本發(fā)明涉及一種露天礦山損失率貧化率預(yù)測(cè)方法，屬于礦山生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

采礦損失率和貧化率是礦山生產(chǎn)中兩項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，是檢驗(yàn)礦山開(kāi)采技術(shù)水平、衡量采礦方法的合理性及礦產(chǎn)資源利用能力的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，同時(shí)也是需配礦礦山進(jìn)行配礦工作要考慮的重要指標(biāo)。

一般實(shí)際生產(chǎn)中，礦山往往利用損失率貧化率的年平均值或基于傳統(tǒng)剖面圖的最小夾石剔除厚度法計(jì)算值等來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)，這使得其計(jì)算結(jié)果與日常生產(chǎn)實(shí)際情況存在較大差異，從而造成損失率貧化率預(yù)測(cè)仍處于定量分析和定性應(yīng)用的局面，限制了預(yù)測(cè)結(jié)果在礦山生產(chǎn)計(jì)劃編制和采場(chǎng)供配礦工作中的應(yīng)用。

現(xiàn)有的損失率貧化率預(yù)測(cè)方法都是在憑經(jīng)驗(yàn)選取的剖面圖上，根據(jù)最小可采礦石厚度、最小夾巖剔除厚度等進(jìn)行的計(jì)算。剖面圖人為選取的二維圖件，不能全面反映預(yù)測(cè)區(qū)域的空間形態(tài)、礦體產(chǎn)狀、礦巖關(guān)系、臺(tái)階高度等情況，且沒(méi)有考慮電鏟的推進(jìn)方向，而這些內(nèi)容又是影響損貧計(jì)算的重要因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種露天礦山損失率貧化率預(yù)測(cè)方法，劃分有限單元，在三維空間中快速、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)不同礦體賦存條件、不同臺(tái)階高度及不同開(kāi)采方向等條件下的露天礦采礦損失率貧化率，提高采礦前損失率、貧化率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度，減少不必要的人為因素影響，保證采場(chǎng)供礦礦石質(zhì)量穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)綜合利用礦產(chǎn)資源，降低生產(chǎn)成本，提高礦山經(jīng)濟(jì)效益的目的，有效地解決了背景技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種露天礦山損失率貧化率預(yù)測(cè)方法，包含以下步驟：建立預(yù)測(cè)區(qū)域三維地質(zhì)模型、采場(chǎng)現(xiàn)狀dtm（數(shù)字地形模型）模型；確定電鏟鏟裝時(shí)作業(yè)工作面與下一個(gè)臺(tái)階坡頂所形成的大致夾角；劃分鏟裝單元并計(jì)算每個(gè)單元內(nèi)的礦巖比例；初步預(yù)測(cè)，利用地質(zhì)探針?lè)ㄌ綔y(cè)礦巖比例，并根據(jù)礦巖比例區(qū)分采出礦石、含礦廢石、廢石，之后加權(quán)統(tǒng)計(jì)出預(yù)測(cè)區(qū)域內(nèi)的損失率、貧化率；二步預(yù)測(cè)，根據(jù)初步預(yù)測(cè)結(jié)果二次圈定不同礦巖類型線，再次預(yù)測(cè)更為貼近實(shí)際的損失率、貧化率。

