某钨矿急倾斜薄矿体采矿方法优选.pdf
Se r i e s No . 5l O De c e mb e l 2 0 I 8 金 畿 矿 山 M . r AI MI NE 总 第 5 1 J 期 2 0 1 8年 第 1 2期 某钨矿 急倾斜薄矿体采矿方 法优选 吴礼军 韩晓亮 刘白 璞 1 . 中国爆破行业协会, 北京 1 1 0 0 7 ; 2 . 浙江省高能爆破工程有限公司, 浙江 杭州 3 1 0 1 2 ; 3 . 江西理工大学资源与环境工程学院, 江西 赣州 3 4 1 0 摘要 为选择适合某钨矿急倾斜薄矿体的最佳采矿方法, 以解决该矿开采难度大与开采成本高的问题, 根据 矿山实际地质情况并通过查阅资料, 初选出了适用于急倾斜薄矿体的采矿方法。在此基础上。 综合选择了影响采矿 方法的9个因素, 运用层次分析法确定了各因素的权重, 各影响因素权重经过无量纲化处理后建立了隶属度矩阵和 综合评价体系。通过综合比较分析, 确定了该矿的最佳采矿方法为浅孔留矿法。该方法在矿山生产实践巾, 年产量 提高了 1 2 万t , 每年可节约成本近4 0 0 万元, 取得了 著的经济效益 , 可供类似矿山参考 关键词 急倾斜薄矿体 层次分析法 浅孔留矿法 判断矩阵 中图分类号T D8 6 2 文献标志码 A 文章编号l 0 01 一 l 2 5 0 2 0l 8 一 1 2 - 0 3 4 - 0 5 D o I l 0 . 1 9 6 1 4 / i . e n k i . i s k s . 2 0 l 8 l 2 0 0 6 M i n i n g M e t h o d Op t i mi z a t i o n o f S h a r p l y - i n c l i n e d Th i n Or e b o d y o f a Tu n g s t e n M i n e wU L i j u n Ha n Xi a o l i a n g L i u B a i p u 1 . C h i n a S o c i e t y f / ’ E n g i n e e r i n g B l a s t i n g, B e r i n g . 1 0 0 0 7 0 ; 2 . Z h i a n g G a o n e n g C o r p o r a t i o n ’ B l a s t i n g E n g i n e e r i n g C o . L t d . . t h mg z h o u 3 1 O 0 1 2 , C h i n a 3 . S c h o o l t fR e s o u r e s a n d E l l I , i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g , J i a n g x i U n fi ’e r s i t o f 。i e n c e a n d T e c l , n o l o g , G a n z h o u 3 41 0 0 0, C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o s e l e c t t h e o p t i ma l mi n i n g me t h o d a n d s o l v e t h e p r o b l e ms o f h i g h mi n i n g d i ffi c u h ,v a n d c o s t fi r s h a r p l y i n l i n e d t h i n r e b o d y o f a t u n g s t e n mi n e . t h e p r e l i mi n a U mi n i n g me t h o d i s d e t e r mi n e r 1 b a s e d O n t h e a r t u a l g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s a n d s o me r e l a t e d t e c h n i c a l d a t a o f t h e mi n e . F t mmg h c o mp r e h e n s i v e c o n s i d e r a t i o n o f d e t e r n fin e d 9 f a t o r s a f f e c t i n g mi n i n g me t h o d o p l i mi z a t i u n. t h e i n d e x w e i g h t i s d e t e r n fi n d b y u s i n g