Series No. 386
Augestꢀ 2008
金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ
20总08第年 3第868期期
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METAL MINE
一种新颖的采场存留矿量可视化计算方法
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1
1, 2
1
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罗 周 全 ꢀ 李 ꢀ ( 畅 ꢀ 孟 稳 权
ꢀ 刘 晓 明 ꢀ 张 ꢀ 保 ꢀ 罗 贞 焱
1. 中 南 大 学 ; 2. 安 徽 铜 都 铜 业 冬 瓜 山 铜 矿 )
摘 ꢀ 要 ꢀ 存 留 矿 量 因 直 接 关 系 到 矿 床 资 源 的 回 收 程 度 而 被 视 为 是 衡 量 采 场 回 采 质 量 的 一 个 重 要 指 标 。 针 对
我 国 目 前 对 采 场 存 留 矿 量 缺 乏 有 效 计 算 方 法 这 一 现 实 , 综 合 运 用 空 区 三 维 精 密 探 测 系 统 CMS( Cavity Monitoring
System) 和 SURPAC 等 数 字 化 手 段 , 研 究 形 成 了 一 种 新 颖 的 基 于 采 空 区 三 维 精 密 探 测 的 采 场 存 留 矿 量 可 视 化 计 算
方 法 , 即 先 采 用 CMS 空 区 探 测 系 统 对 采 空 区 进 行 三 维 精 密 探 测 ; 然 后 以 空 区 实 测 数 据 和 采 场 回 采 设 计 资 料 为 依
据 , 运 用 SURPAC 软 件 分 别 构 建 采 空 区 、 采 场 回 采 设 计 单 元 和 采 场 底 部 结 构 的 三 维 模 型 ; 以 此 为 基 础 , 建 立 采 场 底
部 存 留 矿 石 的 三 维 实 体 模 型 , 准 确 地 获 取 存 留 矿 石 在 采 场 底 部 的 空 间 分 布 及 体 积 大 小 , 进 而 计 算 出 存 留 在 采 空 区
中 的 矿 量 。 实 际 应 用 表 明 , 该 方 法 实 用 可 靠 , 从 而 为 矿 山 准 确 计 算 存 留 矿 量 提 供 了 一 种 有 效 的 技 术 手 段 。
关 键 词 ꢀ 空 区 ꢀ 存 留 矿 量 ꢀ 可 视 化 ꢀ 计 算 方 法
A New Visualization Calculation Method for Residual Ore
Luo Zho( uquan ꢀ Li Chang ꢀ Meng Wenquan ꢀ Liu Xiaoming ꢀ Zhang Bao ꢀ Luo Zhenyan1
1
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1, 2
1
1
1. Central South University; 2. Dongguashan Copper Mine, Anhui Tongdu Copper Co. , Ltd. )
Abstractꢀ The residual ore amount is regarded as an important index for assessing the extraction quality of a stope as
it is directly related to the recovery level of mineral resource. In view of the lack of an efficient calculation method for the
residual ore in stope, digitalization means such as CMS ( Cavity Monitoring System) and SURPAC were comprehensively
used in the study. As a result, a new visualization calculation method for stope residual ore was developed, which is based
on 3D precision detection of cavities. First, CMS is used to make a 3D precision detection of a cavity; and then SURPAC,
to construct the 3D models for the cavity, designed mining unit and bottom structure of the stope. On this basis, a 3D entity
model for the residual ore at the stope bottom is constructed. From the model, the spatial distribution and the volume of the
residual ore at the bottom can be accurately obtained and the ore amount in the mined cavity can be calculated. The practi
cal application has proven that the method is practicable and reliable and provides an efficient technical means for an accu
rate calculation of residual ore amount.
