方案比较后，选择了覆盖层薄、矿石质量好、 品位较高的矿体中部开采( 即现在的小北露天境界) ，并依次向南露天和全露天开采过渡 ( 见表1 1 ) 。 表1 1 金堆城钼矿开采规划矿岩指标比较表 方案 项目 全露天方案南露天方案小北露天方案 矿岩总量( 万吨) 9 7 2 0 06 5 8 8 04 6 1 7 0 矿石总量( 万吨) 4 9 0 6 02 2 0 6 03 4 6 0 0 岩石总量( 万吨) 4 8 2 0 04 3 7 4 01 1 5 7 0 平均剥采比( t t ) 1 0 01 9 80 3 4 当时，设计首先选择小北露天境界开采，这样既躲开了大小梁山、北部高山及将军帽 4 7 7 9 9 万吨剥岩问题，也避开了东川河改道问题。境界内矿量、金属量分别占探明储量的 3 4 9 和4 2 以上，而剥采比却最小，所以小北露天境界方案是优中选优。但是，当初 的这一选择却给后续开采带来了很多问题。小北露天境界之外的矿量、金属量虽然分别占 整个钼矿的6 5 和5 8 ，但后续开采中却既无初期开采时的高质量矿石资源优势，同时又 要面临6 倍于小北露天剥岩量的压力。走过近四十个春秋的金堆城铝业公司，今天面对的 国家政策和周边环境，已和过去大相径庭。因此，如何规划好矿山的后续开采，延长矿山 开采年限，加快和强化深加工产业的发展，实现矿山企业的多元化发展问题，是当今矿 山经营者必须思考和正视的重要问题。 时至今日，金堆城钼业公司露天矿已成为一年产8 5 0 万吨矿石量的大型露天钼矿。原 设计共分小北露天、南露天和全露天三期开采。目前开采的矿体主要是小北露天矿，小北 露天矿是整个矿体分期开采的一个部分。根据最新开采现状图，现最深开采标高为1 0 6 8 m ， 按目前的开采规模，小北露天大约还能开采十几年，而南露天按原初步设计基建需l o 年。 第l 页 西安建筑科技大学硕士论文 为了保证矿山的可持续开采，南露天开采规划已成为金堆城钼业公司矿山发展的当务之 急。 本论文研究的目的，就是要深化过去的实践经验，充分利用计算机及计算机辅助设计、 图形处理、数值分析、灰色决策理论、优化技术等现代化手段，全面研究南露天矿的开采 和规划，为今后发展制定科学的策略，尽最大可能地改善企业经济效益。 1 2 计算机技术在矿业中的应用概况 随着我国社会主义市场经济的发展，国有企业的改革逐年加深，企业被赋予了更大的 自主经营权，这很大程度上调动了企业各方面的积极性。但同时随着全球经济一体化的趋 势加快，我国的企业既要注意国内市场的动向，又要关注国际市场的变化。这就使得一些 原来只管生产而很少顾及投入与产出效益比的矿山在当前形势下遇到了很多新问题。由于 我国矿山的产权不同于资本主义国家，面对激烈的市场竞争，市场由卖方市场转向了买方 市场，在这种情况下，企业如何处理好矿石这一不同于一般生活消费品的生产，如何实现 挖潜改造、减员增效而又实现可持续发展，使有限的资源最优化，这成为我国矿山企业发 展的一个重要课题。，。 为有力地提高生产效率，我国冶金矿山己将计算机引入矿山的生产和管理。早在1 9 5 2 年，国外就有露天矿使用电子计算机进行矿山管理“”。近几十年来，国内外为将计算机技 术应用于矿业进行了大量的工作，并取得了丰硕的成果。计算机的应用表明，它不仅可以 免除烦琐的人工劳动，提高工作效率，而且可以进行优化计算，使矿山设计、生产和管理 处于最优状态。”。计算机在矿业中飞速发展的重要标志之一是利用微机进行优化设计和现 代化管理工作，为生产提供大量的图、表及数据。 我国矿业领域应用计算机的一个特点是注意多学科的综合，通常每个课题的解决都要 运用数理统计、运筹学、数据库、计算机模拟、图形处理及优化技术，充分发挥各种科学 方法和辅助技术的优点汹1 。 