第一章 露天開采境界的確定[知識(shí)發(fā)現(xiàn)]

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1、第一章 最終開采境界的確定 Ultimate Pit Definition 1深層分析 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 最終境界設(shè)計(jì) 第三節(jié) 價(jià)值模型 第四節(jié) 最終境界設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)優(yōu)化 2深層分析3深層分析 第一節(jié) 概述 開采儲(chǔ)量開采儲(chǔ)量mining depositmining deposit ：一個(gè)礦體的一部分地質(zhì)儲(chǔ)量的開采是技術(shù)上可行和經(jīng)濟(jì)上合理的，這一部分儲(chǔ)量稱為開采儲(chǔ)量。 最終開采境界最終開采境界 ultimate pitultimate pit：圈定開采儲(chǔ)量的三維幾何體稱為最終開采境界最終開采境界 。如圖14-1。 最終邊坡角最終邊坡角 final slopefinal slope：為滿足邊坡

2、穩(wěn)定性要求，邊坡坡面與水平面的夾角（一般為35550）如圖14-2。 最終開采境界的設(shè)計(jì)方法分三階段： 手工設(shè)計(jì)階段、 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)階段和 優(yōu)化設(shè)計(jì)階段 4深層分析第二節(jié) 最終境界設(shè)計(jì)的手工法一、基本原理剝采比剝采比：剝離的巖石總量與采出的礦石總量之比。Stripping ratio平均剝采比：平均剝采比：最終開采境界ABCD內(nèi)巖石總量W(waste)與礦石總量O (ore)之比，如圖14-4。 用Ra 表示。Average stripping ratioOWRa5深層分析境界剝采比境界剝采比( (瞬時(shí)剝采比）：瞬時(shí)剝采比）： 如果境界深度增加dH，境界變?yōu)锳 BCD，境界內(nèi)巖石增加dW,

3、礦石增量為dO, 則dW與dO之比為。用Ri 表示。Stripping ratio of increasing unit depth , 如圖14-5所示。dOdwRiwpmpbCCCgqrgR)(0經(jīng)濟(jì)合理剝采比經(jīng)濟(jì)合理剝采比：利潤(rùn)增量為零時(shí)的境界剝采比。（或盈虧平衡剝采比breakeven stripping ratio )6深層分析 其中：g0 礦體的地質(zhì)品位；grade of ore gp 精礦品位；grade of processed ore q 銷售價(jià)格；sale price Cw 單位剝巖成本；cost of waste stripping Cm 單位采礦成本；cost of m

4、ining Cp 單位選礦成本；cost of processing r 采選綜合回收率。Recovery 開采dO礦石量的利潤(rùn)為dP， dP = 銷售價(jià)格-采礦成本-剝離成本-選礦成本 dOCdOCdWCgrqdOgdPpmwpo7深層分析 當(dāng)dP趨近于零，即開采dO礦量不盈利。則有： 確定最終境界的準(zhǔn)則是境界剝采比(瞬時(shí)剝采比)等于經(jīng)濟(jì)合理剝采比。 經(jīng)濟(jì)合理剝采比與礦石回收率、礦產(chǎn)品價(jià)格、開采成本等有關(guān)，與礦體幾何形狀和大小關(guān)系不密切。 經(jīng)濟(jì)合理剝采比大，則相應(yīng)的境界剝采比也增大，開采的深度就可以增加。 pmiwpoCCRCgrqgdOdPwpmpbCCCgqrgR)(08深層分析二、應(yīng)用

5、線段比法與面積比法確定最終開采境界（一）地質(zhì)橫剖面面積比法確定長(zhǎng)礦體的合理開采深度第一步： 根據(jù)礦巖穩(wěn)固程度與設(shè)備技術(shù)要求確定最終開采境界的最小底寬Bmin及上下盤最終邊坡角、。第二步：在每一個(gè)地質(zhì)橫剖面圖上確定出若干深度方案。第三步： 對(duì)于某一剖面上的深度方案Hi，如圖14-6，在Hi 水平處選定最小底寬確定出該開采深度的境界底線位置ab，分別從a,b 兩點(diǎn)以上下盤境界幫坡角、做出上下盤邊坡線bc、ad,假設(shè)bc線交礦體上盤界線于 e點(diǎn)。9深層分析 第四步：從Hi水平開始向上減小H高度(H通常為一個(gè)開采平臺(tái)高度），得到Hi-1，在Hi-1 水平處以同樣的方法作出開采境界線bcad。如圖14-

