图拉尔根铜镍矿采矿方法选择

摘要：以往矿山采矿方法多以经验为主，采用类比法选择，其主观随意性大。在图拉尔根铜镍矿采矿方法选择中运用模糊数学模糊综合评判方法进行优选，选择的采矿方法适应该矿开采，并且实现了矿山高效低贫损开采和达产、达标的目的，矿山开采技术经济效果显著。

关键词：地下开采；模糊数学；采矿方法选择；影响因素

中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）07-0-02

一、前言

哈密和鑫矿业有限公司哈密市图拉尔根铜镍矿是新疆有色公司与西部稀贵矿业公司合资的股份制企业，新疆图拉尔根铜镍矿拟建成2000t/d（60万t/a）规模矿山。于2007年开工建设，2010年建成投产。采用地下开采，主、副井开拓方案。中段高50m，共设1300m至900m共九个中段，1300为首采中段在5号勘探线附近布置了设备措施井。

基建期间从工程揭露的初步情况看，上部矿体品位不高，矿山经济将效益受到影响。目前矿山是一新建矿山尚未确定经济、安全、高效的开采工艺方法，要达到公司生产目标有很大难度，因此，需寻求一种适应低品位中厚及厚矿体开采技术条件的低成本、低贫损、高效开采采矿方法，满足企业的生产能力要求，提高综合经济效益。

二、采矿方法的初选

（一）开采技术条件

1.矿体位于一套基性-超基性杂岩体内，矿体属中厚到厚大，矿体产状124°∠68°-74°。矿体稳固-中等稳固，矿体上盘围岩稳固，下盘围岩中等稳固。

2.矿石体重：2.88t/m3，岩石体重：2.70t/m3，矿石硬度f=11，岩石硬度f=6-12。

3.品位：Ni0.24%-0.42%；Cu0.20%-0.35%；上部矿体品位不高。

4.矿区地处戈壁滩，蒸发强烈降水微弱，地下径流条件差，矿区以静储量为主的简单水文地质类型。

5.地表允许崩落。

（二）可选方案的确定及方案简述

根据矿体的赋存状况、矿岩物理力学性质、开采技术条件，结合矿山现状，提出了以下几种采矿方法方案：无底柱分段崩落法、大直径深孔阶段矿房法、大直径深孔阶段空场嗣后崩落采矿法、大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法、分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法。按照标准方案，各方案的主要技术经济指标设计值见表1所示。

表1 各方案主要技术经济指标

从上述分析看，个方案各有优缺点，从单因素分析和简单的技术经济比较无法确定合理的开采方案，因此下一步采用模糊数学方法将定性指标和定量指标统一进行多因素的模糊数学综合比较，同时从经济角度进行更进一步的分析，以确定最终合理的开采方案。

三、采矿方法的终选

由于影响采矿方法最终开采效果的因素众多，且采矿活动对人员和周围环境的影响也是多方面的，单由某一因素的优劣来确定一个采矿方法是不充分的，为此，需综合各因素来选择采矿方法。由于采矿方法的优与劣本身就是一个模糊概念，鉴于模糊综合评判方法的强大功能与独特优势，本研究采用其对该矿区厚大矿体的采矿方法进行优化选择。

（一）确定采矿方法选择的比较因素和指标

影响采矿方法选择的因素很多，考虑几个主要方面，按照劳动生产率、经济、资源利用率、安全、合理程度等几类选择如下因素进行比较：生产能力、采矿成本、千吨采切比、损失率、贫化率、安全状况、通风条件、劳动强度、工艺复杂程度、对矿体适应性。

（二）确定各因素的权重值

上述各因素对采矿方法选择的重要程度是不相同的，并且因各矿条件不同各矿山间也有所差异，所以需根据矿山具体条件确定各因素的权重值。为减少专家评议法的主观影响，在此采用层次分析法确定权重值。

层次分析法的第一步首先是根据各因素的隶属关系建立层次结构模型，该模型结构如图1所示。

图1 采矿方案选择层次结构模型

请有关专家根据层次结构图中的两两相关因素，按L.T.Saaty提出的1～9标度方法，对各因素进行重要性评价，用矩阵的最大特征根对应的向量作为权重向量。采用变通算法时，用下式计算每层中各因素的权重值。

所以，C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10各因素对目标层A的总排序权重值为：

W=（0.108， 0.109， 0.205， 0.100， 0.171， 0.175， 0.063， 0.036， 0.006 ， 0.027）

（三）多目标模糊决策法优选采矿方法

在开始多目标模糊优选之前，需对各因素的指标（见表2）进行无量纲化，以使各因素具有可比性。具体方法为：

表2 各方案主要因素指标表

对定量指标，由公式进行确定，

对定性指标采用等级评定法，按下列九级赋值标准给出评定值，

由此可得这五种采矿方案的评价模糊矩阵R为：

运用加权平均模型对各方案进行评价，计算结果为：

A=W·R

=（0.655，0.701，0.724，0.573，0.493）

根据最大隶属原则，排定各方案的优劣次序，5种采矿方法从优到劣的次序依次是： 方案Ⅲ→方案Ⅱ→方案Ⅰ→方案Ⅳ→方案Ⅴ。

四、结论

通过采矿方法方案比较表明：影响采矿方法方案选择的因素很多，主要包括技术的、安全的、经济的等等，单因素往往难以确定合理的开采方案。

本研究中采用模糊数学方法通过多因素综合评价，得出5种采矿方法从优到劣的次序依次是： 方案Ⅲ→方案Ⅱ→方案Ⅰ→方案Ⅳ→方案Ⅴ。即大直径深孔阶段空场嗣后崩落采矿法方案较为合理。

因此，通过上述比较，针对图拉尔根开采技术条件，整体推荐采用大直径深孔阶段空场嗣后崩落采矿法方案。

参考文献：

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