综观国内外在露天矿山开采中应用计算机的经验，其主要工作内容有： 一、露天开采设计方面： 1 ) 建立矿床模型，把各种地质信息用有规律的数据表示，便于计算机处理； 2 ) 确定露天矿生产能力，使投资和生产成本最低； 3 ) 确定露天矿开采境界，深入分析每一局部的开采效益； 4 ) 编制露天矿采剥计划，寻求最佳的开采效益； 5 ) 计算机辅助设计，将计算机的高速运算能力和设计者的智慧有机地结合； 第2 页 西安建筑科技大学硕士论文 6 ) 选择采掘设备，充分考虑生产中各种随机因素，合理确定设备类型和数量； 7 ) 矿山投资效果分析，预测露天矿未来的经济效益。 二、露天开采生产方面： 1 ) 建立矿山管理信息系统，及时采集、加工及反馈生产中的各种信息： 2 ) 编制矿山生产计划，合理安排露天矿年、季、月、周、日的生产； 3 ) 管理露天矿各生产工艺，充分发挥穿爆、采装、运输和排岩工作的效率： 4 ) 从事露天矿生产调度，用计算机模拟优化调度排产： 5 ) 监控露天矿主要设备，合理地组织设备的维修及更新： 6 ) 组织露天矿施工，合理地利用人力、物力及财力，最优地完成施工任务； 7 ) 监控露天矿边坡，保证矿山安全。 三、露天开采技术经济方面： 1 ) 确定矿体边界品位，合理利用矿山资源； 2 ) 从事矿石质量综合评判，科学地进行配矿； 3 ) 控制矿山库存，合理地管理露天矿材料和备品备件： 4 ) 采用预测技术，科学地预测露天矿各项技术经济指标。 由于矿业生产条件的多边性和复杂性( 如采剥计划编制过程中，时空的统一，远近期 的结合，开拓运输系统的限制以及开采技术条件，采场作业环境，设备配置和调度等因素 很多且因矿山而异) ，将计算机管理及优化技术应用于矿山尚需努力。 1 3 本论文研究的主要内容 本论文遵照采矿系统工程的基本程序，从以下几个方面进行了详细的工作： 一调查研究。分析了金堆城锢业公司露天矿的现状及面临问题，讨论对策。 二地质工作。主要是工业指标确定、矿体重新圈定、地质储量及矿石品位计算、分 层矿量、岩量及分层矿石品位计算、矿床模型建立等几个方面。 三开采境界圈定。包括对南露天开采经济合理剥采比的确定、分期境界搜索和初选 开采方案的确定等。并应用数学理论和优化决策理论对确定合理境界方案进行探讨，得出 优选方案。 四开拓运输。在开采境界圈定的基础上，确定开拓运输参数、开拓布线原则、开拓 运输方式及应用遗传算法优化开拓运输线路，绘制出各开采方案的开拓运输系统图以及地 质勘探线在境界方案中相应位置的剖面图，并根据需要布设上山公路、溜槽、排水等附属 工程。 第3 页 西安建筑科技大学硕士论文 五排土与总图运输。排土工作主要是分析排土场现状，根据各境界方案提出相应 的排土措施。包括排土场位置选择、排土场容积计算、排土运输方式及征地面积计算和征 地费用估算等。总图运输包括寺坪一百花公路改道、东川河改道方案。针对北帮边坡稳定 急需治理问题，分析断层带在北扩境界方案中的相对位置。 六技术经济分析与基建进度安排。对各方案进行分项投资估算，并用静态法和动态 法对各境界方案进行分析比较，辨别优劣。基建进度安排包括开采方案的确定、南扩方案 的确定、北扩方案的确定及基建时机的确定等。 七结论。对上述各工作进行概括性总结，得出对矿山生产及其规划发展有价值和意 义的结论。 第4 页 西安建筑科技大学硕士论文 2 1 地质概况简介 2 地质工作 金堆城钼矿是一细脉浸染型硫化矿床。矿床规模巨大，结构简单，品位变化不大。 二十世纪五、六十年代，国家地质部门先后对金堆城钼矿床进行了大规模的地质勘探 与补充勘探工作。根据勘探揭示，金堆城钼矿床为一长2 2 0 0 m ，宽6 0 0 7 0 0 m ，深6 0 0 7 0 0 m ， 产状近于直立，垂直延伸超过6 0 0 米的大型钼矿。矿体形态简单，呈北西一南东走向，北 部被燕门凹断层切割，南西、北东两侧矿体己完全圈定，南东端矿体边界尚未查清。 