露天开采——矿床品位与储量计算

1、采矿学教学课件金属矿床露天开采金属矿床露天开采露天开采露天开采n绪论n矿床品位与储量计算n岩石的力学性质及分级n最终开采境界的确定n露天开采程序n露天矿生产计划n露天矿床开拓n露天开采的生产工序n矿山技术经济n概述n探矿数据及其预处理n取样数据的统计学分析n品位矿量曲线n品位、矿量计算的垂直断面法n品位、矿量计算的水平断面法n三维块状模型n地质统计学法n影响范围n投资一个矿床开采项目，首先必须估算其品位和储量：品位估算、矿体圈定和储量计算是一项影响深远的工作，其质量直接影响到投资决策的正确性和矿山规划及开采计划的优劣。这一工作做不好，可能导致两种对投资者不利的决策。n准确地估算出一个矿床的矿量

2、、品位绝非易事：已知数据量对于被估算的量往往是一比几十万及至几百万的关系。 n常用的矿量、品位估算方法：探矿数据的分析、处理和用于品位估值的剖面法、平面法、矿床模型法、地质统计学法等。 n矿床勘探方法n钻孔取样 n样品组合处理 n极值样品(Outlier)处理 矿床勘探方法地质勘探地球物理勘探地球化学勘探遥感探测地质构造岩浆岩槽探坑探钻探光片簿片包裹体重砂化石同位素电法勘探磁法勘探地震勘探重力勘探核物探晕，流，EH，PH，DDS波段，滤波，色彩，影像氡Rn，氦He,钋PO航空，地面地震，浅震地面测量悬丝，岃口，MP-4传导类电法勘探直流电法DUK1感应类电法勘探电磁法EH4电测剖面法电测深法中

3、间梯度法充电法自然电场法一次电位测量二次电位测量（激发极化法）连续波电磁法脉冲瞬变场法航空电法航磁EH-4电导率成像系统简介电导率成像系统简介 n岩土电导率分层n地下水探深n基岩埋深调查n煤田高分辨率电探n金属矿详查和普查n环境调查n咸、淡水分界面划分n勘探深度1000米以上设备配置及性能、用途设备配置及性能、用途 nEH-4电导率成像系统主机nAFE-EH4型模拟前放单元nTX-IM2型发射机nBE-26型主频率电级nBF-IM型磁性场传感器nEMAP软件，系统参数设置及数据采集、分析系统nBF-IM10磁性场传感器（0.1-1000Hz）n低频率Cu-CuSO4电极（50m电缆）EH-4系

4、统性能、用途系统性能、用途 性能性能n主 频 率 时 （ 1 0 H z -100KHz） ，测深在10mn使用低频探头时（低频段可到0.1Hz），测 深 可 达 1 2 0 0 1500mn二维剖面成像 用途用途 地下水调查 工程地质调查 金属矿找矿 基岩起伏调查 地质构造填图 岩层孔隙率调查EH4工作环境工作环境 （一）n只能在地表进行测量，EH4是基于半空间理论进行测量的。n工作温度：0-50。n测点设计时常受到地区道路、噪声和人文设施的影响，因此，在布置测线和采集野外数据时考虑这些设施，并且在靠近人文设施处采集时（例如围墙或电力线），在认可采集结果之前先严格检查数据的可靠性。EH4工作

5、环境工作环境 （二） 为了最大限度地减小干扰的影响，测点应当：n离开电力线200mn离开金属管线30mn离开有地线的围墙50mn离开建筑物40mn离道路线20m（了解测量期间交通的情况） 人文设施（例如围墙）对发射讯号有干扰，因此采集的数据会发生畸变。噪声源（例如电力线和无线电台）的干扰，有时甚至会淹没由Stratagem发射机发射的讯号。EH4工作原理工作原理1. 原有大地测量仪器的限制2. EH-4全新概念3. EH-4工作原理n电探仪，有源测量方法，需要向地下直接供电，野外劳动强度大，效率低；另一方面，电探仪采集到的视电阻率值属于标量范畴，对辨别地下二度体异常的走向无能为力。n大地电磁同

6、属于电探，是无源测量。利用天然电磁场，避免了大电流供电，但天然电磁场不稳定（见下页图）。n其它物探方法，如地震勘探法，自4050年代之后都开始大展身手，适用于深度大的宏观测量。 EH-4全新概念全新概念n应用大地电磁法的原理，使用人工和天然电磁场两种场源；n具有有源电探法的稳定性及无源电磁法的节能和轻便；n同时接收和分析X、Y两个方向的电场和磁场，反演X-Y电导率张量剖面，对判断二维构造特别有利；n仪器设备轻，观测时间短，这使它可以轻而易举实现密点连续测量（首尾相接），进行EMAP连续观察（见图2）；n可扩展性，插入地震板，当地震仪使用。 2000N 1900N 1800N 1700N 160

