基于模糊集的露天边坡台阶矿柱采矿方法选择.pdf

1 S S N l 0 o 52 7 6 3 C N 4 31 2 1 5 ／ T D 矿业研究与开发 第2 6卷 第2期 MI N I NG R ＆ D ，V o I ． 2 6， No ． 2 2 O o 6年 4月 Ap r ． 2 0 0 6 基 于 模 糊 集 的 露 天 边 坡 台 阶 矿 柱 采 矿 方 法 选 择 柳小胜 ， 宋嘉栋 ， 褚洪涛 长沙矿山研究院， 湖南 长沙4 1 0 0 1 2 摘要 在露天矿生产期间露天边坡平台矿柱的回采是矿 山 开采中的难点之一。针对会 东铅辞矿西南边坡平台矿柱提 出了3种回采方案 ， 首先进行了技术经济比较 ， 然后应用模 糊数学方法进行 了综合评判， 所选择的优选方案取得 了良好 的经济社会效益。 为该矿边坡平台矿柱的回采和其他矿山的 类似情况提供 了经验。 关键词 露天开采； 边坡平台矿柱； 模糊数学； 采矿方法 中图分类号 T D 8 5 6 ． 4 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 5 2 7 6 3 2 0 0 6 0 2 0 0 2 2 0 2 S e l e c t i o n o f t h e Mi n i n g M e t h o d f o r S l o p e B e n c h Pi l l a r Ba s e d o n F u z z y S e t i n a n Op e n P i t L i u Xi a o s h e n g，S D J i a d o n g， C h t t Ho n g t a o C h a n g s h a I n s t i t u t e o f Mi Mn g R e s e a r c h ， C h a n g s h a ， H u n a n 4 1 o o 1 2 ， C h i n a Ab s t r a c t O n e o f d i mc u l t i e s i n o D e n c a s t o p e r a t i o n i s t O mi n e t h e s l o p e b e n c h p i ll a r ． T h r e e s t o p i n g s c h e me s o f t h e be n c h p i l l a r o n t h e s o u t h w e s t o pe np i t s l o p e i n Hu i d o n g L e a d z i n c Mi n e w e r e p u t f o r wa r d．A t fir s t ．h e t h r e e s c h e me s we i c o mp a r e d i n t e c h n o l o g y a n d e c o n o my ，t h e n，t h e c o mp r e h e n s i v e a s s e s s me n t o n t h e s e s c h e me s Wt lS ma d e b y u s e o f f u z z y ma t h e ma t i c s me t h o d ． B y t h e U S e o f t h e s e l e c t e d o p t i ma l s c h e me g o o d e c o n o mi c b e n e fi t h as b e e n o b t a i n e d ，T h i s p r o v i d e s s o me e x p e r i e n c e s f o r t h i s mi n e i t s e lf a n d o t h e r s i mi l ar mi n e s t o mi n e s l o pe ben c h p i ll a r Ke y W o r d s Open c a s t 。 