应用Mintec软件优化露天矿山开采规划与设计

应用软件优化露天矿山开采规划与设计高祥（江西铜业公司，江西贵溪335424）介绍了Mintec软件的功能及特点，并以德兴铜矿为例，具体论述应用Mintec软件进行露天矿山开采规划与设计的方法及步骤，对软件应用中的技术难点及其解决措施作了重点阐述，文章对国内矿山及科研院所开展此项工作有一定的借鉴作用。

Mintec软件优化露天矿规划

1、引言

在社会主义市场经济体系下，矿山企业为了生存，必须参与国内外的市场竞争。矿山企业应采用先进的技术，优化开采设计，使矿山获得最大的经济效益同时，应加强生产管理，不断降低生产成本。矿山通常是从高品位、低成本矿带开始开采，因而随着生产的进行，矿石品位逐年下降，运输、通风、防尘、排水及边坡维护等生产成本在不断增加，这种生产经营状况也使得企业必须采用合理的技术，优化矿山设计，科学决策、指挥，降低生产成本，增加经济效益，以保证矿山的生存和持续发展。

在矿山生产中，采矿计划必须是动态的，随市场价格波动、设备老化、矿体品位的变化而变化同时，采矿计划的准确、可靠性随可获得的信息的质量及数量的增加而提高。对于像德兴矿冶铜矿这样的矿山，地质条件复杂，机械化程度高，生产规模大，设备类型多、数量大，相应的信息种类多、流量大，必须借助计算机进行管理，以满足生产的需要。因此，我们要建立完善的矿山生产信息管理系统，改变传统的人工操作及人为管理方式，在此基础上，实现优化开采、科学决策，以保证矿山合理的生产经营。随着计算机软件、硬件技术的发展，促进了矿业软件的极大进步，功能更强、应用效果更佳、操作也方便简单，为我们提供了先进的技术工具。本文结合德兴铜矿的实际情况，具体介绍了美国M intec公司的软件系统及其在矿山优化开采设计规划方面的应用情况。

2、介绍

Mintec公司及其软件系统江西铜业股份有限公司为了采用先进的技术优化开采，按国际贯例采用通用的矿业软件计算储量、优化设计、科学管理，于1998年5月对Mintec公司软件进行了现场测试，并在1998年8月正式购买该公司4套软件系统，随后进行了深入的推广应用工作。

美国M intec公司创建于1970年，是世界上著名的矿业软件公司，其软件产品已遍及世界，有300多个矿山在使用。

Mintec公司的软件系统主要是由Medsystem和MineSight两部分组成。M edsystem包含软件的大部分功能，即矿山原始数据及生产信息的管理、相关统计分析、组合样计算、建立地质资源模型、储量计算、开采境界优化和长期规划制作及短期生产计划的编制而MineSight则是真三维图形系统，实现对Medsystem的数据、结果的图形显示，并进行图形编制处理，功能强大。Medsystem/MineSight系统功能丰富，用户界面好，三维图形处理功能强大，系统与其他的软件（如Datamine、Surpac等）都有接口，在数据处理上，采用ODBC、Text、DXF等多种格式进行转换，兼容性极好。软件能运行于UNIX及Win dows95/98/N T.由于系统功能复杂，计算量大，三维图形显示要求较高，因此硬件上要求高，推荐的配置为显存8M以上、内存128M以上、硬盘4G、处理器300MHz、显示器19英寸、分辨率1280×1024.就工作性质而言，硬件配置越好，工作效率也越高。

3、应用

Mintec软件优化露天开采规划设计德兴铜矿已开采了40多年，积累了丰富的生产资料数据，应用计算机进行生产数据信息管理，然后把相关的数据信息转入M edsystem/MineSight软件系统中，进行地质统计分析、建立地质资源模型、计算地质储量、优化露天开采境界，进行矿山长期规划制作并制定出短期生产计划。

3.1、原始数据的准备

3.1.1、钻孔资料数据（1）德兴铜矿铜厂矿区有以下钻孔：50年代的地质勘探CK钻孔222个70年代的地质勘探ZK钻孔69个1988～1997年的生产金银补勘SC钻孔182个1998年中心孤岛补勘的SC钻孔12个。

（2）钻孔数据按性质又分为四类：孔口数据（包括X、Y、Z三维坐标及孔深）测斜数据（包应用Mintec软件优化露天矿山开采规划与设计括深度、方位角、倾角）岩石特征性质（即起始深度、截止深度、样长、岩石类型、蚀变、蚀变强度、矿石矿物、矿石构造、断层、裂隙等）化验品位（即起始深度、截止深度、样长、Cu、Au、Ag、以上钻孔共计485个，将其数据输入计算机，检查无误后作为建立地质资源模型的基础数据。