所述的三維地質(zhì)模型和采場(chǎng)現(xiàn)狀dtm模型是利用3dmine三維礦業(yè)工程軟件建立。

根據(jù)礦山實(shí)際情況確定礦巖截止界限，礦石含量≥礦巖截止界限為礦石，大于零但小于礦巖截止界限為含礦廢石，零為廢石。

所述的鏟裝單元在坡頂面上用點(diǎn)表示，在空間上用地質(zhì)探針?lè)ㄌ綔y(cè)礦巖比例。

本發(fā)明的有益效果是：1、運(yùn)用三維建模技術(shù)構(gòu)建預(yù)測(cè)對(duì)象三維模型，真實(shí)、直觀、定量化的刻畫了礦體的產(chǎn)狀、厚度及礦巖等空間分布特征，保證了預(yù)測(cè)的可靠性；2、依據(jù)實(shí)際作業(yè)情況設(shè)置參數(shù)，劃分有限單元，發(fā)射探測(cè)射線，避免了其他預(yù)測(cè)方法人為選擇斷面的隨機(jī)性；3、采用兩步預(yù)測(cè)方式，將理論計(jì)算與實(shí)際生產(chǎn)情況相結(jié)合，極大的提高了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性及生產(chǎn)組織的可操作性；4、該方法循環(huán)計(jì)算部分可以用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)，使得預(yù)測(cè)計(jì)算更加便捷、準(zhǔn)確，提高預(yù)測(cè)速度，降低人工成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明鏟裝單元?jiǎng)澐制拭媸疽鈭D；

圖2為本發(fā)明損失率、貧化率預(yù)測(cè)結(jié)果示意圖；

圖中：礦體1；鏟裝單元中心線2；坡頂面3；作業(yè)面4；電鏟推進(jìn)方向5；坡底面6；電鏟7；臺(tái)階坡面角α；初步預(yù)測(cè)范圍線8；二次預(yù)測(cè)范圍線9。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)施案例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合實(shí)施案例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施案例中的技術(shù)方案進(jìn)行清晰的、完整的描述。

一種露天礦山損失率貧化率預(yù)測(cè)方法，包含以下步驟：建立預(yù)測(cè)區(qū)域三維地質(zhì)模型、采場(chǎng)現(xiàn)狀dtm（數(shù)字地形模型）模型；確定電鏟鏟裝時(shí)作業(yè)工作面與下一個(gè)臺(tái)階坡頂所形成的大致夾角，巖石性質(zhì)、爆破效果不同，夾角會(huì)不同；劃分鏟裝單元并計(jì)算每個(gè)單元內(nèi)的礦巖比例；初步預(yù)測(cè)，利用地質(zhì)探針?lè)ㄌ綔y(cè)礦巖比例，并根據(jù)礦巖比例區(qū)分采出礦石、含礦廢石、廢石，之后加權(quán)統(tǒng)計(jì)出預(yù)測(cè)區(qū)域內(nèi)的損失率、貧化率；二步預(yù)測(cè)，根據(jù)初步預(yù)測(cè)結(jié)果二次圈定不同礦巖類型線，再次預(yù)測(cè)更為貼近實(shí)際的損失率、貧化率。

所述的三維地質(zhì)模型和采場(chǎng)現(xiàn)狀dtm模型是利用3dmine三維礦業(yè)工程軟件建立。

根據(jù)礦山實(shí)際情況確定礦巖截止界限，礦石含量≥礦巖截止界限為礦石，大于零但小于礦巖截止界限為含礦廢石，零為廢石。

所述的鏟裝單元在坡頂面上用點(diǎn)表示，在空間上用地質(zhì)探針?lè)ㄌ綔y(cè)礦巖比例。

在實(shí)際應(yīng)用中，建立三維模型。首先運(yùn)用3dmine三維礦業(yè)工程軟件建立整體礦體模型。然后利用最新的探采工程（探槽、爆區(qū)炮孔數(shù)據(jù)等）建立爆區(qū)三維模型，更新先前建立的三維礦體模型，最后將采場(chǎng)現(xiàn)狀dtm模型與三維礦體模型耦合在一起，實(shí)現(xiàn)采場(chǎng)開(kāi)采現(xiàn)狀所在空間位置與礦體1的對(duì)應(yīng)。此項(xiàng)工作為損失率、貧化率預(yù)測(cè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為月度、年度采剝計(jì)劃編制等采礦工作提供更為準(zhǔn)確的礦體變化資料。

