摘要：本位根據(jù)作者多年工作經(jīng)驗(yàn)，對采礦設(shè)計(jì)的進(jìn)行了闡述。僅供參考。

　　關(guān)鍵詞：地質(zhì),采礦設(shè)計(jì)

　　礦山開采設(shè)計(jì)中，包含在礦山初步設(shè)計(jì)過程中的地質(zhì)及采礦設(shè)計(jì)是最為關(guān)鍵的部分，這部分圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作量大，技術(shù)含量高，是整個(gè)采礦設(shè)計(jì)的核心圖紙。這部分圖紙的用途也很特殊，它不是用來描述礦山開拓系統(tǒng)方案的方案圖，也不是用來指導(dǎo)礦山施工的施工圖，而是用來指導(dǎo)礦山在它的整個(gè)開采服務(wù)年限內(nèi)如何開采的采礦指導(dǎo)圖，方案設(shè)計(jì)圖紙及施工圖紙則均是為實(shí)現(xiàn)這個(gè)采礦tl的而配套的階段性設(shè)計(jì)圖紙。地質(zhì)及采礦設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括制定整個(gè)礦山的自上而下的詳細(xì)開采流程、礦山順層位的開采順序、礦山分臺段的礦石及剝離夾層物的數(shù)量計(jì)算、礦巖的搭配方案、地形地質(zhì)圖、開拓系統(tǒng)圖、地質(zhì)勘探線剖面圖、水平分層平面圖、采掘終了平面圖、各水平年末采剝界線圖、綜合年末開采界線圖、采剝進(jìn)度計(jì)劃表等，部分礦山還可加入水平分層品位圖。

　　地質(zhì)及采礦設(shè)計(jì)圖則是檢驗(yàn)礦山的開采設(shè)計(jì)方案是否合理的最好依據(jù)，礦山設(shè)計(jì)水平的高低，除了與礦山開拓系統(tǒng)布置是否合理、礦山施工圖設(shè)計(jì)是否達(dá)到了優(yōu)化最佳、礦山的各工程布置是否在合理范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)等因素有關(guān)之外，最重要的一點(diǎn)是該設(shè)計(jì)圖能否讓該礦山在長達(dá)幾十年的漫長開采過程中一直處于開采方便、臺段交換合理、各品級礦石搭配充分、年經(jīng)營費(fèi)用最低等有關(guān)。好與不好的設(shè)計(jì)，能顯著地影響礦山的經(jīng)濟(jì)效益。

　　結(jié)合多年來在此類設(shè)計(jì)中積累的一些經(jīng)驗(yàn)，談幾點(diǎn)體會。

　　1 對地質(zhì)資料要進(jìn)行詳盡的分析與研究

　　地質(zhì)報(bào)告的目的是通過文字與圖紙多方位多角度闡述礦床在地下空問上的賦存形態(tài)、礦石質(zhì)量等信息。一般來說，可以從以下幾個(gè)方面來對地質(zhì)報(bào)告進(jìn)行分析。

　　1)礦山所處的區(qū)域地質(zhì)情況、礦床地質(zhì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)造等。這些因素對礦體的賦存形態(tài)一般影響較大，從而影響到礦石的質(zhì)景分布，這些因素對于確定開采境界線也非常重要。

　　2)礦體的具體賦存形態(tài)、礦石結(jié)構(gòu)及類型、礦巖分布情況、頂?shù)装寮皣鷰r等。這些內(nèi)容具體描述了礦巖的空間分布情況、礦石的質(zhì)量情況及變化規(guī)律、夾層的分布及對質(zhì)量的影響、頂?shù)装寮八闹車鷰r的情況等，這些資料為圈礦設(shè)計(jì)提供了最直接的依據(jù)。

　　3)礦床的其他重要信息，如高級儲量的位置、覆蓋土的分布情況、巖溶發(fā)育情況、礦層對應(yīng)及礦石品級的對應(yīng)問題、夾層情況及侵入巖脈的情況等等。首采區(qū)一般選在高級儲量分布的位置，并由此展開礦山開拓系統(tǒng)的選擇與布置。應(yīng)重點(diǎn)研究覆蓋土、巖溶及品級對應(yīng)等問題，在對礦石品級的組合計(jì)算過程中，地質(zhì)報(bào)告中經(jīng)常出現(xiàn)為了人為增加礦石一級品的數(shù)量，而將單樣“上下竄動”或“穿靴戴帽”進(jìn)行組合計(jì)算的現(xiàn)象，這種做法顯然不妥。關(guān)于礦山的夾層『HJ題，石灰石礦床中，最經(jīng)常出現(xiàn)的夾層是高鎂夾層，應(yīng)仔細(xì)研究其可搭配比例。另外高硅夾層也要引起充分的注意，它會降低破碎效率。

