宋宏元 周樂 侯俊 趙龍 程文文

摘要：針對金山金礦在采用淺孔房柱采礦法和全面采礦法開采厚度6 m以上礦體時，存在的采礦損失率較高、采場生產(chǎn)能力偏小、作業(yè)安全性較差等問題，結(jié)合灣家塢礦區(qū)礦體開采技術(shù)條件及開采現(xiàn)狀，提出4種技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的采礦方案，并采用未確知測度理論進行方案優(yōu)化。未確知測度模型評價結(jié)果顯示：在充分考慮各采礦方案操作難易程度、安全、適用性等9種因素情況下，分段空場分區(qū)下盤拋擲爆破充填采礦法為最佳開采方案。

關(guān)鍵詞：未確知測度理論;采礦方案;分段空場;拋擲爆破;充填采礦法;緩傾斜中厚礦體

中圖分類號：TD853文獻標志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2021）06-0047-05doi：10.11792/hj20210609

中國黃金集團江西金山礦業(yè)有限公司（下稱“金山金礦”），位于江西省德興市，目前采選處理能力為2 000 t/d，主要由灣家塢、朱林西、陽山、雷高霧等礦區(qū)組成。金山金礦主要采用淺孔房柱采礦法和全面采礦法開采厚度6 m以下礦體[1]，但隨著開采深度的增加，礦體逐漸厚大，緩傾斜垂直厚度在15 m以上的礦體所占比例已經(jīng)超過60 %。對于這種中厚以上的礦體開采，若繼續(xù)采用原來的采礦方案，采礦損失率將會增加，影響礦山的整體經(jīng)濟效益，而且采場供礦能力不足[2]，作業(yè)安全性較低，已經(jīng)遠遠不能滿足生產(chǎn)需求。因此，金山金礦根據(jù)自身的開采技術(shù)條件和需求，提出可供選擇的分段空場分區(qū)下盤拋擲爆破充填采礦法、機械化盤區(qū)上向水平分層充填采礦法等4種采礦方案，并采用未確知測度理論對其進行優(yōu)選，旨在選取適合礦山的安全、高效采礦方法，提高資源利用率，延長礦山服務(wù)年限，并為目前礦山生產(chǎn)實際情況和3 000 t/d的擴建工程提供技術(shù)儲備。

1 采礦方案

1.1 礦體開采技術(shù)條件

V1礦體是金山金礦灣家塢礦區(qū)的主礦體，其中，0 m～-105 m中段礦體傾角為30°～50°，-105 m中段以下礦體傾角減小至10°～25°，呈明顯的反“S”形，平均傾角29°，礦體最大厚度26.87 m，平均厚度4.16 m，平均品位5.06×10-6，屬有用組分分布不均勻礦體。礦體整體膨脹狹縮明顯，局部有分支復(fù)合現(xiàn)象。礦體及其頂板圍巖巖性基本一致，屬堅硬巖石，主礦體底板圍巖為含碳千枚巖，礦體及其頂板-130 m范圍內(nèi)，RQD值為85.46 %;礦體底板100 m范圍內(nèi)，RQD值為75.57 %。

1.2 采礦方案初選

針對金山金礦灣家塢礦區(qū)礦體開采技術(shù)條件和開采現(xiàn)狀，以及由于灣家塢礦區(qū)本身具有尾砂自流輸送充填系統(tǒng)，因此采礦方案初選主要遵循以下2點原則：①安全原則。盡量減少施工人員在采場直接頂板下作業(yè)時間，同時亦要保證地下采礦生產(chǎn)不會給未來生態(tài)、環(huán)境遺留安全隱患，使用尾砂充填及時處理采空區(qū)，控制地壓，防止地表塌陷和移動。②高效原則。由于現(xiàn)有采礦方法的采場生產(chǎn)能力偏小，難以保證未來3 000 t/d的礦山生產(chǎn)規(guī)模，因此要求新的采礦工藝必須能夠提高生產(chǎn)效率[3]，從而保證未來的生產(chǎn)需要。