7、0N 1500N 2000E 2100E 2200E 2300E 2400E 2500E 钻孔与勘探线示意图 zk2 zk1 0 4 8 11 风化砂岩 页岩 浅灰色 石灰岩 灰色 钻孔柱状图 岩石 岩石 l1 l2 l3 li ln g1 g2 g3 gi gn l5, l1, l5 l4 l3 l2 l1 g5, g1, g5 g4 g3 g2 g1 188m 200m H(台阶高度) 矿石 台阶样品组合示意图 矿段样品组合示意图 样品组合处理就是将几个相邻样品组合成为一个 。：将组合段内各样品品位进行加权平均。n对取样数据进行统计学、地质统计学分析，以及利用取样值进行品位估值时，只有当每

8、个样品具有相同的支持体，即每个样品的体积相同时，分析计算结果才有意义。n露天开采在一个台阶高度内采用不同的取样品位是毫无意义的。n组合样品的品位较原样品品位变化小，在一定程度上减轻了“极值”品位对分析计算的影响，也使样品的统计分布曲线和半变异函数曲线趋于规则。n样品组合处理减少了样品总数，节省计算机内存和计算时间。 是指那些品位值比绝大多数样品的品位（或样品平均品位）高出许多的样品，它们在贵重金属矿床较为常见。n限值处理：将极值样品的品位降至某一上限值。n删除处理：将极值样品从样本空间中删去，不参与分析计算。使用上述处理方法时，应特别。因为极值样品虽然数量少，但由于其品位很高，对矿石的总体品位

9、和金属量的贡献值都很大。因此，不加分析地进行降值或删除处理，会严重歪曲矿体的实际品位和金属含量，人为地。n主要目的n取样品位的统计分布规律 n确定品位的统计分布规律及其特征值；n确定品位变化程度；n确定样品是否属于不同的样本空间；n根据样品的分布特征，初步估计矿床的平均品位以及对于给定边界品位的矿量和矿石平均品位。 30%15%050%25%02.01.0%Cu( a )5025%Fe( b )图(a)是一品位变化程度中等的正态分布，这样的分布在矿体厚大的层状或块状的硫化类矿床（如铜矿）中最为常见；图(b)是一品位变化小的正态分布，常见于铁、镁等矿床； 630%30%15%15%003g/t

10、Au图(c)是一对数正态分布（即品位的对数值服从正态分布），品位变化大，此类分布常见于钼、锡、钨以及贵重金属（如金、铂）矿床；图(d)是一“双态”分布，即分布曲线是由两个不同分布组成的，说明样品来源于不同的样本空间。 ( d )(c)n边界品位边界品位是用于区分矿石与废石的临界品位值，矿床中高于边界品位的部分是矿石，低于边界品位的是废石。 50403020103210边界品位（g / t）矿量(Mt)应用品位矿量曲线进行品位、矿量分析时，必须注意以下几点n品位分布是从样品值的分布得出的，分布的特征值只能用估计值；n露天开采时，最小选别单元在体积上要比样品大得多，如果把整个矿床分为体积为最小选别

11、单元的小块（称为单元体），那么这些小块的品位分布较样品品位分布更为集中（即方差更小）。因此根据样品分布计算的品位矿量曲线并不能用来预报将被采出的品位矿量关系。n单元体的真实品位是未知的，单元体是否是矿石，不是根据其真实品位确定的，而是根据对单元体的品位的估计值确定的。由于估计有误差，根据估计值得出的品位矿量曲线与实际采出的品位矿量关系有一定的差别。 3015 0 0 0 0183425302324261930341910 012181420191428211716232324251623322735302324332920282627183122251933292630141821302616

12、26282123182526251521标有取样品位的剖面图第一步：沿勘探线做垂直剖面，将勘探线上的钻孔及其取样品位标在剖面图上；第二步：根据给定的边界品位进行矿体圈定。下图是当边界品位等于25时根据上图中的取样品位圈定的矿体示意图。 边界品位为25时矿体圈定示意图3015 0 0 0 0183425302324261930341910 012181420191428211716232324251623232332273530232433292028262718312225193329263014182130261626282123182526251521第三步：矿体圈定完成后，可用求积仪求得

