閻 靖

（攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司，四川 攀枝花 617000）

1 引言

朱家包包鐵礦共分為Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ六個(gè)礦帶，礦帶為中高品位礦石、低品位礦石、表外礦和巖石伴生，構(gòu)造較為復(fù)雜。根據(jù)生產(chǎn)情況的不同，計(jì)算需分為穿爆前的實(shí)體量和經(jīng)穿爆后的虛體量，其中虛體計(jì)算因爆堆不規(guī)則，測(cè)量、制圖和計(jì)算方式相對(duì)實(shí)體計(jì)算都較為繁瑣，且與實(shí)體計(jì)算結(jié)果差距較大。但是，礦山生產(chǎn)過程中要即時(shí)了解爆破量、采剝量和爆破結(jié)存量，開采前和開采過程中經(jīng)常要按需計(jì)算礦巖量，以配合計(jì)劃、統(tǒng)計(jì)和生產(chǎn)組織需要。由于爆破后虛體的形狀不同，加之鏟裝推進(jìn)區(qū)域過程中導(dǎo)致虛體形狀的不規(guī)則變化，形成的各種參數(shù)有別，會(huì)給測(cè)量帶來不便，進(jìn)而影響爆堆和采出礦巖量計(jì)算的準(zhǔn)確性。因此應(yīng)該在現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)測(cè)量、精確制圖，盡量排除不利因素的影響，使用平面圖及剖面圖，結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，在測(cè)量、制圖、計(jì)算中排除不利因素、不同類型按需制作輔助圖，采用針對(duì)性的計(jì)算方法，再選用合理的通用公式和參數(shù)，盡量使不規(guī)則狀況或不規(guī)則復(fù)雜地段的計(jì)算能達(dá)到統(tǒng)一、準(zhǔn)確的程度。在檢查無誤的情況下計(jì)算出合理準(zhǔn)確的結(jié)果。

2 實(shí)體礦巖量計(jì)算

傳統(tǒng)計(jì)算方法，以幾何計(jì)算為基礎(chǔ)Q＝V＊D（重量＝體積＊比重）。不同條件下包括斷面法、算術(shù)平均法、地質(zhì)塊段法、開采塊段法、多角形法、三角網(wǎng)法、方格網(wǎng)法、等值線法、等高線法等。

礦山在開采前的地質(zhì)工作和設(shè)計(jì)過程中及整個(gè)開采過程中，均需計(jì)算礦巖量，一般按臺(tái)階計(jì)算實(shí)體礦巖量較多。通常依據(jù)礦山勘探資料分別做出各水平斷面圖及剖面圖進(jìn)行礦巖量計(jì)算，多采用上下左右兩個(gè)斷面，特殊情況一個(gè)面，計(jì)算礦巖面積及體積并乘以比重得到礦巖量。

供礦山開采通常采用斷面法。按一定間距將礦體截分為若干塊段，每一塊段由兩個(gè)斷面控制，通過對(duì)斷面上礦體截面的測(cè)定，計(jì)算出斷面控制的礦巖體積及礦巖量。根據(jù)斷面的相互關(guān)系，或平行斷面和非平行斷面，可將其劃分為垂直斷面和水平斷面。垂直斷面法計(jì)算采用剖面圖，水平斷面法計(jì)算采用平面圖。

2.1 平行斷面法。

計(jì)算礦巖量的相鄰斷面相互平行，計(jì)算礦巖體積為兩斷面，計(jì)算一個(gè)區(qū)間的礦巖量，公式如下:

（1）兩斷面面積比＜40%時(shí)，計(jì)算公式:

（2）兩斷面面積比＞40%時(shí)，計(jì)算公式:

（3）當(dāng)一個(gè)斷面為楔形尖滅時(shí)，計(jì)算公式:

4）當(dāng)一個(gè)斷面礦體呈錐形尖滅時(shí)，計(jì)算公式:

其中，V為礦巖體積 m3，S1、S2為兩斷面面積，L為兩斷面間距離，Sm為輔助斷面上礦體面積。

各公式計(jì)算的體積乘以礦巖的比重即為所需的礦巖量。

2.2 斷面控制距離法。

當(dāng)控制斷面不平行時(shí)，就在兩斷面中間做一輔助剖面，計(jì)算平均控制距離，計(jì)算公式:

其中，S1、S2為兩斷面面積，L1、L2為兩斷面的平均控制距離。

一般情況下，未開采前均可用以上原理計(jì)算礦巖體積，再配合地質(zhì)分層圖可得到礦巖量。重要的是需要準(zhǔn)確制圖、分析塊段特性并選用相應(yīng)的計(jì)算原理和方法，從而得到合理、準(zhǔn)確的實(shí)體礦巖量。

