对矿山合理准确计算矿岩量的思考

阎 靖

（攀钢集团矿业有限公司，四川 攀枝花 617000）

1 引言

朱家包包铁矿共分为Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ六个矿带，矿带为中高品位矿石、低品位矿石、表外矿和岩石伴生，构造较为复杂。根据生产情况的不同，计算需分为穿爆前的实体量和经穿爆后的虚体量，其中虚体计算因爆堆不规则，测量、制图和计算方式相对实体计算都较为繁琐，且与实体计算结果差距较大。但是，矿山生产过程中要即时了解爆破量、采剥量和爆破结存量，开采前和开采过程中经常要按需计算矿岩量，以配合计划、统计和生产组织需要。由于爆破后虚体的形状不同，加之铲装推进区域过程中导致虚体形状的不规则变化，形成的各种参数有别，会给测量带来不便，进而影响爆堆和采出矿岩量计算的准确性。因此应该在现场仔细测量、精确制图，尽量排除不利因素的影响，使用平面图及剖面图，结合测量数据的基础上，在测量、制图、计算中排除不利因素、不同类型按需制作辅助图，采用针对性的计算方法，再选用合理的通用公式和参数，尽量使不规则状况或不规则复杂地段的计算能达到统一、准确的程度。在检查无误的情况下计算出合理准确的结果。

2 实体矿岩量计算

传统计算方法，以几何计算为基础Q＝V＊D（重量＝体积＊比重）。不同条件下包括断面法、算术平均法、地质块段法、开采块段法、多角形法、三角网法、方格网法、等值线法、等高线法等。

矿山在开采前的地质工作和设计过程中及整个开采过程中，均需计算矿岩量，一般按台阶计算实体矿岩量较多。通常依据矿山勘探资料分别做出各水平断面图及剖面图进行矿岩量计算，多采用上下左右两个断面，特殊情况一个面，计算矿岩面积及体积并乘以比重得到矿岩量。

供矿山开采通常采用断面法。按一定间距将矿体截分为若干块段，每一块段由两个断面控制，通过对断面上矿体截面的测定，计算出断面控制的矿岩体积及矿岩量。根据断面的相互关系，或平行断面和非平行断面，可将其划分为垂直断面和水平断面。垂直断面法计算采用剖面图，水平断面法计算采用平面图。

2.1 平行断面法。

计算矿岩量的相邻断面相互平行，计算矿岩体积为两断面，计算一个区间的矿岩量，公式如下:

（1）两断面面积比＜40%时，计算公式:

（2）两断面面积比＞40%时，计算公式:

（3）当一个断面为楔形尖灭时，计算公式:

4）当一个断面矿体呈锥形尖灭时，计算公式:

其中，V为矿岩体积 m3，S1、S2为两断面面积，L为两断面间距离，Sm为辅助断面上矿体面积。

各公式计算的体积乘以矿岩的比重即为所需的矿岩量。

2.2 断面控制距离法。

当控制断面不平行时，就在两断面中间做一辅助剖面，计算平均控制距离，计算公式:

其中，S1、S2为两断面面积，L1、L2为两断面的平均控制距离。

一般情况下，未开采前均可用以上原理计算矿岩体积，再配合地质分层图可得到矿岩量。重要的是需要准确制图、分析块段特性并选用相应的计算原理和方法，从而得到合理、准确的实体矿岩量。

3 虚体矿岩量计算

实体矿岩经穿爆后的松散体称为虚体矿岩。通常矿岩体经过爆破、铲装、倒运形成的不规则的松散体都可称为虚体矿岩。虚体也分为两种情况:

（1）爆破后仅使矿岩体松动，爆破块段与爆破前实体形状相比变化微弱，主要是平台高程增加，即爆破后矿岩体积相对实体有少量增加。计算矿岩量时分两种情况:①若采剥前后所测边线均为爆破块段完全清渣的时候，所测台阶边线即为实体边线，可使用所测上下边线的高程差作为台阶段高计算采剥前后的矿岩量，用实体矿岩的计算方法计算矿岩量。②若采剥前所测边线为完全清渣，采剥后所测边线为部分清渣，或者相反情况下，或者采剥前后均为部分清渣，完全清渣所测边线为实体边线，可直接使用，而部分清渣所测边线为虚体边线，虚体边线高程需转换成实体高程，可选用爆破块段孔位的平均高程作为该块段的实体高程，再将上下边线的高程差作为台阶段高，以使采剥前后数据统一，减小计算误差。

