Whittle高级优化功能在纳米比亚湖山铀矿价值提升中的应用(2022年10月增刊)

本文以纳米比亚湖山铀矿为例介绍使用Geovia Whittle对露天矿山进行境界优化的方法、步骤,并着重阐述利用Whittle高级优化模块配矿模拟及边界品位优化来指导露天矿山项目优化及提升项目价值的原理、方法及结果。Whittle在湖山铀矿的应用研究结果表明：使用Whittle可以快速地完成并更新露天矿山的境界优化,遴选出支持后续露天采场设计的分期及最终境界;利用Whittle的配矿模拟模块验证了湖山铀矿采矿场满足选冶厂长期供矿品位需求460ppm~700ppm的可行性;通过Whittle的边界品位优化可使湖山铀矿项目价值提升2.4%,提升项目净现值约3700万美元,服务年限提升近2年,产出金属量增加1740吨,入选矿石量增加近1200万吨。     

模拟矿岩散体的PFC细观参数标定方法

为了将PFC接触本构模型中细观参数与矿岩散体的物理力学性质相比配,依据PFC接触本构模型以及矿岩散体本身的特点,提出采用抗转动线性接触模型或将抗转动线性接触模型、线性接触模型和赫兹接触模型组合应用并分别赋予不同性质的散体颗粒。分析了标定矿岩散体物理力学性质的方法及其优缺点,推荐采用与测定条件相符合的自然安息角数值试验来标定PFC细观参数。借助自然安息角数值试验,研究了抗转动线性接触模型中摩擦系数和抗转动系数对散体自然安息角的影响。研究表明:随着摩擦系数和抗转动系数的增加,自然安息角均呈现出先增大后趋于稳定的趋势。模拟结果中自然安息角的变化范围为22°~50°,与实际松散矿岩自然安息角相符。     

矿岩散体粒级对自然安息角影响的试验研究

矿岩散体堆积状态普遍存在于采矿生产中，是关系矿山生产安全及矿石回收效果的主要因素之一。散体堆积角度（自然安息角）是其流动性的主要表现特征之一，是散体颗粒的重要物理参数。利用自制测 定装置开展物理试验，研究了静态与采场放矿条件下，不同粒级矿岩散体自然安息角的变化规律。结果表明：静态与采场放矿条件下，随着矿岩散体粒级增大，其自然安息角呈逐渐增大的趋势，且在非均匀矿岩散体 中，大粒级矿岩散体占比增大，其自然安息角随之增大；静态试验条件与溜井放矿、漏斗放矿、排土场堆积等条件相似，在选择溜井与漏斗放矿倾斜角、确定排土场占地面积及坡面角度时，可根据散体粒级进行相应 的参数调整；从采场放矿条件试验结果来看，适当增加散体粒级，可降低散体自出矿口流出的距离及堆体体积，改善铲运机作业条件，有利于提高生产效率；小粒级散体流动性优于大粒级散体，应使覆盖岩层的粒级 大于矿石粒级，有利于矿石流出。     

露天铲装界线测量放样设计新方法

露天矿山生产过程中,由于矿体及其变化情况的多样性,引起不可避免的混爆现象出现。鉴于此种情况,设计了一种新方法,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。     

散体粒级与自然安息角变化关系的数值模拟

自然安息角是矿岩散体的重要物理参数之一。利用颗粒流软件PFC2D开展数值模拟,研究散体粒级与自然安息角的变化关系。试验利用圆筒测量法,针对粒级2～15 mm范围内散体的自然安息角变化进行模拟。试验结果表明,随着散体粒级的增大,其自然安息角呈现逐渐增大的趋势。模拟结果可为溜井、排土场、废石场等条件下散体的物理力学性能测定及相关参数的选取提供参考。     

Surpac软件在伊敏露天矿的应用

介绍了基于CAD技术的软件研究设计在露天矿生产中的应用,分析了同类软件存在的缺点和不足,进而分析了Surpac软件同其它软件相比的优点——面向矿山的三维可视化。将Surpac的三维可视化技术应用于露天煤矿中,既可对煤层赋存状态、空间特性进行有效的显示,又能使露天矿动态作业过程得以形象直观的展示。详述了伊敏露天矿在Surpac软件基础上进行二次开发形成的地质模型、采矿计划、采矿模拟和测量验收系统以及它们所能实现的功能。     

