Surpac軟件在排土場排渣優(yōu)化中的應(yīng)用

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(1.紫金礦業(yè)集團股份有限公司紫金山金銅礦；2.琿春紫金礦業(yè)有限公司)

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Surpac軟件在排土場排渣優(yōu)化中的應(yīng)用

劉清福1鄭廣斌2張忠光2

(1.紫金礦業(yè)集團股份有限公司紫金山金銅礦；2.琿春紫金礦業(yè)有限公司)

摘要傳統(tǒng)的排土場排渣優(yōu)化方法比較繁瑣，且精度低。為了快速計算排土場容量的變化情況，利用Surpac軟件建立了排土場塊體模型，并測算排渣運距和反坡數(shù)量，采用排土場雙線排渣方案，根據(jù)排土場容量與排渣量平衡性原則以及排渣經(jīng)濟性原則分析方案，最終結(jié)合地形特征，合理分配臺階內(nèi)廢石的排渣路線，降低排渣成本，實現(xiàn)高效高精度的排土場排渣優(yōu)化。

關(guān)鍵詞排土場Surpac塊體模型運距經(jīng)濟性

琿春紫金曙光金銅礦1#排土場堆置總高度為255 m，最終堆置高度為655 m，基底第一臺階高度為15 m，最后一個臺階高度為40 m，其余臺階高度為50 m，共分為6個平臺[1]。目前，655平臺已進行排渣作業(yè)，615平臺準備啟用。通往1#排土場的設(shè)計道路主要有2條(圖1)，一是通往1#排土場655平臺的道路(下文稱為1#排土場上部線路)，現(xiàn)已投入使用，負責655和615平臺的排渣；二是自采場內(nèi)518臺階通往1#排土場565平臺的運輸?shù)缆?下文稱1#排土場下部線路)，負責565平臺及其下部平臺的排渣。對于采場內(nèi)標高比較低的臺階，沿現(xiàn)有的1#排土場上部線路排渣，其運距和反坡數(shù)量必然增加，進而增加了臺階內(nèi)廢石的排渣總成本。為了合理分配各臺階內(nèi)廢石的運輸路線，減少運距及反坡數(shù)量[2]。采用Surpac軟件對廢石排渣路線進行優(yōu)化，以實現(xiàn)高效低成本的合理排土作業(yè)。

圖1　1#排土場雙線排渣路線

1基于Surpac的優(yōu)化方案

1.1排土場塊體模型的構(gòu)建

傳統(tǒng)方法計算排土場的可排渣容量以及境界內(nèi)廢石量比較繁瑣，而且計算結(jié)果誤差較大。為了快速計算出不斷變化的排土場容量，利用Surpac軟件構(gòu)建了排土場塊體模型[3](圖2)，排土場塊體模型包含2個屬性：排土平臺、排渣狀態(tài)。首先，利用已建立的排土場設(shè)計DTM圖和排土場原始地表地形DTM圖作為約束條件[4]，確定出排土場各平臺的空間范圍，對落在各平臺空間范圍內(nèi)的塊體排土平臺屬性賦值對應(yīng)平臺名稱，然后對塊體的排渣狀態(tài)屬性進行賦值，其中落在已排渣范圍的塊體排渣狀態(tài)屬性賦值為0，落在未排渣范圍內(nèi)的塊體排渣狀態(tài)屬性賦值為1，排渣狀態(tài)為0的塊體見圖3。

圖2　1#排土場塊體模型

圖3　排渣狀態(tài)為0的塊體

1.2排渣容量計算

利用上面建立的排土場塊體模型和Surpac軟件中塊體報告功能，可以快速計算出各平臺的總排渣容量和剩余排渣容量。其中655和615平臺剩余排渣總?cè)萘康挠嬎憧梢栽趬K體模型報告中建立塊體約束，即排土平臺大于等于615(615和655平臺)且排渣狀態(tài)為1(655和615平臺中落在未排渣范圍內(nèi)的塊體)。經(jīng)計算可知1#排土場655和615平臺可排渣總?cè)萘繛?49萬m3，利用已建立的礦山資源塊體模型以及采場最終境界DTM圖和采場現(xiàn)狀DTM圖，按臺階標高報告出境界內(nèi)各臺階未采的廢石量，進行塊體報告時，約束條件為落在采場境界DTM圖之上，落在采場現(xiàn)狀DTM圖之下的塊體，且品位值小于入選品位。根據(jù)計算結(jié)果可知采場554～698臺階境界內(nèi)的廢石總量為774萬m3，該范圍境界內(nèi)各臺階的廢石量見表1。

