凡口铅锌矿深部倾斜中厚矿体采矿方法优化选择

收稿日期:2003-03-28.基金项目:国家十五攻关项目子专题.第一作者简介:李学锋(1965~),男,博士生,高级工程师.主要研究方向:矿业系统工程.E -mail:lixfcshncn@ 凡口铅锌矿深部倾斜中厚矿体采矿方法优化选择

李学锋,段希祥,李壮阔

(昆明理工大学国土资源学院,云南昆明市 650093)

摘要:针对凡口铅锌矿深部矿体复杂的开采技术条件,采用模糊综合评判方法进行采矿方法方案优化选择,实践表明模糊综合评判方法能克服传统的经验类比法的主观随意性,能准确、定量地分析评价问题,所选采矿方法方案合乎矿山生产实际,能较好地指导矿山生产.

关键词:模糊综合评判;采矿方法;优化选择;倾斜矿体

中图分类号:TD853.3文献标识码:A 文章编号:1007-855X(2003)06-0001-03

Optimization Selection of Mining Method in Slope and Medium -thickness

Orebody of the Deep Deposit in Fankou Lead -zinc Mine

LI Xue -feng,DUAN X-i xiang,LI Zhu ang -kuo

(F aculty of Land Resource Eng ineering,Kunming University of Science and T echnology ,Kunming 650093,China)

Abstract:In vie w of the complicated mining technical condition of deep deposit in Fankou Lead-zinc Mine,fuzzy comprehensive evaluation approach is applied to optimize the selection of mining method.The experiment shows that the fuzzy comprehensive evaluation approach eliminates the extensive subjective discretion in the trad-i tional empirical analogue approach,which evaluates the mining method ex actly and quantitatively ,thus the mining method selected w ith this approach is right to the actual situation of the mine and proficiently directs the mining process.

Key words:fuzzy comprehensive evaluation approach;mining method;optimization selection;slope orebody 0引言

凡口铅锌矿是我国铅锌精矿主要生产基地,其铅锌精矿产量约占全国铅锌精矿产量的10%,矿石中除铅、锌、硫外,还富含银、铟、镉、镓、锗等多种可供综合回收利用的贵重金属.近30年来的生产,已消耗上部资源的70%,且主矿体已经采完.要保持现有的生产规模,就必须转入矿山深部矿体的开采.凡口铅锌矿为一中低温热液交代型矿床,矿体埋深超过900m,矿体赋存于碳酸盐岩中,呈似层状和透镜状产出.主要矿石类型为黄铁矿石、黄铁铅锌矿石;单一黄铁矿石含硫最高达到42.45%,具氧化发热或自燃特性.凡口铅锌矿现保有矿石储量3600万t,铅锌金属量510万t,可持续生产35年;其中深部矿量为1812万t,铅锌金属量256万t.深部部分矿体变缓变薄,属倾斜中厚矿体.由于矿体变缓变薄,矿山原用采矿方法不再适应,因此必须寻求新的采矿方法来回采该类矿体,以保证凡口铅锌矿的稳产和持续发展.

1矿体开采技术条件

狮岭深部和狮岭南矿体主要赋存在F3断裂下盘,主要矿体为Sh209,Sh214,Sh32,Sh210,Sh217;其中以Sh209规模最大.Sh209矿体矿体走向长1350m,走向为北东或北西10 左右,倾向东,倾角为25~53 ,一般45 ,厚度4~38m ,最大46m,平均13.74m.矿石平均品位为Pb 4.74%,Zn 7.99%,S 30.30%.矿石以块状为主,划分为块状黄铁铅锌矿石和块状黄铁矿石两种工业类型.

深部矿体与上部矿体的赋矿层位一致,除断裂破碎与裂隙发育地段外,一般均不需支护,深部矿体围第28卷第6期2003年12月 昆明理工大学学报(理工版)Journal of Kunming University of Science and Tec hnology (Science and Technology)Vol.28 No 6 Dec.2003

岩为中等裂隙状的较完整岩体,稳固性较好,围岩的f系数一般为8~10,矿石的f系数为4~17.水文地质条件较上部生产地段简单,深部矿体赋存于深层含水层,含矿层位的顶底板围岩均为隔水层,要求采空区及时充填以保证顶板岩石导水裂隙带不触动上部壶天含水层人为的水力联系.

地表部分工业建筑物位于上部与深部矿体的顶部及上部矿体的顶部,受含水壶天灰岩覆盖,采区范围内不允许地表塌陷.

2采矿方法优化选择

从上述深部矿体开采技术条件可知,深部矿体矿岩虽然稳固,但矿石品位高,地表为工业场地.因此,采矿方法只能选用充填法.同时,为满足深部2500t/d的生产能力,只有提高采场的机械化作业水平;所以,以机械化充填采矿法为基础,参考国内外类似矿山的经验,提出如下6个采矿方法方案:(1)盘区机械化水平分层上向凿岩充填采矿法;(2)盘区机械化水平分层水平凿岩充填采矿法;(3)盘区机械化水平高分层上向凿岩充填采矿法;(4)盘区机械化分段充填采矿法;(5)盘区机械化分段空场嗣后充填采矿法;(6)盘区机械化分段空场与分段充填联合采矿法.

对于所提出的6种采矿方法方案各有优缺点,且各项效果指标的单位不同,相互间无可比性;各采矿方法方案之间,某些效果指标好些,有些则差些;有些效果指标(如安全程度等)无定量标准,因此,需要采用模糊综合评判来最终选择最优的采矿方法方案.

在采矿方法方案选择时,要考虑的影响因素很多,为简化优化模型,按照安全、经济、高效和资源利用率高的基本原则,以采矿方法方案的生产能力、采矿工效、矿石损失率、贫化率、采切比、采充成本、安全程度、工艺简单程度、对矿体适应程度及矿山对方案熟悉程度10项指标作为方案比较因素.

模糊综合评判选择采矿方法方案的步骤为:模糊矩阵的形成、权矩阵的形成、模糊综合评判.

2.1模糊矩阵的形成

1)定量指标隶属度的计算.参与比较的定量指标包括:生产能力、采矿工效、矿石损失率、贫化率、采切比、采充成本.根据所提出的采矿方法方案特点,以及矿山对采矿方法方案的技术经济指标的要求,并参考国内外同类矿山的实际指标,推算出各采矿方法方案的技术经济指标值.

定量指标相对隶属度按下式计算:

对于正指标(越大越优),有

u

ij =

1

f ij-f il

f ip-f il

f i j f ip

f i p>f i j>f il

f i j f il

对于负指标(越小越好),有

u

ij =

f ip-f i l

f ip-f il

1

f ij f i p

f ip>f ij>f il

f ij f il

式中:u

ij

j方案i指标的隶属度;f i p i指标的上限值;f il i指标的下限值;f ip,f il 为各方案的相对最大、最小值.

经计算定量指标的隶属度矩阵为:

R1-6=0.27010.5710.78 0.23010.6110.77 0.5610.440.3300.22 0.5810.250.4200.25 0.870.8710.1400.07 0010.3510.66

2)定性指标隶属度计算.参与比较的定性指标为:安全程度、工艺简单程度、对矿体适应程度及矿山2昆明理工大学学报(理工版) 第28卷