矿床模型与开采辅助设计软件系统研制

矿床模型与开采辅助设计软件系统（ＤＭ＆ＭＣＡＤ）是一种在微机上运行的，用于矿床地质及开采辅助设计的大型综合软件系统．其主要功能包括：地质资料的输入、输出、维护、统计分析及预处理等，矿床数学模型、矿石储量统计、浮锥法露天矿境界圈定、线路布置及二次境界生成、露天矿计算机模拟开采及采剥计划编制、辅助开采设计及图形绘制等．本文主要介绍ＤＭ＆ＭＣＡＤ的逻辑结构及各子系统的设计原理和主要功能。最后简要介绍了该软件的实用情况。     

原苏联保持采准巷道稳定性的研究和实践

本文简述了原苏联冶金矿山井下开采现状和原岩应力的研究,着重介绍了近20年来在保持采准巷道稳定性方面实行的3项技术措施,即大力推广喷锚支护,完善可缩性拱形钢架;采用树脂注浆加固围岩;实行卸压开采,以减轻采准巷道的载荷。     

露天矿多采区受约束条件下全境界优化

基于浮锥排除法基本原理,使用Smart Miner软件对两露天采场进行全境界优化,将两个不同生产条件的采场合为一个矿区.考虑到不同采区生产技术经济参数不一样,而境界优化结果对这些参数的敏感度较高,所以软件增加了优化中识别开采对象所在分区,按所属分区的技术经济参数进行优化的功能;同时采场开采范围受地表构筑物影响,因此软件新增在任何约束范围进行境界优化功能.以司家营露天矿区为例分别在有约束和无约束条件下根据分区参数进行优化.结果表明,地表构筑物对最佳境界的约束"很硬",由此少采1亿t矿,且在-202 m水平开始形成挂帮矿;如果这1亿t矿仍然露天开采,那么地表构筑物移除费用必须小于3.4亿元.     

倾斜煤层窄长露天矿分区开采分期境界优化

针对倾斜煤层窄长露天矿,经常采用纵采转横采内排的开采程序,基于其剥离物流向流量的变化对经济合理剥采比大小的影响,提出一种分区、分时期的优化开采境界方法。该方法依据首采区位置的不同可分为A模式(即首采区位于矿权一侧)和B模式(即首采区位于矿权中部)两种开采模式。此外,按照露天剥采工程发展过程中剥离物流向流量变化的情况,将其露天矿山开采过程归结为三个时期:全部外排期、部分内排期和全部内排期。通过构建剥、采、排工程位置模型,系统地研究了两种开采模式分时期境界优化的原则和适用条件,并提出境界优化模型。研究成果在准东露天煤矿开采实践中得到应用,结果表明:准东露天矿的经济合理剥采与其开采境界优化前相比,由原来的1.50m~3/t增加至1.62m~3/t,其经济合理开采深度增加了24.7m,顶帮外扩距离增加了45.65m,经济可采储量增加了85.27Mt。实现了露天开采经济效益的最大化。     

开阳磷矿采矿方法的未确知测度优化选择

 采矿方法的选择除了要适应矿床地质赋存条件、确保生产安全以外,还应尽可能提高经济效益和社会效益,因此选择采矿方法必须考虑很多指标和因素。根据磷矿山领域的工程实际情况,选择采矿能力、开采工效、采切比、附产矿石比、炸药单耗、崩矿量、损失率、贫化率、开采成本、胶结充填比、管理难易、采准时间、适应程度、安全程度共14项测度指标,采用未确知数学理论对开阳磷矿山的5种采矿方法进行优化选择,得出脉内采准无间柱联系分段充填采矿法为最佳方案,房柱式联合出矿横巷中深孔落矿嗣后充填采矿法、脉外采准中深孔落矿嗣后充填采矿法、脉内采准中深孔落矿嗣后充填采矿法、两分段中深孔连续落矿嗣后充填采矿法相对次之。优化结果为开阳磷矿选择安全高效的开采方法提供了有力的理论支撑。     

金属露天矿帮坡角变化对最终境界影响

基于正锥排除法基本原理优化南芬露天矿最终境界,研究上盘帮坡角变化对最终境界开采形态、矿岩量等影响.根据南芬露天矿不同时期采场生产现状,设置相关技术经济参数,对矿山进行初始境界优化;按照0.5°步长逐步提升上盘帮坡角,优化不同上盘帮坡角条件下的最佳境界.研究表明,随着帮坡角变陡,最终境界地表范围逐渐缩小,底部尺寸变大或者向下延伸;不同帮坡角加陡方案得到的最终境界,矿岩量可能增大或者减小,总成本也可能增加,但利润值增大.     