表1　境界內(nèi)554～698臺階各臺階內(nèi)廢石量

1.3運距和反坡數(shù)量測算

以前對運距的測算主要有2種方法:一是利用測量儀器對運輸線路進行實測，工作量比較大；二是利用CAD軟件沿運輸線路繪制一條直線，進行計算，但計算結(jié)果是二維的，誤差大，且無法反映線路的三維運距以及反坡數(shù)量[5]。采用Surpac軟件捕捉DTM面繪制線串的功能，直接在采場現(xiàn)狀DTM圖上繪制三維運輸線，不僅可以獲得廢石的三維運距，而且還能獲得該線路中的反坡數(shù)量。按照該方法，測算了采場中530～578臺階內(nèi)的廢石分別沿2條線路的運距和反坡數(shù)量。測算的基本原則：自各臺階的中間位置開始，各臺階線路測算的起始點一致，結(jié)束點為排土場入口處，不考慮排土場內(nèi)的運距。上坡運輸時，每提升12 m(垂直高度)為一個反坡。圖4為530臺階內(nèi)廢石分別沿1#排土場上部運輸線路和下部運輸線路的運距。計算結(jié)果見表2。

圖4　530臺階廢石運距的測算

排渣平臺1#排土場上部線路路程/m反坡數(shù)量/個1#排土場下部線路路程/m反坡數(shù)量/個578123862458356612317242435541791823413542221592131353021331020483

2方案分析

2.1排土場容量與排渣量平衡性分析

由Surpac軟件對排土場可排渣容量和境界內(nèi)各臺階廢石量的計算結(jié)果可知，1#排土場615～655平臺可排渣總量為749萬m3，采場中554～698臺階境界內(nèi)的廢石總量為774萬m3，由于礦山資源塊體模型中部分區(qū)域未進行估值，該區(qū)域內(nèi)的塊體全部賦值為廢石，因而境界內(nèi)廢石總量的計算結(jié)果偏大。按照排土場容量與排渣量平衡性原則，1#排土場615～655平臺的可排總?cè)萘?，?#排土場上部線路可排容量基本能夠滿足554～698臺階境界內(nèi)的廢石排渣總量的要求，所以1#排土場雙線排渣方案是可行的。按照排土場容量與排渣量平衡性原則，將采場內(nèi)554～698臺階劃歸為采場的上部區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的廢石沿1#排土場上部線路進行排渣。采場內(nèi)542臺階及以下臺階劃歸為采場的下部區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的廢石沿1#排土場下部路線進行排渣。

2.2經(jīng)濟性分析

根據(jù)Surpac軟件測算的530～578臺階境界內(nèi)的廢石，計算出該范圍內(nèi)各臺階沿2條線路各自的綜合運費(表3)，可知，臺階標高越低，沿排土場上部線路的綜合運費就越高，542臺階及其下部臺階內(nèi)的廢石沿排土場上部線路的綜合運費比沿下部線路的綜合運費要高。

元/t

由此可知，可以按照排土場排渣經(jīng)濟性原則，將采場中554～698臺階劃歸為采場的上部區(qū)域，沿1#排土場上部線路進行排渣，采場中542臺階及其下部臺階劃歸為采場的下部區(qū)域，沿1#排土場下部路線進行排渣，保證各臺階內(nèi)廢石的綜合運輸單價最低，進而降低境界內(nèi)廢石運輸?shù)目傎M用。

綜上，按照排土場容量與排渣量平衡性原則以及排渣經(jīng)濟性原則的分析結(jié)果，將采場內(nèi)554～698臺階劃歸為采場的上部區(qū)域，沿1#排土場上部路線排渣；將采場內(nèi)542臺階及其下部臺階劃歸為采場的下部區(qū)域，沿1#排土場下部路線排渣。

3結(jié)語

隨著礦業(yè)發(fā)展低迷期的到來，能否有效降低礦山生產(chǎn)總成本，決定著礦山的生存狀態(tài)。利用Surpac軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的計算方法，計算過程更加方便，計算結(jié)果更加準確，根據(jù)計算結(jié)果，合理制定運輸路徑，將采場境界內(nèi)廢石劃分為上部區(qū)域和下部區(qū)域，上部區(qū)域的廢石沿1#排土場上部線路排渣，下部區(qū)域的廢石沿1#排土場下部線路排渣，有效降低礦山排渣的總成本，達到了預(yù)期的目的。

參考文獻

[1]李安武.琿春紫金曙光金銅礦排土場設(shè)計報告[R]．廈門：廈門紫金工程設(shè)計有限公司，2014.

[2]蔣志華.蘭尖鐵礦尖山無名溝排土場排巖方案的優(yōu)化[J].云南冶金,1999(2):9-11,18.

[3]吳亞斌.基于SURPAC軟件礦山數(shù)字化的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè),2010(3):66-69.

[4]王保倫,朱淑倫,馬翼飛.礦體模型及儲量計算[J].煤礦設(shè)計,1984(6):4-6.

[5]喬治春,于美麗,賀廣德.采剝工程綜合運距的計算[J].露天采煤技術(shù),2001(3):17-18.

(收稿日期2016-01-25)

劉清福(1989—),男,助理工程師，碩士,364200 福建省上杭縣。