a n a l y t i c h i e r a r c h y p r o c e s s AHP . T h e me mb e r s h i p ma t r i x a n t ] 【 ‘ o mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n s y s t e m d |. P e s t a b l i s h e d a f t e r t h e d i me n s i o n l e s s t r e a t me n t . T h e o p t i ma l mi n i n g me t h o d i s d e t e r mi n e d a s s h o r t h o l e s h r i n k a g e me t h o d . T h e e n g i n e e r i n g p r a c t i c e r e s u l t s s h o w t h a t t h e 1 l l n u a l o u t p u t o f t h e mi n e i s i n c r e a s e d l 】 、 1 2 0. 0 0 0 t a n i t h e a n n u a l s t i s s a v e d b v n e a r l y 4 mi l l i o n y u a n b y u s i n g s h o r t h o l e s h r i n k a g e me t h o d, t h e a c h i e v e d r r ma r k a b l e e -o n o mi c b e n e fi t s a l‘ P o t t a i n e d. w h i c h e a n p r o v i d e r e l i a b l e r e f e r e n c e f o r t h e s i mi l a r mi n e s . Ke y wo r d s S h a q l y i n c l i n e d t h i n O I‘e t o d y , An a l y t k h i t r a r e h y p r o c e s s , S h o r t h o l e s h r i n k a g e me t h o d, J u d g me n t ma t r i x 当前, 我同大力倡导建设资源节约型、 环境友好 型绿色矿山, 提高矿山生产效率 、 降低开采成本已经 成为矿山企业面临的重要任务。采用合理的采矿方 法对于提 高矿石 回收率 、 降低开采成本具有至关重 要的意义 。 。 一本研究针对某钨矿急倾斜矿体开采难 度大 、 开采成本高等问题 , 采用层次分析法对采矿方 法进行优选 。 1 矿 山概 况 某钨矿区属中低山区地貌, 山脊多呈s E或N E向 延伸 , 坡度为 2 5 。 ~ 4 0 。 , 海拔2 8 0 . 0 5 ~ 7 6 8 . 8 4 m。矿床为 石英 脉型矿 床 , 矿脉为急倾斜 薄矿脉 , 平均倾 角为 收稿 日期2 0 1 8 一 l 0 1 7 作者简介 吴礼 1 9 8 8 一 , 男, 助理 1 二 程师 , 硕 34 8 0 。 , 含矿石英脉呈近 E W 走向 , 矿带 高为 5 0 m, 长度 为 1 6 0 0 m, 宽度为 8 0 ~ 1 2 0 m, 平 均厚度为 5 m, 变 化 幅度较小。 2 采矿方法初选 通过查 阅 现代采矿手册 并参考类似矿山生 产经验 , 总结了适用于急倾斜矿体的采矿方法 , 结 果 如表 l 所示 。 根据该矿 山实际地质情况并通过 查阅相关资料 分析得 适用于5 I l l 厚急倾斜矿体的采矿方法为浅 孑 L 留矿法 、 无底柱分段崩落法及上 向水平分层充填 法 吴礼军等 某钨矿急倾斜薄矿体采矿方法优选 2 0 1 8 年第1 2 期 表 1 急倾斜矿体采矿方法 Tabl e 1 M i ni ng me t ho d o f s t e e pl y i nc l i ne d o r e bo dy 矿体厚度 适用采矿方法 极薄矿脉小于0 . 8 m 留矿法 ,上 向倾斜 削壁充填法 分段空场法.分层崩落法 ,上向水平分层充 薄矿脉0 8~5m 填法 分段法 、留矿法 ,分层、分段崩落法,分层 中厚矿体5 ~1 5 充填法 ,分段充填法,留矿嗣后充填法 分段法,阶段矿房法,分层 、 分段崩落法 , 厚矿体l 5~5 0 阶段崩落法 .上向分层充填法,阶段充填法 阶段矿房法,分段崩落法 ,阶段崩落法,阶 极厚矿体大于5 0 m 盼存堵津 1 浅孔留矿法。