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.貴州錦豐礦業有限公司,貴州 貞豐 562200)

0 引言

Surpac 作為一款大型的數字化三維礦山軟件,廣泛應用于資源評估、礦山規劃、生產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在井下開采,就一直使用該軟件作為技術部門指導生產采礦主要支持工具,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工程師、測量工程師、采礦工程師到生產管理過程中的技術信息交流。目前國內已有部分礦山運用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施工坑內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。該文系統介紹了一種利用Surpac 軟件人工圈定貧化損失線,依據貧化損失線計算礦山采礦貧化損失量的方法。

1 礦山地質概況及采礦方法簡介

1.1 礦山地質概況

該礦山范圍內發育大量的褶皺及斷層,其中斷層是礦區內主要的控礦構造。礦山內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,構成礦區的主要構造格架。斷裂構造主要發育近南北向、北西向、北東向3 組。北西向斷層與北西向褶皺相伴而生,規模大,延伸穩定,主要表現為逆沖擠壓性質。北東向斷層則表現為切割前兩組斷層,規模小,延伸短,且常在走向上尖滅于褶皺,主要表現為走滑性質。

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別,主要依靠樣品化驗結果圈定。

在各斷裂破碎帶內,上述巖石不僅遭受不同程度的動力熱液變質作用,使碎屑顆粒石英部分具波狀消光現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,內部結構乃至物質組成,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、網脈縱橫穿插,交代殘蝕和產生黃鐵礦化、方解石化、伊利石化等礦化蝕變。

礦體頂底板圍巖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,巖體質量為Ⅳ—Ⅴ類,質量屬壞—差,遇水易軟化而跨塌,穩定性很差,基本無自穩定能力;砂巖則相對較好,巖體質量Ⅲ—Ⅳ類,質量屬差—中等,穩定性一般。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。礦區根據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4.5 m×5 m (寬×高),每條進路采用混凝土噴射+鋼網護壁+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底板貧化損失。按月創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貧化,見圖1 中B 區域。

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生巷道冒頂片幫現象,考慮安全因素,需要及時充填巷道而放棄剩余礦石回采,或因其他原因導致礦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邊緣損失,見圖1 中C 區域。

(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未貼灰損失,見圖1 中D區域。

2.2 頂底板貧化損失原因分析及類型

頂底板貧化原因分析及類型

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底板貧化,見圖2 中A’區域。

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,在兩采礦巷道頂底板之間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底板損失,見圖2 中B’區域。

圖2 頂底板貧化損失示意圖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,最新地質數據庫。

3.2 側幫貧化損失線的圈定

(1) 調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分。

(2) 加載最新地質數據庫,使其可以直觀查看相應區域的樣品分析結果。

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

3.3 頂底板貧化損失線的圈定

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

(2) 加載最新地質數據庫,使其可以直觀查看相應區域的樣品分析結果。

(3) 創建新的線文件,在此基礎上進行圈定頂底板貧化損失線,根據上述頂底板貧化損失類型的不同用不同線號加以區分,便于后期分類統計貧化損失量。

(4) 根據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及頂底板與上下層采礦巷道的關系,見圖2,據此圈定頂底板貧化損失線。

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,頂底板貧化線文件面積為S2,則：

式中：

M1——礦體線外貧化量;

M2——頂底板貧化量;

H——采礦巷道高度;

W——采礦巷道寬度;

ρ——礦石密度。

根據上述方法,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據匯總,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。

表1 某礦山某年度1-4 月采礦貧化損失量統計表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據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,為企業高質量發展奠定了堅實基礎。