三友凹陷露天石灰石矿陡帮开采实践

对三友矿山东采区凹陷露天石灰石矿的矿岩赋存情况分析,根据凹陷露天矿加陡深部边坡角原理,通过调整开采工艺参数,安全高效地多采出矿石,取得较好的经济与资源效益。     

露天斑岩铜矿山降低损失贫化的措施

本文对德兴铜矿原来确定采剥分界线的方法提出了改进意见。认为影响采剥分界线确定的因素有:矿体产状、铲装方向、炮孔超深以及矿、岩的自然崩落角等。采用改进的方法后,每年可节约废石处理费58万元,减少矿石损失7千多吨,出矿品位可提高0.007％。     

鹿鸣钼矿矿石损失与贫化控制探讨

矿石损失和贫化是评价矿床开采技术水平、衡量矿产资源开采能力的重要经济技术指标。分析了鹿鸣钼矿露天矿山地质简况及开采概况,针对鹿鸣斑岩型钼矿成矿特点,分析了生产勘探取样过程、矿体二次圈定过程及开采过程中矿石损失和贫化的影响因素;并从生产勘探取样、铲装运输、现场矿岩标识管理、员工质量培训等方面,探讨了降低矿石损失和贫化的有效途径。     

纳米比亚湖山铀矿空气间隔装药试验研究

基于湖山铀矿降低火工品消耗的现场需求,本文分析了空气间隔装药理论及合理空气柱长度计算方法,总结了现有的空气间隔装置,在利用弹性理论计算合理空气间隔长度后于纳米比亚湖山铀矿爆破施工现场开展了空气间隔装药爆破试验。运用爆破块度分析、铲装速率及火工品消耗统计等方法,得到了常规连续柱状装药及空气间隔装药条件下的爆破效果。试验效果表明:相对于连续柱状装药区域,空气间隔装药区域火工品消耗降低了24%,X_(50)增大约21%,但铲装速度仅下降了3.5%,空气间隔装药技术具有明显的经济价值和技术价值。本文为矿山降低火工品消耗、提升经济效益指明了方向,为同类型矿山爆破工艺优化提供了参考。     

上向水平进路充填法在铜绿山矿的应用

铜绿山矿运用VCR嗣后充填采矿法深孔爆破后,对相邻采场的矿岩破坏极大,出现部分矿段矿岩冒落,矿石损失率较大,采场安全性较差等问题。基于确保采场作业安全,控制地压稳定,以及提高矿石回收率等方面考虑,提出Ⅰ#矿体采用上向水平进路充填采矿法。结果表明:该采矿法可以很好地保护露天南坑水仓,安全、高效的回采矿体。     

溜井底部放矿漏斗角对矿石流动性的影响研究

为研究溜井底部放矿漏斗角对矿石流动性的影响,以金山店铁矿-480~-410 m段主溜井为工程背景,采用PFC2D离散元软件对放矿漏斗角分别为45°、50°、55°、60°、65°的主溜井放矿过程进行数值模拟。为定量描述不同放矿漏斗角下矿石流动性之间的差异,定义矿石质量流率比为矿石流动性评价指标,分析各放矿漏斗角下的矿石流动性特征,揭示放矿漏斗角对矿石流动性的影响机理。构建溜井放矿相似试验平台,进行溜井放矿相似模拟试验,计算矿石的质量流率比,并将其与数值模拟结果进行对比分析。研究结果表明：当放矿漏斗角为60°时,矿石质量流率比最大,矿石流动性最好;相似试验与数值模拟所得矿石质量流率比的变化趋势基本相同,相似试验结果能对数值模拟结果进行验证。     

歪头山铁矿岩石可爆性研究

露天矿山爆破参数直接影响矿山生产与安全，影响爆破质量与生产成本，针对本钢歪头山铁矿采场矿岩爆破大块率高、留底根、严重影响矿岩铲装效率的问题，进行了采场岩石可爆性分析研究，实验测定了14种有代表性的矿岩多项影响爆破效果的物理力学指标，采用可爆性分级指标计算公式计算分级指数，根据分级指数分布将采场矿岩分为易爆、中等、难爆3个等级，为实现采场爆破参数和工艺标准化作业提供了理论依据。     

