基于Surpac的金昌石墨矿露天转地下优化设计

肖飞　何治良　黄其冲　翟振

摘要：以金昌石墨矿为研究对象，建立矿体的地表模型、矿体模型和块体模型，并对矿体进行储量估算和品位报告。详细总结了该矿山露天转地下开拓方案和开采方案，论证了Surpac软件的技术优势和应用前景。

关键词：Surpac软件；矿体建模；品味；露天转地下

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）09-2132-02

随着信息科学技术的迅速发展和全球经济一体化进程的加快，信息技术愈来愈广泛到应用于社会经济的各个领域。对采矿业而言，数字矿山成为必然的趋势[1]。Surpac软件是一套在矿业领域内具有国际领先水平的数字化工程软件，被广泛应用于资源评估、矿山开采设计规划、生产计划管理及矿山闭坑后复垦设计等整个矿山生命期。

1 矿区概况

1.1 矿区地质

矿区大地构造位置处于扬子准地台上扬子台坪鄂中褶断区黄陵断穹北部、圈椅埫穹窿东翼。根据石墨矿体的赋存层位可分为6个矿体，其中Ⅰ号矿体赋存于崆岭群中岩组下段，其质量好、规模大，为可利用矿体。矿体长1178米，倾向延伸至+1320～+1200米以下尚未尖灭。矿体平均厚度20.47米，其变化系数在6～26%之间。矿体呈似层状产出，顶板主要为白岗岩；底板主要为黑云斜长片麻岩、大理岩、透辉岩。

1.2 矿区开采和设计现状

金昌石墨矿原为山坡露天开采，分为北矿区和南矿区。目前南矿区已开采至+1460米水平，露天开采已经完毕，再向下开采，剥采比将超出经济合理剥采比；北矿区目前正在开采+1470米、+1480米、+1490米台阶。为了企业的持续发展，金昌石墨矿决定启动矿区地下开采工程，由某设计院设计开发矿区南部11A线至15线间深部的石墨资源，生产规模为年产石墨5万吨，采用平硐与斜井联合开拓、单翼对角式通风和分段崩落采矿法采矿。

2 三维矿体模型的构建

2.1 地质数据库的建立

利用本矿原有的纸质档和最新勘探电子档钻孔柱状图提取Surpac需要且能识别的数据，即钻孔表、测斜表、岩性表和样品表，分别记录每个钻孔的开口位置、行进方向、相应位置岩性信息、C品位信息。在Surpac中建立地质数据库，采用导入数据命令方式将整理好的数据导入到相应表中。

2.2 地表模型的建立

以矿山地形图为原始资料，在CAD中提取地形图中等高线真实标高，然后在Surpac中打开，保存为.Str格式文件，将.Str线文件坐标通过文件工具转化为真实的三维坐标，最后利用DTM工具创建DTM，生成地表模型，可清楚的观察到南北采区的开采情况。

2.3 实体模型的建立

采用剖面线法建立矿体实体模型，具体步骤为：提取出矿体边界和对应的坐标网信息，并放置在相应的大地平面坐标中；将含有矿体边界信息的剖面导入到Surpac软件中，并转化为正确的三维坐标并保存为线文件；创建三角网，验证及修正模型[2]，生成的矿体模型见图1。

2.4 块体模型的建立

块体模型将矿床划分为多个单元块组成的离散模型，每个单元块可通过赋属性存储岩性、比重和品味等信息，还可以参与计算储量[3]。采用距离幂次反比法对每个单元块进行品位估值，生成石墨储量报告[4]，可得石墨储量5517223t，而原地质报告用平行断面法估得石墨储量为5174334t，相对误差为6.62%。

采用Surpac软件估算矿体资源量与采用传统平行断面法算的矿体资源量基本吻合，说明矿体资源量的估算是可靠的。利用平行断面法估算出来储量误差的原因可能是：其体积计算采用平行断面法，它针对矿体的形态、剖面与剖面矿体对应情况及面积的差别选择不同的体积计算公式，而距离幂次反比法中体积是矿体三维模型的体积；老地质报告部分剖面由于钻孔深度不够，深部勘探程度不够，在Surpac中对这类剖面进行了微调，使之更接近实际情况；平行断面法中的块段矿石品位是各勘探工程矿石的平均品位，误差较大，距离幂次反比法则是利用已知邻近值的距离指数幂次成反比的关系来推估矿块的品味值，更为准确。

3 地下开采优化设计

3.1 开拓系统

目前南矿区已开采至+1460米水平，矿体向下延伸至+1310米水平；北矿区露天开采最低标高为+1320米，矿体向下延伸至+1200米以下，地下采矿可采范围为+1200米至+1320米水平。原设计只有南矿区的地下开采工程，采用平硐与盲斜井联合开拓，考虑到每个矿体都进行单套系统开采实际上是不经济也不合理的，应优先考虑南北矿区共用一对矿井生产。

根据矿区范围的地形地貌、露天开采现状、现有工业广场等因素，本次设计采用竖井开拓，在北区设竖井主井，南北采区用平巷连接，南区选用平硐通风。主井位于北区西北翼，井口标高1344米，附近有公路通向选矿厂，竖井在+1310米、+1250米、+1200米通过石门及阶段运输平巷与矿体相连，北区西南翼设行人及通风天井[5]。北区+1310米平巷与南区+1310米平巷连接，南区西北+1450米水平设平硐回风，两翼设行人通风天井，开拓系统布置见图2。

3.2 采矿方法

矿体上部为露天采坑，地表允许崩落，矿体稳固性差，不可采用空场类采矿法，考虑矿体赋存条件以及矿山开采现状，采用沿走向分段崩落采矿法。

3.3 提升与运输系统

采场回采的矿石由ZYQ-14型装运机运至矿石溜井，通过矿石溜井由放矿闸门把矿石装入矿车（MUF0.7-600型翻斗车），ZK7-6/250架线式电机车牵引矿石列车经脉巷、脉外运输大巷至主井井底车场重车储车线。电机车从车场空车储车线牵引空车脉巷中的矿车按原路返回穿脉。人员由主井人车上下，到各中段，步行至采场。材料与设备由主井提放至工作水平，然后均由电机车牵引至采场附近。

4 结束语

应用Surpac软件建立了矿体三维矿体模型，形象地展现了矿体的赋存状态，并对储量进行了校核，提高了矿山储量信息的准确性，有利于资源的合理利用。在三维模型的基础上，对矿山进行了优化设计，方案更加合理可靠，经济效益显著。Surpac软件在金昌石墨矿的成功应用，对于推进数字化矿山建设具有重要借鉴意义[6]。

参考文献：

[1] 吴立新. 数字矿山技术[M].长沙：中南大学出版社，2009.

[2] 魏开林，杨鸿，袁勇，等.Surpac软件在三山岛金矿的应用[S].金属矿山，2011（1）：357-359.

[3] 罗周全，刘晓明，苏家红，等. 基于Surpac的矿床三维模型构建[J].金属矿山，2006（4）：33-36+72.

[4] 赵春波，赵桂香，孙云东. Surpac软件在乌努格吐山铜钼矿建模的应用[J].黄金，2010（2）：34-36.

[5] 吴亚斌. 基于SURPAC软件矿山数字化的应用[J].现代矿业，2010（3）：66-69.

[6] 丁威，陈广平. 利用Surpac软件打造数字化金属矿山[J].矿业快报，2006（3）：11-13.