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(1.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司紫金山金銅礦；2.琿春紫金礦業(yè)有限公司)

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Surpac軟件在排土場排渣優(yōu)化中的應(yīng)用

劉清福1鄭廣斌2張忠光2

(1.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司紫金山金銅礦；2.琿春紫金礦業(yè)有限公司)

摘要傳統(tǒng)的排土場排渣優(yōu)化方法比較繁瑣，且精度低。為了快速計(jì)算排土場容量的變化情況，利用Surpac軟件建立了排土場塊體模型，并測算排渣運(yùn)距和反坡數(shù)量，采用排土場雙線排渣方案，根據(jù)排土場容量與排渣量平衡性原則以及排渣經(jīng)濟(jì)性原則分析方案，最終結(jié)合地形特征，合理分配臺(tái)階內(nèi)廢石的排渣路線，降低排渣成本，實(shí)現(xiàn)高效高精度的排土場排渣優(yōu)化。

關(guān)鍵詞排土場Surpac塊體模型運(yùn)距經(jīng)濟(jì)性

琿春紫金曙光金銅礦1#排土場堆置總高度為255 m，最終堆置高度為655 m，基底第一臺(tái)階高度為15 m，最后一個(gè)臺(tái)階高度為40 m，其余臺(tái)階高度為50 m，共分為6個(gè)平臺(tái)[1]。目前，655平臺(tái)已進(jìn)行排渣作業(yè)，615平臺(tái)準(zhǔn)備啟用。通往1#排土場的設(shè)計(jì)道路主要有2條(圖1)，一是通往1#排土場655平臺(tái)的道路(下文稱為1#排土場上部線路)，現(xiàn)已投入使用，負(fù)責(zé)655和615平臺(tái)的排渣；二是自采場內(nèi)518臺(tái)階通往1#排土場565平臺(tái)的運(yùn)輸?shù)缆?下文稱1#排土場下部線路)，負(fù)責(zé)565平臺(tái)及其下部平臺(tái)的排渣。對(duì)于采場內(nèi)標(biāo)高比較低的臺(tái)階，沿現(xiàn)有的1#排土場上部線路排渣，其運(yùn)距和反坡數(shù)量必然增加，進(jìn)而增加了臺(tái)階內(nèi)廢石的排渣總成本。為了合理分配各臺(tái)階內(nèi)廢石的運(yùn)輸路線，減少運(yùn)距及反坡數(shù)量[2]。采用Surpac軟件對(duì)廢石排渣路線進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)高效低成本的合理排土作業(yè)。

圖1　1#排土場雙線排渣路線

1基于Surpac的優(yōu)化方案

1.1排土場塊體模型的構(gòu)建

傳統(tǒng)方法計(jì)算排土場的可排渣容量以及境界內(nèi)廢石量比較繁瑣，而且計(jì)算結(jié)果誤差較大。為了快速計(jì)算出不斷變化的排土場容量，利用Surpac軟件構(gòu)建了排土場塊體模型[3](圖2)，排土場塊體模型包含2個(gè)屬性：排土平臺(tái)、排渣狀態(tài)。首先，利用已建立的排土場設(shè)計(jì)DTM圖和排土場原始地表地形DTM圖作為約束條件[4]，確定出排土場各平臺(tái)的空間范圍，對(duì)落在各平臺(tái)空間范圍內(nèi)的塊體排土平臺(tái)屬性賦值對(duì)應(yīng)平臺(tái)名稱，然后對(duì)塊體的排渣狀態(tài)屬性進(jìn)行賦值，其中落在已排渣范圍的塊體排渣狀態(tài)屬性賦值為0，落在未排渣范圍內(nèi)的塊體排渣狀態(tài)屬性賦值為1，排渣狀態(tài)為0的塊體見圖3。

圖2　1#排土場塊體模型

圖3　排渣狀態(tài)為0的塊體

1.2排渣容量計(jì)算

利用上面建立的排土場塊體模型和Surpac軟件中塊體報(bào)告功能，可以快速計(jì)算出各平臺(tái)的總排渣容量和剩余排渣容量。其中655和615平臺(tái)剩余排渣總?cè)萘康挠?jì)算可以在塊體模型報(bào)告中建立塊體約束，即排土平臺(tái)大于等于615(615和655平臺(tái))且排渣狀態(tài)為1(655和615平臺(tái)中落在未排渣范圍內(nèi)的塊體)。經(jīng)計(jì)算可知1#排土場655和615平臺(tái)可排渣總?cè)萘繛?49萬m3，利用已建立的礦山資源塊體模型以及采場最終境界DTM圖和采場現(xiàn)狀DTM圖，按臺(tái)階標(biāo)高報(bào)告出境界內(nèi)各臺(tái)階未采的廢石量，進(jìn)行塊體報(bào)告時(shí)，約束條件為落在采場境界DTM圖之上，落在采場現(xiàn)狀DTM圖之下的塊體，且品位值小于入選品位。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知采場554～698臺(tái)階境界內(nèi)的廢石總量為774萬m3，該范圍境界內(nèi)各臺(tái)階的廢石量見表1。