矿块沿走向布置, 长度为5 0 m, 顶柱厚度为3 m, 底柱高度为 6 m, 间柱宽度为 6 m, 同 层 中的矿房每间隔 5 m布置漏斗 。采用拉底巷道作 为拉底空间, 用作矿体回采时的工作面, 拉底高度为 2 ~ 2 .5 m, 宽度为矿体厚度; 当开采极薄矿脉时, 其宽 度应不小于1 .2 m, 以确保放矿顺利进行。采用凿岩 机凿岩 , 上 向炮孑 L 自下而上分层爆破 , 每次爆破后 , 通过天井进入新鲜空气 至工作 面 , 继而将污浊空气 排至上部 回风巷道。放矿 时采用矿石 自重溜矿 , 每 次放出爆碎矿石的2 / 3 , 确保留矿堆上凿岩空间高度 保持在 2 m左右。 2 无底柱分段崩落法。矿块沿走向布置, 分段 高度为 1 0 m, 间距为 8 m, 分段下部无底柱结构。溜 井 之 间距 离 为 1 0 0 m, 溜 井 断 面规 格 为 3 m3 m 长 宽 , 从斜坡道掘进溜井和分段联络平巷。利用 凿岩机钻深孔 , 而后进行爆破作业 , 爆破完成后 , 通过 相关通道引入新鲜空气至采场, 将爆破产生的炮烟排 出。使用铲运机将爆碎的矿石运送至溜井, 利用放矿 设备将矿石输送至选矿厂。 3 上向水平分层充填法。采场沿走 向布置 , 长 5 0 m, 间柱宽度为6 n l , 不留底柱。同分层开挖, 阶段 高度为 9 1T I , 矿房高 1 5 IT I , 矿柱高 1 0 m, 常用控顶高度 为2 ~ 5 m。下盘脉外采准 , 交界处布置 1 条穿脉至上 盘, 上下阶段的穿脉通过布置于沿穿脉倾向上盘的 脉 内充填回风井连通 , 毗邻 的阶段则通过斜坡道 连 接 。采用凿 岩机钻深孔进行爆破作业 , 再通过相关 通道将新 鲜空气 引入采场 , 由此将爆破作业产生的 炮烟等污 风排 出采 场工作 面。采用铲 运机运送矿 石, 完全采出矿石后, 再利用充填体 通过一定配比 形成 通过充填软管对采区进行充填。 通 过 查 阅类 似矿 山生产 资料 和 现 代采 矿手 册 , 上述 3 种采矿方法的相关技术经济指标统计 如表 2 所示。 分析表2 可知 浅孔留矿法和无底柱分段崩落法 表 2 3 种采矿方法相关技术经济指标统计 Tabl e 2 Ec ono m i c and t e c hn i c a l i n de xe s of t hr e e m i ni ng met hods 浅孔留矿法 3 4 5 l 1 .6 3 1 6 . 5 6 7 4 . 2 0 5 0 . 4 9 无底柱分段崩落法 3 0 0 2 5 .O 0 2 3 . 8 1 7 6 . O 0 3 7 . 6 7 上向水平分层 充填法 1 7 8 3 . 5 4 3 4 . O 0 8 1 . 3 5 8 4 . 0 5 的生产能力较高 分别为3 4 5 t/ d , 3 0 0 t/ d 、 成本较低 分别为5 0 .4 9 元/ t , 3 7 .6 7 元/ t , 但上向水平分层充填 法的贫化率最低 , 为 3 . 5 4 %。本研究采用层次分析法 对上述采矿方法进行进一步分析和 比较。 3 采矿方法综合评价体系构建 层次分析法通过定量与定性相结合的方式 , 用数值差异表达判断结果 , 可解决 采矿方法优选 问 题 。 。本研究层次结构模 型构建 如图 1 所示 。 图 1 层次结构模型示意 Fi g .1 Hi e r ar chi c a l s t r uc t ur al m o de l 3 . 1 构造判断矩阵 矩阵元素用数值差异反映重要度, 如表 3 所示 表 3 判断矩阵标度 T a b l e 3 S c a l e o f j u d g me n t ma t r i x 标度 判断说明 重要性等同 两两相比 .前者重要 两两相 比,前者明显重要 两两相 比,前者强烈重要 两两相比,前者极其重要 判断处于上述中间值 本研究构建的判断矩阵为 。⋯n A l ; ’ . I 。⋯ n 一 3 . 2 层次单排序及其一致性检验 单排序由判断矩阵的特征向量表示⋯ , 可表示 为 c- , 式中, C I 为一致性指标 ; A 为矩阵A的最大特征值 ; 8 6 l 3 5 7 9 , 4 2 总第5 1 0 期 金 毯 砖 2 】 1 8 年第 1 2 期 n 为矩阵A的阶数。 C R值的计算公式为 c R R I, 3 式 中, C l 为一致性指标 ; R I 为随机一致性指标 , 根据 表4 取值。 表 4 RI 取值标准 Ta bl e 4 Rl St an dar d v a l ue s 3 . 3 隶属度矩阵建立 影响 因素分 为定量指标和非定量指标 , 为方便 比较需要进行无量纲化处理 。 1 定量指标。分为收益类定量指标和消耗类 定量指标, 前者通过式 4 建立隶属度函数 , 后者通 过式 5 建立隶属度函数。 , 4 n 、 r I l , 5 n 式中, n 为方案 的指标; 为指标最小值; c t 为指 标最大值 2 非定量指标。非定量指标通过对重要程度划 分等级同时赋予对应数量值的方式建立判断矩阵, 采 HJ 二元 比较法 , 设需要进行重要性 比较 的 目标因素 广 r ⋯ B W R [ , , ⋯, Iv m 。 . Lr .⋯ 4工程应 用 本研究通过对技术 、 安全 、 经济等因素进行综合 比较 , 优选采矿方案。其中, 技术因素包括采切比、 适应性 、 管理难度和生产能力; 安全 因素包括通风条 件和采场稳定情况 ; 经济因素包括采矿成本 、 回采率 和贫化率 冈2 。结合矿山生产实际 , 各因素总结形 成备选方案综合评价见表 7 。 集 , { , , ⋯X l , 而后进行 比较 , 若 比 重要 , 令 l 0 ; 若 与 同样重要 , 令C k l 1 / 2 , g lk l / 2 , / -- 1 , 2 , ⋯, m , 由此可得具体数值及隶属度取值 , 分别 如表5 、 表6 所示。 表 5 语气算子取值 Ta bl e 5 Val ue s o f mo dal op er a t or s 表 6 语气算子判断矩阵取值 T a b l e 6 V a l u e s o f mo d a l o p e r a t o r s o f j u d g e me n t ma t r i x 3 . 4 综合评分 方案总分可通过下式进行计算 , r l l ; J 一 , 6 ]. 6 r J 图 2 采矿方法评 价指 标体 系 F i g . 2 E v a l u a t i o n i n d e x e s s y s t e m o f m i n i n g m e t h o d s 表 7 采矿方法综合评价指标 T a b l e 7 Co mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n i n d e x e s o f mi n i n g m e t h o d s 吴礼军等 某钨矿急倾斜薄矿体采矿方法优选 2 1 1 8 年第1 2 期 4 . 1 层次分析法确定指标权重 通过查 阅棚天资料 , 相关矩阵如表 8 至表 l l 所 示, 综合权重表如表 l 2 所示 j 表 8 准则层判断矩阵取值 Tab l e 8 Co mpr e he ns i ve e va l u at i on o f mi ni n g m e t h ods 根据式 1 ~ 式 3 计算得出, C R O , 满足条件 , 当 C R 0 . 1 时 , 矩阵可信。 表 9 技术因素判断矩阵取值 Ta bl e 9 Ju dgme nt m a t r i x of t ec h ni c a l f a c t or s 同理计算可得 . C R 0 . 0 2 , 满足条件。 表 l 0 安全因素判断矩阵取值 Tabl e 1 0 Ju dgme nt ma t r i x of s af e t y f ac t or s 同理计算呵得, C R 0 , 满足条件 表 I 1 经济因素判断矩阵取值 Ta bl e 1 1 Ju dg men t ma t r i x of e c on omi c f a c t or s 同理计算可得 , C R O , 满足条件 表 l 2 综合权重 Tab l e 1 2 Compr e he n s i ve wei g ht s } { 1 表 l 2可以得H { 权重向量 [ o .0 6 8 , 0 .0 3 4 , 0 .0 4 1 , 0 .0 5 8 , 0 . 1 0 0 , 0 . 3 0 0 , 0 . 1 6 0 , 0 . 1 6 0 , 0 . 0 8 0 ] . 4 . 2 建立隶属度矩阵 结合类似矿山生产经验 , 通过层次分析法确定了浅 根据式 4 、 式 5 计算得到的5 个定量指标的隶 孑 L 留矿法为该矿急倾斜薄矿体的最佳采矿方法该 属度矩阵R 为 方法在实践中使得矿石年产量提高了 l 2 万t , 每年町 I 1 .O 0 0 .7 0 0 . 4 7 l 节约成本近4 0 0 万元, 经济效益显著, 对于类似矿山 , I 0 0 ,8 7 0 .5 2R 0 7 5 0 0 0 4 5 I , 急 倾 斜 矿 体 安 全 高 效 开 7币1z -H 一 定 的 参 考 价 I I陆H .。 I . 1 . . 1 , 忌 l 水 王 同舣 7 l 一 E 口 爹 J 。 l 0 .9 1 0 .9 3 1 .0 0 I L o 3 0 0 1 4 1 .0 0 J 参 考 文 献 9 个评价指标的综合隶属度矩阵为 R 1 . 0 0 0 . 8 2 1 . 0 0 1 . 0 0 1 . 0 0 0 . 