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基于3DMine的露天矿开采境界的优化

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・试验研究・ 文章编号:1008—7524(2011103-0028-04 IM&P化工矿物与加工 2011年第3期 基于3 DMine的露天矿开采境界的优化’ 柳 波,陈广平 (科技大学土木与环境工程学院,100083) 擒要:在建立矿山地质数据库、实体模型及块体模型的基础上,运用3DMine矿业软件对露天开采境界进行优化I 并讨论了不同矿石价格及不同边坡角对露天境界的影响.同时分析了不同条件下剥采比的变化情况;在此基础上对露 天开采进行初步设计,为矿山开采了技术方案及决策依据. 关键词::露天开采;境界优化;初步设计I开采方案3DMine 中圈分类号:TD854 文献标识码:A 0 引言 影响边坡稳定的各种因素。

2露天境界优化 2.1 在露天矿山开采设计中,境界优化设计是一 个重要的环节,露天矿开采境界对露天矿的生产、 经营决策至关重要,在境界优化时应综合考虑地 质条件、开采成本、处理成本、矿石价格等多种因 素。

20世纪80、90年代出现了多种境界优化方 法,其中浮动圆锥法、L_G图论法最为常见,本文 运用3DMine矿业软件最大流最小割方法,以贾 家堡铁矿为例对露天开采境界进行优化。

1露天境界优化原则 露天矿优化设计的基础取决于矿坑内所有矿 石价值的总和。

即露天矿优化设计的目的就是确 定能够产生最大经济效益的露天开采境界,也就 是说,不论是扩大、还是缩小境界,其开采境界内 的所有矿石都应随着矿坑的下降而产出价值…。

圈定的露天开采境界应确保矿山生产的利润 为正值,即采用的境界剥采比不大于经济合理剥 采比;为充分利用矿床资源,在确保矿山企业盈利 的基础上应尽可能多的回收矿石;所圈定的露天 坑的边坡角应小于露天边坡稳定所允许的角度, 以保证露天采场安全。

在圈定露天开采境界时还 要充分考虑矿区水文地质条件的影响,避开严重 3DMine境界优化简介 3DMine采用最大流最小割原理,优化露天 开采境界,该方法经过严格的数学推导,具有数学 严谨性。

其本质与L_G图论法和线性规划法一 致,但算法时间复杂度简单,效率更优rz]。

3DMine境界优化模块有五个选项,分别为经济 模型、采矿成本、露天境界坡度、开采约束及输出 选项。

可以通过品位、矿石类型、块体属性三种方 式计算矿石价值。

2.2优化参数的选择 本文以本贾家堡铁矿为例,选取各参数。

在 本例中根据市场情况,品位为60%的精矿价格为 600元/t;采矿成本、选矿成本及剥岩成本根据贾 家堡铁矿实际情况确定;边坡角初步选定为450, 不考虑分区,之后边坡角将从44~55。

每增加1。

进行境界优化;每米附加运输费为,每下降一个台 阶增加2元,具体参数如表1所示。

2.3 3DMine境界优化过程 贾家堡铁矿有3条矿体,其中8#矿体从 180 m延深到--300 m,垂深大于500 m,--300 m - 收翦日期:2010-09-13 作者誓介:柳渡(1984一).男。

硬士研究生.研究方向:矿业系统工程I|E京科技大学土木与环境工程学院351信箱. 陈广平(1959一)。

男.硬士.教授.翻主任. ・28・ 万方数据

基于3DMine的露天矿开采境界的优化

・试验研究・ IM&P化工矿物与Ym_r. 2011年第3期 以下矿体厚度无明显变化,未尖灭,远景储量应很 大。

故贾家馒铁矿0 m以上采用露天开采,0 以下采用地下开采‘引。

表l 1TI 50%、一40%、一30%、一20%、一10%、10%、 20%、30%、40%输出嵌套坑,按每个回采台阶递 增输出台阶坑及按边坡角44--一45。

每增加1。

输出 露天坑。

露天境界优化参数 选矿回 采矿成本 /(元・t一1) 剥岩成本/ (元・t一1) 参数采矿回收/% 收率/% 图3境界内块体分布图 3境界优化结果分析 运行3DMine,选取露天开采境界优化模块, 采用以矿石类型方式计算价值,填人上述技术经 济参数。

如图1所示。

3.1 边坡角对露天境界的影响 边坡角是影响露天境界优化的重要因素,从 剥采比角度考虑,边坡角越陡越好,从安全生产方 面考虑。

则越缓越安全。

一般边坡角通过岩石稳 定性分析或参照岩体稳定性类似的矿山选取n】。

3DMine中可以通过分区在不同方向上有不 同的边坡角,也可以不分区有不同的边坡角.本研 究采用在不同的方向有相同的边坡角,通过对边 坡角从44~55。

度每增加一度进行境界优化得到 统计结果,如表2所示: 表2不同边坡角境界优化结果 图1露天境界优化参数图 同时在采矿成本、露天境界坡度、开采约束及 输出选项卡中输入相应参数。

保存参数后运行,开 始境界优化,得到最优境界如图2所示,境界内块 体分布如图3所示。

图2露天境界优化坑 之后,按矿石价格调整一70%、一60%、一 从表2可以看出,随着边坡角的增加,矿石 量、岩石量及总价值逐渐增大,平均剥采比逐渐减 ・ 29 ・ 万方数据