基于此，金山金礦提出4種采礦方案以備選擇：①方案一，分段空場分區(qū)下盤拋擲爆破充填采礦法。該方案的實質(zhì)是改變炮孔邊孔的最小抵抗線方向，將礦石以爆力運搬的方式拋擲到出礦塹溝巷道中，使得下盤礦石囤留量大大減少，最后通過膠結(jié)和尾砂交替充填來實現(xiàn)安全高效回采。②方案二，機械化盤區(qū)上向水平分層充填采礦法。該方案除具有采礦損失貧化低、采切工程量小等優(yōu)點外，最主要的優(yōu)點是能夠適應(yīng)不同礦體傾角及形態(tài)的變化。③方案三，底盤塹溝電耙出礦采礦法。該方案實質(zhì)為中深孔落礦，將出礦塹溝及鑿巖上山“合二為一”，減少采切工程，同時最大程度上利用現(xiàn)有設(shè)備，減少投入成本，在安全的基礎(chǔ)上，盡可能實現(xiàn)高效回采。④方案四，中深孔多電耙出礦采礦法。該方案的實質(zhì)是在采用沿傾向上山中深孔崩礦的條件下，實現(xiàn)多電耙交替出礦，達到安全、高效開采的目的。各采礦方案技術(shù)經(jīng)濟指標對比見表1。

2 基于未確知測度理論的方案優(yōu)選

隨著近代數(shù)學(xué)和計算科學(xué)的不斷發(fā)展，類似模糊綜合評價、灰色理論和層次分析法、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多目標屬性決策法的現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論在采礦方法的優(yōu)選中不斷被應(yīng)用，并取得了良好的效果。但是，采礦方法優(yōu)選的難點在于諸多評價指標不能定量表示，只能定性表達，從而存在了很強的不確定性和主觀片面性。未確知測度理論在處理采礦方法優(yōu)選問題時，能夠最大程度減少某些定性表達因素帶來的不確定性和主觀片面性。因此，本文采用未確知測度理論，制定科學(xué)合理的評價指標進行采礦方案優(yōu)選。

2.1 綜合評價指標體系構(gòu)建

結(jié)合金山金礦實際生產(chǎn)要求，并參考國內(nèi)外礦山開采方案的選擇因素，最終選取9種因素作為評價指標，即礦塊生產(chǎn)能力（X1）、采切比（X2）、采礦損失率（X3）、礦石貧化率（X4）、采礦成本（X5）、管理難易程度（X6）、采準時間（X7）、礦體適應(yīng)程度（X8）、作業(yè)安全性（X9）[4-6]。其中，礦塊生產(chǎn)能力（X1）、采礦損失率（X3）、礦石貧化率（X4）、采切比（X2）、采礦成本（X5）可以通過現(xiàn)場實際標定值進行評價，參考國內(nèi)的相關(guān)研究，其分級標準見表2。

管理難易程度（X6）、采準時間（X7）、礦體適應(yīng)程度（X8）、作業(yè)安全性（X9）等定性指標，需通過邀請相關(guān)專家進行打分評估，賦予其模糊定量值，為避免人為等主觀因素的影響，對所得結(jié)果進行歸一化處理，賦值情況及分級標準見表3[7-8]。A類指標為：礦塊生產(chǎn)能力（X1）、礦體適應(yīng)程度（X8）、作業(yè)安全性（X9）;B類指標為：采礦損失率（X3）、礦石貧化率（X4）、采切比（X2）、采礦成本（X5）、管理難易程度（X6）、采準時間（X7）。需要注意的是，表2、表3的取值不是絕對取值，盡管其數(shù)值可能會影響分級劃分，但并不影響優(yōu)越度的順序變化，因而不會對最終的優(yōu)選結(jié)果產(chǎn)生影響[9-10]。

2.2 構(gòu)造單指標測度函數(shù)

根據(jù)單指標測度函數(shù)的定義和表2、表3結(jié)果，構(gòu)建單指標測度函數(shù)，以便求得各評價指標的測度值[11]，結(jié)果見表4。各評價指標的單指標測度函數(shù)分別見圖1～9[12]。

將評價指標的數(shù)值代入圖1～9的單指標測度函數(shù)中，可得出單指標評價矩陣。上述4個方案的單指標測度矩陣分別見式（1）～（4）。

通過評價矩陣確定各指標權(quán)重，方案一的評價指標權(quán)重（w1，w2，…，wn）=（0.150 3，0.150 3，0.150 3，0.150 3，0.150 3，0.055 4，0.058 2，0.073 3，0.061 7），根據(jù)單指標測度矩陣求得方案一的多指標綜合測度

評價向量為（0.758 9，0.090 9，0.150 3）。同理，方案二、方案三、方案四的評價向量分別為（0.559 1，0.215 6，0.225 4），（0.070 0，0.331 4，0.598 3），（0.067 2，0.553 9，0.378 8）。