8 4 0. 7 5 0. 9l 030 0. 7 0 0. 43 0. 8 2 0 . 8 7 0 . 43 0 . 43 1 . 0 0 0 . 93 0. 1 4 0 . 4 7l 1 . 0 0l 0 . 4 31 0 . 5 2l 1 .O 0 I 1 . 0 0l 0 - 4 5l 1 . 0 0l 1 . O 0 j 4 . 3 综合得分比较 根据式 6 得出B W R 『0 .8 3 6 , 0 . 6 3 8 , 0 . 8 2 5 1 , 可 ,浅孑 L 留矿法得分为0 .8 3 6 , 无底柱分段崩落法得 分 为 0 . 6 3 8 , 上 向水平 分层充 填法得 分为 0 . 8 2 5 。因 此 , 浅孑 L 留矿法得分最高 , 故可以认 为该方法最优。 5 结语 在综合 分析某钨矿地 质与生产资料 的基础上 , 陶 明. 宁都硫铁矿缓倾斜矿体采场结构参数及州采顺序优化 研究[ D ] . 赣州 江西理 1 大学. 2 0 1 5 . Ta n Mi n g 。 Re s e a r c h o n Op t i mi z a t i o n o f S t o p i n g S e q u e n c e a n d S t n u ‘ - t u r c P a r a m e t e r s o f Ge n t l y I n c l i n e d O r e B ody i n N i n g d u P y r it e 【 I _ _ . a n z h o u J i a n g x i Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o , 2 01 5 . 邓飞, 韩晓亮, 廖声银. 等. 中深孔爆破 矿巷道震动强度的数 值模 拟[ J ] . 有色金属科学 一 r 程 , 2 0 1 5 6 1 0 6 一 I l 0 . De n g F e i . Ha n Xi a o l i a n g , Lia o S h e n g y i n . e t a 1 . Nu me r i c a l s i mu l a t i o n o f v i b r a t i n g i n t e n s i t y o f t h e n fi n e r o a d wa y c a u s e d b y d e e p h o l e b l a s t i n g [ J J . N o n f e r r o u s Me ta l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g , 2 0 1 5 6 1 O 6 一 I l 0 . 刘洋. 叶义成. 刘晓云, 等. 组合赋权一属性区 汉别模型法优 选采矿方法[ J ] . 金属矿山, 2 0 1 7 7 2 5 3 0 . L i u Ya n g , Ye Yi c h e n g. L i u Xi a o y u n, e t a 1 . p r i ma l s e l e c t i o n o f l l l i n i n g me t h o d b y a t t rib u t e i n t e r v a l r e c o g n i t i o n mo d e l b a s e d o n e mp o w P n n P n I c 0 n 1 b i n a t i 0 n t h e o r v 『 J ] . M e l a l Mi n P , 2 0 l 7 7 2 5 3 0 . 37 ⋯ 总第5 1 0 期 金 属 矿 山 2 0 1 8 年第 1 2 期 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] l 8 ] 王运敏. 现代采矿手册[ M] 一 E 京 冶金工业m版什, 2 0 1 2 . Wa n g Yu n mi n . H a n d b o o k o f M o d e m Mi n i n g [ M] . B e ij i n g M e t a l l u r g i c a l l n d us t Pr e s s , 2 0 1 2 . 夏弋江. 淘锡坑钨矿采空I 稳定性研究[ D ] . 赣州 江西理 T大 学 , 2 0 1 4 , Xi a Y i j i a n g . S t u d y O i l t h e G o a f S t a b i l i t y o f T a o x i k e n g T u n g s t e n Mi n e l Dj . 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