基于3DMine的露天矿开采境界的优化

・试验研究・ IM&P纯I矿渤与加I 终定为48。

2.5 2011年第3期 小。

结合该矿山的实际情况,考虑台阶要素及运 输道路,边坡角定为48。

3.2矿石价格对露天境界的影响 矿石价格在600元/t的基础上,从一50%至 40%每增加10%进行境界优化,得到不同市场价 格下的露天境界嵌套坑。

如表3所示: 表3不同矿石价格境界优化结果 23 2 丑1.5 鬃 蕊1 O.5 O {D..q.了D・那-10 q lq Zq 了q ●q 价格变化届 图5不同矿石价格的剥采比变化曲线 从图5可以看出剥采比随着矿石价格的上升 而急剧增大,增速先快后慢,当矿石价格大于540 元/t时,增速减慢。

2 lIl 0‘●21 丑眯露 O 0 O O O 6●2 O i"70l,,140125Il口,5&口O’,Ⅱ"15 Zq,-ID 台阶水平/I 从表3可以看出,随着矿石价格的提高,矿石 量、岩石量、总价值及剥采比逐渐增大。

当矿石价 格在480"-,840元/t时,底部台阶位于0 m位置; 当矿石价格在360~420元/t时,底部台阶位置 变化较大;当矿石价格小于300元/t时,该矿床 不值得开采。

3.3不同条件下剥采比变化分析 通过上述境界优化结果,分析不同边坡角、矿 石价格及不同台阶下的剥采比变化情况,如图4、 图5、图6所示。

155 图6不同台阶下剥采比变化曲线 从图6可以看出,剥采比从170 m台阶到 rn台阶急剧下降,从155 m台阶到125 rn台 阶变化平稳,之后呈线性增长趋势。

4露天开采方案设计 4.1参数选择确定 根据矿山实际情况及类似矿山经验,选取合 适的露天开采设计参数,如表4所示。

表4露天开采设计参数 44●,●O●7 411●,’U,l ’Z,】,●’’ 边坡角/(o) 围4不同边坡角的刺采比变化曲线 从图4可以看出,剥采比随着边坡角的增大 而减小,当边坡角为48~50。

时变化缓慢,考虑到 矿山的实际情况,结合台阶及道路要素,边坡角最 ・30・ 4.2露天开采设计 在3DMine中根据优化境界,选定道路、平 台、台阶坡面角等参数,设计最终开采境界‘引。

底 部周界根据优化境界内的底部0 m台阶的块体 万方数据

基于3DMine的露天矿开采境界的优化

・试验研究・ IM&P化工矿物与加工 2011年第3期 模型形态绘制,底部最小宽度为20 m。

绘制结果 如图7所示: 界优化。

嵌套坑的功能可以快速形成不同矿石价 格下的优化境界,并报告境界内的底部台阶位置、 岩石量、矿石量、剥采比、总价值等信息,台阶坑的 功能可以报告不同台阶的岩石量、矿石量、剥采 比、品位、总价值等信息。

b. 在不同矿石价格及边坡角条件下。

运用 3DMine矿业软件对贾家堡铁矿进行境界优化。

得出不同条件下的最优境界,为矿山的开采设计 依据。

图7露天开采底部周界 在底部周界的基础上。

先确定公路起点,再运 用3DMine矿业软件带公路扩展台阶及平台。

每 扩展一个平台,调整平台线使其包含由切割境界 内块体模型形成的台阶参考线。

在72 m台阶位 置,改变公路方向为逆时针,继续带公路扩展台阶 及平台.直至地表,结果如图8所示: C. 运用3DMine矿业软件,方便快捷地进 行露天开采设计,弥补了传统方式的一些缺点,结 果形象直观并可以根据需要在不同位置切割剖面 以及报告品位及矿石量等信息。

6参考文献 [1]龚元翔.铜厂铜矿三维可视化建模及露天境界优化技术研究 [D].长沙:中南大学.2008t 76 [42卢晋敏.大黑山钼矿露天境界及分期开采方案[D2.,北 京科技大学.2007t 41 [2]3DMine矿业工程软件帮助文档[M].:三地曼矿业 软件科技有限公司。

2010. [3]顿晓薇。

葛舒。

范立军.等.贾家售铁矿露天开采境界优化实 践[J].金属矿山.2010(3)16-117. rs]高祥.骆贞江。

蔡序淦.浅淡特大型露天矿境界优化及分期开 采[J].有色冶金设计与研究。

2010.31(1)I 2. 图8露天开采境界线文件 将露天境界线文件生成表面模型,如图9所 示。

境界内的岩石量5510万t,矿石量9533万t. 总价值38840万元。

3DMine—based optimization of limit of open—pit LIU Bo,CHEN Guang—ping (School of Civil&Environment Engineering.University of Science&Technology。

Beijing 100083。

China) Abstract:Based on established geological database.ore body Iron model and grade block model of Jiajiapu ware is Mine.3DMine soft. applied ore to optimize limit of the open—pit.The influence of and slope angles ratio on different prices open pit is discussed,and is the change of stripped under different conditions open analyzed. mining is As result in.the preliminary design for the pit 图9露天开采境界DTM模型 5结语 a. made,which provides technical mining. support and decision making for 3DMine矿业软件可以通过品位、矿石 Key words design i t open mining t pit limit optimization s preliminary 类型、块体属性等不同方式计算矿石价值,进行境 mining plan.3D Mine ・ 31 ・ 万方数据

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