基于Surpac 軟件圈定計算采礦貧化損失量的應用探索

向 洪 楊 明

(1.中國黃金集團貴州有限公司,貴州 貴陽 550005;2.貴州錦豐礦業(yè)有限公司,貴州 貞豐 562200)

0 引言

Surpac 作為一款大型的數(shù)字化三維礦山軟件,廣泛應用于資源評估、礦山規(guī)劃、生產(chǎn)計劃管理的各個階段。某黃金礦山從建礦之初的露天開采到現(xiàn)在井下開采,就一直使用該軟件作為技術部門指導生產(chǎn)采礦主要支持工具,它以其強大的3D圖形和工作流程自動化為工作提供了高效率和準確性,極大地增加了從地質(zhì)工程師、測量工程師、采礦工程師到生產(chǎn)管理過程中的技術信息交流。目前國內(nèi)已有部分礦山運用Surpac 進行采礦貧化損失量的計算,但大都是基于礦體實體模型和采礦巷道實體模型,利用2 種實體的相交關系直接報告體積后進行計算。而對某黃金礦山而言,因缺少礦體實體模型,只有資源塊體模型和經(jīng)施工坑內(nèi)加密鉆探后構建的品位控制塊體模型,無法通過上述方法計算貧化損失量。該文系統(tǒng)介紹了一種利用Surpac 軟件人工圈定貧化損失線,依據(jù)貧化損失線計算礦山采礦貧化損失量的方法。

1 礦山地質(zhì)概況及采礦方法簡介

1.1 礦山地質(zhì)概況

該礦山范圍內(nèi)發(fā)育大量的褶皺及斷層,其中斷層是礦區(qū)內(nèi)主要的控礦構造。礦山內(nèi)褶皺主要以北西向為主,疊加有北東向次級褶皺。北西向褶皺常形成大型的復式背向斜,構成礦區(qū)的主要構造格架。斷裂構造主要發(fā)育近南北向、北西向、北東向3 組。北西向斷層與北西向褶皺相伴而生,規(guī)模大,延伸穩(wěn)定,主要表現(xiàn)為逆沖擠壓性質(zhì)。北東向斷層則表現(xiàn)為切割前兩組斷層,規(guī)模小,延伸短,且常在走向上尖滅于褶皺,主要表現(xiàn)為走滑性質(zhì)。

該礦山含礦巖石主要為三疊系細碎屑巖類砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)粘土巖等。礦體主要賦存在斷層破碎帶或裂隙中,礦體與圍巖界線肉眼較難區(qū)別,主要依靠樣品化驗結果圈定。

在各斷裂破碎帶內(nèi),上述巖石不僅遭受不同程度的動力熱液變質(zhì)作用,使碎屑顆粒石英部分具波狀消光現(xiàn)象和鱗片狀水云母呈定向排列,并向絹云母過渡。更為重要的是普遍遭受了強烈的構造破碎作用,在很大程度上改變了原巖的外貌,內(nèi)部結構乃至物質(zhì)組成,致使原顯層狀構造、均勻粒狀結構,顯微鱗片狀結構之砂巖,粘土巖形成碎塊巖、碎裂巖、碎斑巖及角礫化、斷層泥化。碎屑顆粒石英普遍重結晶。巖石被熱液石英、碳酸鹽細脈、網(wǎng)脈縱橫穿插,交代殘蝕和產(chǎn)生黃鐵礦化、方解石化、伊利石化等礦化蝕變。

礦體頂?shù)装鍑鷰r以薄至中厚層砂巖與薄層粘土巖為主,粘土巖十分松軟破碎,巖體質(zhì)量為Ⅳ—Ⅴ類,質(zhì)量屬壞—差,遇水易軟化而跨塌,穩(wěn)定性很差,基本無自穩(wěn)定能力;砂巖則相對較好,巖體質(zhì)量Ⅲ—Ⅳ類,質(zhì)量屬差—中等,穩(wěn)定性一般。礦體位于上述2 種巖性的斷裂破碎帶中,各礦體普遍較陡,傾角在48°～86°間,并與圍巖性質(zhì)基本相同,但比圍巖更松散破碎。

1.2 采礦方法簡介

鑒于破碎軟弱的巖石條件和急陡傾斜中厚礦體特征,結合礦床的開采技術條件,該礦山井下采礦運用上向分層進路膠結充填采礦法。礦區(qū)根據(jù)實際情況劃分若干中段,每中段60 m;每中段劃分3 個分段,每分段20 m;每分段劃分4 分層,每分層5 m。階段上設計采用自上而下分中段開采,中段內(nèi)自下而上按分層進行回采。每一分層劃分成若干進路,以進路為單位進行回采,進路參數(shù)4.5 m×5 m (寬×高),每條進路采用混凝土噴射+鋼網(wǎng)護壁+安裝錨桿進行支護。進路回采完畢后,采用尾砂膠結充填,待充填接頂并養(yǎng)護一定時間后,才可回采相鄰進路。

2 礦山采礦貧化損失原因分析及類型確定

根據(jù)該礦山實際情況,采礦貧化損失分為采礦巷道側幫貧化損失與頂?shù)装遑毣瘬p失。按月創(chuàng)建采礦巷道三維實體模型并圈定計算礦山貧化損失量。

2.1 側幫貧化損失原因及類型

2.1.1 側幫貧化原因分析及類型

(1) 受礦體不規(guī)則形狀和掘進效果影響,實際采礦巷道超出礦體邊界線,導致部分廢石混入礦石并一起進入選廠造成貧化。將此類原因造成的采礦貧化類型定義為礦體線外貧化,見圖1 中A 區(qū)域。

