Surpac軟件在排土場排渣優化中的應用

劉清福　鄭廣斌　張忠光

(1.紫金礦業集團股份有限公司紫金山金銅礦；2.琿春紫金礦業有限公司)

?

Surpac軟件在排土場排渣優化中的應用

劉清福1鄭廣斌2張忠光2

(1.紫金礦業集團股份有限公司紫金山金銅礦；2.琿春紫金礦業有限公司)

摘要傳統的排土場排渣優化方法比較繁瑣，且精度低。為了快速計算排土場容量的變化情況，利用Surpac軟件建立了排土場塊體模型，并測算排渣運距和反坡數量，采用排土場雙線排渣方案，根據排土場容量與排渣量平衡性原則以及排渣經濟性原則分析方案，最終結合地形特征，合理分配臺階內廢石的排渣路線，降低排渣成本，實現高效高精度的排土場排渣優化。

關鍵詞排土場Surpac塊體模型運距經濟性

琿春紫金曙光金銅礦1#排土場堆置總高度為255 m，最終堆置高度為655 m，基底第一臺階高度為15 m，最后一個臺階高度為40 m，其余臺階高度為50 m，共分為6個平臺[1]。目前，655平臺已進行排渣作業，615平臺準備啟用。通往1#排土場的設計道路主要有2條(圖1)，一是通往1#排土場655平臺的道路(下文稱為1#排土場上部線路)，現已投入使用，負責655和615平臺的排渣；二是自采場內518臺階通往1#排土場565平臺的運輸道路(下文稱1#排土場下部線路)，負責565平臺及其下部平臺的排渣。對于采場內標高比較低的臺階，沿現有的1#排土場上部線路排渣，其運距和反坡數量必然增加，進而增加了臺階內廢石的排渣總成本。為了合理分配各臺階內廢石的運輸路線，減少運距及反坡數量[2]。采用Surpac軟件對廢石排渣路線進行優化，以實現高效低成本的合理排土作業。

圖1　1#排土場雙線排渣路線

1基于Surpac的優化方案

1.1排土場塊體模型的構建

傳統方法計算排土場的可排渣容量以及境界內廢石量比較繁瑣，而且計算結果誤差較大。為了快速計算出不斷變化的排土場容量，利用Surpac軟件構建了排土場塊體模型[3](圖2)，排土場塊體模型包含2個屬性：排土平臺、排渣狀態。首先，利用已建立的排土場設計DTM圖和排土場原始地表地形DTM圖作為約束條件[4]，確定出排土場各平臺的空間范圍，對落在各平臺空間范圍內的塊體排土平臺屬性賦值對應平臺名稱，然后對塊體的排渣狀態屬性進行賦值，其中落在已排渣范圍的塊體排渣狀態屬性賦值為0，落在未排渣范圍內的塊體排渣狀態屬性賦值為1，排渣狀態為0的塊體見圖3。

圖2　1#排土場塊體模型

圖3　排渣狀態為0的塊體

1.2排渣容量計算

利用上面建立的排土場塊體模型和Surpac軟件中塊體報告功能，可以快速計算出各平臺的總排渣容量和剩余排渣容量。其中655和615平臺剩余排渣總容量的計算可以在塊體模型報告中建立塊體約束，即排土平臺大于等于615(615和655平臺)且排渣狀態為1(655和615平臺中落在未排渣范圍內的塊體)。經計算可知1#排土場655和615平臺可排渣總容量為749萬m3，利用已建立的礦山資源塊體模型以及采場最終境界DTM圖和采場現狀DTM圖，按臺階標高報告出境界內各臺階未采的廢石量，進行塊體報告時，約束條件為落在采場境界DTM圖之上，落在采場現狀DTM圖之下的塊體，且品位值小于入選品位。根據計算結果可知采場554～698臺階境界內的廢石總量為774萬m3，該范圍境界內各臺階的廢石量見表1。

