金属地下矿山开采规划优化研究

金属地下矿山开采规划优化研究

贺崇卿

盐源县金铁建筑工程有限责任公司  615703

摘要：在矿井建设中，开采规划是一项非常有意义的工作，它的成果可以为矿山的投资决策提供重要的参考。同时，它对有效利用矿产资源，进行经济评价和风险分析也起到了很大的作用。在制定采掘计划时，既要注意技术运用的可行性，又要考虑到经济和管理的合理程度。相对于传统的采矿规划模型，这种模型具有更高的经济性和有效性，不仅可以给矿业企业带来很好的经济效益，还可以对成本支出进行控制，避免了内外部风险的影响。

关键词：金属地下矿山；开采规划；优化方法

中国地域广阔，矿产资源十分丰富，为防止在建设工程项目过程中出现决策失误，在进行前期的可行性研究阶段，必须对矿山项目进行客观准确的开采规划和效益评估。以往，大部分金属地下矿山企业采用的都是传统的人工开采规划，但由于开采规划涉及的数据较多，计算复杂。另外，由于工序繁杂对传统人工开采规划的成效也有一定的影响。本文以某地区的金属矿为实例，分析对该地区的开采规划优化对策。

一、工程概述

本文结合某地区的金矿为实例，对其开采工艺进行了分析。该矿床的地质特征以断层蚀变岩性金矿床为主，为中温热液型金矿床。矿区周边以变质的辉长岩、二长花岗岩及破碎岩石为主。矿体位于地下-50米到-650米之间，方向偏向北东65-75米，倾角偏向于北东40-55米。顺向趋势呈现出一种缓慢的波动，顺向变化相对较小。矿体发育有明显的碰撞、挤压和分支构造，其厚度相对稳定。

二、精细块体模型建构的方法

（一）层状矿床建模方法

针对地下金矿的分层特点，应用克里格统计法，对其进行了地质模型化和资源评价。基于原始钻井资料，通过大模型资料，进行区域差异性分析，采用克里格等方法，构建成矿模式。要根据矿体的边界，品位的变化来进行合理的选矿。

地质资料的分析，可以对矿产资源进行评价，设计，规划提供重要的参考依据。在这种情况下，上、下两个矿体空间可以被充分地抽出来。在确定成矿形态的过程中，必须通过详细的岩体地质特征的研究，并利用钻探的岩性数据来圈定矿体边界。

对于这种类型的成矿，需要将其地质模型由三维转化为二维，并将其作为一个变量进行插值。用地学统计的方法，以矿厚和累积数值为变量，不仅可以评价矿厚的变化，而且可以知道矿厚和累积数值之间的关系。在建立区块模型时，区块的高度和东西向的长度都是确定的数值，但平均斜率和南北向的长度都是需要计算的。其计算思路是：一是将矿体倾角与井眼倾角之间的内在联系，以井眼中点为轴线，以井眼的南北向投影为轴线，以井眼的南北向投影为轴线，计算等效品位。其次，确定贯穿所有井眼的矿点，在此基础上，利用最小二乘法，将两个钻孔的中间点插入到钻孔中，并将中间点与钻孔连接起来。第三，以钻孔的密集程度及估算的方差为依据，计算出岩块的东西走向，选取最短的一段，即从北到南取1米。最后，采用常规克里格法计算出了每一块的厚度，并结合累积的数值计算出了每一块的厚度。在此基础上，采用积累值÷厚度=各块的平均品位。

（二）块体模型建构方法

首先是构建地质学基础。完备的地质资料可以为矿产资源的评估提供一个客观的依据，在地质数据库中，数据信息来源于地面和生产钻井数据，其中以钻孔编号、空间轨迹信息等为主要内容。

其次，数据经过预处理。依据岩岩性信息，选择黄铁矿-绢云母岩为主要研究对象，建立新的模型，并对模型进行组合。将全部模型的长度转换成1m，再做一个新的模型的长度排序，使得模型的统计分布曲线与半曲线相一致。另外，把3D钻孔轨道投射到垂直面上，这样就得到了钻孔的2D平面，将栓孔长度和积分值作为变量，分配到不同的采样点。

第三，对地块进行网格划分。将块尺寸和估计方差之间的相关性和实际需要相结合，来对块网格进行划分，因为钻井网格的长度是25m×20m，所以将区块与估算方差之间的内在相关性相结合，为保证估算的精度，需要将25m×20m作为区块的尺寸。

最后，就是估算了。根据变异函数模型和椭球模型，采用常规克里格法，计算出了各块的厚度和累积数值，计算出了各块的平均等级。以1克/T为限，预测出的矿石储量为3000万吨，平均品位2.1克/T。

三、开采规划集成优化方法

（一）开采规划分布优化方法

提出了一种基于最小二乘法的采矿块体布局优化方法。在采矿方法明确之后，对矿体的形态、对岩石力学性质、采矿方法展开了全面的分析，得出了一个结论：中段的高度为40米，中段的数量为6块，矿段尺寸为25m×40m与50m×40m，矿体的部分厚度是矿体厚度，块体规格达到25m×20m，由此可以看出，矿段的主体是1×2块体。

在井巷布置优化方面，以矿山布置优化为依据，采用巷道布置优化法，确定了巷道布置的延伸线和矿块的汇合点的位置。由于矿体以分层为主，因此，巷道工程会沿矿体的走向展开，并在每个中间部分的中间部位选取一个汇聚点，从而减少了输送的距离，并将边缘品位矿石的开采时间推迟。

（二）根据资金动态价值的开采规划优化方法

从采矿规划一体化优化的视角，开矿布局的综合优化是基于块模型与采矿块、道路工程布局和采矿过程的总体优化，能够实现矿区块体布局、巷道工程延伸和采矿过程的同时优化，最佳净现值为20.20亿元，矿山总体产量为1.5亿吨，平均品位为2.46g/T。

通过对优化结果的分析，结果表明，这两种方式在块体设计以及延伸流程上均有明显差异，其中，最优调度中的分配方式是基于采矿布局的选择，而在资金和时效性的作用下，某些矿段还需进行巷道工程建设，导致其开发速度相对较慢，从而导致其经济效益下降。而综合优化模型是以块体模型为基础，对巷道的延伸等进行了考虑，从而寻找到一个合适的方案。

经逐步优化分析，发现五年来，企业利润明显下降，其主要原因是五年来企业利润下降。而综合优化模型的累计净现值收益达到了20.20亿元，分布优化模型的累计净现值达到了19.36亿元，由此可以看出，综合优化模型可以让矿山项目整体收益率得到了提升。此外，通过构建矿段分布、巷道工程布局和开采流程规划的综合优化模型，可以得出切实可行的最优方案，结果显示，当将资金的时间成本计算在内时，各个矿区的开采成本也将随之改变。将巷道工程的延伸和开采流程相结合，可以提高资源的使用效率，满足金属地下矿山开采规划要求。

结束语

总结来说，本文以某地金矿为案例，对整合优化模型进行了研究和分析，基于区块经济价值模型，在资本的动态价值层次上，对开采规划综合优化模型进行了分析，相对于分布优化，其优化净现值比较高。通过研究，确认了矿区的水平距离和巷道工程的横向延伸成本呈现出了指数增长的规律，而在矿区的中央位置，其纵向深度与巷道工程的纵向延伸成本也呈现了指数增长的规律。以全局为基础进行分析，采矿计划综合优化模型的经济效益较好。

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