摘要：本位根據(jù)作者多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)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(kāi)采設(shè)計(jì)中，包含在礦山初步設(shè)計(jì)過(guò)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(lái)描述礦山開(kāi)拓系統(tǒng)方案的方案圖，也不是用來(lái)指導(dǎo)礦山施工的施工圖，而是用來(lái)指導(dǎo)礦山在它的整個(gè)開(kāi)采服務(wù)年限內(nèi)如何開(kāi)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(kāi)采流程、礦山順層位的開(kāi)采順序、礦山分臺(tái)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(zhǎng)達(dá)幾十年的漫長(zhǎng)開(kāi)采過(guò)程中一直處于開(kāi)采方便、臺(tái)段交換合理、各品級(jí)礦石搭配充分、年經(jīng)營(yíng)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(lái)在此類(lèi)設(shè)計(jì)中積累的一些經(jīng)驗(yàn)，談幾點(diǎn)體會(huì)。

　　1 對(duì)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(guò)文字與圖紙多方位多角度闡述礦床在地下空問(wèn)上的賦存形態(tài)、礦石質(zhì)量等信息。一般來(lái)說(shuō)，可以從以下幾個(gè)方面來(lái)對(duì)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(duì)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(duì)于確定開(kāi)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(lèi)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(duì)質(zhì)量的影響、頂?shù)装寮八闹車(chē)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(jí)儲(chǔ)量的位置、覆蓋土的分布情況、巖溶發(fā)育情況、礦層對(duì)應(yīng)及礦石品級(jí)的對(duì)應(yīng)問(wèn)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(jí)儲(chǔ)量分布的位置，并由此展開(kāi)礦山開(kāi)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(jí)對(duì)應(yīng)等問(wèn)題，在對(duì)礦石品級(jí)的組合計(jì)算過(guò)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(jí)品的數(shù)量，而將單樣“上下竄動(dòng)”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(huì)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(huì)對(duì)開(kāi)采產(chǎn)生一定的影響。

　　2礦山開(kāi)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(kāi)采成本較低的露天開(kāi)采方式。地質(zhì)報(bào)告中已給出了儲(chǔ)量計(jì)算范圍，并且已經(jīng)國(guó)家儲(chǔ)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(chǔ)量，結(jié)合恰當(dāng)?shù)拈_(kāi)采技術(shù)條件開(kāi)采出來(lái)，這些設(shè)計(jì)成果將會(huì)在甲方申領(lǐng)的采礦許可證的配套文件中詳細(xì)地說(shuō)明，以供國(guó)家部門(mén)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(kāi)采境界線，一般來(lái)說(shuō)應(yīng)遵循以下原則。

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

　　2)礦山開(kāi)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(chǔ)量，必須得到充分的利用。在圈定開(kāi)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(kāi)拓系統(tǒng)沒(méi)有大的改動(dòng)，基建投資和工程量沒(méi)有大幅增加，就應(yīng)盡量圈入，以保證國(guó)家資源的充分合理的利用;

　　4)開(kāi)采范圍與國(guó)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(chǎng)的四周最終邊坡必須保持穩(wěn)定，否則應(yīng)對(duì)邊坡坡度進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)根據(jù)礦巖的穩(wěn)定性來(lái)確定采礦場(chǎng)的邊坡角，同時(shí)還要避開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(chǎng)最終邊坡角時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

　　采礦場(chǎng)避免出現(xiàn)山體滑坡絕對(duì)是我們采礦工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意的首要問(wèn)題。近年來(lái)隨著礦山安全事故的頻頒發(fā)生，安全問(wèn)題已提高到一個(gè)受?chē)?guó)家關(guān)注的極高的層面上來(lái)，現(xiàn)在每一個(gè)礦山都要編制《安全專(zhuān)篇》，來(lái)進(jìn)行詳盡的論述與論證。在礦山安全問(wèn)題之中，采場(chǎng)邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題是一個(gè)比較重要的方面，它包括生產(chǎn)中臨時(shí)開(kāi)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(huì)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(lèi)似幾條斷層相交所產(chǎn)生的影響;如當(dāng)采場(chǎng)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(pán)臺(tái)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(dòng)對(duì)巖體穩(wěn)定性的影響，現(xiàn)在面臨這個(gè)問(wèn)題的礦山也越來(lái)越多。

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

　　4地質(zhì)設(shè)計(jì)中其他必須關(guān)注的問(wèn)題

　　在確定采場(chǎng)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(kāi)采邊界線來(lái)初步確定底乎面的位置。一般地，采礦場(chǎng)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(duì)曲線半徑的要求;底平面的最小寬度和長(zhǎng)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(guò)程中，要注意各礦層與巖層的對(duì)應(yīng)關(guān)系，注意對(duì)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(chǔ)量計(jì)算完成之后，必須按礦山總體的巖溶率進(jìn)行儲(chǔ)量的校正。

　　目前我們?cè)O(shè)計(jì)的采剝進(jìn)度計(jì)劃表對(duì)于礦山生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，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(guó)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(guó)際上通行的進(jìn)度計(jì)劃表的格式不一致，因此將會(huì)給我們與國(guó)外礦山技術(shù)人員的交流帶來(lái)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(duì)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?cè)谶M(jìn)行地質(zhì)與采礦設(shè)計(jì)過(guò)程中，所面臨的一系列問(wèn)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(guò)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(lái)。它沒(méi)有一定之規(guī)，任何兩個(gè)礦山都沒(méi)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(guò)長(zhǎng)時(shí)間的思索與大量的求證，才能得出最后的成果。

　　5 對(duì)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(duì)于儲(chǔ)量與品位尤其是品位的搭配無(wú)法進(jìn)行精確的計(jì)算，對(duì)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(wèn)題。現(xiàn)在國(guó)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(kāi)始推進(jìn)數(shù)字化礦山設(shè)計(jì)，國(guó)外很多石灰石礦山的設(shè)計(jì)也巳開(kāi)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(chǔ)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(duì)采礦生產(chǎn)具有直接的指導(dǎo)作用。以SURPAC軟件為例，來(lái)說(shuō)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(cè)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(kù)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(kāi)發(fā)功能，開(kāi)放了其內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)，客戶(hù)可以定制自己的工具，進(jìn)行本地化的設(shè)計(jì)。