黄金洞金矿采矿方法的优选.pdf

I S SN 1 67l一29 00 CN 431 3 4 7／TD 采矿技术第8卷第5期 Mi n i n g Te c h no l o g y，Vo 1 ． 8， No． 5 2 0 0 8年 9月 S e p． 2 0 08 黄 金 洞 金 矿 采 矿 方 法 的 优 选 肖 宏 ， 刘 文剑 ， 刘玉红 1 ． 二十三冶建设集团公司 ， 湖南 长沙4 1 0 0 2 6 ； 2 ． 中南大学地学环境工程学院 ， 湖南 长沙4 1 0 0 8 3 摘要 针对黄金 洞金矿采矿方法选择 的系统性难题 ， 引用灰 色和层 次性 系统分析理论 ， 从安全性、 环境保护和技术指标 3方面考虑 ， 建立 了采矿方法优选的灰色层 次性综合评判 模式。通过层次性方法确定其权重、 灰色关联分析法确定评价 因素间的关联度， 结合评判 模式得 出采矿方法的优劣顺序。矿山根据优化结果采 用了无底柱上 向干式充填采矿法。 实践证 明， 采用该方法取得 了良好的经济效益和环保效果 ， 作业安全性也大大提高。 关键词 采矿方法； 灰 色层次综合分析 ； 优化选择 黄金洞金矿位于平江县县城东 7 2 k m处 ， 该矿 历史悠久 ， 在实践开采过程 中采用了多种采矿方法 ， 如全面法 ， 房柱法 ， 崩落法 ， 留矿法 ， 残矿 回收法等。 但因该矿三号脉顶底板较 为破碎 ， 矿体倾 角 5 0 。～ 6 0 。 ， 品位在 4 g 左右 ， 矿脉厚度 1 ． 5 i n左右 ， 且矿体 和围岩 、 夹石界线不清楚 ， 一直是矿 山开采的难题 。 经过多年的实践 ， 并运用灰色层次性原理 ， 解决了该 矿采矿方法优化选择的系统性难题。 一 1 采 矿方法 的优选模 式 1 ． 1 评价因素及分析模型的确定 影响采矿方法 的选择因素很多 ， 综合考虑安全 、 环保和技术指标等因素 ， 建立评价方案选择的二级 模糊综合评判模型， 如图 1 所示。其中 ， 一级灰色评 判选取了单因素 9项 ， 单 因素有丰富的评判 内涵 ， 可 以进一步细化 ， 如 围岩特性是指不 同的采矿方法将 对矿体顶、 底板稳定性的影响。 采矿方法评判因素 J 耋 『 I 堡 I l 垫 颦 堡 l r1] rt- } rr] 陶 闺 圈 冈 国 图 者为优选方法 。 根据上述分析 ， 可建立如下采矿方法优选的综 合评判计算模型 r D 1 ] r l 。 1 ] D I D 2 I l ‘ l 1 L D j L J 式 中 W为二级评判权重的模糊集 ， Wi i 1 ， 2 ， 3 为一级评判权重 的模糊集 ； i 1 ，2 ，3 为一级 灰色评判的评语集 ， 即评判矩阵 ； D i 1 ， 2， 3 既 是一级灰色评判 的结果集 ， 又是二级灰色评判 的因 素集。在该计算模型中， 需要确定权重集 及评语 集 1 ． 2 评价指标权重的确定 确定指标体 系后 ， 对评价指标权重 的赋值是综 合评价的关键 问题 。确定权重向量的方法有多种 ， 本文采用 S A A T Y T L提出的 1～ 9及其倒数标度法 ， 将两两因素之间的 比值评定后构成判断矩阵。采用 特征根解法 ， 得出判断矩阵的最大特征根及其所对 应的特征向量 ， 正规化后即为权值集 。为 防止判 断矩阵偏离一致性 ， 以致影响最终决策 ， 同时对 A ⋯ 进行一致性检验。 根据上述步骤 ， 可得采矿方法评判的层次排序 结果权重集 见表 1 。 表 1 层次排序结 果权 重集 维普资讯 6 采矿技术 1 ． 3 评 语集 确 定 由图 1可知 ， 采矿方法综合优选过程中， 许多指 标之间相互关系 比较复杂 ， 而且有些是定性 ， 如围岩 特性 ， 有些是定量的 ， 如贫化率和损失率 。 对于定性指标的量化 ， 可将定性指标分成 4个 等级 ， 分别为优、 良、 中、 差 ， 即当因素指标为优时 ， 评 定值为 0 ． 9 ； 因素指标为 良时 ， 评定值为 0 ． 7； 因素指 标为中时 ， 评定值为 0 ． 5 ； 因素指标 为差 时， 评 定值 为 0 ． 3 ； 当因素指标介于两个等级之间时， 评定值取 这两个等级评定值之间的值。