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南芬露天矿第四期开采境界的优化实践
2011-08-10
针对南芬露天矿第四期开采境界设计,应用SmartMiner 软件系统圈出多个开采境界,逐一编 排采掘进度计划进行验证,揭露矛盾、探寻规律,对开采境界进行优化。实践证明,优化的应用对确 定合理的开采境界具有明确的指导作用。
4 本钢技术 2010 年第3 期 南芬露天矿第四期开采境界的优化实践 辛明印,孙殿兴,范立军,王长军 (本钢南芬露天矿,辽宁 本溪 117014) 摘 要:针对南芬露天矿第四期开采境界设计,应用SmartMiner 软件系统圈出多个开采境界,逐一编 排采掘进度计划进行验证,揭露矛盾、探寻规律,对开采境界进行优化。实践证明,优化的应用对确 定合理的开采境界具有明确的指导作用。 关键词:露天矿;境界;优化 中图分类号:TD854.4 文献标识码:B Optimizing Practice of the Fourth Stage Mining Boundary in Nanfen Open Pit Mine XIN Mingyin,SUN Dianxing,FAN Lijun,WANG Changjun ( Nanfen Open-Air Iron Mine,BX STEEL,Benxi Liaoning 117014) Abstract: Based on the fourth stage mining boundary design in Nanfen open pit mine, SmartMiner software system is used to circle multiple mining boundary, and arrange mining plan to verify one by one, it can not only expose contradiction and seek rule, but also optimize mining boundary. Therefore, It has been found that the application of optimization plays an specific guidance role in confirming reasonable mining boundary. Keywords: open pit mine;boundary;optimization 南芬铁矿床是一大型鞍山式沉积变质铁矿床, 案后选择其一,确定矿山第四期开采境界势必误差 较大。为了科学合理设计矿山第四期开采境界,本 次设计之前引进了SmartMiner 软件系统,快速圈出 多个露天开采境界,并应用该系统以编排采剥进度 计划为核心进行验证,开展多方案优化。 矿体由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ层铁组成,走向长 3.3km,平均 厚度10m~88m,最大厚度194m,水平每米分层矿 石量150 万t,倾角40°~50°,平均47°,延深已控 制在-330m,矿体形态和质量稳定。矿山已经历了 三期开采,现保有地质储量8.9 亿t,根据该矿床的 开采研究报告,矿体-50m 或-110m 以上均采用 露天开采。当前为第三期开采,露天底标高+70m, 经多年开采,第三期开采境界内矿石量仅1.9 亿t, 生产剥采比逐年大幅降低,采场作业空间狭小。按 照矿山1 250 万t/a 的设计生产矿石能力,仅稳产开 采 13 年,按照矿山近期规划设计生产矿石能力 1 SmartMiner 软件系统简介 1.1 功能简介 SmartMiner 软件系统是一个综合的多功能露 XP 天开采软件系统,在WINDOWS 环境下运行。具 有开采计划、推进计划、爆破验收、台阶验收、长 期规划、最终境界和长期开采计划优化等多种功 能;具有专门针对矿山应用特点的图形编辑、图层 显示控制、露天矿专用图标标注、数字化仪和全站 仪接口、图纸布局调整等功能。 1 500 万t/a 计算,其服务年限将大大缩短。由此可 见,从矿山实际情况和长远持续发展的需要,及时 研究第四期开采境界非常必要。 南芬露天矿的矿区山高沟深地形复杂,岩石量 分布变化大,矿体围岩种类较多,相关研究报告把 围岩分八个区,给出了每个分区最终边坡角的建议 1.2 功能应用 本次露天矿第四期开采境界优化,应用了软件 系统的经济合理剥采比自动圈开采境界和人工编 值,相差较大,相邻分区的最终边坡需要合理过渡, 排采剥进度计划自动计算的功能。