mi n i n g，S l o pe b e n c h p i ll a r ， F u z z y ma t h - e ma t i c s ，Mi n i n g me t h od 四川会东铅锌矿露采边坡上的平台矿柱主要赋 存在 2 0 0 4 I n 水平以上， 矿量约占2 0 0 4 In水平以上 地采储量的6 0 ％。在边坡平台上出露大量富矿体， 出露矿体的回采将是会东矿采矿过程中技术难度最 大、 管理最复杂的环节， 直接影响到矿山产量的平稳 过渡、 边坡稳定、 矿石资源的充分回收。会东铅锌矿 和长沙矿山研究院一起就边坡平台矿柱开采方法进 行研究 ， 以寻求技术可靠、 经济合理、 符合矿山发展 的采矿方法 。 1 边坡平台矿柱开采技术条件 会东铅锌矿露天开采东部的富矿段， 设计最终 坑底为 1 9 8 0 In， 最大采深为 3 7 5 In 。露天采场边坡 范围出露地层包括 5个工程地质岩组 ， 其中西部边 坡岩性组合复杂， 软硬层交替出现， 且赋存黑破岩 组， 扭裂带断裂呈北西向贯穿西部边坡， 其岩性松软 破碎， 抗滑力弱， 易崩塌， 极不稳定， 是造成滑坡的主 导因素， 曾在雨季先后发生过 3 次滑坡， 已对其进行 联合加固。 边坡平台矿柱是指分布在露天开采平台上的矿 段， 其本来作用是形成正常安全的露采系统， 项目 研 究的平台矿柱在露采后还具有运输、 安全的作用， 有 2 O 6 4 公路通往材料库， 有 2 0 4 0公路通往下部露天 采场， 且 目前的边坡角已达到安全极限， 平台必须留 下来维护边坡稳定。因边坡下赋存矿量大， 品位高， 在较长的保留期间可能受到民采破坏 ， 造成矿产资 源浪费、 损失， 但更严重的是会给边坡造成安全隐 患， 影响露采的继续进行。同时， 随着露天开采至 2 0 3 0水平， 其矿石品位急剧下降， 给配矿造成一定 难度。研究试验 的边坡平 台矿 柱是 2 0 4 0 2 0 6 4 In 标高之间的西边坡富矿段。该部分矿体出露边坡长 2 0 In， 矿体为含矿白云岩，，系数 6～ 8 ， 在该部分矿 岩中并无大的断层， 边坡较稳固。 2 回采方法初选及技术经济比较 经研究， 平台矿柱的回采考虑在露采结束后采 用崩落法或充填法与边坡下的其他矿体一起采出， 崩落法为垂直边坡的盘区阶段连续崩落法 方案 Ⅱ ， 充填法为分层充填法 方案 Ⅲ 。若选用崩落 法回采， 将造成比较大的贫化损失率； 采用充填法回 采矿柱， 将至少损失 2 0 ％的护壁矿量。平台矿柱均 为高品位富矿， 降低采矿贫化损失率能显著地提高 收稿 日期 2 0 0 51 20 8 作者简介 柳小胜 1 9 8 0 一 ， 男。 湖南邵阳人。 硕士研究生， 研究方向为采矿工程 维普资讯 柳小胜， 等 基于模糊集的露天边坡台阶矿柱采矿方法选择 2 3 矿山经济效益， 若预先回采边坡平台矿柱 ， 贫化损失 率小， 而且可以解决 民采和配矿问题。各采矿方法 经济技术比较见表 l 。在露天开采期间用垂直边坡 的分条留矿嗣后充填采矿法， 同步回采边坡平台矿 柱， 然后用混凝土充填并辅以锚固措施形成人工矿 柱 方案 I ， 既不影响边坡的稳定和露采的继续进 行， 而且通往材料库的2 0 6 4水平公路可以临时改道 从2 0 4 0 水平绕上去。 表 1 各开采方案的技术经济比较 回采方案 加 Y r ／ 固成 t 暂旁 方 案 I l 7 ． 7 3 2 1 0 4 8 ． 7 8 3 3 9 0 1 ． 7 6 1 2 8 5 2 ． 9 8 方案 II 1 7 5 7 6 ． 2 3 3 0 1 3 4 ． 9 1 2 5 5 8 ． 6 7 方案I I1 1 6 8 3 3 ． 2 1 2 7 1 2 1 ． 4 1 1 0 2 8 8 ． 2 从表 l 可以看出， 预留平台矿柱的充填法总体 效益差， 因此首先淘汰； 人工平台矿柱的方案 1 ．