矿区出露地层主要为下震旦系的火山岩系一安山玢岩和凝灰质板岩，其次为中震旦系 的石英岩；侵入岩则以燕山期的花岗斑岩为主。 矿区构造以断裂构造为主，褶皱次之。其主要构造线的延伸近于东西。由于矿区节理 裂缝普遍发育，使矿区形成南东一北西向的破碎带，为花岗斑岩的侵入和矿体的形成造成 了有利的空间。 矿体赋存于花岗斑岩及其接触的安山玢岩中，即上述破碎带中，形成规模巨大，形状 简单，品位比较稳定的浸染型铝矿床。 矿石类型主要为蚀变的黑云母化、角页岩化安山玢岩和花岗斑岩。矿体和围岩没有明 显的界限，两者呈渐变关系，原生矿石的矿物成分以辉铝矿、黄铁矿为主。矿石主要为硫 化矿石，氧化矿石仅占全区总矿石储量的1 5 ，目前还不能为工业所利用。矿石中除钼外， 还有铜、硫、铼、硒等元素可以综合利用。其含量平均为：m o o 1 0 5 、c u o 0 2 8 、 s ( f e s 2 ) 2 8 1 3 ：而铼仅仅赋存于辉钼矿中，含量约为0 0 0 2 ，硒主要赋存于黄铁矿和辉 钼矿中，含量为0 0 0 0 5 - , - 0 0 0 1 。 1 9 5 9 年地质部门提交了金堆城钼矿最终地质勘察报告，1 9 6 0 年经国家储委审查批 准。当时采用的工业指标是：边界品位为0 0 3 ，可采工业品位为o 0 6 ，最小可采厚度 为2 米，最大剔除夹石厚度为4 米。相应的储量是b + c 。+ c 2 级9 9 3 亿吨，矿床平均品位为 0 0 9 8 ，其中b + c 级7 3 5 亿吨，平均品位为0 1 0 5 。具体储量数据如表2 1 所示。 第5 页 西安建筑科技大学硕士论文 表2 1 金堆城钼矿地质储量表 金属量 级别矿量( 万吨)品位( ) ( 万吨) b + c 】级7 3 5 0 00 1 0 5 7 7 2 b 级 1 0 9 6 60 1 3 3 c ：级 2 5 8 0 00 0 8 02 0 6 合计9 9 3 0 00 1 0 09 7 8 1 9 7 2 年由北京有色冶金设计研究总院提供设计，将矿床分为南北露天分期开采，前 期又在矿体北部中心部位选择小北露天矿区作为首采地段。在小北露天开采境界内有矿量 b + c 。级3 4 7 亿吨，矿床平均品位为0 1 1 8 ，平均剥采比为0 3 4 吨吨，按2 万吨日采矿 设计能力计算，可服务5 0 年。 目前，矿山采用直径为2 5 0 m m 的牙轮钻机穿孔，4 立方米电铲铲装，4 2 吨汽车运输。 矿石从采场由汽车运到地表倒装站，经机车运至百花岭选矿厂，另有一部分矿石由汽车直 接运至卅亩地选矿厂，废石直接用汽车运至排土场。 1 9 9 3 年西安建筑科技大学和金堆城钼业公司合作，根据市场经济的新形势，用 0 0 6 - 一0 0 8 的工业指标重新圈定矿体，使小北露天境界内平均品位提高至0 1 3 2 。 本论文进一步深入分析了金堆城钼业公司露天矿床的品位分布特征，并探索各种工业 指标情况下的矿量及品位，为露天矿开采奠定了坚实的地质基础。 2 2 矿体圈定 本论文设定不同的工业指标，用计算机辅助设计( c a d ) 技术圈定矿体，并计算相应的 矿量及品位，其计算过程如下： 2 2 1 钻孔数据处理 ( 1 ) 标明矿体界线。根据给定的边界品位及最小工业品位，分别标明表外矿及表内矿 的界线。矿段内的矿石品位o t 按下式计算。”： a f d j 口= 号- 一 ( 2 1 ) d ， 1 = 1 式中：啦样段i 的品位； t 祥段i 的长度： 第6 页 西安建筑科技大学硕士论文 n 矿段内的样段个数。 在组合过程中，要考虑最小可采厚度、最大剔除夹石厚度、特高品位及样段贫富组合 的处理。 ( 2 ) 按台阶高度组合。按矿山台阶高度，分层计算矿段的品位a 。“： 口f d i 口 = ( 2 2 ) d ， t - - i 式中：m 一台阶内的样段个数，其余符号同上。 