露天矿边界品位与最终境界的关系

在技术经济参数变化的情况下,主要讨论了边界品位与最终境界的关系.基于司家营露天矿生产数据,建立了盈亏平衡品位模型,并计算出不同市场价格条件下可采块段边界品位和必采块段边界品位.根据边界品位计算值,优化不同价格条件下的最终开采境界;基于某给定的边界品位,在相同的市场价格条件下进行境界优化,并比较两种方法得到的最终开采境界.结果表明,在相同的市场价格条件下,基于盈亏平衡法得到的最终境界要优于给定边界品位优化得到的最终境界.     

露天煤矿最终境界优化实用算法

基于开采总利润最大的准则,设计了开采境界优化的“正锥体排除法”算法体系,包括最大境界的圈定,锥壳模板构建和锥体排除算法.该算法可以方便地处理不同方向和区域具有不同帮坡角的情况.把这一算法体系应用于建立的柱状煤层模型,根据矿山生产能力、煤矿地质条件、当前煤矿开采成本以及煤矿售价,进行优化,得出了在给定煤层赋存条件和技术经济条件下境界的最佳大小和形态,以及采剥量.为矿山生产决策者提供了设计依据,具有重要的参考价值.     

一种新型分采泵的研制及在延长油田的应用

针对延长油田油井大都同时开采2个层系的情况,为消除或减少油井在同时开采2个层系,特别是层间物性差异较大时油层层间的干扰,充分挖掘油层潜力,设计了一种新的分采混出泵,并对泵的各项强度指标进行了校核计算。室内试验结果表明,泵的各项指标均达到合格要求;现场应用结果表明,该技术分采增产效果明显,在延长油田具有很强的适应性。     

露天矿生产规划要素整体优化方法及其应用

以剥采比最大境界为基础, 使用锥体排除法, 逐步排除满足增量大小且平均品位最低的部分, 得到一系列地质最优境界和对应境界的地质最优开采体序列.使用动态规划法得到每个境界的生产计划, 从中选出净现值最大的境界作为最优境界, 该境界的最佳开采路径作为最优开采方案, 实现露天矿境界同生产计划整体优化.对上述算法进行软件开发和实例应用. 结果表明, 成本及价格保持不变条件下, 整体优化最佳规划方案的采剥量及NPV比最大盈利境界分别小42.4%和大17.0%; 成本及价格分别上升2%和3.5%条件下, 整体优化最佳规划方案的采剥量及NPV比最大盈利境界分别大55.0%和6.0%.     

矿井资源储量的探讨

在介绍巴彦高勒矿井田境界的基础上,从矿井地质资源量、矿井工业资源储量、矿井设计资源储量、矿井设计可采储量4个方面,分析了巴彦高勒矿井资源储量。结果显示:巴彦高勒井田范围由6个拐点圈定,开采深度标高759 m～470 m,井田面积约65.273 4 km2,井田境界划分合理;矿井地质资源量为1 027.00×106t;矿井工业资源储量为902.53×106t;矿井设计资源储量811.39×106t;矿井设计可采储量为593.39×106t。     

多因素对露天矿最终境界设计的影响

以技术经济参数及矿体赋存条件为依据,基于锥体排除法生成利润值最大的无约束境界;根据地表构筑物在矿区的地理位置,建立境界优化范围约束线,在约束范围内优化最终境界并计算境界外矿石采用地下开采的利润值;建立矿山开采生态成本计算模型,分别计算两种优化方案的生态成本.研究结果表明:当只考虑经济因素时,如果地表构筑物的移动成本低于0.99亿元(净现值),矿山适合采用无约束境界开采;当综合考虑生态成本时,应该选择在受约束境界内开采.     

元宝山露天矿地质模型及采矿计划编制系统

介绍元宝山露天煤矿复杂地质条件下的三维矿床地质模型的建立方法,钻孔、断层等地质数据的分析与整理,钻孔数据库的建立;以及地质储量管理,露天采场测量验收现状图形成原理与方法;阐述编制露天矿的各种开采计划的方法和步骤,以及其台阶划分、计划台阶项底版的控制、计划剥离量和采矿量及其煤质指标等;绘制剥采计划平面图和断面图的方法.     