表1　境界內(nèi)554～698臺(tái)階各臺(tái)階內(nèi)廢石量

1.3運(yùn)距和反坡數(shù)量測算

以前對(duì)運(yùn)距的測算主要有2種方法:一是利用測量儀器對(duì)運(yùn)輸線路進(jìn)行實(shí)測，工作量比較大；二是利用CAD軟件沿運(yùn)輸線路繪制一條直線，進(jìn)行計(jì)算，但計(jì)算結(jié)果是二維的，誤差大，且無法反映線路的三維運(yùn)距以及反坡數(shù)量[5]。采用Surpac軟件捕捉DTM面繪制線串的功能，直接在采場現(xiàn)狀DTM圖上繪制三維運(yùn)輸線，不僅可以獲得廢石的三維運(yùn)距，而且還能獲得該線路中的反坡數(shù)量。按照該方法，測算了采場中530～578臺(tái)階內(nèi)的廢石分別沿2條線路的運(yùn)距和反坡數(shù)量。測算的基本原則：自各臺(tái)階的中間位置開始，各臺(tái)階線路測算的起始點(diǎn)一致，結(jié)束點(diǎn)為排土場入口處，不考慮排土場內(nèi)的運(yùn)距。上坡運(yùn)輸時(shí)，每提升12 m(垂直高度)為一個(gè)反坡。圖4為530臺(tái)階內(nèi)廢石分別沿1#排土場上部運(yùn)輸線路和下部運(yùn)輸線路的運(yùn)距。計(jì)算結(jié)果見表2。

圖4　530臺(tái)階廢石運(yùn)距的測算

排渣平臺(tái)1#排土場上部線路路程/m反坡數(shù)量/個(gè)1#排土場下部線路路程/m反坡數(shù)量/個(gè)578123862458356612317242435541791823413542221592131353021331020483

2方案分析

2.1排土場容量與排渣量平衡性分析

由Surpac軟件對(duì)排土場可排渣容量和境界內(nèi)各臺(tái)階廢石量的計(jì)算結(jié)果可知，1#排土場615～655平臺(tái)可排渣總量為749萬m3，采場中554～698臺(tái)階境界內(nèi)的廢石總量為774萬m3，由于礦山資源塊體模型中部分區(qū)域未進(jìn)行估值，該區(qū)域內(nèi)的塊體全部賦值為廢石，因而境界內(nèi)廢石總量的計(jì)算結(jié)果偏大。按照排土場容量與排渣量平衡性原則，1#排土場615～655平臺(tái)的可排總?cè)萘浚?#排土場上部線路可排容量基本能夠滿足554～698臺(tái)階境界內(nèi)的廢石排渣總量的要求，所以1#排土場雙線排渣方案是可行的。按照排土場容量與排渣量平衡性原則，將采場內(nèi)554～698臺(tái)階劃歸為采場的上部區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的廢石沿1#排土場上部線路進(jìn)行排渣。采場內(nèi)542臺(tái)階及以下臺(tái)階劃歸為采場的下部區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的廢石沿1#排土場下部路線進(jìn)行排渣。

2.2經(jīng)濟(jì)性分析

根據(jù)Surpac軟件測算的530～578臺(tái)階境界內(nèi)的廢石，計(jì)算出該范圍內(nèi)各臺(tái)階沿2條線路各自的綜合運(yùn)費(fèi)(表3)，可知，臺(tái)階標(biāo)高越低，沿排土場上部線路的綜合運(yùn)費(fèi)就越高，542臺(tái)階及其下部臺(tái)階內(nèi)的廢石沿排土場上部線路的綜合運(yùn)費(fèi)比沿下部線路的綜合運(yùn)費(fèi)要高。

元/t

由此可知，可以按照排土場排渣經(jīng)濟(jì)性原則，將采場中554～698臺(tái)階劃歸為采場的上部區(qū)域，沿1#排土場上部線路進(jìn)行排渣，采場中542臺(tái)階及其下部臺(tái)階劃歸為采場的下部區(qū)域，沿1#排土場下部路線進(jìn)行排渣，保證各臺(tái)階內(nèi)廢石的綜合運(yùn)輸單價(jià)最低，進(jìn)而降低境界內(nèi)廢石運(yùn)輸?shù)目傎M(fèi)用。

綜上，按照排土場容量與排渣量平衡性原則以及排渣經(jīng)濟(jì)性原則的分析結(jié)果，將采場內(nèi)554～698臺(tái)階劃歸為采場的上部區(qū)域，沿1#排土場上部路線排渣；將采場內(nèi)542臺(tái)階及其下部臺(tái)階劃歸為采場的下部區(qū)域，沿1#排土場下部路線排渣。

3結(jié)語

隨著礦業(yè)發(fā)展低迷期的到來，能否有效降低礦山生產(chǎn)總成本，決定著礦山的生存狀態(tài)。利用Surpac軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的計(jì)算方法，計(jì)算過程更加方便，計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，合理制定運(yùn)輸路徑，將采場境界內(nèi)廢石劃分為上部區(qū)域和下部區(qū)域，上部區(qū)域的廢石沿1#排土場上部線路排渣，下部區(qū)域的廢石沿1#排土場下部線路排渣，有效降低礦山排渣的總成本，達(dá)到了預(yù)期的目的。

參考文獻(xiàn)

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(收稿日期2016-01-25)

劉清福(1989—),男,助理工程師，碩士,364200 福建省上杭縣。