无底柱分段崩落法放矿的数值模拟及模拟程序

无底柱分段崩落法放矿的研究中,大都使用模型实验方法,分析研究矿石损失贫化与结构参数等的数值关系。模型实验法有两个难处:第一,必须用立体模型进行实验,实验准备及实验的工作量很大;第二,难于给出崩落矿岩移动过程,亦即不能给出矿石损失贫化过程,只能给出结果——损失贫化值。我们在研究无底柱分段崩落法放矿时崩落矿岩移动规律的基础上,推导出崩落矿岩的移动方程,并以此为数学模型,建立了数值模拟放矿理论体系,用以模拟放矿过程。数值模拟放矿不仅可以用来预测矿石损失贫化值,完成模型实验的功能,同时还可以揭示     

综合配矿的地质预判系统开发与应用

针对配矿现场无法及时、高效、准确地获取到地质品位信息,区域平面、钻孔、剖面数据,穿孔品位信息等关键数据的问题,应用GPS、GIS、移动4G技术,基于CAD软件、ArcGIS软件、地测采软件,集成开发了一套为地质工作者提供配矿现场指导,实现配矿现场定位、现场图纸调阅、地质品位信息和穿孔品位信息实时查看、现场矿岩界线圈定等工作的综合配矿的地质预判系统。详细分析了系统总体架构设计及功能设计,并结合南山矿现场实践,分析了系统的应用效果。研究表明：该系统能在配矿现场实时获取关键信息,实现矿岩界线精确划分,并可有效降低原矿石品位与目标品位的最大波动幅度。     

SABC粉磨系统中闭路香蕉筛分级作业的优化研究

纳米比亚湖山铀矿SABC粉磨系统自运行以来,闭路香蕉筛环节严重影响到系统的正常运行与产能提升。根据现场实际运行工艺参数,在核算其处理能力与分析不利操作因素的基础上,采用JKSimMet软件进行模拟与分析,并提出优化方案与改进措施。实施后系统逐步达到设计产能,为类似项目提供了参考。     

综合配矿的地质预判系统开发与应用

针对配矿现场无法及时、高效、准确地获取到地质品位信息，区域平面、钻孔、剖面数据，穿孔品位信息等关键数据的问题，应用GPS、GIS、移动4G技术，基于CAD软件、ArcGIS软件、地测采软件，集成开发了一套为地质工作者提供配矿现场指导，实现配矿现场定位、现场图纸调阅、地质品位信息和穿孔品位信息实时查看、现场矿岩界线圈定等工作的综合配矿的地质预判系统。详细分析了系统总体架构设计及功能设计，并结合南山矿现场实践，分析了系统的应用效果。研究表明：该系统能在配矿现场实时获取关键信息，实现矿岩界线精确划分，并可有效降低原矿石品位与目标品位的最大波动幅度。     

矿块数据计算机处理及其在矿山生产中的应用

矿块图是露天矿山矿石生产重要的基础地质资料,对指导配矿生产、实施岩矿分采方案和辅助矿山储量管理等有着重要的作用。对矿块图编制过程进行系统性的综合分析,并采用Excel和CAD二次开发软件技术的编制方法,能简单快捷生成矿块图,避免了手工作图的误差,提高了作图效率和准确性。     

不同端壁倾角对放矿指标的影响研究

无底柱分段崩落法开采损失贫化率较大,且较难控制。本文采用PFC颗粒流软件模拟不同的端壁倾角放矿,通过模拟分析,统计矿石回收指标和放出体形态,得出矿岩流动规律,为实际放矿控制提供理论指导。     

大南湖一矿多煤层巷道围岩控制技术研究

基于多煤层巷道围岩岩性不稳定,采用单一的支护方式往往呈现区域性破坏的问题,运用数值模拟软件,根据大通湖矿辅助运输石门二的地质条件对巷道在不同围岩条件下的变形情况进行了模拟,并通过对模拟结果的分析,提出了穿多煤层巷道的合理支护技术:巷道在顶板为煤层时应采用锚网索支护,在两帮为煤层时宜采用U型钢棚式支护,在底板为煤层时应采用反拱控底并配合在巷道帮脚位置安装带下扎角的锚杆辅助控底。大通湖矿辅助运输石门二采用该支护技术保证了一采区3煤各工作面的安全生产。