露天铲装界线测量放样设计新方法

露天铲装界线测量放样设计新方法张海涛 1, 王丽 2, 王亮 3（中国黄金集团内蒙古矿业有限公司）摘要：本文讲述了在露天矿山生产过程中由于矿体及其变化情况的多样性，引起不可避免的出现混爆现象，鉴于此种情况，本方法通过对爆破散布规律研究与分析，实现了实体矿岩界线放样到虚体上，从采矿设计到测量放样铲装界线，提出了完善的依据原则，填补了露天矿山铲装界线放样的一项技术空白。关键字： 露天矿；采矿；铲装界线；界线标定；1 研究背景露天矿山开采过程中应按矿体界线进行分爆分采， 但在实际施工过程中由于矿体及其变化情况不可避免的出现混爆现象，经常发生的情况是接近剔除厚度的混爆爆堆，一般不进行分装。铲装作业时需进行现场爆堆上铲装界线放样，而其放样方法缺少严格的技术依据并存在一定的缺陷，放样结果可能造成较大的损失贫化。一般矿业公司在发生混爆时也会在爆堆上进行铲装界线放样，但对于放样方法及其准确性未做深入研究。因此，为填补露天矿山实体矿岩界线放样到虚体上的这一技术空白，新放样方法采用铲装界线设计与矿石品位相结合，通过对爆破散布规律及挖掘机铲装角度等数据收集、研究、分析，确定矿岩混爆时损失贫化发生的真实情况及爆区实体与虚体上铲装界线放样方法，为损失贫化管控提供了一个重要研究方向。2 铲装界线设计原则（ 1）采矿技术人员依据地质技术人员圈定的矿块品位及边界线设计分爆界线和铲装界线，其中，铲装界线在实体上设计。铲装界线设计按爆堆铲装过程中形成的实际松散体坡面角的统计均值和实际爆堆松散系数均值换算成的实体铲装坡面角为依据。（ 2）供矿铜矿块，当矿块铜品位大于等于0.28%时，该矿块与特低铜、岩石、低钼之间，按照0.28%平衡品位确定铲装界线与分爆界线；当矿块铜品位小于0.28%大于 0.2 时，该矿块与特低铜、岩石、低钼之间，按照损失贫化各半确定铲装界线及分爆界线；损失贫化计算时，混入特低铜围岩量按照矿块边界附近的实际品位折算成纯岩量计算贫化率，低钼、岩石品位为0 参与贫化率计算。（ 3）高钼矿块，该矿块与低钼、特低铜、岩石之间，按照损失贫化各半确定铲装界线和分爆界线，其中高钼特低铜矿块原则上应进行供矿处理；损失贫化计算时，混入低钼围岩量按照矿块界线附近实际品位折算成纯岩量计算贫化率，特低铜、岩石按品位为0 参与贫化率计算。（ 4）分类堆存的特低铜矿块和低钼矿块，低钼与岩石之间按照只产生损失不产生贫化确定铲装界线；特低铜与岩石之间，当铜品位大于等于0.15%，损失贫化各半，当铜品位小于0.1%，按照只产生损失不产生贫化确定铲装界线；不进行损失贫化计算。3 铲装界线现场标定原则（ 1）首先验核采矿人员设计的铲装界线是否满足损失贫化控制原则。（ 2）铲装界线放样位置应是采矿设计位置变换为爆堆上的虚体位置，现场标定的铲装界线最大限度地与设计意图一致，不因放线位置造成铲装损失贫化加大。（ 3）测量人员应根据铲装设备、爆破工艺和爆破散布规律进行实际参数的统计分析，有针对性的进行精细化计算与分析，最大限度地减少损失贫化。4 爆堆散布一般规律（ 1）爆堆松散系数平均值 1.5 ，坡面部分约 1.58 ， 13 米高以上的平堆部分约 1.42 。（ 2）一个自由面且 4 排孔以上的爆堆，爆堆坡面 13 米高以下部分体积占整个爆堆的一半。（ 3）爆破的前冲及下落过程中，存在一定的混合现象，但不很严重，是爆堆上放样具有可行性的基1 作者简介：张海涛(1986-) ，男，甘肃山丹人，工程师，中国黄金集团内蒙古矿业有限公司,采矿厂厂长，本科学历，主要研究地质、测量、采矿专业，从事矿山采矿管理。内蒙古呼伦贝尔新巴尔虎右旗。础。5 铲装界线放线位置的确定规则5.1测量爆堆几何形状，计算爆堆体积测量爆堆后冲侧冲范围、平堆高点低点及变坡位置（或平堆部分凹陷及凸起的平均高位置）、爆堆底沿铺陈厚度不足 1 米处的变坡位置，依此计算爆堆体积。5.2计算爆堆铲装界线外侧理论虚体体积V 理论虚 =V 实* 松散系数V 理论虚 ，爆堆特定铲装部分实体体积的虚体体积（外侧部分体积）V 实 ，特定铲装部分的实体松散系数：爆堆12.5 米高以上部分取1.42 ，爆堆坡面部分（12.5 米以下）松散系数1.58 。5.3试算确定边部铲装界线位置过程（ 1）在爆堆上概略放线位置画一条平行铲装界线的辅助线，此辅助线以外的爆堆视为一个棱台，试算此假定棱台的体积，并与前述理论虚体积比较。（ 2）比较假定棱台与理论虚体体积若棱台体积等于理论虚体积，则该辅助线既为假定铲装界线。若棱台体积不等于理论虚体积，则前后移动该辅助线，至两体积相等得到假定铲装界线；当铲装界线与原坡顶线相交时，底沿上的点位置不变，仅移动另一点。V 假定棱台 =(1/3)S 1 +S2+ (S 1S2) h其中： S 1=爆堆 13 米高处所在等高线与辅助线围成的平面面积，有时可能S1=0S2=爆堆底沿外围轮廓与辅助线围成的平面面积h= 爆堆上辅助线所在位置的平均高度（ 3）确定边部铲装界线位置前述假定铲装界线或辅助线向爆堆主体部分平移得最终放样位置，见（表1）。6 铲装界线外推因采矿人员在实体上设计铲装界线，现场放样在爆堆虚体上进行，爆堆虚体上的铲装角小于实体上的铲装角，所以爆堆上的铲装界线应外推或内推，内推外推宽度放样界旗时应考虑界旗所在爆堆高度及其松散系数，推定宽度见表 2。表 2 铲装界线位置外推宽度Table 2 Extrapolation width of shoveling boundary position爆堆高度爆堆上铲装坡面角实体铲装坡面角 ( o)外推宽度（ m）（o）松散系数(m)采矿设计测量放样154856.557.61.422.01345.256.556.31.501.5104256.554.91.582.054256.554.91.581.004256.51.5807 混爆铲装后的损失贫化计算当放样计算正确、现场放样正确、铲装到位时，损失贫化按采矿设计的铲装界线计算。