系统从矿山钻孔 矿体开采深度较大等特点,加上设计工期限制,按 传统经验比较一、二个不同的境界剥采比的设计方 取样或分层平面图开始,以台阶参数、地表地形图、 钻孔数据为基础建立了矿床品位模型、地表地形模 型。以此为条件开展圈开采境界工作。 作者简介:辛明印(1952~),男,采矿专业教授级高级工程 师,1978 年毕业于鞍山钢铁学院采矿专业。 E-mail:xinmingyin@163.com 2 圈开采境界 2 .1 技术经济参数 辛明印,孙殿兴,范立军,王长军:南芬露天矿第四期开采境界的优化实践 5 圈开采境界所需的数据除矿床品位模型、地表 地形模型外,还需要开采境界边坡角和开采境界剥 采比。 成品矿价格、采矿回收率、选矿回收率、地质品位、 精矿品位。本次开采境界优化的经济合理剥采比是 8.0t/t。 2 .1.1 开采境界边坡角 3)开采境界剥采比序列 软件系统提供了灵活的开采境界边坡角表达 依据开采境界剥采比的确定原则,选择的开采 境界剥采比有:5.0t/t、5.5t/t、6.0t/t、6.5t/t、7.0t/t、 7.5t/t、8.0t/t。 方式,依据南芬露天矿矿体围岩的八个分区,对最 终边坡进行分区,每一分区的不同方位上具有不同 的边坡角,详见表 1。不同分区可设分区线,也可 不设分区线。设分区线时,在分区线部位开采境界 线不能实现圆滑过渡,需要人工调整,系统显示的 境界内矿石、岩石量不准确,需分台阶重新计算。 不设分区线时,系统能自动对不同分区的境界线进 行圆滑过渡,显示的矿石、岩石量准确。本次圈开 2.2 圈开采境界实例 2.2.1 实例解析 基于上述模型和数据,应用SmartMiner 软件系 统的改进浮锥法,逐个圈出相应边坡角和境界剥采 比的开采境界。开采境界局部等高线如图1。露天 底部周界如图2。 采境界在八个分区设分区线。 表1 境界边坡各分区边坡角 Tab.1 Slope angle of boundary slope /度 分区 边坡角建议值 第四期开采境界边坡角 A B C D E F G H 51.9 39.5 65.7 70.0 31.3 32.0 34.7 28.5 49.60 42.00 48.60 49.40 34.31 34.17 34.40 35.60 2 .1.2 开采境界剥采比 )确定原则 开采境界剥采比不大于经济合理剥采比。 )经济合理剥采比 软件系统提供了两种表达方式。其一,由设计 1 2 人员经验确定,直接输入经济合理剥采比;其二, 由相关参数计算得出。参与计算经济合理剥采比的 参数有:矿石开采成本、岩石剥离成本、选矿成本、 图1 开采境界局部等高线 Fig.1 Locality contour of mining boundary Ⅰ 层铁 Ⅱ 层铁 Ⅲ 层铁 底部周界 矿岩界线 图2 露天底部周界 Fig.2 Perimeter in the bottom of open pit mine 如图1 可以看出,圈出的开采境界在一些地方 分区过渡部位)。由于不规则或开采空间太小而不可 (在露天底部位、地表附近、矿体不规则部位、边坡 行,应用软件系统的图形编辑功能,依据最小底宽、 6 本钢技术 2010 年第3 期 最小工作线长度、矿体围岩对境界圆滑过渡的要求 等,并参照各水平矿石、岩石分界线,进行圆滑处 理可得出基本可行的方案;然后参照处理后的开采 境界等高线,形成每一个台阶的坡顶线、坡底线并 加入运输道路,得到一个开采境界。以此类推逐个 完成相应边坡角和境界剥采比的开采境界。 4)矿山能较早连帮达产,长期稳产。 3.2 剥岩方式 扩帮区剥岩均采用陡帮开采(倾斜分条+组合台 阶开采)的方式。其中:上盘扩帮和端帮均分两个条 带扩帮剥岩,连帮时采用组合台阶剥岩,均衡生产 剥采比,并尽快让出采矿空间;下盘扩帮一个条带 剥岩。 2 .2.2 开采境界分析 )露天底 比较开采境界的露天底与矿岩分界线的位置 关系,有如下特点: 1 3.3 编排结果 露天矿工程技术人员应用 SmartMiner 软件系 统,快速编排了相应开采境界的采剥进度计划。 从编排过程分析,采场上部扩帮区的滚石对下 部三期境界生产区的影响明显。解决措施包括减少 滚石和拦截并清理滚石两个方面。减少滚石的措施 有:减少爆破前冲、降低大块率、靠台阶沿部位采 用正铲作业等;拦截并清理滚石的措施有:设拦截 滚石平台和挡墙并实时清理。同时,在矿山生产过 程中还应根据采场特点,探索采用分区扩帮的方法 进一步削弱滚石对生产的影响。 ① 露天底两个,分阶梯设置,过渡区域在10~14 勘探线之间,阶梯高100m 左右; ② 露天底与矿岩线的位置关系基本一致,即露 天底均在Ⅱ、Ⅲ层铁之间,该位置是露天底的合理 位置。 