参与评估 的人员应属 于专业技术人员 ， 具有相应 的专业知识和工程实践 经验 ； 对于某一个 因素 ， 若给定相应 的条件 ， 根据工 程经验， 是可以分辨采矿方法对某一个因素 的影响 关系 ， 取各评估人员评定值 的平均数 。对于定量指 标 ， 由于参评指标有不 同的量纲 ， 通常用该数据与数 据均值相除 ， 得出无量纲数据 ， 或 1一 ， 记为 { } ， i 1 ， 2 ， ⋯m， k1 ， 2 ， ⋯ ， n ， X k 为第 i 种技 术方案的第 k个参评指标无量纲化处理后的数据。 分析得出的无量纲数据 ， 需用关联系数公式确 定关联程度 ， 首先确定参考数列 ， 记为 { X 。 } ， K 1 ， 2 ， ⋯， ／7 , ， 即从各评价对象的同一指标中所选 的最 优的一个所组成的数集。然后 ， 用式 2 将第 i 种采 矿方法评价指标数列与参考数列相 比较 ， 得出第 k 个指标 的灰色关联系数 ， 从而组成评语集 。 m i n m i n I x 。 Ij} 一 X , 1 I p m a x m a x l x o k 一 X i I x o k 一 l k l p , mx , Tx I x o k 一 k I ‘ 2 式中， P为分辩 系数 ， 一般取 0 ． 5 ， i 1 ， 2 ， ⋯， m， k 1， 2， ⋯ ， n 。 2 应用分析 2 ． 1 采矿方法的优选 为了找 出最优 的采矿方法 ， 黄金洞金矿选用常 用的全面法、 房柱法、 崩落法 ， 和因以前单纯考虑采 矿成本 ， 未采用 的充填法。根据上述采矿方法 的优 选模式中评语集 的确定方法和多年采矿方法的技术 参数 ， 得出各评价指标的因素值 见表 2 。 将表 2中 4种采矿方法评价指标 的因素值 ， 用 评语集 确定的方法， 其中贫损率指标采用两率的 平均数 ， 得出评语集 见表 3 。 将表 1 ， 表 3数据代人式 1 ， 可得综合评价结 果 A[ 0 ． 5， 0 ． 6 6， 0 ． 4 3 ， 0 ． 8 1 ] 。即运用灰色层次 综合评价模式 ， 综合考虑各方面因素， 得出采矿方法 的优劣顺序为 充填法 、 房柱法 、 全面法和崩落法 。 表 2 4种 采矿 方法评价 指标 的因素值 ①参考东坪金矿上向分层干式充填采矿法 的指标 表 3 4种 采矿 方法评价 指标 的评价值 2 ． 2结果检验 通过 以上论证 ， 该矿决定继续增加采矿费用的 投入 ， 采用无底柱上向于式充填采矿法。实验矿块 选在三号脉 V 矿体 2 8 7 m中段。该矿体主要特点 矿体是蚀变板岩型 ， 顶底板稳定性差 ， 节理 、 裂隙发 育 ， 倾角 5 4 。 左右 ， 脉厚 1 ． 5 m左右 ， 品位 4 ． 2 g ／ t 左 右 。采场布置见 图2 。 图 2 无底柱上 向干式 充填 采矿法 1 一 联络道2 一行人上 山3 一临时支护4 一下 矿上山 5 一 无矿矿 柱6 一沿脉平 巷7 一竹 笼 8 一 充填料9 一 充填上山1 0 一密集木支护 1 1 一已充填上山 1 2 2 3 7 m脉外平巷1 3 2 8 7 m脉外平巷1 4 一备采矿块 通过充填采矿法试验 ， 得到了贫化率 ， 回收率 ， 下转第 l 6页 维普资讯 1 6 采矿技术 3 ． 3采空 区大小 通过对勘测获得的平面图和剖面图进行采空区 体积估算， 估算 I 号矿带 8 1 4 m标高以上空区总体 积 1 2 7 2 4 0 0 m ， 其中已被填充的空区体积 7 0 7 4 9 7 m ， 未被填充的空区体积 5 6 4 9 0 3 m 。9 1 0～8 1 4 m 区段未被填充 的空区体积估算为 5 0 9 9 0 3 I n ， 9 1 0 m 标高以上未被填充的空区体积估算为 5 5 0 0 0 m 。 4 结 论 1 通过本次地球物理勘测 ， 基本查明了云南 省昭通市铅锌矿古采空 区I号矿 带 有效勘测空 间范围内的地质异常区域 ， 根据其异常反映， 通过与 掌握的原始资料进行 比较分析 ， 正确推断并解释 了 勘测范 围内的地质异常体 ， 圈定 了异常体的平面位 置与大小。 