一种露天矿开采境界优化方法

平朔安家岭露天矿东部境界优化武建波;武懋;赵天佑【摘要】根据安家岭露天矿东部境界的现实情况,对东部地表境界进行多方案对比分析,得出最优的东部靠界边界,对安全爆破位置进行合理划分,对靠界边坡进行优化设计提高了边坡的稳定性,研究保证了安家岭露天矿东部靠界安全可靠、技术可行、经济合理.【期刊名称】《露天采矿技术》【年(卷),期】2018(033)005【总页数】4页(P10-13)【关键词】露天矿;境界;控制爆破;弧形凹端帮;优化【作者】武建波;武懋;赵天佑【作者单位】中煤平朔集团有限公司,山西朔州 036006;中煤平朔集团有限公司生产技术管理中心,山西朔州 036006;中煤平朔集团有限公司生产技术管理中心,山西朔州 036006【正文语种】中文【中图分类】TD824.50 概况平朔安家岭露天煤矿位于宁武煤田北端，地跨朔州市平鲁、朔城两区，行政隶属朔州市平鲁区管辖。

该矿是我国自行设计、自主建设的平朔矿区第二座大型露天煤矿，设计生产能力15.0 Mt/a，核定生产能力20.0 Mt/a。

矿建工程于1997年10月1日开工建设，2001年7月1日主体工程基本建成，进行联合试运转，2003年7月1日全面进行试生产，2004年达产。

2007年进行改扩建，矿界东西长5.1～7.77 km，南北宽1.39～4.87 km，地表境界面积30.33 km2，东边界最宽，西边界最窄。

安家岭露天煤矿采用单斗－卡车综合开采工艺。

上部黄土层外包剥离，岩石剥离自营采用单斗－卡车开采工艺，采煤采用单斗－卡车－地表半固定破碎站－带式输送机半连续工艺。

主要开采4#煤、9#煤、11#煤3个煤层，煤层埋藏深度为170～247 m，煤层厚度变化不大、赋存稳定，煤层平均厚度4#煤10.4 m，9#煤16.3 m，11#煤4.1 m，开采煤层总平均厚度近30.8 m。

现矿坑生产能力10万t/m。

正常采掘带宽度40 m，内排土场最下台阶坡底线与11#煤工作面坡底线最小安全距离50 m，排土工作线跟进采煤工作线。

Whittle软件在某矿露天开采境界优化中的应用梅开品【摘要】在露天矿设计中,境界优化是一个非常重要的环节,境界优化的过程即在满足经济、边坡角的几何约束条件下使矿山利益最大化.Whittle软件将L—G图论法与生产规划方法结合,提出境界优化的4D算法,软件内置有批量境界生成、进度计划编排和经济分析等模块,可高质量、高效率的批量生成境界.同时能利用数学模型实现矿山自动排产.在排产的基础上,能利用其强大的经济分析能力分析各种境界方案的经济效益,从而实现矿山长期的战略性规划[1].结合某矿的设计实例及应用Whittle软件优化境界的实践,介绍Whittle软件的基本操作流程.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】3页(P67-69)【关键词】露天矿山;Whittle软件;境界优化;块体模型;经济模型【作者】梅开品【作者单位】云南磷化集团海口磷业有限公司,云南昆明650000【正文语种】中文【中图分类】TD8541 基础模型的创建Whittle不具备矿床模型的创建功能，可通过第三方软件建立基础模型，包括：Surpac、Micromine、DataMine。

优化工作利用Surpac建立了资源块体模型包括1158163个块。

最大尺寸：320×320×160，最小尺寸：5×5×2.5。

块体模型包含的属性如下：体重、fe品位、岩性、储量级别及资源利用系数。

储量级别划分为：331、332及333三种，矿区因氧化程度极低，未分出氧化矿物，全部定为原生矿并进行相应资源储量估算。

也可在surpac中加入成本及边坡数据，将在whittle中进行[1]。

资源块体模型是本设计的基础数据，资源块体模型导入Whittle后需构建采矿块体模型，采矿块体模型的建立主要根据作业设备及台阶高度来确定，如：工作平台宽度为30m，台阶高度为15m，则采矿块体模型尺寸应为：30×30×15。