极薄矿脉采矿方法与技术探究

在矿产资源开采中,极薄矿脉地带的矿产资源开采条件与开采环境相对比较复杂,在矿产资源开采过程中,对于开采方法与开采应用技术的要求也相对较高.通常情况下,由于极薄矿脉的倾角以及矿山岩层的稳定性等不同,极薄矿脉的类型也不相同,对于采矿方法以及采矿技术的应用也不相同.主要以极薄矿脉的留矿开采方法为例,从留矿采矿法在进行极薄矿脉开采应用中的构成要素以及采准切割要求、回采现状等方面,对于极薄矿脉的采矿方法与技术进行探讨.     

极薄矿脉采矿方法与技术探究

在矿产资源开采中,极薄矿脉地带的矿产资源开采条件与开采环境相对比较复杂,在矿产资源开采过程中,对于开采方法与开采应用技术的要求也相对较高。通常情况下,由于极薄矿脉的倾角以及矿山岩层的稳定性等不同,极薄矿脉的类型也不相同,对于采矿方法以及采矿技术的应用也不相同。主要以极薄矿脉的留矿开采方法为例,从留矿采矿法在进行极薄矿脉开采应用中的构成要素以及采准切割要求、回采现状等方面,对于极薄矿脉的采矿方法与技术进行探讨。     

矿床开采与环境保护的系统研究

本文分析了矿床开采过程及开采终了的环境状况，建立了考虑矿山环境治理及保护费用在内的矿床开采价值模型；用系统模拟的方法得出整体最优的矿床开采方案；根据矿山开采终了的景观，建立生态复垦及环境保护方案库，从中选出可行的方案并进行模拟设计；根据设计结果，综合其地因素，选择生态价值和经济价值均最优且技术上又可行的矿床开采方案及其工艺系统。     

露天转地下开采方案优化及边坡稳定性分析

以孟家堡铁矿露天转地下开采的实际情况为工程背景,利用强度折减法和FLAC3D数值模拟方法,以塑性区贯通、计算不收敛及位移突变为失稳判据计算边坡安全系数,确定潜在滑移面,分析静态及开采扰动下的边坡稳定性;根据随采深下降的边坡破坏规律,对开采方案进行优化.分析结果表明,无开采扰动下边坡安全系数为194,满足稳定性要求;不留境界矿柱的无底柱分段崩落法地下回采过程中,覆盖层厚度要达到25m,其起到吸收并转移应力和减缓边坡能量耗散速度的作用.     

对煤矿延伸水平采准巷道支护方式的探讨

提出了矿井开采由浅到深,地质构造变化越来越复杂,矿山压力显著增大,使巷道维护变得异常困难.阐述了巷道开掘以后,两帮与顶底板的应力变化,巷道支护的支架位置,延伸水平采准巷道的特点.介绍了锚杆支护在井下采准巷道应用的成功实例,指出了在采准巷道中采用锚杆支护是行之有效的,具有经济、有效、实用、快捷的效果,能取得诸多良好的经济效益.     

成本价格变化对露天煤矿最终境界的影响

基于经济合理剥采比准则以及地表模型和柱状煤层模型,应用CoalDesign软件系统对内蒙古某露天煤矿进行最终境界设计,得出了不同经济技术条件下的最终境界的形态.分析讨论了最终境界随成本价格变化的情况.实践表明,以当前技术经济参数为基准,原煤价格上升10%,原煤开采量增加79%,岩石剥离量增加115%,第四纪层剥离量增加6%,境界总体积增大95%,不考虑基建投资,利润值增加238%;开采成本降低10%,原煤开采量增加84%,岩石剥离量增加123%,第四纪层剥离量增加65%,境界总体积增大102%,不考虑基建投资,利润值增加245%.可以看出最终境界对成本价格的灵敏度很高,境界分析对矿山生产决策者做出正确决定有重要的参考价值.     

河北省滦南县马城铁矿地质灾害危险性评估

本文介绍了拟建工程场地所在区域地质背景资料以及马城铁矿的基本情况,结合相关资料及规范确定评估范围为矿界范围与矿业活动所影响到的范围,确定评估精度级别为一级。现状条件下,矿区及周边地质灾害不发育,遭受地质灾害的可能性小;矿山采用充填采矿法开采,预计将来矿区地质灾害主要为采矿诱发地表变形造成的地面塌陷、地裂缝灾害,本次仅对矿山采空塌陷地质灾害进行预测评估,其中地表残余沉陷变形采用概率积分法进行预测分析,通过计算得出了充填法管理顶板时的最大下沉值,预测采空塌陷地质灾害危险性中等,地质灾害影响程度为较严重;综合分析认为,建设工程除占用土地外不会引发和加剧地质灾害的发生,建设工程场地适宜性为适宜。