6、6 第五步：在圖中測(cè)得巖石增量w和礦石增量 O之比值。 第六步：求算Hi 開采深度的境界剝采比Ri, 第七步：若Ri Rb ,(breakeven stripping ratio)，則Hi 水平即為該地質(zhì)剖面圖上最佳的開采深度；否則，重復(fù)第三步到第六步， 試算其他深度方案，直到Ri Rb 成立。owRi10深層分析（二）地質(zhì)橫剖面線段比法確定長(zhǎng)礦體的合理開采深度第一步第一步：根據(jù)礦巖穩(wěn)固程度與設(shè)備技術(shù)要求確 定最終開采境界的最小底寬Bmin及上 下盤最終邊坡角、。第二步第二步：在每一個(gè)地質(zhì)橫剖面圖上確定出若干 深度方案。第三步：對(duì)于某一剖面上的深度方案Hi , 如圖14-7，在Hi 水平處選定

7、最小底寬確定出該開采深度的境界底線位置ab，分別從a，b 兩點(diǎn)以上下盤境界幫坡角 、做出上下盤邊坡線，得出Hi水平的開采境界線cbad。11深層分析第四步：從Hi水平開始向上減小H高度(H通 常為一個(gè)開采平臺(tái)高度），得到Hi-1， 在Hi-1 水平處以同樣的方法作出開采境 界線b ca d 。第五步：在c點(diǎn)與d點(diǎn)分別作aa的平行線，交 Hi 水平線于 g與 f兩點(diǎn)，如圖14-7 。 第六步：計(jì)算 Hi 水平的境界剝采比 Ri ，第七步：若Ri Rb ,則Hi 水平極為該地質(zhì)剖面圖上最佳的開采深度；否則，重復(fù)第三步到第六步， 試算其他深度方案，直 到Ri Rb 成立。baebafgbRi12深層

8、分析 地質(zhì)橫剖面上的線段比是面積比的一種簡(jiǎn)單形式。 礦體走向較長(zhǎng)，且礦體形態(tài)變化不大時(shí)，可運(yùn)用線段比來代替面積比，這樣既可保證具有一定的精度，又免除了求積儀就算面積的繁瑣工作。13深層分析（三）水平剖面面積法確定短礦體的開采深度第一步：選擇幾個(gè)開采的深度方案，基于地質(zhì)勘 探線剖面圖繪制出每一個(gè)深度方案所在 水平的平面圖。如圖14-8。第二步：在各個(gè)開采深度的平面圖上，依據(jù)礦體 形態(tài)、運(yùn)輸設(shè)備的要求確定出該水平境 界的平面的周界，再根據(jù)該水平境界的底面與境界幫坡角確定出各地質(zhì)勘探線剖面圖上的相應(yīng)地表開采境界。a第三步：將個(gè)地質(zhì)勘探線剖面圖上的地面界線點(diǎn)投影到帶有底部周界的平面圖上，再一 次連接各

9、地面境界點(diǎn)，即確定出礦體上 下盤兩側(cè)的開采境界線。如圖14-8。bcd14深層分析第四步：為了確定礦體端部的開采境界線需要切割出若干個(gè)端部輔助剖面圖。在各端部助剖面圖上，依據(jù)端部境界幫坡角確定出地表開采境界點(diǎn),如圖14-8。將該點(diǎn)投影到水平剖面圖上。連接各輔助剖面的地表境界點(diǎn)。即形成端部開采境界。II地表地形線水平距離高度15深層分析第五步：在水平平面圖上，根據(jù)確定出的地表境界內(nèi)所包含的礦石面積與巖石面積，運(yùn)用面積比法計(jì)算出境界剝采比Ri 。如圖14-8第六步：若Ri Rb ,則水平極為該地質(zhì)剖面圖上最佳的開采深度；否則，重復(fù)第三步到第五步， 試算其他深度方案，直到Ri Rb 成立。 2121