点柱式上向分层充填法在大红山铁矿的优化调整与应用
大红山铁矿是中国内蒙古自治区巴林左旗的一座大型露天铁矿石矿床，由于其矿石质
量好、储量丰富，被誉为“中蒙矿业合作的明珠”。

如何以效率最大化地进行开采和利用
成为了该铁矿石矿床的优化调整与应用的关键问题之一。

点柱式上向分层充填法，是一种认为开采铁矿石矿床的方法。

该方法通过逐步移动和
开掘矿体中的矿石，使得未来的开采基准面下降，从而达到减少劳动量、提高效率的目的。

在大红山铁矿的优化调整与应用中，点柱式上向分层充填法将起到重要的作用。

点柱式上向分层充填法能够减少开采产生的环境污染。

该方法通过充填矿石的方式来
稳定矿体，防止坍塌和溃决现象的发生，从而减少了采矿引起的土地破坏和土地下沉等问题。

该方法还能够减少采矿过程中的尾矿排放，减少对周边环境的污染。

点柱式上向分层充填法能够减少采矿过程中的安全事故。

由于该方法能够稳定矿体，
防止坍塌和溃决等事故的发生，从而减少了工人的伤亡和财产损失。

点柱式上向分层充填
法能够提高大红山铁矿的安全性能。

露天采矿的采矿技术以及工艺的提升和发展摘要:我国的矿石资源丰富，但是可以开发的储存量少。

这就需要先进的采矿技术与工艺的支持。

世界经济在迅猛发展，中国的采矿技术也在不断提高。

本文主要阐述了露天采矿技术工艺的现状和发展前景。

关键词：露天采矿;采矿技术;采矿工艺;一、露天开采技术与装备露天开采是人类开采矿物最早的方式，最开始是开采矿床的露头和浅部富矿，自从19世纪末使用动力挖掘机以来,露天开采技术就得到迅速发展,露天矿的规模逐渐增大。

在最近几年出现了大型的剥离倒堆设备,索斗铲和机械铲的最大铲斗容积(斗容)已分别达到168m和3137.5m3，排土桥理论装运的能力高达25600m3/h。

这些成就促进了露天采矿技术的发展。

目前国内的一些先进采矿技术已经达到国际水准，使得国家的矿产量得到了明显提高，因此拥有良好的露天采矿技术能够使得国家的采矿业得到更好的发展。

(一)高台阶开采这种技术很少被使用，并且台阶的最大高度也不超过15m左右。

由于大型设备的逐渐增多，高台阶开采技术也越来越受到企业的青睐。

(二)陡帮采矿当下，我国的大型露天矿已进入深部进行开采，矿场作业逐渐不得力，设备也变得老化，为了改变当前的状况，需要新技术，新工艺来提高产矿率，提高企业的能力，使得企业能更好、更快的发展。

陡帮开采技术基建工程周期短，并且基建工程量少。

(三)胶结充填采矿技术利用胶结充填采矿这项技术，可以达到保护地球环境的目的，并且可以使资源更有效的被利用。

但是如何使采矿技术和开采的条件有效的结合，限制了此采矿技术大范围应用。

由于高分层充填采矿、分段充填采矿在技术上取得很大的进步，促进了充填采矿法的大范围应用。

(四)矿用电铲国外电动铲为主要电铲。

斗容以16.8、21、30、38、43m3为主。

国内重点露天矿主要以电铲为主，斗容最大为16.8m3。

(五)钻机冶金矿山穿孔设备是潜孔钻和共存牙轮钻是我国主要使用的设备，钻孔的直径大多为250、310mm，中型矿山主要为潜孔钻为，钻孔直径大多是200mm;国外大多采用牙轮钻，直径普遍为310mm～380mm，孔深可达73m。

２０２３年第１０期／第４４卷黄　金ＧＯＬＤ矿业工程基于３ＤＭｉｎｅ软件的露天矿山开采境界圈定收稿日期：２０２３－０５－１７；修回日期：２０２３－０７－０８作者简介：何龙飞（１９８８—），男，工程师，从事矿业咨询设计和项目管理、数字化设计、智慧矿山和矿业国际化技术研究等工作；Ｅ ｍａｉｌ：３５７４２９０７７＠ｑｑ．ｃｏｍ何龙飞（大冶有色金属有限责任公司）摘要：合理的露天开采境界直接关系到矿山经济效益，而境界的圈定是一项非常复杂的工作。