在组合过程中，台阶水平线常从样段中穿过，这时需将样段长度分为两部分，但计算 时样段品位不变。样品组合系统流程图见图2 1 。 l 读砧涨t 讹蹴张度l 1 i 将矶的地质i 缃转换为佣户坐际i - l 计算牯孔按长度的加投平均品位 1 ， i 特高品位女日藿l 1 旧椭螳仔标识。品位希卜干蟪定品位者标记为l ，番则为al 1 _ r l 对标记为1 且长度不胡垃米的样段避阡组台l 先向上组台- 著姐舍品岱和h i 寻毂定品位则两样段同时标识为l l 看到- 向下蛆舍着组舍品侵和卜 l 千舰定品位- 则两样段同时标识为i 。否则两样段同时标识为0 1 睫录已蒋识为l 娥啤燃量高高程及量低高罹 - 对标识为0 的样段进行判断。著其长度小千眯令其i 为l ，否劓仍作为oi o 重新对己帚其为1 或0 的样段再谈计算加投平均品位 。薯进行0 1 标识同愀其最高离瞪硬最长高程 1 r 作钻孔柱状圉并检查任改 图2 1 样品组合系统流程图 第7 页 西安建筑科技大学硕士论文 2 2 2 工业指标的确定 为了提高矿床的边界品位和工业可采品位，在新的工业指标体系中，矿床最小开采厚 度仍定为2 米，最大剔除夹石厚度仍为4 米，而且边界品位应使出矿品位在0 1 3 0 以上， 且保证矿床有较好的连续性以便于后续开采。本论文采用计算机模拟技术重新圈定矿体， 确定采用0 0 6 - , 0 0 8 - - 业指标，即品位低于0 0 6 的部分列为废石，品位在0 0 8 以上 部分列为表内矿，0 0 6 4 ) 0 8 之间部分列为表外矿。 采用方案比较法，各工业指标统计结果如表2 2 ( v i i v i i 线以南地质矿量) ： 表2 2工业指标比较结果 工业指标， 0 0 3 - 0 0 60 0 5 - 0 0 7o 0 6 0 0 80 0 7 - 0 0 9 表内矿量，万吨 1 7 5 1 6 1 0 0 01 1 3 6 5 1 0 0 09 5 1 0 2 0 0 0 7 3 5 9 0 5 0 0 表内矿品位， 0 1 0 5 80 1 1 7 00 1 2 4 10 1 3 2 8 表外矿量，万吨 7 6 1 7 0 0 0 c7 4 3 8 9 0 0 08 0 0 5 9 0 0 ( 3 4 0 0 6 0 5 0 0 由上表可以看出，0 0 3 0 0 6 指标下，矿量虽多但品位太低。0 0 5 , - 4 ) 0 7 指标下， 矿量可观但品位依然不理想。0 0 7 , - 4 ) 0 9 指标下，品位虽高但矿量太少。只有在 0 0 6 , - - 0 0 8 指标下，矿量和品位适中，且沿用了小北露天所采用的工业指标。在小北露 天矿开采规划研究工作中，已通过详细技术经济比较，充分论证了0 0 6 , , - 0 0 8 指标的合 理性。 2 2 3 在0 0 6 - 0 0 8 指标下计算结果 在上述工业指标下分别用两种方法计算矿量和岩量： ( 1 ) 横剖面法 横剖面法是根据相邻两个剖面上矿体的分布及剖面间的距离，运用锥形、楔形、截锥 体等几何公式计算出矿体块段体积，进一步计算出表内矿量、表内矿品位、表外矿量，针 对下列不同情况采用相应体积公式进行计算： a ) 当矿石块段只有一个剖面控制时，其体积以锥形体积公式计算，即 v ：三s x l( 2 3 ) 3 式中：v 矿石块段体积； s 剖面上的矿石面积； l 影响半径。 第8 页 西安建筑科技大学硕士论文 b ) 当矿石块段由一个剖面控制，且向另一个剖面呈现线状尖灭时，用楔形公式计算： 矿= ! s 三( 2 4 ) 2 若呈点状尖灭时，用锥形公式： v ：三s 三( 2 5 ) 3 c ) 当矿石块段由两个剖面控制，且s 和s ：相差大于4 0 时，用截锥体公式计算： 矿= 6 + 是+ 辆) 工 ( z e ) 式中： 、s 厂曹f 面上的矿石面积； i 两剖面间间距。 