　　4)礦石的物理力學(xué)性質(zhì)、頂?shù)装寮皣鷰r的特性等，礦床水文地質(zhì)情況，均會對開采產(chǎn)生一定的影響。

　　2礦山開采境界線的確定

　　建材行業(yè)因?yàn)槭艿浇?jīng)濟(jì)性的限制，絕大部分石灰石礦山只能采用開采成本較低的露天開采方式。地質(zhì)報(bào)告中已給出了儲量計(jì)算范圍，并且已經(jīng)國家儲委進(jìn)行審查備案。礦山地質(zhì)及采礦設(shè)計(jì)的目的就是要將地質(zhì)報(bào)告中給出的地質(zhì)儲量，結(jié)合恰當(dāng)?shù)拈_采技術(shù)條件開采出來，這些設(shè)計(jì)成果將會在甲方申領(lǐng)的采礦許可證的配套文件中詳細(xì)地說明，以供國家部門進(jìn)行逐年核查。

　　地質(zhì)設(shè)計(jì)的第一步，就是要確定具體的開采境界線，一般來說應(yīng)遵循以下原則。

　　1)開采境界內(nèi)的工業(yè)儲量不得少于規(guī)定的礦山生產(chǎn)服務(wù)年限;

　　2)礦山開采境界線內(nèi)的平均剝采比，一般不宜大于0.5：l;

　　3)地質(zhì)報(bào)告中已探明的工業(yè)儲量，必須得到充分的利用。在圈定開采境界時(shí)，如果未劃入境界線內(nèi)的部分，只要現(xiàn)有的開拓系統(tǒng)沒有大的改動，基建投資和工程量沒有大幅增加，就應(yīng)盡量圈入，以保證國家資源的充分合理的利用;

　　4)開采范圍與國家鐵路、公路、工廠、居民區(qū)及其它重要的建構(gòu)筑物之間應(yīng)保持一個(gè)合理的安全防護(hù)距離，符合《爆破安全規(guī)程》(GB6722—2003)的相關(guān)要求;

　　5)采場的四周最終邊坡必須保持穩(wěn)定，否則應(yīng)對邊坡坡度進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)根據(jù)礦巖的穩(wěn)定性來確定采礦場的邊坡角，同時(shí)還要避開嚴(yán)重影響邊坡穩(wěn)定性的不穩(wěn)定巖層和構(gòu)造帶。

　　我們現(xiàn)在的設(shè)計(jì)方法一般是先從地質(zhì)勘探線剖面圖入手，地質(zhì)地形平面圖與地質(zhì)剖面圖相結(jié)合的辦法，在初步確定開采境界之后，再進(jìn)行邊坡角的核算，邊坡公路工程的布置，總體剝采比的核算，反復(fù)幾次，最終才能將最終開采范圍確定，這項(xiàng)工作需要有一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累才能做好。

　　3 確定采場最終邊坡角時(shí)應(yīng)注意的問題

　　采礦場避免出現(xiàn)山體滑坡絕對是我們采礦工程師在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意的首要問題。近年來隨著礦山安全事故的頻頒發(fā)生，安全問題已提高到一個(gè)受國家關(guān)注的極高的層面上來，現(xiàn)在每一個(gè)礦山都要編制《安全專篇》，來進(jìn)行詳盡的論述與論證。在礦山安全問題之中，采場邊坡的穩(wěn)定性問題是一個(gè)比較重要的方面，它包括生產(chǎn)中臨時(shí)開采邊坡與永久性的最終邊坡的穩(wěn)定。影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素一般有以下幾個(gè)方面。

　　1)巖石物理力學(xué)性質(zhì)，主要是指巖石的硬度、致密程度、耐風(fēng)化能力、凝聚力和內(nèi)摩擦角等;

　　2)地質(zhì)構(gòu)造，主要是斷層、破碎帶、節(jié)理裂隙和層理面等受力薄弱面等等;如單條斷層與邊坡走向之夾角<25。，并且傾向相同時(shí)，可能引起邊坡整體順大斷層面滑落;如幾條斷層相交把巖層切割成一角體或梯形體時(shí)，可能會造成邊坡局部失穩(wěn)并呈三角體滑落;如當(dāng)節(jié)理裂隙比較發(fā)育時(shí)，要防止端部邊坡產(chǎn)生類似幾條斷層相交所產(chǎn)生的影響;如當(dāng)采場坡面與同側(cè)巖層順向，且坡面角大于巖層傾角時(shí)，可能產(chǎn)生F盤臺段坡面巖石順層理面滑落等等。

　　3)水文地質(zhì)條件，應(yīng)考慮地F水活動對巖體穩(wěn)定性的影響，現(xiàn)在面臨這個(gè)問題的礦山也越來越多。

　　4)開采技術(shù)條件、開采深度以及邊坡存在的時(shí)間長短等等。

　　4地質(zhì)設(shè)計(jì)中其他必須關(guān)注的問題

　　在確定采場底平面時(shí)，首先必須根據(jù)地質(zhì)剖面圖上所標(biāo)注的開采邊界線來初步確定底乎面的位置。一般地，采礦場的底部應(yīng)調(diào)整為同一標(biāo)高或成階梯狀;底平面的邊界應(yīng)盡叮能地保持平直，彎曲處應(yīng)滿足運(yùn)輸線路對曲線半徑的要求;底平面的最小寬度和長度應(yīng)滿足采掘運(yùn)輸要求。

