采矿方法选择自动化.pdf

7 采； 矿； 方{ 法{ 选 择； 自{ 动i 化 苏 联 全 苏 有 色 冶 金 矿 山 科 研 设 计 院 赤 塔 分 院 地质一 矿物科 学副博 士M．A．斯 维 尔斯 基 技术 技 科 学 副 博 士H．H．维 特科夫 斯基 工 程 师B．M．博 特 温尼 克 在设 计 的各 个 阶段和生 产的 采 选 公 司 中 ，采 矿方法 的选择 是最迫 切的任务 。地下 工人作 业安全 、企 业 活动 的技术经 济指标 、 资源 保护的 很多 问题 均 同正 确地 选择采 矿 方 法有关 。有很 多 学者 致力 于研 究安全而 高效 率的地 下开采 采矿方法 选择 问题 ，如 n． H． 戈罗 杰获 基 等。 一 目前 ，是 根据采 矿方 法是否 适台 主要开 采技术条件这一原则，用直接方法选择技术 上可 行并 保证作 业安全 的采矿 方法 。 由于开采 的矿床 、矿段 或某个 矿体的开 采 技术条 件各异 ，也 由于近 年来 发展 了新 的 机 械设备 ，实际 使用 的采 矿 方法种类 大大 增 加 ，而各 种采矿 方 法的方案 更是如 此 。在 这 种情况 下，选择 采矿方 法的传统 方法 变得特 剐复 杂。在设计 说 明书中 ，～般 只考 察二 、 三种采 矿方法 的方案 ，实在 无法得到最 优方 案 。改善 上述状 况 的唯 一途 径是在采 矿方法 选 择领 域广泛采 用 电子计算机 。 目前 ，在有色 冶金采 矿企业 的 自动化设 计系统 中 ，尚未编 制 出 自动化 选择 或 技术经 济评 价采矿 方法的程 序包 。 已有 的程序仅 能 支持设 计 中局部 问题 的 自动化 计算 ，例如 凿 岩 爆破 作业 、采准 及切 割 巷道掘进 和 通 风等 方面 。 全苏有色冶金矿山 科 学 研 究 设 计 院 B HHHH F O p B e T M e T 赤 塔分 院开展 了按 一井●一r山 技术 经 济评 价原则来 自动选择 台理采 矿方 法 的成套软 件 研制工作 第一 阶段采 用直接 选择 方法 ，利用逻 辑 代 数元 素 9 丑 e Me H T a Ⅲ p a H q e c K o 直Ⅱ o r H u 选 取适台开采 技术 条件 的采矿 方法及其 方案 。这 些开采技 术条 件都是 一般 要 素 ，如 矿体 厚度 、倾角 、矿石 和 围岩 的稳 定 性 、矿 石 价值 、牯结 与 自燃性 、矿岩 接触特 性 、崩 落地表 的可能 性等 。上述 要素按 照 已有分 级 方法进行分等，且不违背开采技术规程。例 如 ，矿体 按厚 度分 为四类 极 薄 0 ． 8 m 以 下 ，薄 的 0 ． s ～ 3 m ， 巾 3 ～ j 5 m ，厚 的 大于 1 5 m }按 倾角分 为三 类 ；缓倾 斜 0 。 ～2 0 。 、倾 斜 2 0 ～5 0 。 、 急倾 斜 大于 5 。 。 。 矿岩稳 定性分为 三级 不稳 ，允许 不支护暴 露面 积 l O m 以 下 }中 稳 1 O O m。 以下 稳 定 可 达6 0 0 m 或更 多 。按 贫 富程 度分 为贫 旧、 p等、 富旧 和极 富的 四级，等 等。 从 1 2 2 种常用的 采矿方 法及其方案 j r 进 行选择 。为 了简 化 向计算 机 输入 信 息 以及 以 后使用 方便 ，提 出了一 种专 用的采 矿方 法分 类 系统 。根据 回采阶段 分为 一阶段 和两 阶段 回采 。两阶 段 回采 按矿房 及矿 柱的 回采 特点 又可分为留矿柱、在崩落复岩下回采矿柱、 以及充 填采 空区后 回采 矿 柱三类 。然后 考虑 其采准特点脉外或脉内采准、用平巷还 9 7 维普资讯 是横巷 按回采空间矿石运搬方法进一步分 为 方寨 自溜 、 饕力 、 电耙及 芒 1 行设 糈运 搬 。最后 ，按 落矿方 法再 区分 方案 淡 L 与 深孔 觅 圈 1 例如，采用留矿柱、 电耙运搬，脉外采 准 、深孔落 矿 的房 柱采 矿 方法的可 能性可 用 酗 1 采 矿 方法 分 娄 系 统 图 如 下布 尔代 数式表达 M ≥ 0 ． 8V M ≥ 1 5V UR 2 A L OV A L≥ 5 0 M ≥ 1 5 UR 2 ； { UR 1 1 M 5 0。 { CEN 矿石 价 值 贫 1 O 卢 布 ； c0 N 矿岩接 触特性 不 稳定0 } 稳 定 1} A V逻辑 和 ，逻辑 乘 符号 。 选一 表达 式说 明，上述 采矿方 法可 以在 下述 开采 技术因 素条 件下 使用 矿体 厚度 在 O ． 8 到 1 5 m 之间 在大 厚度 时矿石 要求稳 定 j 倾角在 0。 到5 0 。 之 间 ， 倾角太 子j O 。 时 ，班 求 98 厚 度大于 1 5 m 的稳 定矿石 j矿石 稳 定 ，在 中 稳 时矿体应 是薄 的 ，围岩应稳 定 ，在 中稳 时 应 是稳定 的贫矿 ；矿岩 接触 处应 是稳 定 的， 在 相反 的场合 ，矿体应 为 中厚 或厚 的 j粘结 性 与 自燃性无 关 ，不允 许 回采 保安 矿桂 。 在第一 阶段 利用 自动 化方法选 出的采 矿 方 法及其方 案是 很多 的，可 以是一 个直到几 十个 。 因此 ，为选择 最 优方案 ，必须对 每个 被 选 出的采矿 方法 进行详 细的技 术 经 济 评 价 。 为 了简化 计算 ，将 结 构及 工 艺特点接 近 的采矿方 法归成 几组 ，每组 中都 有 基 本 方 案 。例如 ，分 段平 巷采 矿法组 r 含有2 4 个方 案 ，其 中的基本方 案是第 2 0 个 方案 分段 深孔落矿 、脉外 采准 、标 准高度 矿房 的房式 采 矿方 法 。 详 细技术 经济 评价的 全部 计。 算 按基本方 案 进行 。利用预 先 已经 计算 好 的变 换系数实 现 由基本方 案转 变为本组 的其 它方案 ，用下 述 参数来 补偿各 种采矿 方法的 变异矿石 的 损失 和贫 化 ； I 二 作面 人 效率 j主 要材料及 1 9 5 fi 卑第 1■ 维普资讯 动力消耗，设备折旧，采准切割工作 。 在第二阶段对预选 出来的采矿方法进行 技术经济评 价 。十分 明显 ，吨矿 开采成 本不 能作 为选 用某 种采矿 方法有效 性 的 综 合 标 准 ，因此 全部 计算 要进行到采 选企 业的最 终 产 品 。 为 了进 行 自动化评价 ，开始时 要生 成信 息 文件 ，其 中包括 各采矿 方 法的定 额手册信 息和地理 经济定 额手册信 息。首 先 包 括1 2 2 种采矿 方 法及其 方 案的全部 必要 的信 息 其 次 收集 定 额指标 ，描述 劳 动工效 、工 资、折 I I t 费、车 间经费 、以及考虑 工艺特 点的各 种 系数 ，将标 准条件 下得 出的参数转 换为具体 地 理经济条 件下 的参数 。 指标信 息文 件 的数值来 自现有 的定额手 有 色金 属矿 床调 查 ＼ 竺 兰 ／ 采 矿方 法的 定额 手 册信 息 矿床 地 髓储 量 定额 手册 经 济地 理 信 息 矿 床开 采技 术 条件 ～～ 一 。 I 鲁 蓑 法 选 择 去 所 模块 确定 开采 储量 确定 矿 山年生 产 能力 1 商品 产量 册文献、企业总结数据，根据经验取得 很 多场合，在程序 中使用预先在计算机 中求得 的回归方程 代替信 息表 格 。 生成 的信息 文件可 使准 备过程简 化到 最 小程度 ，可 减少原 始数 据。 因此 ，用户 仅需 输入主 要开采 技术条 件 ，矿石地质 储量 ，按 矿石 技术 品级或 按各种 矿体 形态划分 的有 用 成分 平均 品位 ，选厂有 用成分 的 回收率 ，单 位最 终产 品的批 发价 。此外 ，还需提 供其它 信息t 开 拓方法 ’地 下 涌水估计 量 ，选 矿系 统的复 杂程度 。地质 勘 探费用 的回收 额 ，道 路长度 、输 电线 路长 度及其 它构 筑物项 目。 对第一阶段选出的采矿方法自动进行企 业活 动技 术经 济评价 的程 序包 由若干 个 子程 序 组成 。 总 框图见 图 2。 指标 的数值 由直接 计 基建 投 资 车 间成 车 年 生产 费用 经济 敢益指 标 H 采 矿方法 图 2 程序 包 总 流 程框 图 算来 确定 ，利用 相关 关 系式进 行类推 。 第一个子程序用来计算 商 品 矿 量。为 此 ，按 每一个选 出的采矿 方法 计算损失 贫化 以及开采储量。然后利用年下降速度或开采 推进 速度计算 年生产 能力 ，企 业建设期 及生 产期 ，其 中要考虑 达产期 及 闭坑 减产期 。 