基于Surpac 软件圈定计算采矿贫化损失量的应用探索

向 洪 杨 明

(1.中国黄金集团贵州有限公司,贵州 贵阳 550005;2.贵州锦丰矿业有限公司,贵州 贞丰 562200)

0 引言

Surpac 作为一款大型的数字化三维矿山软件,广泛应用于资源评估、矿山规划、生产计划管理的各个阶段。某黄金矿山从建矿之初的露天开采到现在井下开采,就一直使用该软件作为技术部门指导生产采矿主要支持工具,它以其强大的3D图形和工作流程自动化为工作提供了高效率和准确性,极大地增加了从地质工程师、测量工程师、采矿工程师到生产管理过程中的技术信息交流。目前国内已有部分矿山运用Surpac 进行采矿贫化损失量的计算,但大都是基于矿体实体模型和采矿巷道实体模型,利用2 种实体的相交关系直接报告体积后进行计算。而对某黄金矿山而言,因缺少矿体实体模型,只有资源块体模型和经施工坑内加密钻探后构建的品位控制块体模型,无法通过上述方法计算贫化损失量。该文系统介绍了一种利用Surpac 软件人工圈定贫化损失线,依据贫化损失线计算矿山采矿贫化损失量的方法。

1 矿山地质概况及采矿方法简介

1.1 矿山地质概况

该矿山范围内发育大量的褶皱及断层,其中断层是矿区内主要的控矿构造。矿山内褶皱主要以北西向为主,叠加有北东向次级褶皱。北西向褶皱常形成大型的复式背向斜,构成矿区的主要构造格架。断裂构造主要发育近南北向、北西向、北东向3 组。北西向断层与北西向褶皱相伴而生,规模大,延伸稳定,主要表现为逆冲挤压性质。北东向断层则表现为切割前两组断层,规模小,延伸短,且常在走向上尖灭于褶皱,主要表现为走滑性质。

该矿山含矿岩石主要为三叠系细碎屑岩类砂岩、粉砂岩、粉砂质粘土岩等。矿体主要赋存在断层破碎带或裂隙中,矿体与围岩界线肉眼较难区别,主要依靠样品化验结果圈定。

在各断裂破碎带内,上述岩石不仅遭受不同程度的动力热液变质作用,使碎屑颗粒石英部分具波状消光现象和鳞片状水云母呈定向排列,并向绢云母过渡。更为重要的是普遍遭受了强烈的构造破碎作用,在很大程度上改变了原岩的外貌,内部结构乃至物质组成,致使原显层状构造、均匀粒状结构,显微鳞片状结构之砂岩,粘土岩形成碎块岩、碎裂岩、碎斑岩及角砾化、断层泥化。碎屑颗粒石英普遍重结晶。岩石被热液石英、碳酸盐细脉、网脉纵横穿插,交代残蚀和产生黄铁矿化、方解石化、伊利石化等矿化蚀变。

矿体顶底板围岩以薄至中厚层砂岩与薄层粘土岩为主,粘土岩十分松软破碎,岩体质量为Ⅳ—Ⅴ类,质量属坏—差,遇水易软化而跨塌,稳定性很差,基本无自稳定能力;砂岩则相对较好,岩体质量Ⅲ—Ⅳ类,质量属差—中等,稳定性一般。矿体位于上述2 种岩性的断裂破碎带中,各矿体普遍较陡,倾角在48°～86°间,并与围岩性质基本相同,但比围岩更松散破碎。

1.2 采矿方法简介

鉴于破碎软弱的岩石条件和急陡倾斜中厚矿体特征,结合矿床的开采技术条件,该矿山井下采矿运用上向分层进路胶结充填采矿法。矿区根据实际情况划分若干中段,每中段60 m;每中段划分3 个分段,每分段20 m;每分段划分4 分层,每分层5 m。阶段上设计采用自上而下分中段开采,中段内自下而上按分层进行回采。每一分层划分成若干进路,以进路为单位进行回采,进路参数4.5 m×5 m (宽×高),每条进路采用混凝土喷射+钢网护壁+安装锚杆进行支护。进路回采完毕后,采用尾砂胶结充填,待充填接顶并养护一定时间后,才可回采相邻进路。

2 矿山采矿贫化损失原因分析及类型确定

根据该矿山实际情况,采矿贫化损失分为采矿巷道侧帮贫化损失与顶底板贫化损失。按月创建采矿巷道三维实体模型并圈定计算矿山贫化损失量。

2.1 侧帮贫化损失原因及类型

2.1.1 侧帮贫化原因分析及类型

(1) 受矿体不规则形状和掘进效果影响,实际采矿巷道超出矿体边界线,导致部分废石混入矿石并一起进入选厂造成贫化。将此类原因造成的采矿贫化类型定义为矿体线外贫化,见图1 中A 区域。