根据某矿山的开采技术条件，利用３ＤＭｉｎｅ软件建立了矿体实体模型和经济模型，并进行了露天开采境界圈定，通过不断优化，得出该矿山的最优露天开采境界。

选择底标高为１２１５ｍ的露天境界为最终的优化境界，考虑到露天坑底最小宽度及台阶坡度影响，选择１２４５ｍ为最低平台高度。

关键词：露天开采；境界圈定；三维软件；边坡；稳定性 中图分类号：ＴＤ８５４ 文章编号：１００１－１２７７（２０２３）１０－００２７－０３文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１１７９２／ｈｊ２０２３１００６ 矿业是国民经济和社会发展的基础工业，在推进中国工业化、城镇化建设进程中起重要的保障和支撑作用。

矿业技术的发展随着科技的发展而发展，近年来，随着计算机技术的飞速发展，利用矿业三维软件确定露天矿山开采境界已成为主流方法之一［１］。

露天境界的确定直接影响生产规模、开采工艺、设备选型、开拓系统等后续工作，对矿山生产具有重要意义［２－４］。

１　工程背景某矿山位于刚果（金）南东部的加丹加高原，海拔标高为１４００～１５５０ｍ。

主矿体埋藏较浅，矿体比较厚大，位于向北倾斜的向斜北翼，地表延伸超过３００ｍ，主要赋存在矿山组Ｒ２地层中，总体呈层状分布，倾角近直立，受构造作用影响，矿区地层空间排布错乱，从上到下有多层铜矿体。

各层矿体厚度变化较大，厚薄不一，薄的矿体厚度一般为１０～２０ｍ，厚的矿体厚度可达７０～８０ｍ，矿体平均厚度为４０～５０ｍ。

露天开采境界确定的手工方法目前，在我国的露天开采设计中，广泛采用n j≤n jh原则确定境界。

现将确定露天开采境界的步骤和作法分述于下。

一）、确定露天矿最小底宽露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求，保证矿山工程正常发展。

采用铁路运输时，露天矿的最小底宽为Bmin=2Rwh+T+3e-h L cotα (8-18)式中 Bmin一一露天矿最小底宽，m；Rwh——挖掘机机体回转半径，m；T一一铁道线路宽度，m；h L一一挖掘机机体底盘高度，m；e一一挖掘机机体、边披及车辆三者间的安全距离，e=1.0～1.5m；α一一露天矿最下一个台阶的坡面角，（°）。

当采用汽车运输时，底宽应满足汽车调车要求。

当采用回返式调车时，其底宽为Bmin=2(Rcmin+0.5b c+e) (8-19)若采用折返式调车，则Bmin=Rcmin十0.5b c十2e+0.5l e (8-20)式中Rmin——汽车最小转弯半径，m；b c——汽车宽度，m；e——汽车距边坡的安全距离，m；l c--汽车长度，m。

在确定露天开采境界时，若矿体厚度小于最小底宽，底平面按最小底宽绘制；若矿体厚度比最小底宽大得不多，底平面可以矿体厚度为界；若矿体厚度远大于最小底宽，通常按最小底宽作图，并按下列因素确定露天矿底的位置:(1)使境界内的可采矿量最大而剥岩量最小；(2)使可采矿量最可靠，通常露天矿底宜置于矿体中间，以避免地质作图误差所造成的影响；(3)根据矿石品位分布，使采出的矿石质量最高；(4)根据岩石的物理力学性质调整露天矿底位置，使边坡稳固且穿爆方便。

二）、选取露天矿最终边坡角露天矿的最终边坡角，对剥采比有很大的影响。

随着开采深度增加和边坡角的减小，所需的剥岩量会急剧增加，因此从经济效果考虑，希望边坡角尽可能大；然而，有不少矿山由于盲目追求陡边坡而造成滑坡事故，严重影响生产。

因此，选择时应同时考虑安全因素和经济因素，在保证露天矿安全前提下，最终边坡角尽可能大些，以减少剥离量。

露天开采境界确定方法露天开采工程是采矿工程中重要的组成部分，它涉及到资源部署、矿山赋能、开拓形状和尺度、矿山操作、矿产资源的长期收益与否等多个环节，它的安全性和经济性关系到矿山的整体质量和稳定性。