根 据给定的选 厂有 用成分 的 回收率 ，精 矿批 发价格 和企 业 年生 产能力 ，可 以确 定按 实物量 和货 币量 计算的商 品产量 。 一外 盒■矿山 用第二个 和第 三个 子程序 计算 矿 山与选 厂 的基建投 资 ，其 指导 思想基 础乃 是企 业生 产 能力 与单 位基建投 资之间存 在着紧 密的关 系 。全 部计算 按标 准条件进 行 ，然 后把 得到 的结果 转算成 具体地 理 经济条 件下 的结果 。 用第 四个 和第 五个子程 序计算 吨矿开采 和加 工成本 ，按下 列项 目估 算辅 助材料 电力、工 资、折 旧、生产 准备 和开 采 、牢问 经 费 。作 为最终 指标 ，给 出各 种采 矿方 法吨 99 维普资讯 ‘ 开采及选厂加 1 的成本。 第六个子程序计算年生产费用，包括勘 探与环境 保 护拨 款 的摊 销提 成 。 第 七十 子程序 计算各 种 技术 经 济指标 ， 反 映企 业牲 应 用各种采 矿方 法时 的 产 话 动 ，它 可 阻确定 参与 比较的 各种采 矿方法 的 各种形 式 的单位 基建投 资、 单位最 终产 品成 率 ，每采 I t 矿石 由损 失和 贫化而 造成 的 损 失 ，等。 整 个程序 包的开 发采 用 了结 掏 式编 程方 法，这 样可 以缩短开 发时 问、提 高程序 的柔 性和可靠性，能够适应开采过程中可能出现 的变 化。 程序的模 块式结 构原则 允 许将 程 序 包 中的个别 子程序 视作 独立 的程 序来 使用 ， 例 如计 算损失 和贫 化率 、计算 回采 成本 等 予 程序 。 程 序包是 开放型 的 。各采 矿方法 的定额 乎册 信息可 以由程序 中调 出，并 可 以写在 磁 盘上。这样可 以补充与修改信息，而不变更 程序 。矿 床的开采 技术条 件 是计算 的原 始 数 据，可 以在显 示屏上按 固定 的顺序 输入 。将 来预计可由矿床地质经济手册直接输入。还 可 由屏幕输入矿体的地质储量和有用矿 物 的含量 。随 着程序 包的 发展 ，预计将 与一 些 计算矿 床储 量的实 用程序 相接 口。 使用 自动化选择采矿方法的程序包受到 的主 要限制如 下矿体 类型 4种 ；矿石 工艺类 型 4种j有 用矿物 的 主 蛩 种 类 6种 。 自动化计算的结果给出一系列指标，根 据这些指标可以对选 出的采矿方法进行技术 经济评价 。其中有年利润折现和 总 利 润 折 1 0 0 珧、商品的实物量与货币量产量、折算经营 费 、单位 基建投 资 、损失 贫 化造成 的损失 ， 等 等 。 按 照上面 列举 的全部 指标来衡 量 ，投 有 任何 一种选 出的采 矿 方法能 是最优 ，因为 这 些指标 各有不 同的倾 向。因此 ，就无 法提 出一 种能考虑 大多 数指标 影 响的综 台准 则 。 既使 选择 了一 种考虑所 有指 标权重 的最 优采 矿方 法方 案 这是一 个很 不 得体 的课 题 ， 因为 这只 能通 过一般 性 讨论来 寻找一 种折 衷 解 ，而不是 以数 学计算 为基 础 的 如果能 给 每一 种 指标 一 个 权 值 优先 杈 ，那 么问题 就被 简 化 r。这时 ，可 以用 程序先 进 行专 门的计算 ，在 此基础 上 根据采 矿方 法各方 案实 际应用 的优 越程度排 队。如 果用 户给 出某些 指标 的约 束范 围 ，或者 指 明 什么 指标是 主努 的 ，那 么 这种排 队是可 以实 现 的 。在其 它情 况下 ，刚按 矿 床全部 开采期 间的避 大总利 润、或 l蛙大 总刺 润折 现 值来进 行排 队。 某 些矿 床有几 种矿体 类型 ，需要 采 用不 同的采矿 方 法。上述选 择 方法仍 然适用 于 这 种复杂化了的情况。对于这种问题 ，可 阻先 选 出最 优采 矿方法组 合 ．然后 按上述 指标对 它们进 行排 队 。 程序 包 用PL ／ I 语吉 实 现 。机器 计算时 问与总的开采技术条件有关 ，因之血与第一 阶段选 出的采 矿方法 数量有 关 ，火致为 几分 钟 至一小 时 。运行 的 内存 容量为 1 8 O K。 译 自苏聪 r o p H b 【 曲 z , y p x a n ， l 98 8， N o．5 ， 26 ～ 29 朱敏译 李国乔校 1 9 8 9 年第 1期 维普资讯