10、SOSOSOSOLRi16深層分析（四）最終開采境界的審核1、調(diào)整最終開采底平面標(biāo)高 采用平面面積法確定出的短礦體開采的底平面標(biāo)高，一般不需另行調(diào)整。對(duì)于采用地質(zhì)橫剖面法確定出的長(zhǎng)礦體開采深度，需要進(jìn)行縱向的平面標(biāo)高的調(diào)整。第一步： 將在各地質(zhì)橫剖面上確定出的最佳開采深度投影到礦體的縱斷面上，如圖14-11，連接各開采深度點(diǎn)，得到露天礦縱剖面圖上的理論開采深度。第二步： 調(diào)整縱段面上的理論開采深度。調(diào)整后的最終境界內(nèi)的平均剝采比應(yīng)小于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，境界底平面的縱向長(zhǎng)度應(yīng)滿足最小運(yùn)輸線路的長(zhǎng)度要求。17深層分析2、圈定最終開采境界的底部周界 如圖14-12。第一步：按調(diào)整后的開采深度，確定底部

11、平面水平，繪制地質(zhì)分層平面圖。第二步：按調(diào)整后開采境界底平面標(biāo)高，修正各 地質(zhì)橫剖面圖上的地表開采境界，并將修正后的各開采底平面界線點(diǎn)投影到地質(zhì)分層平面圖上，分別連接各界線 點(diǎn)，得到理論底部周界。第三步：修正理論底部周界的原則是底部周界要平直，彎曲部分要滿足運(yùn)輸設(shè)備轉(zhuǎn)彎要求。18深層分析三、應(yīng)用品位-剝采比關(guān)系設(shè)計(jì)最終境界 經(jīng)濟(jì)合理剝采比與礦石品位密切相關(guān)，礦體品位變化較大時(shí)，則應(yīng)該考慮用品位-剝采比關(guān)系設(shè)計(jì)最終境界。 礦體的地質(zhì)品位是不斷變化，如圖14-15， 如果境界剝采比Ri和經(jīng)濟(jì)合理剝采比（盈虧平衡剝采比）Rb相等，則此時(shí)的境 界剝采比即為最終境界剝采比。 wpmpbCCCgqrgR)

12、(019深層分析 g0 礦體的地質(zhì)品位; gp 精礦品位； q 銷售價(jià)格； Cw 單位剝巖成本； Cm 單位采礦成本； Cp 單位選礦成本； r 采選綜合回收率。 通常，經(jīng)濟(jì)合理剝采比Rb可通過公式求出。wpmpbCCCgqrgR)(020深層分析 公式可以得出，品位越高，經(jīng)濟(jì)合理剝采比 就越大。 如圖14-13所示。相應(yīng)的境界剝采比也就增加。 (一）橫剖面與縱剖面上的最終境界設(shè)計(jì) 1、最終境界底位于巖石中的最終境界設(shè)計(jì)如圖14-15：第一步： 在上盤猜想的位置根據(jù)上盤幫坡角（）畫一條直線， 在圖上量取巖石段 e 的長(zhǎng)度lW 和礦石段ea的長(zhǎng)度l0, 計(jì)算瞬時(shí)剝采比Ri。 r0和rw分別為礦石

13、和巖石的體積質(zhì)量00rlrlRwwi21深層分析第二步：量取礦石段ea穿過每一礦石段的線段長(zhǎng)度loi ，如圖14-15,并根據(jù)下式計(jì)算礦石段 的平均品位：第三步：從品位-剝采比關(guān)系圖（14-13）上根據(jù) ga 讀取盈虧平衡剝采比 Rb。 如果Rb Ri ，則aa 即為左邊幫境界線， 否則，進(jìn)行下一步；第四步：將境界線移至另一位置（bb,cc等）， 如圖14-15 ，重復(fù)以上個(gè)步驟， 直到 Rb Ri。 0lglgoioia22深層分析2、境界底位于礦石中的最終境界設(shè)計(jì) 如圖14-16，計(jì)算方法與前面一樣， 第一步：根據(jù)上下盤幫坡角（，）和最小底 寬Bmin，畫出礦床模型剖面圖的境界剖 面，第二

14、步：量取左邊幫線巖石長(zhǎng)度L w，和礦石段 長(zhǎng)度L o， L o包括境界底線的一半，同樣，量取右邊幫線的巖石長(zhǎng)度L w，和礦石段長(zhǎng)度L o， L o包括境界底線的一半用。公式計(jì)算瞬時(shí)境界剝采比Ri 。00rlrlRwwi23深層分析第三步：量取境界左幫線與底線左半段穿越的各礦石塊的線段長(zhǎng)度；再量取境界右?guī)途€與底線右半段穿越的各礦石塊的線段長(zhǎng)度。用公式分別計(jì)算左右?guī)偷乃矔r(shí)剝采比。第四步：計(jì)算左右邊幫平均品位，依據(jù)品位-剝采比關(guān)系圖，讀取左右?guī)偷慕?jīng)濟(jì)合理剝采比；第五步：如果計(jì)算的左右邊幫的境界剝采比大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，則重新確定境界位置，直到左右?guī)蜕系木辰鐒儾杀茸銐蚪咏笥規(guī)偷慕?jīng)濟(jì)合理剝采比。 注意