（2）爆破后与爆破前的实体相比，形状改变较大，爆堆上下边线完全变形，主要是爆破堆坡底线向前扑出，掩盖工作台阶的坡底线，爆堆上线塌落，形成0－15m的坡面。计算矿岩量时分两种情况:①若该爆破块段完全清渣，那么方法同前，使用采剥前和采剥后的测量数据按实体计算方法计算矿岩量即可。②若采剥前后存在部分清渣的情况，所测台阶的形态及范围计算其堆积量后要归原。就是将堆存的松散体，转化为实体积。首先找出真实坡底线，作必要的辅助线，以构成爆破堆体的范围。从而在实际生产验收测量中计算采空区及爆破结存两个量。

辅助线的做法有平面法和剖面法:

（1）平面法做辅助线

按本月验收台阶实际推进线的测量情况确定。在台阶平面图上，选择没有爆破堆的地段，直接取该地段台阶坡顶线与坡底线间的垂直距离，在图中做出辅助线。

图1 台阶的横剖面

（2）剖面法做辅助线

依据台阶高度H和坡面角经验值δ来确定。朱家包包铁矿2010年版境界设计规范中，设计坡面角δ＝75°。做法如下:做台阶的横剖面，如图1所示。在坡顶线a点处，作δ′＝δ角与坡底线相交b点，则ab即为所作辅助线。将a投影到坡底线上得a′，故a′b的距离为平面图上的真实坡顶线与坡底线的距离，b为所作的辅助线。这样，验收测量的采空区范围内还包含着没有运出的爆破堆存量。验收测量的采空区量按上述方法计算，而爆破堆存量，一般同样采用水平断面法计算。并用松散系数修正，归化为爆破前的原体积，即为归原。其爆堆计算步骤如下:

①计算松散体积

两断面面积比＜40%时，

两断面面积比＞40%时，

②归原

③爆破堆存量

式中 V′——爆破堆松散体积；

S1′、S2′——爆破堆松散堆存范围的上面积与下面积；

L′——爆破堆松散堆存的高度；

K——松散系数；

V——爆破松散体积归原后的实体积；

d——容重。

故此，生产期间的实际完成采剥量计算如下:

式中 Q生——生产期间所完成的采剥量；

Q空——生产期间内应形成的采空区的采剥量（包括本期台阶爆破堆积量）；

Q堆上——上期末台阶爆破堆存量；

Q堆本——本期末台阶爆破堆存量。

4 统计法计算矿岩量

在矿山生产中，需要即时了解生产情况和进程，又或需要了解某段时间内的矿岩生产量，数据仅供工作人员了解参考之用，所需时间紧，要求结果迅速，而精度要求不高。使用测量方法虽准确却必然影响工作进度，不适用。此时，可采用车数统计的方法，以解决该问题。每车每次可装运矿岩的重量t已知，只要每日统计出装运车数a与次数b，及装车满载率k，每日采剥矿岩量T＝t＊a＊b＊k记入统计报表。这样，便可即时了解某日或某段时间的矿岩生产量。由于该方法中存在次数统计的偏差和装载系数的不稳定性，数据必然与实际量有一定偏差，但长期与测量计算的数据相比较，也能得出一个规律系数，便于灵活应用于矿山生产。统计法与计算法双管齐下，可帮助计划与生产顺利进行。

5 简易快捷计算矿岩量

前面所述计算矿岩量的方法均需外业结合内业共同操作以得出数据。即在采场采集数据，再在室内制图并采用相应方法计算出矿岩量。若采矿、地质等技术人员或相关管理人员在现场考察时，没有测量仪器及测量工作人员在场的情况下，为了即时指导现场生产，需要估算某一区域的矿岩量，该量必须有依据且合理，此时可使用皮尺量出该区域的长、宽、高，再观察其形状、大体可分为台体和椎体两种，再用相应的计算公式计算。若没有皮尺，可使用步距，双手伸展距、单臂距或手掌距等作为量具，只要平时量过这些数据并铭记于心，便可在现场随时使用。有时会遇到台阶高度不是标准台阶高，工作人员也由于地形限制无法丈量该台阶高度，此时可使用采场已成型的15米台阶作为测量标准，将所测台阶与距离最近的标准台阶相比较，可目测出该台阶的高度范围，取平均值即可。该方法可有助于工作人员现场估算矿岩体积方，再根据该区域岩性，由地质人员提供平均比重，两数据相乘，便可得到估算的矿岩量。该方法仅适用于突发并无准确计算工具的情况下运用，估算的矿岩量可做现场指导用。

6 结语

计算矿岩量，即计算开采前的实体量与开采中的虚体量，无论是哪种情况，首要的是精确测量并认真制作平面或剖面图，再配合准确的地质分层图，分别计算矿岩量，计算时选用合理的计算公式和参数，这点十分重要，直接关系到矿岩量计算的准确度。实体与虚体经过参数转换，达到统一的目的，两者误差范围不可超过1.5%。检查无误后最终得出合理、准确的矿岩量。

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