姚 華 胡慶雄 余家龍 易思剛3

（1.貴州開磷有限責(zé)任公司；2.南昌致輝泰克科技有限公司）

近些年來(lái)，隨著礦業(yè)信息化、數(shù)字化及智能化觀念的普及，國(guó)內(nèi)眾多礦山企業(yè)正在大力地建設(shè)數(shù)字礦山，并朝智能礦山的方向發(fā)展，以期待在礦山技術(shù)升級(jí)或轉(zhuǎn)型過程中盡可能地提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

礦業(yè)活動(dòng)的對(duì)象是埋藏在地下的礦產(chǎn)資源，礦產(chǎn)資源是礦物質(zhì)在一定的地質(zhì)條件下，經(jīng)一定的地質(zhì)作用聚集而成的不可再生資源。隨著地質(zhì)勘探工程的不斷加密，礦產(chǎn)資源可分為推斷資源量、控制資源量和探明資源量，而控制資源量和（或）探明資源量中在當(dāng)前生產(chǎn)技術(shù)條件下可經(jīng)濟(jì)采出的部分，在考慮了可能的損失和貧化后即為礦石儲(chǔ)量［1］。

作為礦山生產(chǎn)直接面對(duì)的作業(yè)對(duì)象，如何快速、有效地管理礦石儲(chǔ)量，進(jìn)而編制合理的采礦生產(chǎn)計(jì)劃，是礦山生產(chǎn)管理一直在探索的重要課題。

本研究以國(guó)內(nèi)某大型磷礦山（以下簡(jiǎn)稱“該礦”）為例，介紹該礦借助MineSight 軟件[2-3]進(jìn)行儲(chǔ)量管理及應(yīng)用的新途徑。

1 MineSight軟件簡(jiǎn)介

MineSight 是一款由美國(guó)Mintec 公司于1974 年研發(fā)的涵蓋礦山測(cè)量、地質(zhì)建模及資源估算、采礦設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃和安全管理等的綜合性礦業(yè)軟件，它是中國(guó)國(guó)內(nèi)最早用于數(shù)字礦山建設(shè)的三維礦業(yè)軟件之一。

2 儲(chǔ)量管理及應(yīng)用

2.1 礦山簡(jiǎn)介

作為國(guó)內(nèi)大型地下開采的磷礦床，該礦礦層走向近南北向，總體傾向東，平均傾角約20°。礦層延展規(guī)模南北長(zhǎng)約15 km，東西寬2～3.8 km，平均厚度約5.5 m。五氧化二磷（P2O5）平均品位約33%，目前保有的礦產(chǎn)資源量約10 億t，是我國(guó)磷礦石的重要生產(chǎn)基地。

2.2 礦體模型類別

為滿足礦山遠(yuǎn)景規(guī)劃、中期計(jì)劃和短期計(jì)劃等的應(yīng)用需求，該礦根據(jù)礦化信息的數(shù)據(jù)來(lái)源由少到多依次構(gòu)建了勘探模型、開拓模型和備采模型3種類別的礦體模型[4]。

（1）勘探模型為地質(zhì)普查、詳查和勘探階段施工的鉆孔構(gòu)建的礦體模型。

（2）開拓模型為在勘探模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦山開拓工程掘進(jìn)時(shí)揭露的礦體中段水平地質(zhì)界線構(gòu)建而成的礦體模型。

（3）備采模型為在開拓模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦山采礦時(shí)揭露的礦體分層水平地質(zhì)界線構(gòu)建得到的礦體模型。

如圖1所示，隨著采礦活動(dòng)的不斷深入，礦山揭露的礦化信息也逐漸增多，由此構(gòu)建的勘探模型、開拓模型和備采模型的精度和地質(zhì)可信度也隨之提高。

礦體模型精度的高低，決定了其在礦山開發(fā)周期中服務(wù)的對(duì)象和范圍。如圖2所示，勘探模型精度最低，通常用于估算礦產(chǎn)資源量及礦山遠(yuǎn)景規(guī)劃；開拓模型用于估算開拓礦量及作為中段/盤區(qū)井巷工程設(shè)計(jì)的依據(jù)；而精度最高的備采模型則用于估算備采礦量，并作為采場(chǎng)/采切工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃編制和生產(chǎn)管理的依據(jù)。

2.3 礦體模型更新

通常，在礦山地質(zhì)勘探活動(dòng)結(jié)束后，若沒新增的探礦工程，勘探模型構(gòu)建后可不再更新。而隨著礦山生產(chǎn)活動(dòng)地不斷深入，該礦利用井巷工程掘進(jìn)和采場(chǎng)采礦揭露的礦化信息修正勘探模型，并將之升級(jí)為開拓模型和備采模型。

