系统在爆破设计中的应用 微核系统在爆破设计中的应用
随着计算机技术在地下矿山广泛的应用,快速有效地获取矿山个方面信息,动态进行管理,用先进的计算机技术来进行矿山企业现有的设计、生产,满足不同层次的需求已经成为矿山现代化发展水平的重要标志。本文以国内某铜矿为例,详细叙述了MICRONMINE系统在采场爆破设计中的应用。 一、矿山地质条件 易门铜矿属海底火山喷发沉积变质中厚缓倾斜高温矿床。矿体走向为东西-北西西,走向长约1800m,倾向南西,倾斜宽约1600m,倾角20°~35°(局部地段大于35°),构造及节理裂隙发育,呈层状、似层状产出。矿区共有3个含铁铜矿体和4个含铜铁矿体,埋藏深度160~750m,标高-29~812m,其中I3、I2含铁铜矿体规模大,是主要的开采对象。矿石中主要金属矿物为黄铜矿、磁铁矿,主要脉石矿物为碳酸岩(白云石为主)、黑云母。矿石整体稳固,f=8~14,矿岩爆破性能较差。 二、矿床数字模型 (一)地质数据库 地质数据库由开口文件(Collar)、测斜文件(Survey)、钻孔样品文件(Assay)岩性文件(Geology)4个文件组成。它是进行地质解译、品位推估、储量计算与管理以及后续采矿设计等的基础。 (二)矿体模型 矿床模型是矿床空间分布属性的数字化描述,它是品位和矿量估算、境界设计、开采规划、质量控制、经济评估等各项工作的基础。在建立的钻孔数据库基础上,根据不同勘探线部面圈出的矿体边界形成的线框集,通过线框构模法建立矿体模型。建立老矿山矿床模型也可以利用已经诠释的工程剖面图纸,以DXF文件格式导入可视化软件中,按一定的比例进行坐标转换得到线框集,然后建立实体模型。 (三)矿床品位模型 矿床品位模型是将矿床模型在三维空间内按照一定的尺寸划分为众多的单元块,然后对填满整个矿床范围内的单元块的品位根据已知的样品进行推估。该模型近似的反映了矿体内部属性,是进行储量计算的基础。本次建模块度尺寸:4m×2m×2m,在边界处按4m×4m×4m进行次分。 模型东方向单元块块数:550;模型北方向单元块块数:550;模型高程方向单元块块数:220。 三、盘区的划分 矿山工采中,盘区划分具有十分重要的意义,盘区划分是采矿规划中比较重要的内容。根据采矿规划进行盘区划分,可以对矿床进行有选择的开采。根据市场金属价格的调节,对采矿盘区中相应的盘区进行集中开采,当金属价格高位的时侯就可以开采品位和矿石质量比较好的盘区,当金属价格低靡的时侯就可以选择相对资源状况不太好的盘区进行开采。
图1 535-600m中段I2矿体盘区 图2 535-600m中段I3矿体盘区 四、采切工程模型 (一)实测工程 采准工程实测模型建立的主要有:底部结构(包括出矿巷道、漏斗)、凿岩巷道、切割天井,天溜井等,需要注意的是模型之间必须吻合,所以在建模的时候需要同时调入与实测工程模型相关的其他实体模型进行参照。图3 实测采切工程模型 图4 实测采切工程模型空间位置 (二)设计工程 根据建立的矿床实体模型、工程实体模型,就可以进行工程布置设计了,进行采切设计工作中,不同于实测采切模型的建立,设计采切模型的建立只需要中线和工程断面形状和尺寸就可以完成。采矿切割模型中需要建立的主要模型有:底部结构(包括出矿巷道、漏斗)、凿岩巷道、切割天井,天溜井等。 表1 采切工程断面形状及尺寸项目名| 尺寸(m×m) | 形状 | 项目名 | 尺寸(m×m) | 形状 | 走上坡路2.4×2.4 | 矩形 | 切割井 | 2.4×2.6 | 矩形 | 切割槽2.4×2.4 | 矩形 | 填充竖井 | 1.8×1.8 | 矩形 | 电动耙式履带1.8×1.8 | 矩形 | 溢流井 | 1.8×1.8 | 矩形 | 倾卸轴2×2 | 矩形 | 斗镜 | 1.8×1.8 | 矩形 | 电动耙室2.5×2.8 | 矩形 | 联通道 | 1.8×1.8 | 矩形 | 斗仓1.8×1.8 | 矩形 | 任彩晶 | 2×2.4 | 矩形 |
五、爆破孔设计 凿岩爆破直接影响后续的其它工序和整个采掘施工的速度、质量、安全和成本。MICRONMINE系统提供的平台使爆破设计过程智能化、参数化、数字化。该矿山采用的采矿方法为分段空场嗣后充填采矿法,按照该采矿方法进行中深孔爆破设计,在形成了采准工程后,则可以进行切割槽爆破设计工作,完成切割工作后,才可以进行规模比较大的采场爆破。 (一)切割槽及矿房爆破设计 本次研究选取40至42勘探线之间600m中段的I3矿体600-40-I的盘区中的一个采场进行爆破设计,MICRONMINE系统进行爆破设计需要输入以下一些设计参数,请见表2。 表2 切割槽和矿房爆破参数参数名称| 切槽爆破设计 | 矿井硐室爆破设计 | 孔底距起始角的距离孔排距辐射中心位置的距离电荷类型电荷密度堆积长度40mm 0.8m水平孔90°,扇形孔根据钻孔断面调整0.8m(钻孔天井第一排距离1m)。巷道中心11 ~ 1.5m | 40mm 1.8m按钻孔断面(按5 ~ 85°设计),端角1.0m(钻孔天井第一排距离1.2m),钻孔巷道中心11 ~ 1.5 m。 |