有限單元?jiǎng)澐?。模擬電鏟7鏟裝過(guò)程，將鏟裝地質(zhì)體概化、微分為一個(gè)一個(gè)的鏟裝單元。具體做法是在選定的預(yù)測(cè)范圍內(nèi)，根據(jù)確定的電鏟推進(jìn)方向5，以直線的起始終止點(diǎn)表示方位，并從推進(jìn)方向的起始點(diǎn)開(kāi)始按一定的間距在坡頂面3上布點(diǎn)（根據(jù)電鏟作業(yè)參數(shù)確定間距），一個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)鏟裝單元。布點(diǎn)范圍要覆蓋預(yù)測(cè)區(qū)域，預(yù)測(cè)范圍外的點(diǎn)予以刪除。

地質(zhì)探針初步預(yù)測(cè)。利用布設(shè)的點(diǎn)發(fā)射射線，射線的方位角與推進(jìn)方向一致，傾角為電鏟工作時(shí)作業(yè)面4與坡底面6形成的臺(tái)階坡面角α，該射線代表鏟裝單元中心線2，射線終止點(diǎn)的標(biāo)高為該預(yù)測(cè)臺(tái)階的坡底標(biāo)高；獲取射線穿過(guò)臺(tái)階的長(zhǎng)度和礦體的長(zhǎng)度，當(dāng)穿過(guò)多條礦體時(shí)累加礦體長(zhǎng)度，用射線穿過(guò)的礦體總長(zhǎng)度除以臺(tái)階長(zhǎng)度得到此點(diǎn)的含礦比例（體積比），此工作和地質(zhì)鉆探的原理基本類似，是在三維建模的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，故可稱為“數(shù)字地質(zhì)探針”。進(jìn)行所有單元的加權(quán)統(tǒng)計(jì)，初步完成損失率、貧化率的預(yù)測(cè)工作。

二次預(yù)測(cè)。初步預(yù)測(cè)沒(méi)有考慮夾石剔除厚度的問(wèn)題，只是將預(yù)測(cè)區(qū)域各處的礦巖比例按采剝條件反映到三維模型的坡頂面上并用圖形加以區(qū)分，如圖2。此時(shí)預(yù)測(cè)區(qū)域內(nèi)的每個(gè)布點(diǎn)均被賦予屬性值即礦巖比例，礦山技術(shù)人員在圖上可參考這些屬性值和點(diǎn)的位置，手動(dòng)畫二次預(yù)測(cè)范圍線9二次圈定采出礦體區(qū)域。確定哪些部位可直接采出，哪些位置是通過(guò)采礦手段可以剔除的巖石，然后按照電鏟推進(jìn)方向5對(duì)二次圈定的二次預(yù)測(cè)范圍線內(nèi)的點(diǎn)重新進(jìn)行加權(quán)統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出更為符合生產(chǎn)實(shí)際的損失貧化率。

實(shí)施例：以河北省某露天鐵礦山為例，本露天礦損失率貧化率預(yù)測(cè)方法的具體步驟如下所述。

該露天礦山設(shè)計(jì)采用wk-10b型電鏟，電鏟挖掘時(shí)形成的工作臺(tái)階坡面角在75°左右。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，電鏟現(xiàn)場(chǎng)鏟裝作業(yè)礦巖截止界限為0.4，即礦石含量大于等于40%為礦石，大于零小于40%為含礦廢石，零為廢石；用初步預(yù)測(cè)范圍線8在三維模型中圈定預(yù)測(cè)區(qū)域，臺(tái)階段高15m、坡底標(biāo)高-82m，擬定從北向南開(kāi)采，布點(diǎn)網(wǎng)格間距2m。程序完成初步預(yù)測(cè)，貧化率為7.8%、貧化率為12.7%。初步預(yù)測(cè)結(jié)果直接以文字的形式顯示在三維模型中的預(yù)測(cè)范圍線上，并為布點(diǎn)賦予不同的圖形，如圖2所示，方格表示滿足設(shè)定礦巖界限條件可直接采出礦石位置，斜線表示含礦廢石位置，十字表示廢石位置。