該礦應(yīng)用水平巷道礦化信息更新礦體模型的流程如下所述。

（1）掘進(jìn)水平巷道。

（2）在橫穿礦體的石門中實(shí)測(cè)礦體頂、底板坐標(biāo)點(diǎn)。

（3）將實(shí)測(cè)的礦體頂、底板坐標(biāo)點(diǎn)導(dǎo)入MineSight軟件，結(jié)合勘探模型依次在各分層水平上修改礦體輪廓線，見圖3。

（4）根據(jù)更新后的分層水平礦體輪廓線，構(gòu)建盤區(qū)/分層/采場(chǎng)的礦體模型及盤區(qū)斷層模型，見圖4。

為促進(jìn)礦體模型的應(yīng)用，該礦根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐編制了數(shù)字礦山技術(shù)規(guī)范，并定期對(duì)具備條件的區(qū)域進(jìn)行礦體模型的更新，以不斷提高礦體模型的精度，為礦山儲(chǔ)量管理創(chuàng)造必要的條件。

圖5 和圖6 為不同礦體模型的對(duì)比，從中可知，3種類別礦體模型的形態(tài)差異較大，因此，及時(shí)構(gòu)建、更新礦體模型，對(duì)礦山儲(chǔ)量的精確管理和應(yīng)用有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。

2.4 儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)更新

為便于儲(chǔ)量管理，該礦以盤區(qū)為單元、采場(chǎng)為最小管理對(duì)象，定義了“備采礦量、正在回采、已充填和不可采礦量”4 種采場(chǎng)現(xiàn)狀，并給每個(gè)采場(chǎng)的三維模型賦上相應(yīng)的現(xiàn)狀屬性（圖7），在某個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，每個(gè)采場(chǎng)有且只有一種現(xiàn)狀屬性［5］。

每個(gè)月底，礦山技術(shù)人員根據(jù)井下的生產(chǎn)實(shí)測(cè)圖，修改與上期（月）相比已發(fā)生變化的采場(chǎng)的現(xiàn)狀屬性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了采場(chǎng)生產(chǎn)現(xiàn)狀的更新及三維可視化。

基于更新的采場(chǎng)現(xiàn)狀，借助MineSight 軟件的查詢工具，可快速得到各盤區(qū)保有的備采礦量、正在回采的礦量、采空區(qū)需要的充填量等（圖8），并將其整理到電子表中，作為后續(xù)編制采礦生產(chǎn)計(jì)劃的依據(jù)。

與傳統(tǒng)的儲(chǔ)量估算方法（①在AutoCAD 平面圖上測(cè)量礦體各分層的平面厚度、計(jì)算礦體傾角；②通過電子表計(jì)算得到每個(gè)采場(chǎng)/盤區(qū)的礦量）相比，通過MineSight 軟件直接查詢?nèi)S采場(chǎng)模型要高效得多，這不僅為礦山技術(shù)人員節(jié)省了大量的時(shí)間，也縮短了礦山管理決策和計(jì)劃決策的時(shí)間。

由于備采模型是每月底定期更新一次，考慮到該礦采場(chǎng)回采的生產(chǎn)周期（切割工程—礦塊回采—空區(qū)充填）通常大于1個(gè)月，從這方面來(lái)說，該礦已實(shí)現(xiàn)了采場(chǎng)儲(chǔ)量的動(dòng)態(tài)更新及管理。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）經(jīng)過多年的數(shù)字礦山建設(shè)及應(yīng)用實(shí)踐，該礦已成功探索出了一種儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)更新及應(yīng)用的新途徑。

（2）該礦建立的3 種礦體模型，既為儲(chǔ)量的日常管理應(yīng)用提供了基礎(chǔ)，也為礦山后續(xù)實(shí)現(xiàn)智能化開采創(chuàng)造了條件。

（3）借助先進(jìn)的三維礦業(yè)軟件，該礦實(shí)現(xiàn)了便捷的三維礦體建模和三維可視化管理，有助于礦山工作人員快速理解、掌握井下的生產(chǎn)現(xiàn)狀，促進(jìn)了數(shù)字礦山技術(shù)在該礦的普及應(yīng)用。

（4）通過推廣應(yīng)用3 種類別的礦體模型，可實(shí)現(xiàn)礦石儲(chǔ)量的動(dòng)態(tài)更新及應(yīng)用，為編制礦山采礦計(jì)劃提供準(zhǔn)確的儲(chǔ)量依據(jù)，有助于提高礦山的生產(chǎn)效率、決策效率和管理效率，進(jìn)而增強(qiáng)礦山在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中的競(jìng)爭(zhēng)力。