Keywordsꢀ Cavity; residual ore amount; visualization; calculation method
ꢀ
ꢀ 存 留 矿 石 是 指 由 于 矿 石 性 质 、 块 度 、 底 部 结 构 设
法 。 该 方 法 不 仅 可 以 有 效 地 计 算 出 存 留 矿 石 的 体 积
和 数 量 , 而 且 可 以 准 确 地 确 定 存 留 矿 石 在 采 场 底 部
的 空 间 分 布 , 这 将 有 利 于 在 采 场 底 部 结 构 回 采 时 考
虑 如 何 有 效 回 收 存 留 矿 石 , 并 为 采 场 底 部 结 构 参 数
的 优 化 和 出 矿 制 度 的 改 进 提 供 重 要 的 依 据 , 对 充 分
回 收 宝 贵 的 矿 产 资 源 、 提 高 矿 山 经 济 效 益 具 有 重 要
的 现 实 意 义 。
计 参 数 选 择 以 及 出 矿 进 路 坍 塌 等 因 素 的 影 响 , 采 场
底 部 存 留 有 部 分 无 法 完 全 回 收 的 矿 石 1] 。 存 留 矿
量 作 为 评 价 采 场 回 采 质 量 的 一 个 重 要 指 标 , 对 矿 体
的 下 一 步 单 体 设 计 工 作 具 有 极 大 的 实 践 指 导 意 义 ,
同 时 也 直 接 关 系 着 矿 山 资 源 的 综 合 利 用 程 度 以 及 矿
区 经 济 可 持 续 发 展 的 问 题 23] 。
[
[
然 而 , 我 国 矿 山 过 去 对 于 采 空 区 底 部 的 存 留 矿
量 往 往 是 采 取 目 测 的 方 式 予 以 估 算 , 其 结 果 往 往 与
实 际 相 差 甚 远 4] 。 本 研 究 综 合 运 用 空 区 三 维 精 密
探 测 系 统 CMS ( Cavity Monitoring System) 和 SUR
PAC 等 数 字 化 工 具 , 研 究 形 成 了 一 种 新 颖 的 基 于 采
空 区 三 维 精 密 探 测 的 采 场 存 留 矿 量 可 视 化 计 算 方
1
ꢀ 存 留 矿 量 可 视 化 计 算 方 法
计 算 采 场 存 留 矿 量 的 可 视 化 方 法 的 基 本 过 程
[
是 : 先 采 用 CMS( Cavity Monitoring System) 空 区 探 测
罗 周 全 ( 1966— ) , 男 , 中 南 大 学 资 源 与 安 全 工 程 学 院 , 教 授 , 博 士 生
导 师 , 410083 湖 南 省 长 沙 市 。
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ꢀ ꢀ 罗 周 全 等 : 一 种 新 颖 的 采 场 存 留 矿 量 可 视 化 计 算 方 法 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2008 年 第 8 期
系 统 对 采 空 区 进 行 三 维 精 密 探 测 , 以 空 区 实 测 数 据
和 采 场 回 采 设 计 资 料 为 依 据 , 运 用 SURPAC 软 件 分
别 构 建 采 空 区 三 维 模 型 、 采 场 回 采 设 计 单 元 三 维 模
型 和 采 场 底 部 结 构 三 维 模 型 , 以 此 为 基 础 , 建 立 采 场
底 部 存 留 矿 石 的 实 体 模 型 , 再 利 用 存 留 矿 石 的 实 体
模 型 可 准 确 地 获 取 存 留 矿 石 在 采 场 底 部 的 空 间 分 布
及 体 积 大 小 , 进 而 可 计 算 出 存 留 矿 量 , 参 见 图 1。
场 回 采 爆 破 设 计 剖 面 图 。 三 维 模 型 的 构 建 方 法 为 :
运 用 CAD 根 据 采 场 回 采 爆 破 设 计 图 确 定 并 提 取 出
回 采 设 计 单 元 边 界 , 保 存 为 “ . dxf” 格 式 文 件 ; 将 “ .