(2) 因掘進效果欠佳,將相鄰已采礦充填巷道的充填體崩落,混入礦石并一起進入選廠造成貧化。將此類原因造成的采礦貧化類型定義為礦體線內(nèi)貧化,見圖1 中B 區(qū)域。

圖1 側幫貧化損失示意圖Fig.1 Schematic diagram of side siding dilution loss

2.1.2 側幫損失原因分析及類型

(1) 因礦床地質(zhì)條件復雜,地壓大且礦巖破碎,采礦巷道未掘進至礦體邊界發(fā)生巷道冒頂片幫現(xiàn)象,考慮安全因素,需要及時充填巷道而放棄剩余礦石回采,或因其他原因?qū)е碌V體邊界線附近部分礦石未回采,造成損失。將此類原因造成的采礦損失類型定義為礦體線內(nèi)邊緣損失,見圖1 中C 區(qū)域。

(2) 因掘進效果不理想,當前采礦巷道未能緊貼相鄰已采礦充填的巷道充填體,導致部分礦石遺留造成損失。將此類原因造成的采礦損失類型定義為礦體線內(nèi)未貼灰損失,見圖1 中D區(qū)域。

2.2 頂?shù)装遑毣瘬p失原因分析及類型

頂?shù)装遑毣蚍治黾邦愋?/p>

因當月采礦巷道的頂(底) 板未完全貼合垂向上相鄰采礦巷道底(頂) 板,超出原采礦巷道的頂(底) 板采礦,將之前采礦巷道的充填體崩落混入礦石,一并進入選廠造成貧化。將此類原因造成的采礦貧化類型定義為頂?shù)装遑毣?見圖2 中A’區(qū)域。

因當月采礦巷道的頂(底) 板未完全貼合垂向上相鄰采礦巷道底(頂) 板,在兩采礦巷道頂?shù)装逯g遺留部分礦石未回采,因此類原因造成的損失類型定義為頂?shù)装鍝p失,見圖2 中B’區(qū)域。

圖2 頂?shù)装遑毣瘬p失示意圖Fig.2 Schematic diagram of the dilution loss of roof and floor

3 礦山貧化損失線的圈定方法

3.1 資料收集準備

圈定貧化損失線前應準備以下資料：當月采礦巷道實際測量線文件及實體文件,當月以前采礦巷道實際測量線文件及實體文件,最新地質(zhì)數(shù)據(jù)庫。

3.2 側幫貧化損失線的圈定

(1) 調(diào)入當月及當月之前的采礦巷道實際測量線文件,為便于查看圈定,僅保留采礦巷道腰線,并將當月采礦巷道線文件通過改變線號的方式改變顏色以便于區(qū)分。

(2) 加載最新地質(zhì)數(shù)據(jù)庫,使其可以直觀查看相應區(qū)域的樣品分析結果。

(3) 創(chuàng)建新的線文件,在此基礎上進行圈定側幫貧化損失線,根據(jù)上述不同側幫貧化損失類型用不同線號加以區(qū)分,便于后期分類統(tǒng)計貧化損失量。

3.3 頂?shù)装遑毣瘬p失線的圈定

(1) 調(diào)入當月及當月之前采礦巷道實際測量實體文件,為便于區(qū)分,通過改變當月采礦實體文件的編號使其改變實體顏色。

(2) 加載最新地質(zhì)數(shù)據(jù)庫,使其可以直觀查看相應區(qū)域的樣品分析結果。

(3) 創(chuàng)建新的線文件,在此基礎上進行圈定頂?shù)装遑毣瘬p失線,根據(jù)上述頂?shù)装遑毣瘬p失類型的不同用不同線號加以區(qū)分,便于后期分類統(tǒng)計貧化損失量。

(4) 根據(jù)當月采礦巷道走向截取剖面(見圖3 中A-B 方向),可直觀觀測該層采礦巷道在垂向上的形態(tài)及頂?shù)装迮c上下層采礦巷道的關系,見圖2,據(jù)此圈定頂?shù)装遑毣瘬p失線。

圖3 當月采礦巷道走向截取剖面Fig.3 The intercepted section of the mining roadway strike in the current month

4 礦山貧化損失量的計算方法

依據(jù)已圈定的貧化損失線,應用Surpac 直接讀取不同貧化損失類型圈閉線文件面積,并做好詳細記錄。假設某采礦巷道礦體線外貧化線文件面積為S1,頂?shù)装遑毣€文件面積為S2,則：

式中：

M1——礦體線外貧化量;

M2——頂?shù)装遑毣?

H——采礦巷道高度;

W——采礦巷道寬度;

ρ——礦石密度。

根據(jù)上述方法,按不同貧化損失類型分別計算當月的貧化損失情況并將數(shù)據(jù)匯總,見表1,為礦山后期分析貧化損失原因、制定應對措施提供依據(jù)。

表1 某礦山某年度1-4 月采礦貧化損失量統(tǒng)計表Tab.1 Statistics of mining dilution loss in a certain year from January to April in a mine

5 結語

根據(jù)該礦山的開采方法及技術條件,應用Surpac 軟件按月圈定計算的貧化損失量,能客觀真實地反映該礦山當月真實生產(chǎn)情況。將貧化、損失量按照不同類型分別圈定計算,礦山管理人員可通過數(shù)據(jù)直觀查看當月貧化損失量的變化原因,便于后期總結分析,根據(jù)不同原因制定針對性的改進措施,進一步改進完善損失貧化管理制度,使得礦山實際采礦貧化損失率長期均遠低于設計值。實踐證明,運用該方法圈定計算的采礦貧化損失量,對該礦山而言,結論可靠、技術可行,為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展奠定了堅實基礎。