露天矿矿区工程地质环境分析.pdf

Series No. 286 April 2000 金 属 矿 山 METAL MINE 总第286期 2000年第4期 李华锋,北京科技大学资源工程学院,博士研究生,100083北京市海 淀区学院路30号。 地质与测量 露天矿矿区工程地质环境分析 李华锋 蔡美峰 北京科技大学 摘 要 为评价矿山工程地质状况,指导矿山开发的工程活动规划,开展了马钢南山矿凹山矿区的工程地质 环境分析,通过岩性分析、 单因素分析及综合评价,得出各因素的可协调性结果。 关键词 露天矿 工程地质 环境分析 可协调性 Engineering Geological Environmental Analysis of the Mining Area in Open2pit Mines Li Huafeng Cai Meifeng Beijing University of Science and Technology Abstract To uate the mine engineering geological conditions and for making2up an engineering activity plan that guides the mine development ,an engineering geological environmental analysis of Aoshan mining area in Nanshan Mine , Maanshan Iron and steel Co. was made. Through rock property analysis ,single factor analysis and comprehensive uation ,the coordinability of various factors were determined. Keywords Open2pit mine ,Engineering geology ,Environmental analysis ,Coordinability 工程地质环境分析,其目的在于评价一定的矿 山开发工程活动是否与给定的地质环境相互协调。 这种评价的主要任务是给出工程地质环境质量,指 导矿山开发的工程活动规划。 考虑到矿山开发和地 质环境的相互作用的实质,这种评价不仅是地质条 件的表征,而且必须纳入和矿山开发活动相互依存 的系统中加以总和考察。 矿山开发建设和地质环境的相互作用是一个多 因素、 多层次、 多阶段的复杂过程,我们将工程地质 环境及矿山开发的整个过程视为一个动态系统,并 根据系统分析原理进行综合评判。 本文以南山铁矿 凹山矿区工程地质环境分析为例,来说明矿区工程 地质环境分析的方法和步骤。 凹山矿区工程地质环 境分析主要考虑了5个因素高度、 坡度、 平坦度、 强 度、 稳定度,包括岩系分析、 单因素分析及综合评价。 其中岩系分析根据岩性、 坡度、 地层结构及水文情况 分析环境的强度及稳定度;单因素分析则采用内插 的方法求出区内任意点5个因素的值;综合评价则 根据5个因素进行环境质量评价。 1 岩系分析 岩系分析包括强度分析及稳定可能度分析。 首 先根据矿区工程地质环境状态系统分析,我们得出 这一地区工程地质环境特征的岩土抗剪强度表表 1 和稳定可能度判别标准表表 2 。 表1 岩体抗剪强度 抗剪强度 C105/ Pa 岩 系岩 性状 态 01182松散硬质闪长玢岩中密 01185夹层泥岩强风化 01189碎裂闪长玢岩强风化 01189松散软质粘土、 亚粘土硬塑 01245松散硬质安山岩中密 01278松散硬质高岭土岩中密 01453碎裂安山岩强风化 01682断续硬质凝灰岩强风化 11688断续硬质凝灰岩强风化 31184块状硬质闪长玢岩完整 根据表1和表2给出的岩性、 坡度、 岩层结构及 水文情况,可查表求得强度及稳定可靠度。 通常地质条件的描述不可能是单一的、 精确的, 即可能出现下面的情况 1不能确定属于哪种岩性; 2只能给出坡度变化范围。 65 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 表2 岩系稳定可能度判别标准 岩系名称 边坡坡度结 构水流量/ L 40 反倾 水平 同倾10 松软0.80 0.60 0.40 0.90 0.80 0.50 0.80 0.65 0.50 松硬0.60 0.40 0.20 0.80 0.70 0.60 0.60 0.35 0.10 夹层0.80 0.65 0.50 0.90 0.80 0.60 0.80 0.55 0.30 碎裂0.70 0.60 0.45 0.95 0.85 0.65 0.85 0.75 0.60 断硬0.90 0.85 0.80 0.95 0.85 0.65 0.90 0.90 0.10 块硬0.90 0.85 0.75 0.95 0.85 0.65 0.95 0.95 0.50 为此,采用下述模糊表示方法 1坡度和流量由用户给出变化范围a、b ,且 隶属度函数如图1定义; 图1 坡度和流量的隶属度函数表示 2岩性和地层结构则由用户直接给出表中每 种值隶属度。 当给出的值为模糊值时,则相应强度值 为 Rx Σ μ岩性x ,iRi, 其中,μ岩性x ,i表示x岩性为i隶属度;Ri表示i的 强度。 