張伶年,尹彥波

(1.桃江久通銻業(yè)有限責(zé)任公司, 湖南桃江縣 413400;2.長(zhǎng)沙礦山研究院, 湖南長(zhǎng)沙 410012)

急傾斜極薄礦脈采礦方法優(yōu)選研究

張伶年1,尹彥波2

(1.桃江久通銻業(yè)有限責(zé)任公司, 湖南桃江縣 413400;2.長(zhǎng)沙礦山研究院, 湖南長(zhǎng)沙 410012)

結(jié)合板溪銻礦礦床特征,采用方案技術(shù)比較、綜合經(jīng)濟(jì)比較和模糊綜合評(píng)判三種技術(shù)方法比較優(yōu)化選擇采礦案,確定了上向水平分層廢石充填采礦法為礦山開采的最優(yōu)采礦方法,并在生產(chǎn)實(shí)際中得到了應(yīng)用,取得了良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果。

采礦方法選擇;上向水平分層廢石充填采礦法;急傾斜薄礦脈

桃江久通銻業(yè)有限責(zé)任公司(原桃江縣板溪銻礦)所開采礦體為急傾斜薄礦體,有用礦物為輝銻礦。礦體具有傾角陡、厚度小、品位較高;礦體及圍巖節(jié)理裂隙較發(fā)育、尖滅再現(xiàn)常見;礦巖分界明顯,較易于分離;礦體與上下盤圍巖一般有斷層面相隔、埋藏深度大等特點(diǎn)。原采用留礦法回采,常出現(xiàn)礦石放不下等問題,后改為硐室取石的干式充填法回采。由于每次爆破后有大量品位很高的粉礦落入充填料中,其金屬損失量約為15%左右,且采場(chǎng)生產(chǎn)能力小,采礦效率低、貧化大、成本高,采場(chǎng)作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大,同現(xiàn)代采礦技術(shù)相比,在采礦工藝、采礦效率、采礦經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)等方面,尚存在進(jìn)一步改進(jìn)和完善的空間。

1 采礦方法優(yōu)選

根據(jù)研究礦體賦存條件,初步擬定采礦方法方案為:硐室取石充填采礦方法(方案Ⅰ);上向水平分層廢石充填采礦法(方案Ⅱ);砌柱電耙留礦采礦法(方案Ⅲ);削壁充填采礦法(方案Ⅳ)。

從板溪銻礦礦體開采技術(shù)條件、礦山現(xiàn)有技術(shù)裝備現(xiàn)狀和礦山生產(chǎn)實(shí)際出發(fā),制定本采礦方法方案應(yīng)遵循的基本原則是:安全原則;高效原則;低貧損原則;低成本原則;工藝簡(jiǎn)單。

為優(yōu)選適宜的采礦方法,從技術(shù)比較、綜合經(jīng)濟(jì)比較以及模糊綜合評(píng)判三個(gè)方面進(jìn)行了方案優(yōu)選。

1.1 采礦方案技術(shù)比較

上述初選的4個(gè)采礦方案,在桃江久通銻業(yè)有限責(zé)任公司開采礦體賦存條件下,都是可以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案,各方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及其優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

綜合表1所列各方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及優(yōu)缺點(diǎn)可以看出,各方案從優(yōu)到劣的排序可列為方案Ⅱ、方案Ⅳ、方案Ⅰ和方案Ⅲ,其中方案Ⅲ由于礦體具有氧化結(jié)塊的趨勢(shì),如采下礦石存貯時(shí)間過長(zhǎng),易引起結(jié)塊而影響重力放礦。

表1 各方案技術(shù)比較

1.2 采礦方案綜合經(jīng)濟(jì)比較

為全面、準(zhǔn)確衡量各方案,對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行了綜合經(jīng)濟(jì)比較。在經(jīng)濟(jì)比較中,采用和參照礦山現(xiàn)階段各項(xiàng)作業(yè)成本和相關(guān)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為計(jì)算依據(jù),以1000t地質(zhì)儲(chǔ)量和含銻品位15%為計(jì)算基準(zhǔn),考察各方案的最終經(jīng)濟(jì)效果。各采礦方案綜合經(jīng)濟(jì)比較見表2。

從表2可知,以單位采出礦石所獲利潤(rùn)和單位地質(zhì)礦量所獲利潤(rùn)作為衡量指標(biāo),各方案從優(yōu)到劣的排序可列為方案Ⅳ、方案Ⅲ、方案Ⅱ和方案Ⅰ。

表2 各方案綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

1.3 采礦方案模糊綜合評(píng)判

為了全面準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)各方案,達(dá)到最優(yōu)化的目標(biāo),考慮到選擇采礦方法需要考慮的因素很多是不定量因素,具有模糊性,因此,采用模糊數(shù)學(xué)理論對(duì)各方案進(jìn)行分析和綜合評(píng)判是比較合理的。

根據(jù)桃江久通銻業(yè)有限責(zé)任公司的具體情況,最佳采礦方法A主要考慮以下幾個(gè)因素:安全因素(B1)、經(jīng)濟(jì)因素(B2)、資源因素(B3)、效率因素(B4)。各層次諸因素間的關(guān)系見圖1。各分指標(biāo)(C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8)對(duì)總目標(biāo)A的權(quán)重分配值可由表3計(jì)算求得。