2 )露天底标高 比较圈的最终境界,露天底标高均在-100m 左右。在圈的开采境界上布置运输道路,并对境界 线做圆滑处理,以及规范露天底最小底宽之后,露 天底抬高 20~50m。经与承担本次设计的研究院反 复研讨,最终露天底标高是-62m。 从编排结果分析,较大的境界剥采比对应的开 采境界能最大限度回收矿产资源,但矿山扩帮过渡 非常困难,采剥总量波动较大,不能实现稳产过渡 且达产较晚,局部时期矿山经营处于亏损状态;较 小的境界剥采比对应的开采境界圈入的矿产资源 有限,没达到大型矿山合理存在年限的要求,并且 下盘扩帮较窄不利大型设备作业,上盘扩帮宽一 些,但一个条带扩帮太宽,两个条带又显得较窄。 鉴于上述排采情况,考虑扩帮的可执行性;满足大 型矿山合理存在年限和持续发展的要求;规避扩帮 条带过宽的经营风险和今后须反复优化开采境界 的情况;以及计算了适宜的扩帮宽度并与圈的露天 开采境界对比,经分析,6.5t/t 境界剥采比圈的开采 境界合理,开采境界内矿量4.52 亿t,岩石量15.67 亿t,平均剥采比3.47t/t,露天底比第三期开采境界 延深132m。 3 )扩帮范围 本次圈的开采境界有如下特点: ① ② 本次扩帮是一次全境界扩帮; 下盘扩帮较窄,最窄的部位仅50m 宽,需一 次扩帮到境界; ③ 上盘扩帮、矿体两端扩帮均较宽,最窄的部 位也有200m 宽,达到分条扩帮的宽度; ④ 受 12 勘探线以南矿体形态不规则的影响, 境界线变化明显,是境界线圆滑过渡的重点部位, 如图1。 3 编排采剥进度计划 3 .1 编排的原则 )均衡生产剥采比,且生产剥采比不大于经济 合理剥采比; 1 4 结论 2 3 )预测扩帮区滚石对下部生产的影响; )扩帮过渡顺畅,过渡期合理; 在多分期矿山生产期间,结合矿床的特点,如: (下转第27 页) 陈相帅:连续退火线带钢焊接质量探讨 239.30 79.99 2.99 27 F 0.017 通过对不同钢种,不同规格的带钢进行分析, 得出最佳的焊接参数,保证带钢连接质量良好,保 证连退正常稳定运行,对提高连退机组产量,提高 连退机组生产效率起到极其重要作用。 S = 149.908 R-Sq = 64.3% R-Sq(调整) = 50.9% 方差分析 来源 回归 自由度 SS 323663 107888 4.80 0.034 179779 503442 MS F P 3 8 11 残差误差 合计 22472 4 结论 连退窄搭接焊机以它优异的焊接性能保证连 来源 I v F 自由度 Seq SS 1 1 9830 112701 201131 退机组的稳定运行,焊接工艺参数的合理设定是焊 缝质量保证的重要前提。 1 1 )焊接质量判定标准为杯突后,带钢焊缝处开 通过对焊接质量回归分析,p=0.034<0.05,整 体上判定回归方程是显著有效的。在焊接电流、焊 接速度、焊接压力共同作用下,焊接质量呈回归线 性关系。 裂形状。 2 )根据焊接原理,焊接质量由焊接电流、焊接 速度、焊接压力决定。 3 )对影响焊接质量的因素进行回归分析,对于 焊接电流、焊接速度、焊接压力对焊接质量的 影响是不同的,从关系式可以看到,焊接压力、焊 接电流、焊接速度对焊缝影响的比例大约为: 钢种为DC01,规格为0.8×1 250mm 的带钢,焊接 压力、焊接电流、焊接速度对焊缝影响的比例大约 为:3:1.5:1。 3 :1.5:1。 通过对焊接工艺参数的分析,可以得到最佳焊 接参数,参数如下: 4 )焊接电流、焊接速度、焊接压力对焊接质量 呈回归线性关系,影响着带钢焊接质量,通过对各 焊接参数的影响,为今后新钢种开发创造条件。 参考文献 表2 最佳焊接参数 Tab.2 The best welding data [ 1] 本钢冷轧内部资料,2009 最佳值 电流/kA 7 13 速度/m/min 压力/kN 焊缝强度 12 582 15 (上接第6 页) 参 考 文 献 地质矿量、矿区地形以及设备性能等,矿山企业实 时引进新技术,优化矿山的开采境界,经多方案对 比论证,技术上可行,经济上高效,有针对性地开 展相应的境界优化设计,是实现矿山长期高效运 行、提高竞争力的一种尝试。 [1] 李宝祥. 采矿手册(第三卷)[M]. 北京:冶金工业出版 社,1999.9. [2] 王 青,史维祥. 采矿学[M]. 北京:冶金工业出版社, 2001.1. [3] 中冶长天国际工程有限责任公司. 南芬铁矿露天扩帮 延深开采工程可行性研究报告[R],2006.12
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