李羿賢

（西藏華泰龍礦業(yè)開發(fā)有限公司，西藏 拉薩 850200）

1 三維設(shè)計(jì)的運(yùn)用

甲瑪銅多金屬礦為緩傾斜厚大礦體，儲(chǔ)量集中，采用中深孔分段崩落分層礦房嗣后充填采礦法。

公司使用Surpac軟件建立三維地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、地表模型、礦體模型等，精確的計(jì)算出了礦區(qū)地質(zhì)資源儲(chǔ)量。同時(shí)該軟件在輔助礦山開采設(shè)計(jì)、計(jì)劃編排和生產(chǎn)管理等方面，帶來(lái)了極大的便利。

Surpac軟件在礦山地下開采階段的運(yùn)用，主要體現(xiàn)在采場(chǎng)剖切（包括采場(chǎng)布置、采準(zhǔn)切割、三級(jí)儲(chǔ)量報(bào)告）、中深孔鑿巖爆破設(shè)計(jì)等方面。

2 采場(chǎng)剖切

利用Surpac三維礦業(yè)工程軟件進(jìn)行采場(chǎng)剖切，實(shí)現(xiàn)采場(chǎng)布置、礦房三級(jí)儲(chǔ)量計(jì)算的目的，是采切、回采設(shè)計(jì)的前提。選擇已圈定并估值的礦體及塊體模型，設(shè)置合理的采場(chǎng)中線，以控制礦塊、礦柱的位置及總體布局。

圖1 雙分層采場(chǎng)（已剔除夾石）礦房剖切三維模型

甲瑪二期采礦二標(biāo)、三標(biāo)段一般布置雙分層采場(chǎng)，如4420m～4465m水平，一個(gè)分層高度為20m、25m，礦房長(zhǎng)58m，寬15m。沿礦房走向布置鑿巖巷，礦房端部或中間位置設(shè)切割橫巷、切割天井等工程。采場(chǎng)三維模型見(jiàn)圖1。

在采場(chǎng)剖切過(guò)程中，調(diào)用甲瑪塊體模型，礦石屬性中選擇CuEQ（銅當(dāng)量，以一定的折算系數(shù)將礦石中的Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag等折算為銅的量），剖切采場(chǎng)后生成采場(chǎng)報(bào)告，即得出三級(jí)礦量、體積及品位等信息。采場(chǎng)報(bào)告數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 以銅當(dāng)量(CuEQ)定義采場(chǎng)屬性值的報(bào)告文件（部分?jǐn)?shù)據(jù)）

3 中深孔鑿巖爆破

3.1 實(shí)體運(yùn)算

中深孔鑿巖爆破設(shè)計(jì)工作，須在品位控制模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際展開。首先，把實(shí)測(cè)好的巷道、切割天井等通過(guò)數(shù)據(jù)處理，在Surpac中生成三維實(shí)體；再把實(shí)體模型與采場(chǎng)模型做相交運(yùn)算，將巷道、天井從礦房中剔除；然后將已剔除巷道、天井的礦房，與巷道、天井三維實(shí)體模型保存成同一DTM文件，以便中深孔設(shè)計(jì)切剖面使用。以三標(biāo)段3-2-4西采場(chǎng)為例，三維模型見(jiàn)圖2。

3.2 中深孔鑿巖爆破設(shè)計(jì)

3.2.1 炮孔參數(shù)

依據(jù)Simba系列1354型鑿巖臺(tái)車的鉆具自身屬性，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及測(cè)量，鑿巖最大孔深32m，鉆機(jī)寬度1.5m，鉆機(jī)中心高度取1.4m。

在切割橫巷鑿上向豎直孔，孔徑φ80mm，炮孔排面角90°，排距0.8m～1.8m，孔底距0.8m～1.0m；在采場(chǎng)鑿巖巷鑿上向扇形孔，孔徑φ80mm，炮孔排面角90°，排距1.5m～2.0m，孔底距2.0m～2.4m。

在Surpac軟件中，以排距1.8m為準(zhǔn)，分別以切割橫巷的中線、采場(chǎng)中線剖切3-2-4西采場(chǎng)三維模型生成切割橫巷剖面、礦房剖面若干。

圖2 三標(biāo)段3-2-4西采場(chǎng)三維模型

3.2.2 切割槽炮孔設(shè)計(jì)

在中深孔設(shè)計(jì)中，為防止透孔而影響裝藥及爆破效果，打眼時(shí)在孔底預(yù)留0.5m，即鉆孔超深為-0.5m。

首先調(diào)入已切好的采場(chǎng)和巷道剖面文件，以鉆機(jī)中心線作為參照，以孔距1.0m為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整鉆機(jī)位置進(jìn)行炮孔設(shè)計(jì)，裝藥時(shí)可手動(dòng)調(diào)控。在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以創(chuàng)建中深孔設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，使用數(shù)據(jù)庫(kù)輔助工作管理。拉槽排炮孔設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3。

圖3 3-2-4西采場(chǎng)拉槽炮孔布置圖

3.2.3 采場(chǎng)炮孔設(shè)計(jì)

