文留海

(柳州華錫有色設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，廣西 柳州545005)

自然崩落法是一種規(guī)模大、效率高、成本低的采礦方法，放礦控制是其成功的關(guān)鍵。出礦計(jì)劃編制是放礦控制的重要內(nèi)容之一，經(jīng)過多年的實(shí)踐和完善，銅礦峪礦擁有一整套較完備的自然崩落法的出礦計(jì)劃編制軟件系統(tǒng)。隨著礦山年產(chǎn)量的增加和開采深度的加深，礦床模型、出礦設(shè)備等都發(fā)生了的變化，原有的排產(chǎn)原則已不適應(yīng)目前的生產(chǎn)條件。因此，針對該礦二期工程生產(chǎn)的具體要求，有必要在總結(jié)原有科研成果的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地重新開發(fā)出礦計(jì)劃編制軟件系統(tǒng)，以適應(yīng)該礦二期工程的生產(chǎn)條件。

1 重新研發(fā)的必要性

1.1 原有系統(tǒng)成果

原有的軟件系統(tǒng)達(dá)到了以下目的：

1）在研究過程中充分考慮了一期工程的實(shí)際狀況，保證了放礦模型在一期工程的可行性。

2）安排計(jì)劃時(shí)，服從于礦山生產(chǎn)的整體要求，使出礦品位計(jì)算結(jié)果符合實(shí)際，貧化損失達(dá)到最佳的指標(biāo)值。

3）能夠根據(jù)需要和可能，合理地按排年、季、月的排產(chǎn)計(jì)劃，并對損失貧化等指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。

4）具備隨機(jī)輸出不同時(shí)期各種縱橫放礦剖面圖的功能，地表線、崩落線、礦巖接觸線在圖形上都能反映。

5）具有輸出各種效率指標(biāo)圖表的功能，包括臺(tái)班效率、臺(tái)日效率、電耙臺(tái)效等指標(biāo)。

6）能直接讀入礦床模型的成果。

1.2 原有系統(tǒng)的不足

原有的軟件系統(tǒng)對于一期工程具有很好的適應(yīng)性，但對于二期工程卻存在明顯的不足，現(xiàn)簡要總結(jié)如下：

1）人機(jī)對話功能與交互性差，不能充分發(fā)揮現(xiàn)有軟硬件系統(tǒng)的優(yōu)勢。

2）拓展功能、通用功能和可移植性差，不能運(yùn)用到二期工程和其它生產(chǎn)條件類似的礦山生產(chǎn)中去。

3）只能用平面圖形而不能以立體圖形的方式更直觀地反映開采過程或終了的礦巖圖形界面，輔助決策功能較差。

4）針對一期工程的電耙出礦方式開發(fā)，不能適用于鏟運(yùn)機(jī)的出礦方式。

5）只適用于單個(gè)礦體，沒有多礦體之間配礦功能，不能滿足下部中段的需求。

6）嚴(yán)格按照礦石崩落面和礦巖接觸面45°斜面進(jìn)行推進(jìn)，沒有考慮到市場銅金屬價(jià)格對編制生產(chǎn)計(jì)劃的影響，在控制出礦品位的靈活性方面顯得不夠。

7）地質(zhì)品位模型中，品位值按10m×10m×10m塊逐個(gè)進(jìn)行賦值，拓展功能和靈活性均較差，不能滿足15m×15m×15m塊和其他品位塊的要求。

8）一期工程的出礦方式為電耙出礦，漏斗間距為10m×10m；二期工程中漏斗間距為15m×15m，出礦方式以鏟運(yùn)機(jī)出礦為主，兩者的放礦橢球體大小、巖移規(guī)律和放礦過程中的貧化點(diǎn)都不相同。

9）排產(chǎn)品位計(jì)算模型沒有完全數(shù)學(xué)化，只是運(yùn)用手工量取結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算，計(jì)算結(jié)果存在較大誤差，有必要對15m×15m×15m塊排產(chǎn)品位計(jì)算，建立完全數(shù)學(xué)化的計(jì)算模型。

10）原有的礦床模型中的相關(guān)參數(shù)必須進(jìn)行修正，以適應(yīng)各中段內(nèi)礦體的實(shí)際形態(tài)。

3 必要的前期工作

開發(fā)軟件系統(tǒng)之前，必須通過一系列試驗(yàn)測出軟件系統(tǒng)需要的相應(yīng)參數(shù)，確定排產(chǎn)編制原則等等。

3.1 放礦物理模擬試驗(yàn)

采用一定的放礦幾何模擬比，按照銅礦峪礦各類巖石區(qū)不同崩落塊度的百分比組成，進(jìn)行室內(nèi)的單斗和多斗試驗(yàn)，達(dá)到下列試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

1）放礦橢球體幾何參數(shù)的確定：漏斗間距變?yōu)?5m×15m之后，放出體大小形態(tài)發(fā)生了變化，放礦橢球體的長短軸、偏心率等幾何參數(shù)也發(fā)生了改變，需要重新確定。

2）在新的放礦橢球體中，貧化開始點(diǎn)需要重新確定，隨著放礦工作的進(jìn)行，廢石混入量的多少及其變化規(guī)律需要進(jìn)一步研究。

3）在新的出礦底部結(jié)構(gòu)下，放礦損失率、貧化率等出礦指標(biāo)的重新評價(jià)。

3.2 礦巖松散系數(shù)的確定

通過單斗放礦或者多斗同時(shí)放礦情況下，不同的放礦高度和松散系數(shù)之間的關(guān)系，進(jìn)而達(dá)到以下的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