dxf” 格 式 文 件 导 入 SURPAC, 形 成 “ . str” 格 式 文 件 ,
在 对 线 文 件 进 行 编 辑 处 理 后 , 再 运 用 SURPAC 软 件
强 大 的 三 维 实 体 模 型 创 建 功 能 , 用 线 文 件 生 成 回 采
设 计 单 元 实 体 模 型 911] 。 实 例 采 场 回 采 设 计 单 元 三
维 模 型 如 图 3 所 示 。
[
图 3ꢀ 采 场 回 采 设 计 单 元 三 维 模 型
2
. 3ꢀ 采 场 底 部 结 构 三 维 模 型 构 建
图 1ꢀ 存 留 矿 量 可 视 化 计 算 方 法
根 据 采 场 底 部 结 构 设 计 图 , 采 用 与 创 建 回 采 设
2
ꢀ 应冬用瓜实山例铜 矿 为 我 国 深 井 开 采 的 典 型 矿 山 56] , 矿
计 单 元 模 型 同 样 的 方 法 形 成 实 例 采 场 底 部 结 构 三 维
[
模 型 , 结 果 如 图 4 所 示 。
区 采 用 盘 区 间 暂 留 隔 离 矿 柱 的 大 规 模 开 采 方 式 , 盘
区 沿 矿 体 走 向 布 置 , 盘 区 长 度 为 矿 体 水 平 厚 度 , 宽 度
为 100 m, 其 中 隔 离 矿 柱 与 采 场 宽 度 均 为 18 m, 采 场
长 度 为 82 m。 在 盘 区 内 垂 直 矿 体 走 向 划 分 采 场 , 实
行 矿 房 和 矿 柱 两 步 骤 回 采 方 式 。 采 场 采 用 长 进 路 双
采 场 底 部 结 构 , 即 一 条 出 矿 巷 道 和 出 矿 进 路 负 担 一
个 矿 块 2 个 采 场 的 出 矿 任 务 。 下 面 以 冬 瓜 山 铜 矿 某
采 场 为 实 例 进 一 步 阐 明 基 于 采 空 区 三 维 精 密 探 测 的
采 场 存 留 矿 量 可 视 化 计 算 方 法 。
图 4ꢀ 采 场 底 部 结 构 三 维 模 型
2
. 4ꢀ 存 留 矿 量 计 算
采 场 空 区 存 留 矿 量 计 算 步 骤 如 下 :
2
. 1ꢀ 采 空 区 探 测 及 三 维 模 型 构 建
(
1) 模 型 复 合 : 将 上 述 成 功 建 立 的 实 例 采 场 回
运 用 空 区 精 密 探 测 系 统 CMS 对 实 例 采 场 空 区
采 设 计 单 元 三 维 模 型 、 实 测 空 区 三 维 模 型 和 采 场 底
部 结 构 三 维 模 型 在 SURPAC 软 件 中 复 合 , 形 成 复 合
模 型 ;
进 行 三 维 探 测 , 以 采 空 区 实 测 数 据 为 基 础 , 采 用
SURPAC 软 件 生 成 采 空 区 的 三 维 实 体 模 型 78] , 其 结
果 如 图 2 所 示 。
[
(
2) 形 成 剖 面 : 利 用 SURPAC 剖 面 生 成 功 能 , 对
上 述 复 合 模 型 沿 采 场 宽 度 方 向 剖 切 形 成 一 系 列 剖 面
(
参 见 图 5) , 剖 面 数 根 据 采 场 长 度 决 定 , 剖 面 间 距 越
小 , 将 获 得 的 存 留 矿 石 模 型 的 精 度 越 高 ;
(
3) 剖 面 过 滤 : 将 上 述 剖 面 中 构 成 存 留 矿 石 部
分 的 剖 面 线 文 件 过 滤 出 来 , 在 完 成 线 文 件 的 编 辑 后 ,
将 其 保 存 为 存 留 矿 石 线 文 件 , 即 “ 存 留 矿 石 . str” , 其
SURPAC 显 示 结 果 如 图 6 所 示 ;
图 2ꢀ 采 场 空 区 三 维 模 型
2
. 2ꢀ 回 采 设 计 单 元 三 维 模 型 构 建
( 4) 生 成 模 型 : 利 用 存 留 矿 石 线 文 件 创 建 实 例
采 场 底 部 存 留 矿 石 的 三 维 实 体 模 型 , 其 结 果 如 图 7
回 采 设 计 单 元 三 维 模 型 的 构 建 依 据 是 矿 山 的 采
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总 第 386 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2008 年 第 8 期
所 示 。 将 生 成 的 存 留 矿 石 三 维 模 型 和 采 场 底 部 结 构
三 维 模 型 复 合 显 示 , 其 结 果 如 图 8 所 示 。 从 图 8 可
以 清 楚 地 看 出 存 留 矿 石 在 采 场 底 部 结 构 上 的 分 布 情
况 , 这 将 为 采 场 底 部 结 构 回 采 时 考 虑 如 何 有 效 回 收
存 留 矿 石 、 改 进 出 矿 制 度 提 供 了 可 靠 的 基 础 。
场 存 留 矿 石 的 体 积 为 1 817 m3 。 取 存 留 矿 石 松 散 系
3