当s 和s ：相差不大于4 0 0 , 6 时，采用公式： y = 三 + s 2 ) 三 ( 2 7 ) 整个储量计算过程用c a d 技术及c 语言编写程序完成，计算结果见下表： 表2 3横剖面法计算结果统计 7 - - 66 - - 55 - - 44 2 2 一o总计 表内矿 2 0 3 9 1 2 1 c2 0 1 2 4 5 8 5 2 3 1 2 4 8 2 52 7 1 1 5 8 3 c4 3 4 5 4 8 89 5 1 0 1 9 3 8 量，万吨 表内矿品 0 1 2 1 ( 30 1 2 2 20 1 2 5 c0 1 2 7 50 1 2 6 9 0 1 2 4 5 位， ( 平均值) 表外矿 1 0 0 1 9 7 0 09 4 7 9 2 9 58 4 4 4 1 1 52 5 4 3 8 8 6 c2 6 6 7 6 7 0 28 0 0 5 8 6 7 2 量，万吨 ( 2 ) 分层平面法 分层平面法是利用地质平面图，按锥形、楔形、截锥体等类似于剖面法的几何公式计 算出矿体分层体积，进一步计算出表内矿量、表内矿品位、表外矿量： a ) 当相邻两个分层的矿石面积相差不大于4 0 时，采用下式： 矿：妻( s l + s 2 ) ( 2 8 ) 式中：呵石体积o s ，譬一匕下两分层的矿石面积： 冉一台阶高度。 第9 页 西安建筑科技大学硕士论文 b ) 当s i 和s 相差大于4 0 时用截锥体公式： y = 去( s 。+ s ：+ 啊) ( 2 9 ) 矿石重量g 为： g = 2 7 矿 ( 2 1 0 ) 整个储量计算过程用c a d 技术完成，其软件结构如图2 2 所示。 图2 2 储量计算功能模块 计算结果见( 表2 4 ) 。 表2 4 分层平面法计算结果统计 水平表内矿( 万吨)品位( )表外矿( 万吨) 1 2 9 60 1 0 0 40 0 8 0 01 7 3 9 2 9 1 2 8 41 0 3 0 1 0 1 6 4 52 4 3 8 1 4 1 2 7 22 8 1 0 90 0 8 0 0 2 6 3 7 5 7 1 2 6 05 6 7 9 40 1 0 2 02 7 2 8 2 3 1 2 4 81 4 0 7 6 c0 1 6 6 72 2 6 6 0 6 1 2 3 61 0 7 8 6 70 1 4 2 ( 6 8 9 9 6 c 1 2 2 47 1 0 2 8 0 0 9 4 11 4 8 7 4 7 2 1 2 1 21 1 7 3 1 00 0 8 0 c1 1 2 4 9 2 c 1 2 0 02 0 8 6 4 80 0 8 0 0 4 8 3 1 2 9 1 1 8 84 3 9 1 8 20 0 8 0 02 6 8 1 4 2 1 1 7 6 6 6 1 2 5 80 0 8 0 ( 3 0 1 5 8 7 1 1 6 48 5 9 0 5 00 0 8 8 88 5 7 3 1 0 1 1 5 21 2 4 8 6 1 0 0 1 6 3 g1 4 2 7 2 0 0 1 1 4 01 9 6 1 0 5 00 1 2 3 9 2 1 8 3 0 3 0 第1 0 页 西安建筑科技大学硕士论文 1 1 2 82 4 1 3 5 6 00 1 2 4 23 3 2 5 7 0 0 1 1 1 62 6 3 3 3 9 00 1 2 8 84 4 1 9 8 8 0 1 1 0 42 9 9 7 9 8 00 0 8 7 1 5 3 5 2 7 2 ( 3 1 0 9 23 1 8 5 3 2 0o 1 1 9 05 0 9 i 0 8 c 1 0 8 03 1 7 4 6 8 00 1 7 9 64 3 9 5 9 7 0 1 0 6 83 2 1 6 6 3 00 1 2 2 94 5 0 9 8 