3.1.2、地形地表数据对于露天矿山开采设计而言，现状地形是基础和依据，根据工作需要，用计算机输入以下地形数据：1997年末、1998年末及1999年5月末的矿区开采现状地形1999年末矿区计划开采地形三期开采设计境界地形部分地形（如采空区，东、西破碎站，排土场路口，调度楼等）。

用数字化仪在AutoCAD系统下对地形地表进行数字化输入，检查无误后，转入Medsys tem/MineSight软件中，用于后续工作。

3.1.3、其它数据矿石体密度取2.70 t/m 3，废石体密度取2.65 t/m M edsystem/MineSight能对钻孔原始数据进行合理性检查，并报告结果，能检查地形等高线相交情况并自动进行修正能用三维图形方式显示地表实体、钻孔的平面、剖面及其三维空间关系，图象清晰、直观，效果好。

针对铜厂矿区斑岩和千枚岩的岩石性质，结合生产经验，按钻孔剖面图形数据圈出各个台阶的斑岩区域，之后逐台阶自动相连，形成斑岩实体，斑岩之外为千枚岩。建立岩性实体便于在随后工作中对模型赋以地质岩性特征值及统计分析，在对钻孔数据确认无误后，自动进行台阶组合样计算。

3.2、地质统计分析软件能按岩性分区域进行统计分析，作出品位直方图及各元素之间的相对关系图，确定品位的空间分布规律（见图2）。之后，软件自动计算沿钻孔方向及平面上长轴、短轴方向的变异函数曲线，并交互式拟合，最终确定块金值、变程、基台值等变异函数参数，为下一步的品位计算作准备。实际工作中铜变异函数取值为：块金C 3.3建立地质资源模型及储量计算根据矿床矿体的赋存形态及地表模型范围尺寸，设定合适的模型范围，依台阶高度按钻孔网度和采矿单元尺寸等参数确定合理的三维模型单元块段，并根据矿床的复杂程度、各元素性质和采矿、选矿工程要求确定每个块段的数据项。本次工作采用30 m×30 m×15 m的单元块，共180列、150行、61个台阶，有1647000个块段，每个块段有32个数据项。应用地质统计学方法，在已建立的变异函数基础上，进行克里格品位计算，之后统计矿区的地质储量并对结果进行分析。

3.4、优化露天开采境界软件具有浮动圆锥法和LerchsG rossmann（LG）两种常用的优化方法，工作中采用了LG法进行境界优化。用到的基础数据指标有：（1）三维矿体模型：地质储量、各台阶矿量、品位等（2）生产数据：采矿成本、剥离成本、选矿成本、运输费用、管理费、选矿回收率、贫化损失率等矿冶（台阶高度15 m）（3）工程地质：最终安全边坡角（4）经济：市场铜、金价格，冶炼返回率等。

根据上述各项参数指标，以市场铜价为分析目标，从0.40＄/1b到1.20＄/1b共17种情况用LG法进行境界分析设计，得出不同市场铜价下优化的露天开采境界。优化的核心就是优先开采价值高、收益大的区段，而后逐渐向外延伸，价格低时不扩帮，价格高时分期进行扩帮，确保合理的露天开采。

3.5、设计带公路的可操作的开采境界在计算机优化的基础上，根据市场价格、生产成本等相关经济指标，确定合适的露天开采境界。工作中选取铜价为1.0＄/1b所对应的境界，设置好道路坡度、宽度、转弯半径、平台宽度、坡面角等参数，之后在三维图形环境下，选取合适的坑底，由下向上交互式设计出带公路、平台的可操作的开采境界，并计算境界内的矿岩量、剥采比和各元素平均品位等数据指标。

3.6、确定合适的分期扩帮开采对于尚未生产开发的矿山，只要依据境界优化结果，考虑作业量及品位等指标，便可确定分期范围。德兴铜矿已有40多年的生产历史，计算机优化的分期开采难以适应当前的生产现状，考虑2～3年的过渡，必须人为地花费大量时间、精力进行调整，使出矿在南山140 m～80 m台阶，部分在北山黄牛前下部剥离则集中在北山西源岭上部至观音座莲从380 m～200 m台阶，保证2～3年后能在原采空区地带开采品位高、价值大的矿石，使矿山经济效益最大，同时在运输系统上也可保证稳定过渡，之后就按优化的分期方案进行开采。

3.7、露天开采长远规划在优化的开采境界内根据确定的合理分期，设定各项参数，软件自动进行长远规划制作。

用到的基础数据有：①年度计划矿岩量、工作天数、日工作小时数②年度允许的扩帮范围③设备型号、数量