2.3 優(yōu)化結(jié)果識別

根據(jù)置信度識別準則[13]，取置信度λ=0.6，由求解出的多指標綜合評價向量得出對于方案一，0.758 9>λ=0.6，可知評價結(jié)果為1，即屬于Ⅰ級。同理，可計算得出其他方案的評價等級，見表5。因為C1>C2>C3，因此對C1賦值3，C2賦值2，C3賦值1，可求得方案一至方案四的優(yōu)越度，結(jié)果見表5。

綜合未確知測度模型評價結(jié)果和礦山實際需求，從表5中可以直觀得出各方案的優(yōu)越度排序為：方案一>方案二>方案四>方案三，即分段空場分區(qū)下盤拋擲爆破充填采礦法為最佳采礦方案，其方案設(shè)計見圖10。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

選擇在灣家塢礦區(qū)-155 m中段至-130 m中段307勘探線—311勘探線進行現(xiàn)場工業(yè)試驗，試驗采用分段空段分區(qū)下盤拋擲爆破充填采礦法進行回采。從現(xiàn)場應(yīng)用效果來看，整個試驗進度基本符合預(yù)期，采用下盤分區(qū)拋擲爆破大幅減少了下盤底板囤礦損失量，采礦損失率大幅降低。雖然該方法爆破成本稍高，但是整體開采回采率大幅提高，噸礦盈利較普通方法高16.7元，經(jīng)濟效益非?？捎^。此外，其采場的上部分段均采用中深孔落礦技術(shù)，通過采取中深孔鑿巖與探礦相結(jié)合、擴大切割槽范圍等措施，降低了中深孔爆破中的采礦損失貧化指標，在提高開采效率的同時，還提高了資源回收率，其實際技術(shù)經(jīng)濟指標見表6。

4 結(jié) 語

從采礦方法選擇的依據(jù)入手，結(jié)合金山金礦的礦巖條件和設(shè)備情況，考慮緩傾斜中厚礦體的發(fā)展趨勢，提出分段空場分區(qū)下盤拋擲爆破充填采礦法和機械化盤區(qū)上向水平分層充填采礦法等4種方案。最終在充分考慮各采礦方案操作難易程度、安全、適用性等9種因素情況下，基于未確知測度理論建立采礦方案優(yōu)選模型，選擇分段空場分區(qū)下盤拋擲爆破充填采礦法作為最佳采礦方案。

相對于經(jīng)驗法等傳統(tǒng)采礦方案的優(yōu)選，未確知測度理論減少了主觀因素的影響，合理確定了評價體系中各指標的權(quán)重依據(jù)，并將定量指標與定性指標相互結(jié)合起來，運用變權(quán)重的思維使模型的適用性更強。因此，基于未確知測度理論優(yōu)選的采礦方案不僅為礦山合理高效開采資源提供了一定的依據(jù)，而且為其他礦山在進行方案選擇上提供了借鑒思路，具有十分重要的理論和實踐意義。

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Optimization and application of mining scheme in Jinshan

Gold Mine based on unascertained measure theory

Song Hongyuan1，Zhou Le2，Hou Jun2，Zhao Long2，Cheng Wenwen2

（1.Jiangxi Jinshan Mining Co.，Ltd.，China National Gold Group Co.，Ltd.;

2.Changchun Gold Research Institute Co.，Ltd.）

Abstract：In view of the problems such as high mining loss rate，poor stope production capacity and poor operation safety when short-hole room-and-pillar mining method and comprehensive mining method are adopted to mine the ore body thicker than 6 m in Jinshan Gold Mine，based on the technical conditions and present situation of the ore body mining in Wanjiawu mining area，four technically feasible and economically reasonable mining schemes are put forward，and the schemes are optimized by unascertained measure theory.The evaluation results of unascertained mea-sure model show that 9 factors including operation difficulty，safety and applicability of each mining scheme are taken into full account before the sublevel open stope and footwall throw blasting filling mining method is determined to be the best mining scheme.

Keywords：unascertained measure theory;mining scheme;sublevel open stope;throw blasting;filling mining method;gently inclined medium-thick ore body

收稿日期：2020-11-28; 修回日期：2021-03-25

作者簡介：宋宏元（1984—），男，吉林東遼人，工程師，從事采礦技術(shù)研究與管理工作;江西省德興市花橋鎮(zhèn)，中國黃金集團江西金山礦業(yè)有限公司，334213;E-mail：280032908@qq.com