在預(yù)測(cè)范圍的左上方雖然有兩條礦石含量大于40%的區(qū)域，但10m3電鏟難以將該部分可采礦石挑選出來(lái)，故利用二次預(yù)測(cè)范圍線9圈定礦石范圍，該部分劃定為含礦廢石，重新計(jì)算后損失率為12.19%、貧化率為13.41%，更符合生產(chǎn)實(shí)際。

因此在礦巖關(guān)系復(fù)雜，局部礦體較薄、交互分布，鏟裝設(shè)備大型化等情況下運(yùn)用上述損失率貧化率預(yù)測(cè)方法將極大提高預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。此外，如果預(yù)測(cè)區(qū)域處作業(yè)空間允許，還可進(jìn)行不同推進(jìn)方向的預(yù)測(cè)，以便采礦技術(shù)人員確定最合理的、可行的推進(jìn)方向。

技術(shù)特征：

1.一種露天礦山損失率貧化率預(yù)測(cè)方法，其特征在于包含以下步驟：建立預(yù)測(cè)區(qū)域三維地質(zhì)模型、采場(chǎng)現(xiàn)狀dtm模型；確定電鏟鏟裝時(shí)作業(yè)工作面與下一個(gè)臺(tái)階坡頂所形成的大致夾角；劃分鏟裝單元并計(jì)算每個(gè)單元內(nèi)的礦巖比例；初步預(yù)測(cè)，利用地質(zhì)探針?lè)ㄌ綔y(cè)礦巖比例，并根據(jù)礦巖比例區(qū)分采出礦石、含礦廢石、廢石，之后加權(quán)統(tǒng)計(jì)出預(yù)測(cè)區(qū)域內(nèi)的損失率、貧化率；二步預(yù)測(cè)，根據(jù)初步預(yù)測(cè)結(jié)果二次圈定不同礦巖類型線，再次預(yù)測(cè)更為貼近實(shí)際的損失率、貧化率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種露天礦山損失率貧化率預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述的三維地質(zhì)模型和采場(chǎng)現(xiàn)狀dtm模型是利用3dmine三維礦業(yè)工程軟件建立。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種露天礦山損失率貧化率預(yù)測(cè)方法，其特征在于：根據(jù)礦山實(shí)際情況確定礦巖截止界限，礦石含量≥礦巖截止界限為礦石，大于零但小于礦巖截止界限為含礦廢石，零為廢石。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種露天礦山損失率貧化率預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述的鏟裝單元在坡頂面上用點(diǎn)表示，在空間上用地質(zhì)探針?lè)ㄌ綔y(cè)礦巖比例。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種露天礦山損失率貧化率預(yù)測(cè)方法，屬于礦山生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是：建立預(yù)測(cè)區(qū)域三維地質(zhì)模型、采場(chǎng)現(xiàn)狀DTM模型；初步預(yù)測(cè)，利用地質(zhì)探針?lè)ㄌ綔y(cè)礦巖比例，并根據(jù)礦巖比例區(qū)分采出礦石、含礦廢石、廢石，之后加權(quán)統(tǒng)計(jì)出預(yù)測(cè)區(qū)域內(nèi)的損失率、貧化率；二步預(yù)測(cè)，根據(jù)初步預(yù)測(cè)結(jié)果二次圈定不同礦巖類型線，再次預(yù)測(cè)更為貼近實(shí)際的損失率、貧化率。本發(fā)明的有益效果是：提高采礦前損失率、貧化率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度，減少不必要的人為因素影響，保證采場(chǎng)供礦礦石質(zhì)量穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：陳彥亭;陳越;榮輝;黃海鵬;王丹;李金龍;李華;陳志強(qiáng);韓明;鞏瑞杰;來(lái)友邦;胡文劍;葉會(huì)師

受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2019.12.21

技術(shù)公布日：2020.05.08