表1　境界內554～698臺階各臺階內廢石量

1.3運距和反坡數量測算

以前對運距的測算主要有2種方法:一是利用測量儀器對運輸線路進行實測，工作量比較大；二是利用CAD軟件沿運輸線路繪制一條直線，進行計算，但計算結果是二維的，誤差大，且無法反映線路的三維運距以及反坡數量[5]。采用Surpac軟件捕捉DTM面繪制線串的功能，直接在采場現狀DTM圖上繪制三維運輸線，不僅可以獲得廢石的三維運距，而且還能獲得該線路中的反坡數量。按照該方法，測算了采場中530～578臺階內的廢石分別沿2條線路的運距和反坡數量。測算的基本原則：自各臺階的中間位置開始，各臺階線路測算的起始點一致，結束點為排土場入口處，不考慮排土場內的運距。上坡運輸時，每提升12 m(垂直高度)為一個反坡。圖4為530臺階內廢石分別沿1#排土場上部運輸線路和下部運輸線路的運距。計算結果見表2。

圖4　530臺階廢石運距的測算

排渣平臺1#排土場上部線路路程/m反坡數量/個1#排土場下部線路路程/m反坡數量/個578123862458356612317242435541791823413542221592131353021331020483

2方案分析

2.1排土場容量與排渣量平衡性分析

由Surpac軟件對排土場可排渣容量和境界內各臺階廢石量的計算結果可知，1#排土場615～655平臺可排渣總量為749萬m3，采場中554～698臺階境界內的廢石總量為774萬m3，由于礦山資源塊體模型中部分區域未進行估值，該區域內的塊體全部賦值為廢石，因而境界內廢石總量的計算結果偏大。按照排土場容量與排渣量平衡性原則，1#排土場615～655平臺的可排總容量，即1#排土場上部線路可排容量基本能夠滿足554～698臺階境界內的廢石排渣總量的要求，所以1#排土場雙線排渣方案是可行的。按照排土場容量與排渣量平衡性原則，將采場內554～698臺階劃歸為采場的上部區域，該區域內的廢石沿1#排土場上部線路進行排渣。采場內542臺階及以下臺階劃歸為采場的下部區域，該區域內的廢石沿1#排土場下部路線進行排渣。

2.2經濟性分析

根據Surpac軟件測算的530～578臺階境界內的廢石，計算出該范圍內各臺階沿2條線路各自的綜合運費(表3)，可知，臺階標高越低，沿排土場上部線路的綜合運費就越高，542臺階及其下部臺階內的廢石沿排土場上部線路的綜合運費比沿下部線路的綜合運費要高。

元/t

由此可知，可以按照排土場排渣經濟性原則，將采場中554～698臺階劃歸為采場的上部區域，沿1#排土場上部線路進行排渣，采場中542臺階及其下部臺階劃歸為采場的下部區域，沿1#排土場下部路線進行排渣，保證各臺階內廢石的綜合運輸單價最低，進而降低境界內廢石運輸的總費用。

綜上，按照排土場容量與排渣量平衡性原則以及排渣經濟性原則的分析結果，將采場內554～698臺階劃歸為采場的上部區域，沿1#排土場上部路線排渣；將采場內542臺階及其下部臺階劃歸為采場的下部區域，沿1#排土場下部路線排渣。

3結語

隨著礦業發展低迷期的到來，能否有效降低礦山生產總成本，決定著礦山的生存狀態。利用Surpac軟件代替傳統的計算方法，計算過程更加方便，計算結果更加準確，根據計算結果，合理制定運輸路徑，將采場境界內廢石劃分為上部區域和下部區域，上部區域的廢石沿1#排土場上部線路排渣，下部區域的廢石沿1#排土場下部線路排渣，有效降低礦山排渣的總成本，達到了預期的目的。

參考文獻

[1]李安武.琿春紫金曙光金銅礦排土場設計報告[R]．廈門：廈門紫金工程設計有限公司，2014.

[2]蔣志華.蘭尖鐵礦尖山無名溝排土場排巖方案的優化[J].云南冶金,1999(2):9-11,18.

[3]吳亞斌.基于SURPAC軟件礦山數字化的應用[J].現代礦業,2010(3):66-69.

[4]王保倫,朱淑倫,馬翼飛.礦體模型及儲量計算[J].煤礦設計,1984(6):4-6.

[5]喬治春,于美麗,賀廣德.采剝工程綜合運距的計算[J].露天采煤技術,2001(3):17-18.

(收稿日期2016-01-25)

劉清福(1989—),男,助理工程師，碩士,364200 福建省上杭縣。