3 虛體礦巖量計(jì)算

實(shí)體礦巖經(jīng)穿爆后的松散體稱為虛體礦巖。通常礦巖體經(jīng)過爆破、鏟裝、倒運(yùn)形成的不規(guī)則的松散體都可稱為虛體礦巖。虛體也分為兩種情況:

（1）爆破后僅使礦巖體松動(dòng)，爆破塊段與爆破前實(shí)體形狀相比變化微弱，主要是平臺(tái)高程增加，即爆破后礦巖體積相對(duì)實(shí)體有少量增加。計(jì)算礦巖量時(shí)分兩種情況:①若采剝前后所測(cè)邊線均為爆破塊段完全清渣的時(shí)候，所測(cè)臺(tái)階邊線即為實(shí)體邊線，可使用所測(cè)上下邊線的高程差作為臺(tái)階段高計(jì)算采剝前后的礦巖量，用實(shí)體礦巖的計(jì)算方法計(jì)算礦巖量。②若采剝前所測(cè)邊線為完全清渣，采剝后所測(cè)邊線為部分清渣，或者相反情況下，或者采剝前后均為部分清渣，完全清渣所測(cè)邊線為實(shí)體邊線，可直接使用，而部分清渣所測(cè)邊線為虛體邊線，虛體邊線高程需轉(zhuǎn)換成實(shí)體高程，可選用爆破塊段孔位的平均高程作為該塊段的實(shí)體高程，再將上下邊線的高程差作為臺(tái)階段高，以使采剝前后數(shù)據(jù)統(tǒng)一，減小計(jì)算誤差。

（2）爆破后與爆破前的實(shí)體相比，形狀改變較大，爆堆上下邊線完全變形，主要是爆破堆坡底線向前撲出，掩蓋工作臺(tái)階的坡底線，爆堆上線塌落，形成0－15m的坡面。計(jì)算礦巖量時(shí)分兩種情況:①若該爆破塊段完全清渣，那么方法同前，使用采剝前和采剝后的測(cè)量數(shù)據(jù)按實(shí)體計(jì)算方法計(jì)算礦巖量即可。②若采剝前后存在部分清渣的情況，所測(cè)臺(tái)階的形態(tài)及范圍計(jì)算其堆積量后要?dú)w原。就是將堆存的松散體，轉(zhuǎn)化為實(shí)體積。首先找出真實(shí)坡底線，作必要的輔助線，以構(gòu)成爆破堆體的范圍。從而在實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)收測(cè)量中計(jì)算采空區(qū)及爆破結(jié)存兩個(gè)量。

輔助線的做法有平面法和剖面法:

（1）平面法做輔助線

按本月驗(yàn)收臺(tái)階實(shí)際推進(jìn)線的測(cè)量情況確定。在臺(tái)階平面圖上，選擇沒有爆破堆的地段，直接取該地段臺(tái)階坡頂線與坡底線間的垂直距離，在圖中做出輔助線。

圖1 臺(tái)階的橫剖面

（2）剖面法做輔助線

依據(jù)臺(tái)階高度H和坡面角經(jīng)驗(yàn)值δ來確定。朱家包包鐵礦2010年版境界設(shè)計(jì)規(guī)范中，設(shè)計(jì)坡面角δ＝75°。做法如下:做臺(tái)階的橫剖面，如圖1所示。在坡頂線a點(diǎn)處，作δ′＝δ角與坡底線相交b點(diǎn)，則ab即為所作輔助線。將a投影到坡底線上得a′，故a′b的距離為平面圖上的真實(shí)坡頂線與坡底線的距離，b為所作的輔助線。這樣，驗(yàn)收測(cè)量的采空區(qū)范圍內(nèi)還包含著沒有運(yùn)出的爆破堆存量。驗(yàn)收測(cè)量的采空區(qū)量按上述方法計(jì)算，而爆破堆存量，一般同樣采用水平斷面法計(jì)算。并用松散系數(shù)修正，歸化為爆破前的原體積，即為歸原。其爆堆計(jì)算步驟如下:

①計(jì)算松散體積

兩斷面面積比＜40%時(shí)，

兩斷面面積比＞40%時(shí)，

②歸原

③爆破堆存量

式中 V′——爆破堆松散體積；

S1′、S2′——爆破堆松散堆存范圍的上面積與下面積；

L′——爆破堆松散堆存的高度；

K——松散系數(shù)；

V——爆破松散體積歸原后的實(shí)體積；

d——容重。

故此，生產(chǎn)期間的實(shí)際完成采剝量計(jì)算如下:

式中 Q生——生產(chǎn)期間所完成的采剝量；

Q空——生產(chǎn)期間內(nèi)應(yīng)形成的采空區(qū)的采剝量（包括本期臺(tái)階爆破堆積量）；

Q堆上——上期末臺(tái)階爆破堆存量；

Q堆本——本期末臺(tái)階爆破堆存量。

4 統(tǒng)計(jì)法計(jì)算礦巖量

在礦山生產(chǎn)中，需要即時(shí)了解生產(chǎn)情況和進(jìn)程，又或需要了解某段時(shí)間內(nèi)的礦巖生產(chǎn)量，數(shù)據(jù)僅供工作人員了解參考之用，所需時(shí)間緊，要求結(jié)果迅速，而精度要求不高。使用測(cè)量方法雖準(zhǔn)確卻必然影響工作進(jìn)度，不適用。此時(shí)，可采用車數(shù)統(tǒng)計(jì)的方法，以解決該問題。每車每次可裝運(yùn)礦巖的重量t已知，只要每日統(tǒng)計(jì)出裝運(yùn)車數(shù)a與次數(shù)b，及裝車滿載率k，每日采剝礦巖量T＝t＊a＊b＊k記入統(tǒng)計(jì)報(bào)表。這樣，便可即時(shí)了解某日或某段時(shí)間的礦巖生產(chǎn)量。由于該方法中存在次數(shù)統(tǒng)計(jì)的偏差和裝載系數(shù)的不穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)必然與實(shí)際量有一定偏差，但長(zhǎng)期與測(cè)量計(jì)算的數(shù)據(jù)相比較，也能得出一個(gè)規(guī)律系數(shù)，便于靈活應(yīng)用于礦山生產(chǎn)。統(tǒng)計(jì)法與計(jì)算法雙管齊下，可幫助計(jì)劃與生產(chǎn)順利進(jìn)行。

5 簡(jiǎn)易快捷計(jì)算礦巖量

前面所述計(jì)算礦巖量的方法均需外業(yè)結(jié)合內(nèi)業(yè)共同操作以得出數(shù)據(jù)。即在采場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，再在室內(nèi)制圖并采用相應(yīng)方法計(jì)算出礦巖量。若采礦、地質(zhì)等技術(shù)人員或相關(guān)管理人員在現(xiàn)場(chǎng)考察時(shí)，沒有測(cè)量?jī)x器及測(cè)量工作人員在場(chǎng)的情況下，為了即時(shí)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，需要估算某一區(qū)域的礦巖量，該量必須有依據(jù)且合理，此時(shí)可使用皮尺量出該區(qū)域的長(zhǎng)、寬、高，再觀察其形狀、大體可分為臺(tái)體和椎體兩種，再用相應(yīng)的計(jì)算公式計(jì)算。若沒有皮尺，可使用步距，雙手伸展距、單臂距或手掌距等作為量具，只要平時(shí)量過這些數(shù)據(jù)并銘記于心，便可在現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)使用。有時(shí)會(huì)遇到臺(tái)階高度不是標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)階高，工作人員也由于地形限制無法丈量該臺(tái)階高度，此時(shí)可使用采場(chǎng)已成型的15米臺(tái)階作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，將所測(cè)臺(tái)階與距離最近的標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)階相比較，可目測(cè)出該臺(tái)階的高度范圍，取平均值即可。該方法可有助于工作人員現(xiàn)場(chǎng)估算礦巖體積方，再根據(jù)該區(qū)域巖性，由地質(zhì)人員提供平均比重，兩數(shù)據(jù)相乘，便可得到估算的礦巖量。該方法僅適用于突發(fā)并無準(zhǔn)確計(jì)算工具的情況下運(yùn)用，估算的礦巖量可做現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)用。

6 結(jié)語

計(jì)算礦巖量，即計(jì)算開采前的實(shí)體量與開采中的虛體量，無論是哪種情況，首要的是精確測(cè)量并認(rèn)真制作平面或剖面圖，再配合準(zhǔn)確的地質(zhì)分層圖，分別計(jì)算礦巖量，計(jì)算時(shí)選用合理的計(jì)算公式和參數(shù)，這點(diǎn)十分重要，直接關(guān)系到礦巖量計(jì)算的準(zhǔn)確度。實(shí)體與虛體經(jīng)過參數(shù)轉(zhuǎn)換，達(dá)到統(tǒng)一的目的，兩者誤差范圍不可超過1.5%。檢查無誤后最終得出合理、準(zhǔn)確的礦巖量。

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