3 0 1 0 5 63 3 2 5 2 9 0 0 1 2 4 45 5 5 5 6 6 0 1 0 4 43 4 8 8 5 7 0 0 1 8 0 65 8 8 2 7 1 0 1 0 3 23 9 8 4 5 2 0 o 1 2 3 34 8 3 8 9 9 1 0 2 04 3 3 5 3 6 0 0 1 7 7 23 9 7 9 2 4 c 1 0 0 8 4 7 4 5 9 7 0o 1 1 6 63 1 8 8 8 1 0 9 9 64 8 9 4 2 8 0 0 1 4 2 72 5 2 4 2 5 0 9 8 44 5 5 2 4 4 00 0 9 6 8 2 5 1 9 3 8 0 9 7 24 3 9 6 1 3 0 0 0 9 3 22 3 7 6 5 4 0 9 6 04 2 9 1 9 0 0 0 1 7 l g1 9 1 9 8 6 0 9 4 84 2 2 6 1 4 00 1 3 8 8 1 8 6 1 5 3 0 9 3 64 2 9 9 3 7 0 0 1 3 0 01 7 1 3 5 0 0 9 2 44 0 9 4 4 0 00 1 2 3 11 3 4 8 6 9 c 9 1 23 4 6 0 9 6 0 o 1 2 1 11 5 2 8 5 6 0 9 0 03 1 5 1 3 3 0o 1 1 0 51 4 1 6 5 8 0 8 8 82 7 4 9 3 3 00 1 4 4 11 4 1 5 8 4 0 8 7 62 3 0 3 4 7 00 1 1 3 81 5 4 1 4 7 0 8 6 42 3 8 9 1 4 0o 1 1 8 41 2 0 2 2 1 0 i 8 5 22 2 8 5 7 5 00 1 1 4 79 1 4 6 4 0 l 8 4 02 1 2 9 4 6 00 0 8 0 06 2 2 2 6 0 】 总计9 2 6 3 6 3 4 2 0 1 2 8 18 3 4 4 9 5 7 8 j 两种计算方法的计算误差均小于5 ，说明计算结果可信，符合设计要求。 2 3 品位计算 由于品位的高低与分布对企业的经济效益有巨大影响，因此本论文对品位计算作了大 量的工作，从不同角度计算品位。 ( 1 ) 钻孔法 钻孔法是根据待求矿段内钻孔信息，即根据待求矿段内所有钻孔数及每个钻孔品位， 求出矿段内矿石平均品位。 ( 2 ) 方块法 方块法也称断面法，有水平断面和垂直断面两种。它的基本原理是把某一断面分为 m n h 的方块，方块的品位按这一方块中的平均品位赋值。本论文采用水平断面法计算 第1 l 页 西安建筑科技大学硕士论文 金堆城钼矿方块品位，方块尺寸为l o o x l 0 0 x 1 2 m 3 。各矿块情况如图2 3 所示，方块的平 均品位由对应公式计算： 翅。莺：阂飞1 垦 ( b ) 图2 3 矿块类型表示图 1 ) 对于( a ) 、( c ) 二种情况，方块内有偶数( 2 ，4 ) 个钻孔时，可用下式计算： g o2 吉酗 q - 1 1 ) 式中： g r 一某一方块的平均品位，； g l 样品i 的品位观测值，即方块内的钻孔品位值，； n 方块中参与计算的钻孔数，一般不超过4 个； 2 ) 对于( b ) 种情况，方块内有3 个钻孔时，为： g 。= i 曼己主盟+ g 1 ，2 ( z z ) 3 ) 对于( d ) 种情况，方块内只有一个钻孔时，则用该钻孔品位值g l 表示。 4 ) 对于无钻孔控制点的方块( e ) ，则用周围的品位平均值表示； 品位计算的结构图如图2 4 所示。 图2 4 品位计算结构图 第1 2 页 西安建筑科技大学硕士论文 实践证明，钻孔法计算出的矿石品位偏高，可视作品位估算的上限。相反，用方块法 求得的各方案境界内矿石品位偏低，可视作品位估算的下限。 