13、每个断面上的矿石面积，然后就可以进行矿量计算。 第四步：计算矿体的平均品位：(a)对穿越矿体的每一钻孔的样品进行“矿段样品组合”，求出组合样品的品位；(b)求出每一组合样品的影响面积。该面积是以钻孔为中线向两侧各外推二分之一钻孔间距得到的矿体面积；(c)对组合样品品位以其影响面积为权值进行加权平均计算，求出矿体在断面上的平均品位；(d)一条矿体的总平均品位是该条矿体在各断面上的平均品位以断面所代表的矿量为权值的加权平均值。 在露天矿山，矿石的开采是分台阶进行的，因此用于矿量、品位计算的一个水平断面即为一个台阶。常用的水平断面法有：n多边形法n三角形法。 s-480.406600N3 0 0N6

14、00E300Es-200.175s-220.417s-210.489s-140.140s-130.427s-120.377s-240.685s-110.396s-230.215s-380.392s-370.320s-360.717s-150.806s-160.889s-350.475s-190.092s-180.089s-20.893s-171.009s-10.719s-270.453s-260.833s-250.230s-400.102s-410.023s-81.365s-420.915s-91.335s-430.519s-100.572s-440.040s-70.644s-460.258s

15、-30.638s-371.615s-60.765s-450.034s-300.465s-280.409s-390.476s-500.012s-490.996s-310.063s-470.165s-510.228s-50.295s-330.027s-40.188s-320.228s-340.225 0第一步：把穿越水平面的钻孔根据钻孔坐标，绘于水平面上，并将本平面的组合样品品位标注在图上。 n第二步：根据经验和地质统计学分析，确定影响半径R；n第三步：以每一样品为中心，确定其相邻样品，一般情况下相邻样品是落在半径为2R的圈内的样品；n第四步：用直线将中心样品和相邻样品连接起来 ；s-25s-26

16、s-40s-8s-41s-7s-46s-28n第五步：在中心样品与每一相邻样品的连线中点作垂直于连线的直线 （称为二分线二分线），这些二分线相交围成的多边形即为所求的多边形。当两条二分线近于平行时，在二者相交之前，将与另外一条二分线相交，这时，取二者中离中心样品最近者作为多边形的边。以样品S-41为中心的多边形如图所示。 s-25s-26s-40s-8s-41s-7s-46s-28边缘样品的多边形的形成过程 s -21s -13Rs -14s -35s-2s -19s -18(a)( b)s -21s -13s -14s -35s-2s -19s -18多边形品位估算与矿体圈定结果 n在三角形

17、法中，每一样品是三角形的一个顶点n三角形法的优点在于它利用三个样品的品位来估计一个三角形的平均品位n从理论上讲，利用三角形法求得的品位、矿量较多边形法误差小n在应用三角形法时，也要注意三角形不超越区域界限和地质构造线 三角形法品位估算与矿体圈定结果 7972600N300N600E300E22152123474748222116152117497493697729352827375118366062971161209660855523362641322325395010992108881008588743612113750797369697270594224313337574759635471

18、60353543494336434226n三维块状模型是将矿床划分为许多单元块形成的离散模型n单元块一般是尺寸相等的长方体n随着计算机在矿山的普及应用和计算机的容量与速度的不断提高，三维块状模型在国际上得到越来越广泛的应用n三维块状模型不仅被广泛用于品位、矿量计算，也被用于露天矿最终开采境界优化和开采计划优化 将矿床分为单元块后，需要应用某种方法对每一小块的平均品位进行估计。常用的方法有三，即：n最近样品法最近样品法n距离距离N次方反比法次方反比法n地质统计学法地质统计学法（即克里金法克里金法）。 n所谓最近样品法就是将距离某一单元块最近的样品品位作为该单元块的品位估计值。前面介绍的多边形法其实是不规则单元块情况下的最近样品法，最近样品法的一般步骤为：n第一步：以被估计的单元块的中心为圆心，做半径为影响半径R的圆；n第二步：计算落入影响范围内的每一样品与单元块中心点的距离；n第三步：选取离单元块中心最近的样品，其品位即为被估单元块的品位。 最近样品法品位估算与矿体圈定结果 n第一步：以被估单元块中心为圆心、以影响半径R为半径做圆，确定影响范围（在三维状态下，圆变为球）；n第二步：计算落入影响范围内每一样品与被估单元块中心的距离；n第三步：利用下式计算单元块的品位Xb： xxddbiiNiniNin111距