15、礦石段的品位為線段的平均品位。3、最終境界底與一個(gè)邊幫位于礦體 如圖14-17。 這種最終境界的設(shè)計(jì)方法與最終境界底位于礦石中類似。0lglgoioia24深層分析（二）徑向剖面上的境界設(shè)計(jì) 如圖14-14， 在礦體端部的徑向方向的境界設(shè)計(jì)。 徑向剖面上真實(shí)的瞬時(shí)剝采比Ri 與表觀瞬時(shí)剝采比Rai （如圖14-18）的關(guān)系為： Rai = Lw / Lo 1) 1(2aiiRR同樣，根據(jù)真實(shí)瞬時(shí)剝采比與平均品位盈虧平衡剝采比關(guān)系圖上的盈虧平衡剝采比進(jìn)行比較，若不等，移動(dòng)境界線位置，重新計(jì)算，直到二者基本相等。(三）最終境界核定及礦量、品位計(jì)算 有些面的境界大，有些面境界小，在連接時(shí)需要視情況做

16、出某些調(diào)整， 即光滑處理。礦量計(jì)算及品位計(jì)算使用加權(quán)品均值。25深層分析第三節(jié) 價(jià)值模型 把境界內(nèi)的礦巖體分割成若干塊，將每一塊采出并處理后能夠帶來的經(jīng)濟(jì)凈價(jià)值，作為該塊的特征值，通過這些分塊的特征值來確定露天開采的境界的模型即價(jià)值為模型。 每一塊的品位不同，開采成本不同，其價(jià)值就不同。 對(duì)于巖石塊： 對(duì)于礦石塊： 0000CTrgpTNVwwwCTNV+2+4+3-1-1-126深層分析 NVw 巖石塊的凈價(jià)值，net value of waste NV0 礦石塊的凈價(jià)值，net value of ore Tw、T0 巖石和礦石塊的重量， tonnage of oreP、g、 r礦石塊中礦物

17、的售價(jià)、平均品位和 綜合回收率， price of ore、 grade、recoveryC0 礦石的單位成本。 Cost of mining oreCw 巖石的單位成本。 Cost of mining waste27深層分析露天開采的主要采礦成本包括： （1）開采成本（穿孔、爆破、裝載、運(yùn)輸、排土、排水、管理費(fèi)等）。開采成本又與開采深度H密切相關(guān)。 （2）選礦成本 （3）冶煉成本28深層分析第四節(jié)最終境界設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)優(yōu)化方法 根據(jù)每一個(gè)礦塊的價(jià)值不同，確定最終開采境界，就變成了一個(gè)在滿足幾何約束（即最大允許幫坡角和運(yùn)輸要求）的條件下，找出使總開采價(jià)值達(dá)到最大的模塊集合體的問題。一、浮錐法 浮

18、錐法的基本原理：建立礦床價(jià)值模型，包括開挖的礦石塊和巖石塊的價(jià)值。在確定礦床內(nèi)某一塊是否需要開采時(shí)，必須將倒錐的頂點(diǎn)至于該塊的中心，以錐體為凈價(jià)值（即落在錐體內(nèi)包括頂點(diǎn)塊的所有塊的凈價(jià)值之和）作為根據(jù)。如圖14-20。29深層分析三維模型：要開采某一水平的某一塊礦體,就必須開采其上部的五塊礦體。作業(yè)一、基本概念最終開采境界開采儲(chǔ)量平均剝采比瞬時(shí)剝采比（境界剝采比）盈虧平衡剝采比（經(jīng)濟(jì)合理剝采比）價(jià)值模型二、問答1最終境界設(shè)計(jì)的手工法有哪幾種？敘述各種設(shè)計(jì)方法的使用條件和設(shè)計(jì)步驟。30深層分析31深層分析32深層分析33深層分析34深層分析35深層分析baebafgbRi36深層分析2121SOSOSOSOLRi37深層分析38深層分析39深層分析40深層分析41深層分析00rlrlRwwi Lw Lo42深層分析 Lw Lo Lo，43深層分析44深層分析1) 1(2aiiRR45深層分析