2 4 绘制地质剖面图 根据钻孔内表内矿及表外矿的矿体界线，进行矿体连接，构成封闭的矿体界线。矿体 的连接采用交互式方式用计算机辅助设计技术完成。 连接好的地质图，还可以根据需要进行编辑和修改。 地质连图中的矿体内外推规则如表2 5 所示。 表2 5 矿体内外推规则表 钻孔内矿段长度( m )有限内外推长度( m ) o _ 一1 02 5 1 0 _ 3 05 0 3 0 _ 5 07 5 5 01 0 0 根据各地质勘探线在平面图中的剖切位置，绘制了肛- o 线、i i i i 线、i v i v 线、 v v 线、v i v i 线、v i i v i i 线地质横剖面图。 同理，根据纵向地质勘探线在平面图中的剖切位置，绘制了5 5 线、7 7 、9 9 线 地质纵剖面图。 其结果见附图及剖面图汇总。 2 5 绘制分层平面图 绘制地质平面图时，首先在她质剖面图上切取各剖面线上的矿体界线，然后再在c a d 技术引导下连接各矿体界线，构成封闭的水平矿体界线。 从最底层8 4 0 水平开始，一直到1 3 0 8 水平，共绘制分层平面图3 9 层。其结果见平面 图汇总。 地质作图系统结构层次如图2 5 所示 第1 3 页 - 西安建筑科技大学硕士论文 图2 5 地质作图系统层次结构图 2 6 南露天开采地形地质特点 通过地形地貌分析和上述地质矿岩量计算，可看出金堆城南露天矿有如下几个特点： 1 矿量少。由于提高了原来地质队规定的工业指标，南露天地区矿量由原来的2 2 亿吨矿石减至1 亿吨左右，远远小于小北露天矿圈定的矿石量3 4 6 亿吨，也小于小北露 天目前存有的矿石量1 7 亿吨。因此，金堆城露天矿的矿石储量不容乐观。不过，在8 4 0 水平以下及开采范围附近，仍有较为可观的矿量。 2 矿石品位低。尽管提高了矿石的工业指标，但南露天地区的矿石品位仍不高。即 使按0 0 6 - 4 ) 0 8 指标圈定矿体，矿石平均品位也只有0 1 2 4 左右，低于目前小北露天矿 的平均品位0 1 3 2 。事实上，当初小北露天矿是把整个矿床最为富集的地区作为首采地 带，因此南露天矿矿石品位相对偏低。好在今后南露天的北部地区( 即v i i 线以北地区) 矿石品位较高，可提高矿山的开采品位。 3 地势陡峻。南露天开采时，涉及到大小梁山，海拔标高达到1 4 1 6 ，远远高过小北 露天矿北帮的1 3 5 0 水平。而且，南露天地区地势较陡，许多地带坡度达4 0 度左右，为今 后的开采带来了一定的困难。以目前调度室为例，它大致位于v i 线横剖面上，而i i i i 线横剖面大致位于山顶，0 _ - o 线横剖面则位于山后。从调度室往南，地形急剧增陡。 第1 4 页 西安建筑科技大学硕士论文 3 1 经济合理剥采比的确定 3 开采境界圈定 经济合理剥采比是确定露天矿山开采境界的主要技术经济指标8 3 。原北京设计院设计 时，经计算确定的经济合理剥采比约为4 m 3 m 3 ，本论文计算中，重新按原矿成本法。“1 用下式计算： n ：三二兰( 3 1 ) b 式中：c 地下开采成本，元t ； a 一露天开采纯采矿成本，元t ； b 露天开采剥离成本，元t ； n 经济合理剥采比，t t ； 若要将经济合理剥采比n 的单位改为m 3 m ，则按下式计算： h t ：r , ( c - a )( 3 2 ) 吒x b 式中：n 经济合理剥采比，m 3 一； r 矿石容重，t m ： r 2 _ 一岩石容重，t m ； 其余a 、b 、c 、n 意义同上： 目前，已知a = b = 8 元t ，r l = r 2 = 2 7 t m 3 ，假设c = 4 0 元t ，则，n = 4 t t ，= 4 m 3 m ， 即n = h 。 当前，金堆城露天矿的生产剥采比大约为l t t 左右，远远小于经济合理剥采比。为 了不使矿山剥离量突然增加，近期内不可能按经济合理剥采比确定露天开采最终境界。