数 为 1. 4, 矿 石 体 重 为 3. 7 t/ m , 则 可 计 算 出 存 留 矿
石 量 为 4 802 t。
3ꢀ 结 ꢀ 论
针 对 我 国 矿 山 对 采 场 存 留 矿 量 缺 乏 有 效 计 算 方
法 这 一 现 实 , 综 合 运 用 空 区 三 维 精 密 探 测 系 统 CMS
和 SURPAC 等 数 字 化 工 具 , 研 究 形 成 了 一 种 新 颖 的
基 于 采 空 区 三 维 精 密 探 测 的 采 场 存 留 矿 量 可 视 化 计
算 方 法 。 该 方 法 不 仅 能 有 效 地 形 成 采 空 区 内 存 留 矿
石 的 三 维 实 体 模 型 , 准 确 获 取 存 留 矿 石 在 采 场 底 部
的 空 间 分 布 , 而 且 可 以 有 效 地 计 算 出 存 留 矿 石 的 体
积 和 数 量 , 对 有 效 地 提 高 矿 山 的 资 源 回 收 率 具 有 重
要 的 实 用 价 值 。
图 5ꢀ 复 合 模 型 剖 面
参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献
[
[
1] ꢀ 顾 秀 华 , 卢 忠 秀 . 冬 瓜 山 铜 矿 采 场 结 构 参 数 的 优 化 [ J] . 有 色
金 属 : 矿 山 部 分 , 2001( 3) : 57.
2] ꢀ 古 德 生 , 李 夕 兵 , 等 . 现 代 金 属 矿 床 开 采 科 学 技 术 [ M] . 北 京 :
冶 金 工 业 出 版 社 , 2006.
图 6ꢀ 存 留 矿 石 线 文 件 SURPAC 显 示
[ 3] ꢀ 《 采 矿 手 册 》 编 辑 委 员 会 . 采 矿 手 册 ( 第 一 卷 ) [ M] . 北 京 : 冶
金 工 业 出 版 社 , 1988.
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6] ꢀ 杨 承 祥 , 罗 周 全 , 胡 国 斌 , 等 . 深 井 金 属 矿 安 全 高 效 开 采 技 术 研
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图 7ꢀ 存 留 矿 石 三 维 实 体 模 型
7] ꢀ 罗 周 全 , 李 ꢀ 畅 , 杨 ꢀ 彪 , 等 . 金 属 矿 采 空 区 信 息 获 取 及 管 理 研
究 [ J] . 有 色 金 属 : 矿 山 部 分 , 2008, 60( 1) : 710.
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eling and application [ J] . Journal of Central South University of
Technology, 2007, 14( 2) : 225229.
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构 建 [ J] . 金 属 矿 山 , 2006( 4) : 3336.
图 8ꢀ 存 留 矿 量 与 底 部 结 构 实 体 模 型 复 合 显 示
(
5) 计 算 存 留 矿 量 : 利 用 生 成 的 存 留 矿 石 三 维
[ 11] ꢀ 罗 周 全 , 张 保 , 刘 晓 明 , 等 . 基 于 CMS 精 密 探 测 的 采 场 贫 化 损
失 计 算 方 法 [ J] . 金 属 矿 山 , 2007( 10) : 8488.
模 型 运 用 SURPAC 报 告 体 积 功 能 , 计 算 获 得 实 例 采
(
收 稿 日 期 ꢀ 20080621)
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
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信 息 苑 ·
发 改 委 核 准 首 钢 大 石 河 铁 矿 杏 山 采 区 露 天 转 地 下 开 采 项 目
ꢀ
ꢀ 近 期 , 国 家 发 展 改 革 委 核 准 了 首 钢 矿 业 公 司 大
有 利 于 开 发 利 用 杏 山 矿 区 深 部 资 源 , 提 高 首 钢 生 产
用 矿 自 给 能 力 , 为 首 钢 可 持 续 发 展 提 供 资 源 保 障 。
( 中 国 选 矿 技 术 网 ꢀ 20080707)
石 河 铁 矿 杏 山 采 区 露 天 转 地 下 开 采 项 目 。 项 目 设 计
开 采 规 模 为 年 产 原 矿 320 万 t, 利 用 现 有 选 矿 系 统 ,
生 产 品 位 为 66% 的 铁 精 粉 105. 6 万 t。 项 目 的 实 施
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