稳定可能度为 γ坡度 x Σ 8 i 1 μ岩性x,i[μ 40 ] , γ结构x Σ 8 i 1 μ岩性x ,i[μ反倾 结构 x γ i , 反倾 μ水平 结构 x γ i , 水平 μ同倾 结构 x γ i , 同倾 ] , γ水x Σ 8 i 1 μ岩性x ,i[μ10 水 x γ i , 10 ] , γx 1 3 [γ坡度x γ结构x γ水 x ] 1 2 单因素分析 单因素分析的目的是要求出区内每一点的工程 地质环境情况,即高度、 坡度、 平坦度、 稳定度、 强度。 为此,首先需要建立一个反映整个地区5种因 素变化情况的抽样模型。 根据对原始资料的分析,得 到一个包括615个抽样点组成的抽样模型。 根据抽 样模型,采用内插法求出1点的5种因素估计值。 假定所考虑点为x ,则求解过程为 1求出与x最近的r个抽样点,定义为S; 2求S中每个抽样点Si和x距离dSi,x ,若 dSi,x 0 ,则x Si,否则进行 3 ; 3内插 C高度x Σ Si∈S μS i xC高度 S i , C坡度x Σ Si∈S μS i xC坡度 S i , C平坦度x Σ Si∈S μS i xC平坦度 S i , C强度x Σ Si∈S μS i xC强度 S i , C稳定度x Σ Si∈S μS i xC稳定度 S i , 其中μSix 1 dSi ,x Σ Si∈S 1 dSi ,x 1 3 综合评价 综合评价的目的是通过高度、 坡度、 平坦度、 强 度、 稳定度等环境因素进行环境质量分类评价。 采用的综合评价方法是基于样本综合评价方 法。因此,在综合评价之前必须先对样本进行环境 质量分类。将它们分为1 好;2 较好;3 一般; 4 较差;5 差等5类。 综合评价过程如下。 1样本单因素质量评价。设S为样本空间,Si 为S中因素i的一个样本值,则对S的单因素i分类 定义为 γij x i xi的样本分类为j的个数 xi的样本数 1 2任意点的单因素评价。假定某一点为x ,它 与每个样本值xi的隶属度已知,且为μSi x , 则有 γijx Σ xi∈S μS i xγij x i 3综合评价。依据综合评判思想及凹山矿区 工程地质环境系统目标,采用可协调度Ce进行评价 0 ≤Ce≤1 ,于是有 CeΣ i PiVi i 1 ,2 ,3 ,4 ,5 , 式中,Pi为因素i的权重系数;Vi为因素i的归一化 指标。 根据对凹山矿区工程地质环境因素的可协调分 析结果,取各因素权为高度0. 215 ,坡度01544 ,平 坦度01036 ,强度01701 ,稳定度01120。 下转第60页 75 李华锋等露天矿矿区工程地质环境分析 2000年第4期 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 信息苑 第十届全国钎钢钎具年会征文通知 为进一步促进我国钎钢钎具行业的技术进步, 促进新技术、 新工艺、 新产品、 新装备的推广、 转化和 应用,以及进一步提高产品质量、 完善产品系列、 增 强市场竞争能力,拓宽销路,适应、 满足国民经济建 设和采掘工业发展的需要,中国钢协钎钢钎具协会、 中国金属学会特殊钢学会拟于2000年4季度初召 开第十届全国钎钢钎具年会生产、 技术经验交流 会。 为开好这次会议,请有关人员撰写论文,内容如 下 1国内外钎钢、 钎具、 钎具原材料钎具用钢、 矿用硬质合金、 焊料等的新技术、 新工艺、 新产品、 新材质、 新装备、 检测手法手段的研究、 应用和发 展情况、 前景、 动向等。 2高科技在钎钢、 钎具、 钎具原材料领域的研 究与应用。 3采掘装备、 爆破技术、 破碎工程、 岩石力学 的发展情况以及对配套钎具的要求、 希望等。 4生产、 质量管理、 市场营销等方面的经验和 情况。 5其它。 对文章的要求文字简练、 立意新颖、 观点明确、 数据可信,未曾在全国性刊物或会议上发表过。 每篇 文章以不超过8千字为宜,文章前面附有简短摘要。 请作者将论文题目及摘要于2000年5月1日之 前寄给 北京市学院南路76号钎钢钎具协会,董鑫业 收。 邮编100081 ,电话010 - 62182737 ,以便于安 排。 会议具体点、 时间将另行通知。 中国钢协钎钢钎具协会 中国金属学会特殊钢学会 上接第57页 则由下式求得x的综合评价结构 Bx WR[γijx ] , 其中,W为因素权向量。 4 评价结果 在凹山矿区依据地质、 地形及岩土工程特性划 分了615个相对均一的工程地质单元,并对这些单 元进行了综合评价,求取了每个单元的可协调度。 随 后利用实际的边坡滑坡面积作验证。 其中强协调区 Ce 01 8 的边坡发生滑坡的次数仅占全部矿区滑 坡次数2。 这说明所采取的系统分析方法是可信 的。 参 考 文 献 1 王思敬,黄鼎成 1 攀西地区环境工程地质 1 北京海洋出版社, 1990 2 崔政权 1 系统工程地质导论 1 北京水利出版社,1991 收稿日期1999212225 上接第59页 3球磨机作业率明显提高。 由于5PS砂泵易 损部件更换周期短,设备台数多,再加上管路因使用 铸铁管需维修时间长等原因,1992～1996年间经 常因尾矿输送系统故障而被迫停车,特别是1995、 1996年间因尾矿输送系统故障造成球磨机停车约 占总停车时间的30左右。1992～1996年间球磨 机平均作业率为71 ,改造后,1998年4月到1999 年4月球磨机作业率为82 ,比改造前有了明显的 提高。 4解决了环境污染问题。 改造后,一泵站与三 泵站串联工作,取消了三泵站的矿浆池给矿,从而解 决了一、 三泵站之间流量不匹配出现矿浆外流而污 染环境的问题。 收稿日期1999212231 06 总第286期 金 属 矿 山 2000年第4期 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.