因 此，本论文工作仍是按矿山允许的剥采比确定露天开采的分期境界，以适应当前市场经济 的压力。也就是说，开采境界的确定，实质上是分期境界的确定。 3 2 各分期境界方案的搜索 针对金堆城的情况，今后一段时期的最终开采深度为8 4 0 米。尽管8 4 0 水平以下仍有 第1 5 页 西安建筑科技大学硕士论文 矿量，但尚未勘探清楚，暂时不予考虑。此外，目前采场东西两帮( 上、下盘方向) 有高 山挤压，向外扩展空间有限，因此只能沿矿体走向往南北方向延伸。 表3 1 是采场向南北两帮外扩时，用分期境界搜索嘲1 ( 参数化函数法) 的计算结果。 图3 1 是相应的总效益变化曲线。 表3 1参数化函数法分期境界搜索统计 扩 方外移表内矿 e 内矿品表外矿矿量， 岩石量，吨 剥采比， 展 案距离矿量 位，吨t t 总效益，元 方 号米吨 向 n 2 5 01 4 8 9 7 0 9 3 9 30 1 3 6 76 4 6 0 8 7 4 2 11 6 1 7 7 1 3 0 1 51 5 1 9 62 3 0 2 9 5 6 1 1 3 n 3 1 0 02 5 8 5 5 0 6 6 9 70 1 3 8 s1 0 6 8 0 8 7 8 4 62 0 3 6 6 9 0 5 ，8 81 2 0 0 84 8 8 1 1 6 4 6 8 3 n 4 1 5 03 6 9 5 5 1 2 3 4 60 1 3 6 21 5 5 0 5 6 2 8 5 62 7 4 0 1 0 4 7 5 81 1 6 1 ( 36 6 7 2 2 0 9 2 9 3 n 5 2 0 04 8 1 9 0 2 2 2 0 90 1 3 6 62 0 2 4 7 8 8 1 1 33 7 9 0 5 3 5 8 ，2 91 2 0 6 78 6 0 9 6 0 9 4 7 7 n 6 2 5 05 9 5 0 9 3 7 3 6 80 1 3 3 39 4 3 9 0 1 2 2 8 45 3 9 6 9 0 3 1 8 21 3 1 6 89 2 8 7 7 5 8 4 5 1 n 7 3 0 07 0 5 6 8 6 2 8 4 70 1 2 8 e2 8 0 3 9 5 4 5 37 4 4 2 8 0 9 9 2 31 4 5 2 ( 8 8 5 8 5 9 9 0 6 3 n 8 3 5 08 0 9 0 8 1 3 3 9 80 1 2 7 13 1 6 1 8 7 3 9 7 f ,9 7 0 8 2 2 4 1 5 91 5 9 0 78 7 6 1 3 7 2 6 8 2 n 9 4 0 09 0 3 0 4 0 5 2 9 30 1 2 7 53 5 5 8 4 9 1 9 3 31 2 0 6 8 8 6 4 1 9 c1 7 3 0 58 9 4 7 5 8 9 1 6 6 向 1 3 1 0 4 5 09 8 5 3 4 8 9 5 3 20 1 2 7 64 0 2 7 6 1 0 4 2 61 4 4 8 5 6 9 8 5 6 31 8 7 8 98 6 5 9 2 1 9 4 3 2 南 r l l l - 5 0 01 0 5 6 6 4 7 3 9 6 00 1 2 7 44 5 6 0 8 7 9 3 3 ( 31 6 9 7 6 8 1 7 4 6 52 0 3 8 37 8 7 8 4 4 3 7 0 6 方 n 1 2 5 5 01 1 1 9 6 7 7 2 5 6 00 1 2 7 45 1 3 7 3 5 6 7 1 11 9 4 9 7 0 8 5 4 9 12 2 0 0 1 6 9 5 2 2 8 5 0 5 8 向 n 1 3 6 0 01 1 7 6 8 5 2 1 2 9 00 1 2 7 45 7 1 7 4 6 4 4 1 62 1 9 7 4 3