1）確定待崩礦體與已崩礦體之間的松散隔離帶。根據(jù)不同情況下礦巖的松散系數(shù)，合理確定隔離帶的相對位置和隔離帶內(nèi)各出礦點(diǎn)的放出礦量，防止已崩礦體上方的廢石混入待崩礦石下面，造成損失和貧化。

2）根據(jù)松散系數(shù)的變化規(guī)律，準(zhǔn)確確定各出礦點(diǎn)的放礦量，避免過量放礦在崩落面與崩落礦堆之間出現(xiàn)大的空隙，或者放礦量不足在底部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大應(yīng)力集中的情況發(fā)生。

3）依據(jù)松散系數(shù)與不同礦堆高度的關(guān)系，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)準(zhǔn)確繪制、顯示和打印輸出采場內(nèi)礦巖接觸面的三維圖形，及時(shí)指導(dǎo)放礦控制工作，為放礦控制起輔助決策作用。

3.3 放礦控制原則的確定

出礦計(jì)劃編制軟件開發(fā)之前，必須確定以下的放礦控制原則。

1）排產(chǎn)模型的建立。

2）排產(chǎn)品位計(jì)算模型的建立(數(shù)學(xué)化)。

3）約束條件的確定與排產(chǎn)的優(yōu)化。

4）隔離帶的相對位置的判斷與放礦約束。

5）多目標(biāo)放礦優(yōu)化方法及多礦體配礦原則的確立。

3.4 相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

要實(shí)現(xiàn)以下計(jì)算機(jī)技術(shù)：

1）根據(jù)放礦控制原則建立數(shù)學(xué)模型。

2）非正常漏斗標(biāo)記方法的確定。

3）圖形技術(shù)的計(jì)算原則與實(shí)現(xiàn)方法。

4）數(shù)據(jù)接口技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)方法。

5）排產(chǎn)常數(shù)、崩落指數(shù)等輸入、修改方法的確定。

4 出礦計(jì)劃編制軟件的研發(fā)

軟件系統(tǒng)除實(shí)現(xiàn)必需的功能外，還要在易用性、通用性、可移植性和可拓展方面充分地予以考慮。因此，必須選擇操作簡單、技術(shù)先進(jìn)和性能穩(wěn)定的操作系統(tǒng)，選擇語言框架簡單、通俗易懂、運(yùn)行效率高、具有三維圖形功能和可移植性、可拓展性強(qiáng)的編程語言，采用多種較先進(jìn)的軟件技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的研發(fā)。

1）操作系統(tǒng)：WindowsXP(或 Windows7)。

2）編程工具：可視化語言VisualC++(6.0或2010版）。

3）圖形工具：OpenGL(或 VisualC++.NET)三維圖形系統(tǒng)。

4）主要采用的軟件技術(shù)：DLL（動(dòng)態(tài)鏈接庫）技術(shù)、與AutoCAD的接口技術(shù)、MDI技術(shù)、三維圖形處理等等。

5）除實(shí)現(xiàn)原有軟件系統(tǒng)具有的功能外，還應(yīng)增加以下功能：①建立15m×15m×15m礦塊的品位計(jì)算數(shù)學(xué)模型，利用動(dòng)態(tài)鏈接庫技術(shù)完成排產(chǎn)礦量和排產(chǎn)品位的計(jì)算；②多礦體同時(shí)放礦條件下的配礦功能及多目標(biāo)優(yōu)化功能的開發(fā)；③增強(qiáng)型的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)鏈接功能；④實(shí)現(xiàn)軟件與礦床品位模型、報(bào)表統(tǒng)計(jì)模塊間數(shù)據(jù)的無縫鏈接，實(shí)現(xiàn)高效便捷；⑤利用OpenGL(或VisualC++.NET)實(shí)現(xiàn)放礦過程中，礦石崩落面、礦巖接觸面和放礦終了等三維圖形的可視化及打印輸出；⑥排產(chǎn)常數(shù)通過對話框中的屬性頁方法輸入，崩落指數(shù)通過圖形界面輸入；⑦系統(tǒng)幫助功能，把幫助文件存儲(chǔ)為*.chm或*.hlp格式，方便查閱；⑧各種表格和三維圖形的所見，即所得打印預(yù)覽及打印輸出功能；⑨AutoCAD接口；⑩移植和拓展工作的前期準(zhǔn)備。

5 結(jié)束語

出礦計(jì)劃編制軟件系統(tǒng)是自然崩落法放礦控制技術(shù)研究的主要內(nèi)容之一，它包含覆蓋巖下放礦、放礦橢球體理論、生產(chǎn)計(jì)劃、計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)等多方面技術(shù)因素，對它的研究開發(fā)是一個(gè)復(fù)雜繁瑣的過程。本文對銅礦峪礦二期工程出礦計(jì)劃編制軟件系統(tǒng)的研發(fā)，從大的框架方面進(jìn)行了較詳細(xì)的論述，為此項(xiàng)工作的實(shí)際開展添石鋪路。

[1]中國礦業(yè)大學(xué)能源與安全工程學(xué)院，中條山有色金屬集團(tuán)有限公司.銅礦峪礦自然崩落法二期工程鏟運(yùn)機(jī)出礦放礦控制技術(shù)可行性研究報(bào)告[R].2008.

[2]中條山有色金屬公司,長沙礦山研究院.銅礦峪礦自然崩落法放礦過程控制技術(shù)研究[R].1995.

[3]任鳳玉.隨機(jī)介質(zhì)放礦理論及其應(yīng)用[M].北京：冶金出版社，1994.