因此，进行有效的露天开采境界确定，具有重要的现实意义。

首先，必须对开采境界的基本概念进行界定，以便明确露天采矿可能涉及的范围和规模。

露天开采境界定义为：露天开采境界是指为了确保露天采矿安全运行和有效操作而进行的系统范围定义。

也就是说，露天开采境界确定基于现行的露天开采工艺，对用于开采的组合和设备、工艺设计、安全管理等等进行系统定义。

其次，应该明确露天开采境界确定的原则，以便建立一套完善的管理机制。

一般而言，露天开采境界确定的原则是以矿山安全、实用及节约为基础的，不仅要考虑到资源的收益性，还要考虑矿山安全、采矿规模及可行性等。

此外，在进行露天开采境界确定的过程中，还要遵循“节约利用、精细管理”的原则，以保证矿山开采的可行性。

再者，实施露天开采境界确定必须包括以下基本步骤：（1）现场勘探，了解和评估矿山状况及其开采条件；（2）对露天开采的设备、工艺设计以及安全管理的可行性进行评估；（3）确定有效的采矿范围和规模，并结合实践经验定期进行评估；（4）编制采矿历史记录，保持材料完整性。

最后，要建立完善的采矿境界管理体制。

基本上，管理体系应该包括四个层面：（1）原则层：确定采矿境界确定的基本原则和指导思想；（2）方针层：确定实施采矿境界确定的政策与措施；（3）管理层：制定具体的管理办法，具体的监督措施以及开采境界的定期监督；（4）审计层：对实施采矿境界确定的结果进行审计，确保采矿境界的安全。

总之，要进行有效的露天开采境界确定，必须从理论层面和实践层面考虑到各种因素，以确保采矿安全和可持续发展，特别是要建立起一套完善的露天开采境界确定机制，使其适应不断变化的环境状况。

采用有效的管理机制可以提高采矿效率，并有助于环境保护、资源挖掘和安全操作等方面的可持续发展。

五、露天开采境界的确定方法（一）确定露天矿最小底宽露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求。

目前我国绝大多数矿山以自卸汽车运输为主，故只介绍汽车运输最小底宽的计算。

若采用折反式调车，则：Bmin＝Rcmin＋0.5bc＋2e＋0.5 lc （1－18）式中Rcmin——汽车最小转变半径；米；Bc——汽车宽度，米；e——汽车距边坡的安全距离，米；lc——汽车长度，米。

若采用回返式调车，则：Bmin＝2（Rcmin＋0.5bc＋e）（1－19）在确定开采境界时，若矿体厚度小于最小底宽，底平面按最小底宽绘制；若矿体厚度大于最小底宽不多，则以矿体厚度为最低水平底宽；若矿体宽度远大于最小底宽，露天矿底的位置主要以境界内可采矿量尽量大而剥岩量最小确定之。

（二）选取露天矿边坡角最终边坡角的选取，对剥岩量影响很大。

在保证边坡稳定的前提下，边坡角的选取一般按类似已进行开采矿山实用的边坡角选取。

类比法边坡角的选取应满足安全条件和技术条件的最小边坡角值。

（三）确定露天开采深度1、长露天矿开采深度的确定露天矿走向长度大时，首先在各地质横断面图上初定开采深度，然后再用纵断面图调整露天矿底部标高。

（1）在各地质横断面图上初步确定露天开采深度。

首先，在横剖面图上作出若干个深度的开采境界方案（图1－11）。

依据前面选定的最小底宽和边坡角，绘制开采境界图。

其次，针对各开采深度方案，用面积比法或线段比法计算其境界剥采比。

最后将各方案的境界剥采比与开采深度绘成关系曲线，与经济合理剥采比的水平线的交点深度，就是所要求的开采深度。

图1－11 长露天矿开采深度的确定图1－12 厚矿体的无剥离开采H1－最初确定的开采深度；H2－无剥离开采的深度H3－最终的露天开采深度至此，完成了一个地质横断面图上露天开采理论深度的确定。

按同样的方法，可将露天矿床范围内所有横断面图上的理论深度都确定下来。

应当指出，在确定厚矿体的开采深度时，鉴于露天矿底的位置不易确定，有时按矿体厚度而不是最小底宽作图（图1－12 ），然后继续向下无剥岩采矿，直至最小底宽为止。