在损 失率、 贫化率方面要优于崩落法， 在矿山效益方面优 势微弱； 而崩落法在生产能力、 机械化程度、 安全性、 边坡稳定性， 尤其是与露天生产的协调等方面都要 优于人工平台矿柱方案。为了全面评价两种回采方 法 ， 达到优选的目的， 应用模糊数学矩阵最优化决策 原理进行综合评判。 3 回采方法的模糊数学矩阵综合评判 根据某一类指标在选择中所占重要程度， 在不 同指标上分配一项权重系数， 以表示某项指标的重 要作用， 值越大越重要。而权重系数的确定， 可使用 戴尔菲法， 即请有实践经验的专家和工程技术人员 共同打分， 以减少人为因素影响。根据本矿的实际 情况 ， 和两种方法各 自的特点 ， 评价时考虑了如下因 素 安全性， 矿山的经济效益， 损失率 考虑民采丢 矿 ， 采场生产能力， 工艺复杂程度， 管理难易， 露采 影响程度， 开采条件， 氧化率， 贫化率， 环境保护， 边 坡稳定性和机械化程度， 通过专家和技术人员打分， 并归一化处理后得权重系数矩阵 A为 0 ． 0 9 0 0 ， 0 ． 0 8 4 6， 0 ．1 0 3 8， 0 ． 0 7 5 3， 0 ． 0 6 6 5， 0 ． 0 5 0 1 ， 0 ．1 0 1 2， 0 ． 0 6 2 0， 0 ． 042 0 ， 0 ． 0 8 1 1 ， 0 ． 0 6 3 2 ， 0 ． 1 2 0 1 ， 0 ． 0 6 0 1 由于回采方法各指标的单位不同， 为具有可比 性， 首先对其进行无量纲化处理， 将各指标值用[ 0 ， 1 ] 区间中的数值表示， 这个数值称为评价因素的隶 属度 r 对于定性指标， 采取由专家组按照最差 0 ． 1 、 很差 0 ． 2 、 差 0 ． 3 、 较差 0 ． 4 、 中 0 ． 5 、 较好 0 ． 6 、 好 0 ． 7 、 很好 0 ． 8 、 最好 0 ． 9 9级标 准进行评判， 再求平均。对于定量指标， 隶属度r 函 数作如下规定 正指标 f o - 反指标 1 一 州 式中 r 第 i 个回采方法的第．『 指标的隶属度； r 第 i 个回采方法的第 指标； 各回采方法的第 j 指标的最大值。 得到各因素的主要指标因素见表 2 。 表2 两种方案的指标因素 根据表 2 的采矿方法函数值 ， 得模糊关系隶属 度矩阵为 R 得到两种采矿方法的相对选择率 A R 0 ． 7 7 4 4 8 7 ， 0 ． 6 7 4 7 3 ， 即人工平台矿柱方案的相对 选择率明显高于预留平台矿柱方案的崩落法。 4 结 论 模糊综合评判法综合地考虑了各主要因素对采 矿方法选择的影响， 合理地评判了每一个可行的选 择方案 ， 减少 了人为挑选最佳方案的主观性。目前 ， 会东铅锌矿使用人工平台矿柱方案已回收了约2 O 【 下转第7 6页 0 m m。 0 o m脚 0 0 O O 0 O 0 。 “ 0 0 O m O 维普资讯 7 6 矿 业 研 究 与 开 发 2 0 0 6， 2 6 2 所示。 表 1 数据库表结构 2 程序实现。程序用 P o w e r B u i l d e r 平台的 P o w e r S c r i p t 脚本语言编写。包括定义变量、 图纸文 件读取、 查询、 修改、 保存等。部分关键代码如下 b 1 0 b i b l m o d e ／ ／ 存储图形文件 S t r i n g i s _mo d e_p a t h“ C ＼ t e mp ”／ ／ 临时文件路径 I n t e g e r d r a w i n g ． ．