圖1 采礦方法選擇層次結(jié)構(gòu)

表3 因素權(quán)重W值的計(jì)算

由表3可知,W=(0.46,0.05,0.09,0.02,0.02,0.10,0.21,0.05)。

由初選結(jié)果可知,決策論域{方案Ⅰ,方案Ⅱ,方案Ⅲ、方案Ⅳ},影響采礦方法選擇的主要因素集合為V={頂板安全C1,通風(fēng)條件C2,采礦成本C3,采切比C4,損失率C5,貧化率C6,采礦工效C7,生產(chǎn)能力C8}。上述各因素中定量指標(biāo)參考本礦和國(guó)內(nèi)外類似礦山選取,定性指標(biāo)則由專家按最差、差、較差、中等、較好、好、最好等7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)比,各方案主要因素指標(biāo)見表4。

表4 各方案主要因素指標(biāo)

為具有可比性,首先需要對(duì)表4中的數(shù)量指標(biāo)去量綱化,之后構(gòu)成一個(gè)評(píng)價(jià)矩陣R:

運(yùn)用加權(quán)平均模型M(·,⊕)對(duì)各方案進(jìn)行評(píng)價(jià),A=W°R,計(jì)算結(jié)果為:

用模糊數(shù)學(xué)方法計(jì)算得出方案Ⅰ、方案Ⅱ、方案Ⅲ、方案Ⅳ的評(píng)價(jià)特征值分別為0.441、0.588、0.837和0.502,根據(jù)最大隸屬度原則可以得出優(yōu)勢(shì)方案的排序?yàn)榉桨涪蟆⒎桨涪?、方案Ⅳ和方案?方案Ⅲ在模糊評(píng)價(jià)中具有優(yōu)勢(shì)。

2 采礦方法方案確定

各方案經(jīng)過技術(shù)比較、綜合經(jīng)濟(jì)比較和模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判,對(duì)各方案所能達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和固有優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了較為系統(tǒng)、深入細(xì)致的分析。方案技術(shù)比較:方案Ⅱ顯示出一定的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),一是表現(xiàn)在采場(chǎng)生產(chǎn)能力、采礦損失率、采礦貧化率和采礦直接成本的綜合優(yōu)勢(shì)上,二是在井下就地消化了掘進(jìn)廢石,特別是采場(chǎng)以上中段產(chǎn)生的廢石可以不經(jīng)提升直接進(jìn)入采場(chǎng)充填,將大大減少井下廢石的提升運(yùn)輸費(fèi)用;方案Ⅲ則由于其礦石具有氧化結(jié)塊趨勢(shì),留于采場(chǎng)中的礦石可能產(chǎn)生結(jié)塊而影響礦石的最終放出。綜合經(jīng)濟(jì)比較,方案Ⅳ和方案Ⅲ顯示出一定的綜合優(yōu)勢(shì);方案Ⅱ次之。模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判:方案Ⅲ顯示出綜合優(yōu)勢(shì),它的特點(diǎn)是生產(chǎn)能力大,采礦成本低,但在采切比、采礦損失率和采礦貧化率方面最差,在采場(chǎng)寬度小于1m的采場(chǎng)中用電耙出礦也存在一定的難度,采空區(qū)不能得到及時(shí)處理,該方案顯示具有綜合優(yōu)勢(shì),與綜合評(píng)判模型的設(shè)計(jì)不無關(guān)系;其次為方案Ⅱ。

綜上所述,綜合三個(gè)比較環(huán)節(jié)的結(jié)果,方案Ⅱ應(yīng)是所有方案中的最佳方案,其次是方案Ⅳ,方案Ⅰ最差,即新擬定采礦方案均比礦山在用采礦方法具有優(yōu)勢(shì),方案Ⅱ表現(xiàn)更為突出。因此,確定上向分層廢石充填采礦法為最佳采礦方法。

3 結(jié) 論

從桃江久通銻業(yè)有限責(zé)任公司的生產(chǎn)實(shí)際和板溪銻礦床急傾斜極薄礦脈的開采技術(shù)條件出發(fā),經(jīng)過方案擬定、方案技術(shù)比較、方案綜合經(jīng)濟(jì)比較和模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判,最終確定方案Ⅱ即分段上向分層廢石充填采礦法為所有方案中的最優(yōu)方案。該采礦方法的采場(chǎng)生產(chǎn)能力相對(duì)較大,采準(zhǔn)布置簡(jiǎn)單,采切工程量少,采礦損失少、貧化低,采礦效率較高,采礦成本較低,使用設(shè)備簡(jiǎn)單,不需另外增加設(shè)備投資,對(duì)礦體厚度的適應(yīng)能力較強(qiáng),能容納大量的井下掘進(jìn)廢石,采空區(qū)可以得到及時(shí)處理,這些因素的累積形成了該方法的綜合優(yōu)勢(shì),如計(jì)入采場(chǎng)廢石充填所降低的廢石排放成本,則其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)更為突出。

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2010-02-25)

張伶年(1971-),男,湖南桃江人,工程師,主要從事采礦工程技術(shù)工作,Email:672067276@qq.com。