(2) 因掘进效果欠佳,将相邻已采矿充填巷道的充填体崩落,混入矿石并一起进入选厂造成贫化。将此类原因造成的采矿贫化类型定义为矿体线内贫化,见图1 中B 区域。

图1 侧帮贫化损失示意图Fig.1 Schematic diagram of side siding dilution loss

2.1.2 侧帮损失原因分析及类型

(1) 因矿床地质条件复杂,地压大且矿岩破碎,采矿巷道未掘进至矿体边界发生巷道冒顶片帮现象,考虑安全因素,需要及时充填巷道而放弃剩余矿石回采,或因其他原因导致矿体边界线附近部分矿石未回采,造成损失。将此类原因造成的采矿损失类型定义为矿体线内边缘损失,见图1 中C 区域。

(2) 因掘进效果不理想,当前采矿巷道未能紧贴相邻已采矿充填的巷道充填体,导致部分矿石遗留造成损失。将此类原因造成的采矿损失类型定义为矿体线内未贴灰损失,见图1 中D区域。

2.2 顶底板贫化损失原因分析及类型

顶底板贫化原因分析及类型

因当月采矿巷道的顶(底) 板未完全贴合垂向上相邻采矿巷道底(顶) 板,超出原采矿巷道的顶(底) 板采矿,将之前采矿巷道的充填体崩落混入矿石,一并进入选厂造成贫化。将此类原因造成的采矿贫化类型定义为顶底板贫化,见图2 中A’区域。

因当月采矿巷道的顶(底) 板未完全贴合垂向上相邻采矿巷道底(顶) 板,在两采矿巷道顶底板之间遗留部分矿石未回采,因此类原因造成的损失类型定义为顶底板损失,见图2 中B’区域。

图2 顶底板贫化损失示意图Fig.2 Schematic diagram of the dilution loss of roof and floor

3 矿山贫化损失线的圈定方法

3.1 资料收集准备

圈定贫化损失线前应准备以下资料：当月采矿巷道实际测量线文件及实体文件,当月以前采矿巷道实际测量线文件及实体文件,最新地质数据库。

3.2 侧帮贫化损失线的圈定

(1) 调入当月及当月之前的采矿巷道实际测量线文件,为便于查看圈定,仅保留采矿巷道腰线,并将当月采矿巷道线文件通过改变线号的方式改变颜色以便于区分。

(2) 加载最新地质数据库,使其可以直观查看相应区域的样品分析结果。

(3) 创建新的线文件,在此基础上进行圈定侧帮贫化损失线,根据上述不同侧帮贫化损失类型用不同线号加以区分,便于后期分类统计贫化损失量。

3.3 顶底板贫化损失线的圈定

(1) 调入当月及当月之前采矿巷道实际测量实体文件,为便于区分,通过改变当月采矿实体文件的编号使其改变实体颜色。

(2) 加载最新地质数据库,使其可以直观查看相应区域的样品分析结果。

(3) 创建新的线文件,在此基础上进行圈定顶底板贫化损失线,根据上述顶底板贫化损失类型的不同用不同线号加以区分,便于后期分类统计贫化损失量。

(4) 根据当月采矿巷道走向截取剖面(见图3 中A-B 方向),可直观观测该层采矿巷道在垂向上的形态及顶底板与上下层采矿巷道的关系,见图2,据此圈定顶底板贫化损失线。

图3 当月采矿巷道走向截取剖面Fig.3 The intercepted section of the mining roadway strike in the current month

4 矿山贫化损失量的计算方法

依据已圈定的贫化损失线,应用Surpac 直接读取不同贫化损失类型圈闭线文件面积,并做好详细记录。假设某采矿巷道矿体线外贫化线文件面积为S1,顶底板贫化线文件面积为S2,则：

式中：

M1——矿体线外贫化量;

M2——顶底板贫化量;

H——采矿巷道高度;

W——采矿巷道宽度;

ρ——矿石密度。

根据上述方法,按不同贫化损失类型分别计算当月的贫化损失情况并将数据汇总,见表1,为矿山后期分析贫化损失原因、制定应对措施提供依据。

表1 某矿山某年度1-4 月采矿贫化损失量统计表Tab.1 Statistics of mining dilution loss in a certain year from January to April in a mine

5 结语

根据该矿山的开采方法及技术条件,应用Surpac 软件按月圈定计算的贫化损失量,能客观真实地反映该矿山当月真实生产情况。将贫化、损失量按照不同类型分别圈定计算,矿山管理人员可通过数据直观查看当月贫化损失量的变化原因,便于后期总结分析,根据不同原因制定针对性的改进措施,进一步改进完善损失贫化管理制度,使得矿山实际采矿贫化损失率长期均远低于设计值。实践证明,运用该方法圈定计算的采矿贫化损失量,对该矿山而言,结论可靠、技术可行,为企业高质量发展奠定了坚实基础。