利用Dimine数字化软件优化露天矿山最终境界探讨

2018-02-28周健

世界有色金属 2018年23期

周健

（山东联创矿业设计有限公司，山东济南 250000）

露天开采境界优化是一个在满足几何约束（即最大允许帮坡角）和经济参数条件下，求总开采价值达到最大时的最终开采境界的问题。它可以根据任意方位、任意高程及最终边坡角求取最优开采境界，并考虑了采矿贫化率、回采率、选矿回收率等因素对开采境界的影响。利用手工法设计，在矿体复杂、品位变化大的矿床中，工作量大、耗时费力，并且手工法是在二维的地质剖面图上完成三维的露天矿最终境界设计，难以反映矿体空间特征，产生的误差将会很大[1]。基于此，本文利用Dimine数字化软件系统建立矿山地形、地质模型，通过生成块段模型，以及输入开采成本、剥离成本、开采率、贫化率、帮坡角等经济的和工程的参数，采用LG图论法对某石墨矿露天坑最终境界进行优化，得出该矿开采利润最大化时的境界范围。

1 工程概况

（1）矿体特征。该石墨矿矿体赋存于上太古界麻山群西麻山组二段。矿带总体走向北东—南西，倾向南东，倾角一般在35º～55º。矿区范围内共有工业矿体9个，编号依次为15、15-1、15-2、16、17、18、19-2、19、19-1矿体。矿体分布比较集中，各矿体之间的距离一般在12.00m～46.00m，最大为84m。矿体厚度4m～115.8m，9个矿体中共有夹石40条，其中15号矿体有13条，16号矿体有5条，17号矿体有5条，18号矿体有9条，19号矿体有8条。

（2）矿石质量。根据勘探报告资料，5个主矿体15、16、17、18、19矿体中，固定碳含量变化均属均匀型，沿走向和倾向品位波动不大，石墨片岩型矿石平均品位在15.76%～19.54%之间变化；石墨片麻岩型矿石平均品位7.30%～9.05%之间变化；石墨石英片岩型矿石平均品位为7.70%。矿石平均品位9.27%。

2 建立矿体模型

利用地质详勘资料（包括地形图、剖面图、钻孔柱状图等全套地质图）、通过Dimine数字化软件系统，建立矿山的地形现状模型、矿体模型（包括产状、品位及赋存状态），并将两者通过布尔运算求取矿山实际资源储量（包括矿体、矿体上下盘岩体、夹层体积及储量）[2]。

图1 矿山地表模型

图2 矿体模型

3 最终境界优化

（1）参数选取。在优化最终境界时，开采标高依据矿区范围批复划定的标高+520m～+315m。采矿成本、剥离成本、贫化率及回采率均按该区相邻矿山实际生产成本选取。矿山开采帮坡角参数主要依据《采矿设计手册》中国内同类型矿山常用最终边坡角参数，具体如下：

表1 最终境界优化参数选取表

（2）境界优化。最终境界优化采用Dimine数字化软件系统中的LG图论法模块，该方法是Helmut Lerchs and Ingo F.Grossman最初在1965年的论文“露天开采优化设计”中提出的，是具有严格数学逻辑的最终境界优化方法，在给定价值模型的基础上，求出总价值最大的最终开采境界。利用上述优化方法，得出该矿最优开采境界（见图3）。得出的最终开采境界长约1250m，宽约460m，最低开采水平为+315m水平，占地面积约0.36km2，采剥总量约2210万m³，平均剥采比约1.8∶1（t∶t）。

图3 最终开采境界优化结果

4 最终境界设计

按照台阶高度15m自下而上分层切割最终开采境界圈定的实体模型，得出每个分层矿体的轮廓线，然后按照台阶坡面角65°、运输道路宽度8m等边坡参数沿轮廓线圈定、设计每个分层的边坡，每个分层之间留设安全平台和清扫平台，最终连接成设计开采境界实体（见图4）。切割的每个分层，均可计算出岩石和矿石的体积，从而计算剥采比，便于企业制定矿山生产采剥进度计划。

设计开采境界实体需要与地表进行布尔运算，得出真实的露天坑。最终开采境界设计完毕后，利用Dimine数字化软件系统将其三维模式转换成二维，形成AutoCAD的DXF、DWG格式，然后进行后期的调整。