　　在設(shè)計(jì)地質(zhì)水平分層平面圖的過程中，要注意各礦層與巖層的對應(yīng)關(guān)系，注意對水平橫向不連續(xù)的層位采取合理的尖滅處理，并注意與地表層位線的合理與順暢的連接。儲量計(jì)算完成之后，必須按礦山總體的巖溶率進(jìn)行儲量的校正。

　　目前我們設(shè)計(jì)的采剝進(jìn)度計(jì)劃表對于礦山生產(chǎn)來說，是一個(gè)具有中短期指導(dǎo)意義的表格。其格式的產(chǎn)生歷經(jīng)幾代設(shè)計(jì)人員的更迭，早巳為我國建材礦山的管理技術(shù)人員所熟悉并使用，但現(xiàn)在隨著我們海外項(xiàng)目不斷增多，這種表格與國際上通行的進(jìn)度計(jì)劃表的格式不一致，因此將會給我們與國外礦山技術(shù)人員的交流帶來一定的障礙。現(xiàn)在我們正在想辦法借助采礦軟件，并參照其他行業(yè)礦山上的通行做法，對我們目前的格式進(jìn)行某種程度上的改進(jìn)，以利與各方面的交流。

　　以上幾個(gè)方面，是我們在進(jìn)行地質(zhì)與采礦設(shè)計(jì)過程中，所面臨的一系列問題中比較有代表性的。地質(zhì)與采礦設(shè)計(jì)需要依據(jù)原始的地質(zhì)資料，借助設(shè)計(jì)者的智慧與經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過多方計(jì)算與比較，才能找出一個(gè)比較合理的采礦設(shè)計(jì)方案來。它沒有一定之規(guī)，任何兩個(gè)礦山都沒有相同的地方可供抄襲，完全在設(shè)計(jì)者的頭膿中，需要經(jīng)過長時(shí)間的思索與大量的求證，才能得出最后的成果。

　　5 對地質(zhì)及采礦設(shè)計(jì)工作發(fā)展方向的展望

　　目前我們的這部分設(shè)計(jì)工作，所采用的仍是傳統(tǒng)的以手工為主、計(jì)算機(jī)為輔的設(shè)計(jì)方法，這一做法的主要缺點(diǎn)是只能進(jìn)行定性的設(shè)計(jì)，對于儲量與品位尤其是品位的搭配無法進(jìn)行精確的計(jì)算，對采礦生產(chǎn)只能起到引導(dǎo)性的作用，不能起到精確指導(dǎo)的作用。另外如果想建立一套現(xiàn)代化的礦山數(shù)字信息管理系統(tǒng)，就必須要解決礦山地質(zhì)數(shù)字化設(shè)計(jì)問題。現(xiàn)在國際上借助先進(jìn)的采礦軟件，冶金等行業(yè)的礦山巳全面開始推進(jìn)數(shù)字化礦山設(shè)計(jì)，國外很多石灰石礦山的設(shè)計(jì)也巳開始大規(guī)模推行采礦軟件的使用。目前比較廣泛的采礦軟件有SURPAC、DATAMINE、MICROMINE等，這些軟件在地質(zhì)及采礦設(shè)計(jì)方面各有特色，各有側(cè)重點(diǎn)，比起我們傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，這些軟件所輸出的圖紙信息量大，數(shù)據(jù)精確，除了能完成我們傳統(tǒng)的手工圖紙中的水平地質(zhì)分層平面圖之外，還能輸出水平分層巖性圖、水平分層品位圖、任意塊段的儲量及平均品位、礦巖量報(bào)告及礦巖搭配后的數(shù)據(jù)等等，這些數(shù)據(jù)對采礦生產(chǎn)具有直接的指導(dǎo)作用。以SURPAC軟件為例，來說明一下采礦軟件在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況。

　　SURPAC軟件是諸多數(shù)字化礦山軟件中應(yīng)用比較廣泛的一種，其突出性能是，提供了強(qiáng)大的三維圖形工作區(qū)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和集成的建模環(huán)境，使得設(shè)計(jì)者能夠利用有限的信息確定出礦床的地質(zhì)特征，進(jìn)而進(jìn)行全三維圖形方式下的采礦設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析功能強(qiáng)大，內(nèi)涵豐富。其功能主要涵蓋以下幾個(gè)方面：

　　1)鉆孔單樣原始數(shù)據(jù)的編錄和數(shù)據(jù)編輯管理

　　2)勘探和礦山地質(zhì)信息的全真錄入

　　3)露天及地下采礦設(shè)計(jì)

　　4)礦山工程測量模塊

　　5)采剝進(jìn)度計(jì)劃編制

　　6)尾礦壩體和復(fù)墾設(shè)計(jì)

　　運(yùn)用該軟件的數(shù)據(jù)庫運(yùn)算及成圖功能，可以進(jìn)行地質(zhì)數(shù)據(jù)各方面的統(tǒng)計(jì)及分析，出圖方面完全可以做到三維設(shè)計(jì)，二維及三維圖形輸出。另外該軟件還提供了比較強(qiáng)大的二次開發(fā)功能，開放了其內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)，客戶可以定制自己的工具，進(jìn)行本地化的設(shè)計(jì)。