Whittle軟件在某礦露天開采境界優(yōu)化中的應(yīng)用

（云南磷化集團(tuán)海口磷業(yè)有限公司，云南 昆明 650000）

1 基礎(chǔ)模型的創(chuàng)建

Whittle不具備礦床模型的創(chuàng)建功能，可通過(guò)第三方軟件建立基礎(chǔ)模型，包括：Surpac、Micromine、DataMine。

優(yōu)化工作利用Surpac建立了資源塊體模型包括1158163個(gè)塊。最大尺寸：320×320×160，最小尺寸：5×5×2.5。塊體模型包含的屬性如下：體重、fe品位、巖性、儲(chǔ)量級(jí)別及資源利用系數(shù)。儲(chǔ)量級(jí)別劃分為：331、332及333三種，礦區(qū)因氧化程度極低，未分出氧化礦物，全部定為原生礦并進(jìn)行相應(yīng)資源儲(chǔ)量估算。也可在surpac中加入成本及邊坡數(shù)據(jù)，將在whittle中進(jìn)行[1]。

資源塊體模型是本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，資源塊體模型導(dǎo)入Whittle后需構(gòu)建采礦塊體模型，采礦塊體模型的建立主要根據(jù)作業(yè)設(shè)備及臺(tái)階高度來(lái)確定，如：工作平臺(tái)寬度為30m，臺(tái)階高度為15m，則采礦塊體模型尺寸應(yīng)為：30×30×15。原因是因?yàn)橘Y源塊體模型最小尺寸為5×5×2.5。如直接采用資源塊體模型作為境界優(yōu)化的模型，將會(huì)造成貧化及損失，原因是采礦作業(yè)是按臺(tái)階高度進(jìn)行采剝作業(yè)。Whittle默認(rèn)采礦塊體模型尺寸為回采單元（即默認(rèn)parcel model為回采單元）。

優(yōu)化工作選擇2種尺寸對(duì)采礦塊體模型進(jìn)行比較，即30×30×10及30×30×15，垂直方向選擇10、15將決定設(shè)計(jì)的臺(tái)階高度。二種尺寸構(gòu)建的采礦模型最終的貧化損失反應(yīng)在露天境界優(yōu)化完成后，在相同的采礦、選礦、銷售成本及售價(jià)因子條件下，采出礦石量、出礦品位等都具有差別，詳見表1，以0.98為售價(jià)因子時(shí)三種尺寸對(duì)比表 。

圖1 建立于Whittle中的采礦塊體模型圖（結(jié)合地表、30×30×15)

2 定義邊坡

Whittle內(nèi)的邊坡角是以坑底塊質(zhì)心為起點(diǎn)至第一階段的臺(tái)階塊質(zhì)心，然后依次往上延伸至境界坡頂而形成，可通過(guò)調(diào)節(jié)階段內(nèi)包含的臺(tái)階數(shù)來(lái)控制邊坡角誤差。

Whittle中邊坡角的主要約束方式有巖性約束和區(qū)域方位約束兩種，巖性約束根據(jù)礦山區(qū)域巖性的不同進(jìn)行不同邊坡角賦值，在創(chuàng)建基礎(chǔ)模型時(shí)定義巖性識(shí)別參數(shù)。區(qū)域方位約束首先根據(jù)礦區(qū)巖層分布、巖體構(gòu)造等情況進(jìn)行不同區(qū)域的邊坡角計(jì)算，然后在不同的方位區(qū)域范圍內(nèi)輸入不同的邊坡角參數(shù)[2]。

表1 采礦塊體模型對(duì)比表

圖2 Whittle定義邊坡角示意圖

本礦區(qū)域方位邊坡角如下所示：

0°～45°邊坡角為42°；45°～175°邊坡角為45°；175°～225°邊坡角為42°；225°～360°邊坡角為43°；通過(guò)調(diào)節(jié)階段內(nèi)包含的臺(tái)階數(shù)來(lái)控制邊坡誤差，臺(tái)階數(shù)調(diào)整為11，平均邊坡誤差為1.3，在合理邊坡誤差范圍內(nèi)1～1.5之間。

3 建立經(jīng)濟(jì)模型

經(jīng)濟(jì)模型主要包括地質(zhì)品位模型、成本參數(shù)和收益參數(shù)等。在成本項(xiàng)中，Whittle將其分為采礦成本和選礦成本，其中選礦中的邊界品位是軟件根據(jù)不同成本構(gòu)成和售價(jià)情況下計(jì)算出的經(jīng)濟(jì)邊界品位值，財(cái)務(wù)項(xiàng)中的市場(chǎng)價(jià)格可采用預(yù)測(cè)結(jié)果，如圖3所示為本設(shè)計(jì)Whittle軟件中經(jīng)濟(jì)模型的主要構(gòu)成。

圖3 經(jīng)濟(jì)模型構(gòu)成圖

4 境界優(yōu)化的動(dòng)態(tài)優(yōu)化分析

輸入邊坡角參數(shù)及經(jīng)濟(jì)參數(shù)后，采用調(diào)節(jié)最終收益參數(shù)的方式獲得系列境界，參數(shù)調(diào)節(jié)區(qū)間為0.5～1.5，調(diào)節(jié)步距為0.02%，最終獲得47個(gè)嵌套境界，可以看出當(dāng)售價(jià)發(fā)生變化時(shí)，可以圈出不同售價(jià)的境界，結(jié)果多方案比較，確定售價(jià)因子為0.98的境界為最終推薦境界，露天最低標(biāo)高4165m，此方案的NPV最大。各境界信息見表2。

表2 價(jià)格因子0.5-1.5采坑礦巖量表

42 1.4 44398.29 9538.69 3.65 30.322 43 1.42 44410.11 9539.76 3.66 30.322 44 1.44 46984.86 9758.43 3.81 30.372 45 1.46 47529.87 9805.1 3.85 30.378 46 1.48 48748.04 9918.98 3.91 30.37 47 1.5 48880.31 9929.39 3.92 30.373

圖4 21號(hào)嵌套坑立體圖

圖5 以21號(hào)嵌套坑圈定的露天終了境界圖

圖6 采坑礦巖量及現(xiàn)金流量圖

5 結(jié)語(yǔ)

（1）從基礎(chǔ)模型構(gòu)建、邊坡角賦值、經(jīng)濟(jì)模型創(chuàng)建以及境界優(yōu)化的動(dòng)態(tài)分析等方面詳細(xì)介紹Whittle軟件的境界優(yōu)化操作步驟。

（2）從采用Surpac軟件建立礦山塊體模型，與Whittle軟件接口，采用Whittle軟件為礦山優(yōu)化境界、編制長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略規(guī)劃和進(jìn)度計(jì)劃。最終為礦山開采境界的確定提供了解決方案。

[1]金艷.whittle軟件境界優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念與技術(shù)方法[J].礦業(yè)工程，2012（2）:53～57.

[2]楊彪.Whittle在露天礦開采境界優(yōu)化中的應(yīng)用[J].有色金屬（礦山部分），2013（03）:24～28.