具体设计按照以下步骤进行: 1、确定进行爆破设计巷道模型以及设计中心线。因为MICRONMINE系统确定爆破面起始位置必须在设计巷道中心线上进行。 2、确定爆破参数。切割槽和矿房爆破参数如表2。 3、将凿岩巷实体和底板中心线和设计区段的矿体(显示切块)和采准巷道调入进行参考,在此基础上限制爆破边界,然后进行设计爆破孔。结果如图5、6,其中可根据设计参数和需要对已经生成的炮孔进行长度、倾角、装药量等参数的调整。图5 切割槽炮孔布置图6 矿房扇形炮孔布置 4、如果因为凿岩爆破需要,可以对相邻扇形断面炮孔进不同的炮孔布置方式设计,这样可以使爆破效果比较好(如图7),块段比较均匀,同时根据矿体块段模型,按Cu≥0.3%进行切块来约束爆破边界,不同炮孔布置方式图(如图8,爆破边界按矿体轮廓确定)。图7 不同布置的切割槽的炮孔 图8 修正边界后相邻断面炮孔布置 5、当矿体边界比较均匀的时候,就可以对爆破面在设计巷道上按一定方向复制(图9),但是为了爆破效果,相邻断面炮孔应该交错布置,所以在设计过程中将不同布置方式的扇形炮孔进行间隔复制,需要注意的是:切割槽的炮孔设计相邻扇形炮孔的排距是0.8m,靠切割天井位置的距离为1.0m。矿房炮孔设计相邻扇形炮孔的排距是1.0m,靠切割天井位置的距离为1.2m。但是通常情况下需要进行爆破边界调整,这样使爆破在有效的范围内进行,使爆破效果更好,能够直接在矿体中进行切割拉槽或崩矿。图9 采场炮孔布置 图10 矿房中深孔爆破设计 (二)爆破实体模型及爆破量的计算 MICRONMINE系统为爆破设计提供了良好的计算统计功能,通过爆破边界生成爆破实体,可以对爆破量和爆破矿石的质量进行统计分析;通过对设计爆破面的分析,则可以对爆破参数进行统计。(表4充计结果就是图6扇形炮孔面参数记录,包括工程量和材料消耗数量)。 表3 采场爆破量计算结果采场名称| 扇区号 | 体积/立方米 | 吨位/吨 | 密度/(吨/立方米) | 平均成绩/% | 金属数量/吨 | Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-2Cai-40-40-2Cai-40-2Cai-40-40环1 2环3 4环5环6环7环8环9环10环11环12环13环14环15环16环17环18环19环20环21环22 | 237.27237.75238.85241.02245.41237.05237.24236.43212.88198.04196.67191.43191.67191.67167.18163.97159.00157.35152.70119.21115.28111.02 | 747.40748.91752.38759.21773.04746.71747.31744.75670.57623.83619.51603.00603.76603.76526.62516.51500.85495.65481.00375.51363.13349.71 | 3.153.153.153.153.153.153.153.153.153.153.153.153.153.153.153.153.153.153.153.153.153.15 | 0.951.051.070.980.791.021.001.010.900.910.600.820.660.660.630.610.620.650.590.370.440.40 | 2.2540652.4963752.5556952.3619961.9387392.4179102.3724002.3879431.9159201.8021641.1800201.5697261.2650221.2650221.0532341.0002170.9858001.0227750.9009300.4410770.5072320.44408 | 总计达4239.0913353.12 | 34.138340 |
表4 扇形爆破面参数统计1号钻孔| 辐射中心 | 孔径/毫米 | 角度/() | 长度/米 | 充电起点 | 123456789101112中心道路,中心道路,中心道路,中心道路,中心道路,中心道路,中心道路,中心道路,中心道路,中心道路 | 404040404040404040404040 | 3.021.338.653.266.681.095.5109.4122.6139.9161.2177.0 | 5.96.37.510.18.98.18.08.49.76.95.35.0 | 0.81.20.61.10.61.20.71.20.71.20.50.8 |
六、结论 MICRONMINE系统进行爆破设计能实现以下目标: (一)根据设计参数实现炮孔自动布置; (二)按不同的要求可以对炮孔参数进行灵活的调节; (三)对设计采场爆破量可以快速进行的统计分析; (四)快速生成采场炮孔布置剖面图,以及设计炮孔参数表。 实践证明,MICRONMINE系统在爆破设计过程中做到了可视、可控、可调等过程,改变了矿山工作者传统的思维方式,极大的提高了设计者的工作效率,减少了设计工作者的劳动强度,取得了良好的经济效益,是实现矿山可持续化发展重要手段。
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