2 勘测结果表明 ， 本次所施测 的瞬变电磁 中 的 2线 、 l 0线 、 1 4线、 l 8线 ， 其地质异常体 即空区位 上接第 6页 采矿费用 ， 充填费用 ， 入选 品位的指标其与该矿原来 所用采矿方法的指标对比见表 4 。 表 4采矿方法指标对 比 采 矿 施 弩 跳g ／ t 芎 7 t．／ t 全 面 法 7 41 1 3． 5 8 8 7 2 3 0 8 8． 7 5 31 ． 5 1 4 0 9 8 51 房柱法 7 9 6 1 3 ． 7 4 8 7 2 5 9 2 0 ． 9 5 3 1 ． 5 1 5 4 7 4 5 3 ． 9 崩落法 7 8 5 0 3 ． 6 8 8 7 2 5 1 2 7 ． 6 3 1 ． 5 1 5 3 2 9 2 8 垄堕鲨 兰 兰 兰 注 混入废石 品位 1 ． 2 g／t ， 精矿金按 8 0元／ g 计算。 从表 4可以看出 ， 充填采矿法 比其它采矿方法 能取得更好的经济效益 ， 并且有效地利用 了矿产资 源 。通过推广充填采矿法 ， 该矿取得了明显 的综合 经济效益 入选 品位 由原来 的 3 ． 1 g ／ t 提 高到 3 ． 8 g ／ t ， 增加了选矿厂 的产值 ； 作业人员安全性大大提 高 ， 死亡率 ， 千人负伤率 明显下降； 减少 了因采矿陷 落造成的地质灾害， 排水费用和废石占地费用也相 应下降。 置在剖面图上反映较好 ， 而其它测线反映次之。 3 本次空 区勘 测工作 因地形 条件等客观原 因， 个别测线剖面图上空区边界不甚完整 ， 有待进～ 步分析与研究。 参 考文献 [ 1 ] 任基林 ， 邓金灿 ， 苏亚汝 ， 等． 瞬变电磁 法在探 明某矿 区采空区 方面 的应用 [ J ] ． 矿产与地质 ， 2 0 0 1 ， 3 ． [ 2 ] 刘继东 ， 史健涛． 瞬 变电磁测 深法 在煤 矿工 程勘察 中的应用 [ J ] ． 西安工程学院学 报， 1 9 9 9， 2 ． [ 3 ] 梁爽 ， 李志 民． 瞬变电磁法在阳泉二矿探测 积水采空 区效果 分析 [ J ] ． 煤 田地质与勘探 ， 2 0 0 3 ， 4 ． [ 4 ] 郭崇光 ， 刘君． 综 合 电法 在采空 区探 测 中的应用 [ J ] ． 科技 情报开发与经济 ， 2 0 0 4， 2 ． [ 5] 刘武 皓 ， 文 学宽． 地球物 理勘 探在 探测煤 矿 采空 区覆岩 “ 两 带” 中的应用[ J ] ． 北京地质， 1 9 9 9 ， 1 ． 收稿 日期 2 0 0 8 0 5 0 6 作者 简介 王洪 武 1 9 6 3一 ， 男， 湖 南湘 乡人 ， 高级 工程 师 ， 博士研究生， 主要从事采矿工艺技术及矿业材料研究。 3 结 论 1 采矿方法的优化选择是系统性难题 ， 本文 引用灰色系统和层次性分析理论 ， 给出适合采矿方 法优选模式 ， 主要从安全性 ， 环境保 护和技术指标 3 方面考虑， 组成灰色层次性综合评判模型。 2 通过采矿方法灰色层次性综合评判优选模 式的选择 ， 指出充填法优于其它 3种采矿方法。黄 金洞金矿试用 了无底柱上 向干式充填采矿法 ， 实践 证明 ， 采用该方法取得了良好的经济效益 ， 作业人员 的安全性大大提高 ， 说明了采矿方法优选模式评价 结果的可靠性和适用性。 3 在优选模式 中， 评 价指标 内容的全面性和 权重值的合理性是该评价方法的关键所在 ， 因而 ， 要 细致地研究影响采矿方法选择项 的各个因素及每一 个 因素的影响程度 ， 量化标准根据实际情况不断调 整， 以求不断完善。由于计算步骤的固定， 适合编写 计算机程序进行运算 ， 以减少人为的误差 。 参考 文献 [ 1 ] 中国黄金生产 实用 技术编委会 ． 中 国黄 金 生产 实用 技术 [ M] ． 北京 ， 冶金工业出版社 ， 1 9 9 8 ． 收稿 日期 2 0 0 8 0 3 2 4 作 者简介 肖 宏， 男 1 9 7 1一 ， 湖 南宁 乡人 ， 工程 师 ， 主要 从事采矿方法研究， E ma i l x h 8 0 1 4 s o h u ． t o m。 维普资讯