進(jìn)入中深孔設(shè)計(jì)模式，以3-2-4西采場(chǎng)第13剖面為例，打眼參數(shù)參照拉槽排炮孔，孔底距為2.2m，孔距公差0.2m，最小孔口距0.1m。先布置邊孔，根據(jù)銅礦石自然安息角（35°～45°）及鉆機(jī)屬性，邊孔角度定為45°。選擇“在兩孔之間”布置炮孔，疊代次數(shù)一般為5，軟件將自動(dòng)選擇最優(yōu)方案布孔，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整單個(gè)炮孔位置及長(zhǎng)度，相鄰排面的炮孔應(yīng)盡量交錯(cuò)布置。

在雙分層采場(chǎng)布孔時(shí)，需要重新調(diào)整底部礦房的邊界，使底部礦房的扇形孔穿入上部礦房以回收預(yù)留的桃形間柱（不穿透桃形間柱和巷道底板，超深為-0.5m）。采場(chǎng)炮孔設(shè)計(jì)見(jiàn)圖4所示。

圖4 3-2-4西采場(chǎng)第13排炮孔、裝藥設(shè)計(jì)圖

完成炮孔設(shè)計(jì)后導(dǎo)出鉆孔報(bào)告，以供現(xiàn)場(chǎng)施工使用。鉆孔報(bào)告見(jiàn)表2。

表2 4440分層3-2-4西采場(chǎng)第13排鉆孔（部分）報(bào)告

3.2.4 爆破設(shè)計(jì)

裝藥方式選擇AECI運(yùn)算法則，一般選擇中間孔優(yōu)先進(jìn)行裝填設(shè)計(jì)，軟件根據(jù)優(yōu)先孔自動(dòng)計(jì)算其他炮孔的最優(yōu)裝藥長(zhǎng)度及填塞長(zhǎng)度。4440分層3-2-4西采場(chǎng)以第7個(gè)孔優(yōu)先裝藥，效果見(jiàn)圖4。

最后生成爆破報(bào)告，見(jiàn)表3。

表3 4440分層3-2-4西采場(chǎng)第13排炮孔（部分）爆破報(bào)告

3.2.5 利用中深孔設(shè)計(jì)控制礦石貧化

在采礦過(guò)程中，剔除夾石的可行性受到礦體產(chǎn)狀、礦化強(qiáng)度及采礦方法等因素的限制。崩落法開采過(guò)程中，由于一次爆破量大，礦石與夾石同時(shí)崩落，造成較大的礦石損失貧化。

一標(biāo)段4460分層1-3-5采場(chǎng)為二步驟采場(chǎng)，高度30m，寬度15m。一步驟回采完成后，將空區(qū)、巷道及礦塊實(shí)體相交運(yùn)算，得出二步驟回采礦房。三維模型見(jiàn)圖5。

圖5 一標(biāo)段4460分層1-3-5采場(chǎng)實(shí)體三維模型

該采場(chǎng)中1號(hào)夾石的走向與礦房一致，方位角為118°，傾向?yàn)闁|北4°～13°，以13°的傾角由采場(chǎng)兩端向中間對(duì)稱傾斜，從23號(hào)～36號(hào)剖面由鑿巖巷揭露。根據(jù)該產(chǎn)狀以及落礦后的散體分布較均勻，可分級(jí)出礦進(jìn)行剔除。還可從中深孔設(shè)計(jì)方面進(jìn)行優(yōu)化，控制可剔除部分夾石的摻入量，降低貧化率。

以34號(hào)剖面為例，中深孔設(shè)計(jì)見(jiàn)圖6。為剔除部分夾石，邊孔1號(hào)孔傾角設(shè)為50°；結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)鏟運(yùn)機(jī)出礦等制約條件，1、2、3號(hào)孔的裝藥方案為1號(hào)夾石層不裝藥，將藥送入孔底及礦石部分，裝藥位置依次為9.6m～11.7m、7.7m～14.0m、6.0m～17.0m；1號(hào)與3號(hào)孔裝填的頂部位置AB的傾角要求大于礦石自然安息角范圍。相鄰排（23號(hào)～36號(hào)剖面）之間合理調(diào)整裝藥位置，且該采場(chǎng)炮孔布置不穿入采場(chǎng)頂部的夾石邊界，有效降低礦石貧化率。

圖6 1-3-5采場(chǎng)第34排炮孔設(shè)計(jì)圖

4 結(jié)論

①在Surpac地質(zhì)三維建模的基礎(chǔ)上，結(jié)合采礦方法進(jìn)行采場(chǎng)剖切、三級(jí)儲(chǔ)量報(bào)告，提供了經(jīng)濟(jì)合理、操作可行的開采設(shè)計(jì)方案；②利用Surpac三維可視化的特點(diǎn)對(duì)3-2-4采場(chǎng)進(jìn)行中深孔設(shè)計(jì)，提供最優(yōu)鑿巖設(shè)計(jì)及合理的裝藥方案；③在中深孔設(shè)計(jì)方面，針對(duì)1-3-5采場(chǎng)的可剔除部分夾石進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，降低貧化率，彌補(bǔ)了崩落法落礦易造成較大貧化率的不足。

甲瑪銅多金屬礦還需要在礦體二次圈定方面做出更大的投入，以利用Surpac軟件的優(yōu)勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源回收的經(jīng)濟(jì)化、最大化，促進(jìn)信息化、數(shù)字化礦山企業(yè)建設(shè)。