i d／ ／ 图纸号变量 b l o b i b l _r o a d ／ ／ 读取图形文件 S t r i n g d e f e x t ” d w g ”／ ／ 图纸文件后缀 r e t G e t F i l e O p e n N a me ” 选择 A u t o C A D图形文件”， t x t ． n a m e ， n a me d ， d e f e x t ， fi l t e r ／ ／ 打开文件流提示 i f r o t 1 t h e n U 』l e l e nF i l e L c n g t h t x t n a m e f h F i l e O p e n t x t n a r n e ， S t roa mMode ， R e a d ， L o e k R e a d i ff h 1 t h e n i b l _m ode b l o b 々 i s mo d e_p a t ht x ma me i f l l f fl e l e n 3 2 7 6 6 t h e n／ ／ F i l e R e a d只能读小于 3 2 7 6 6的 文件 ]i l o o p s U 』l e l e n一1 ／ 3 2 7 6 6 1 F o r u _ i I t o ] i l o o p s ／ ／ 大文件分为循环几次读 l l _t y p e _ r e a dF j 1 e R e a d t h ， l b l roa d i b l _mo d ei b lmo de i b l _r oa d __n e w p o sI I _new_p o sH_b y t e_roa d F i l e S e e k 1 h ， I I_ n e w _ p o s ， F R O MB E G I N N I N G next F i l e e l o s e ／ ／ 关闭文件流 E n d i f ／ ／结束条件语句 E n d i f ／ ／ 结束条件语句 E n d if／ ／ 结束条件语句 3 系统窗口。系统窗口包括查询条件录入部 分、 结果显示部分和功能按钮部分。图纸管理主窗 体见图3 。 4 结 论 图3 图纸管理主窗体 地测管理信息系统是矿山管理信息系统的重要 部分， 而图纸管理又是地测管理信息系统的难点和 重点。本文介绍的地测管理系统的框架及其图纸管 理模块的设计与实现方法克服了传统方法的缺点， 实现了图纸管理的数字化和网络化， 方便了操作， 增 强了数据的安全性。用本文方法设计的地测管理系 统在新城金矿获得应用， 效果良好。 参考文献 【 l 】 姜诸男， 赵德孝 ， 孙豁然． 矿石入选品位优化决策支持系统的 开发[ J ] ． 矿业研究与开发， 2 0 0 3 ． 2 3 4 4 3 - 4 5 ． [ 2 ] 张德武， 张汉阔， 姜谙男． 基于 l n t r a n e t 的新城金矿管理信息系 统研究与开发[ J ] ． 矿业研究与开发， 2 0 0 3 。 2 3 3 4 3- 4 5 ． [ 3 ] 夏云． 现代计算机 网络技术与应用 [ M] ． 北京 科学出版 社 ， 1 9 9 8， 1 1 ． [ 4 ] 张幼蒂， 王玉浚． 矿山系统工程[ i ] ． 徐州 中国矿业大学出版 社 ， 2 0 0 0， 1 ． [ 5 】 崔巍． P o w e r B u i ld e r 7 ． 0 数据窗E l 程序设计[ M ] ． 北京 清华 大学出版社。 2 0 0 0 。 1 1 ． 上接第 2 3页 万 t 矿石， 实现经济效益近亿元。经过协调， 基本没 有影响露天生产， 经过边坡加固， 西边坡稳定系数没 有降低。 露天矿边坡平台矿柱的回采是采矿中的一个难 点， 除会东矿外， 在国内外无相关先例。本文的研究 和实践证明了人工平台矿柱的可行性． 为其它平台 矿柱和其他矿山的类似情况的开采提供了经验。 参考文献 [ 1 ] 周爱民． 会东铅锌矿边坡矿柱开采方法 [ J ] ． 矿业研究与开 发， l 9 9 6 ， 3 5 8 ． [ 2 ] 肖 木恩． 模糊数学在采矿方法选择中的应用[ J ] ． 矿业研究与 开发， 2 0 0 3 。 2 1 5 一l 7 ． [ 3 ] 冯保成． 模糊数学实用集粹[ M ] ． 北京 中国建筑工业出版社， 1 9 9l 8 59 5． 维普资讯