当以上环节中的一个存在问题时，按实际造成的现状计算损失贫化，计算时考虑本标准规则，可以在虚体上进行计算也可转换回实体计算；也可以按13 米高处的坡面换算至15 高后坡面水平宽度后，顶沿退回2.2 米，底沿退回 2.2 米，剩余宽度就是换算成实体宽度。8 界旗设置对于完整的贯通界线，原则上后冲位置一个，平堆高点一个，13 米高处 1 个，10 米高处 1 个， 5 米高处一个，合计至少安设5 个界旗。其它情况视需要设置。表 1 爆破矿石铲装界线放样原则Table 2 Lofting Principle of Blasting Ore Scraping Boundary铲装界线与爆破铲装界线与原坡顶序号处理办法方向关系线间距离关系测量爆堆现状、按松散系数试算假定铲装界线以外的爆堆体积，该体积/1.58 设计界线外的110m（铲装线位于实D*1.42 ）,然后自该平行线向前冲方向量距离（体的近中部）得铲装界线在爆堆上的界线，然后再外推得界旗位置。测量爆堆现状、按松散系数试算假定铲装界线以外的爆堆体积，该体积/1.58 设计界线外的310m（铲装线位于实D*1.42 ）,然后自该平行线向前冲方向量距离（体的近中部）得铲装界线在爆堆上的界线，然后再外推得界旗位置。当一端 10 米另一端 =0 时，计算放样位置， 0 端为底沿，另一端计算，原坡顶相交）两种情况计算规则和外推内推规则同前。图 1 铲装界线设计图Figure 1 Design chart of shoveling boundary计算放样点位置：铲装界线两端点A、C 及中部点B 向最后一排孔线后推2 米的平行线作垂线，量取距离 D,B 点取实体上中间位置然后自该平行线向前冲方向量距离D*松散系数，分别的 ABC三点的爆破前冲位置，得放样点。其中松散系数：爆堆13 米高以上部分取1.42 ，爆堆坡面部分13 米以下松散系数1.58 ，见（图 1）9 总结本成果在乌山矿区得到实际应用。经过长期的实践得出结论：新放样方法与曾经的放样方法对比，同一界线位置铲装结束后损失贫化总量减小约20%；采场的供矿品位与选厂处理品位非常接近，表明我们在作业管控及爆堆上矿岩界线放样方法对降低采矿损失贫化率着有成效；提升了相关地段穿孔效率，缩短了相关地段穿孔、爆破、铲装循环时间，间接升了作业线生产能力；利用“爆堆铲装界线测量放样设计程序”可根据爆区钻孔分布、起爆顺序、爆破自由面方位及数量能够快速预估实体矿岩界线的位置、形态，并与现场测量、 分析最终定性的虚体上矿岩界线位置、形态基本一致； 该项目属于长期受益项目，较之原有放样技术而言所取得的效益是巨大的。爆堆铲装界线测量放样设计程序对于露天矿山矿岩界线实体设计、虚体放样均有非常好的预估、预判和实际效果，能够从本质上降低损失贫化量，并从中获得巨大有形和隐含效益。同时对于其它露天矿山损失贫化界线放样研究也具有指导意义。参考文献1 孟令群 .关于矿山测量中 GPS 技术应用与优势探索 J/OL. 世界有色金属 ,2019(01):28+302019-03-27.2 杨普法 .新时期数字化矿山测量技术的应用 J/OL. 世界有色金属 ,2019(01):207-2082019-03-27.3 杨永强 .关于矿山测量技术的管理与应用探究 J/OL. 世界有色金属 ,2019(01):219-2202019-03-27.4 覃智丹 .新时期矿山测绘工程测量技术的发展与应用分析J/OL. 世界有色金属 ,2018(24):188+1902019-03-27.6 张金峰 . 基于 GPS 的矿山地质工程测量技术应用J. 世界有色金属,2018(22):15+17.A New Method For Measuring Layout Design Of Open-pit ShovelLoading Line(China Gold lnner Mongolia Mining Co., LtdInner MongoliaManzhouli021400)Abstract: This article tells the story of the open-pit mine production process due to the diversity of orebody and its changes, cause the emergence of the inevitable mixed phenomenon, in view of the situation, the method of blasting dispersion law research and analysis, has realized the line entity ore-bearing lofting to dispersion, from mining design to measure lofting shovel loading line, put forward on the basis of principle, to improve fills in open-pit mine shovel loading line lofting a technology gap.Key words: open-pit mining ; MimingShovel loading line;Line calibration;