宋宏元 周乐 侯俊 赵龙 程文文

摘要：针对金山金矿在采用浅孔房柱采矿法和全面采矿法开采厚度6 m以上矿体时，存在的采矿损失率较高、采场生产能力偏小、作业安全性较差等问题，结合湾家坞矿区矿体开采技术条件及开采现状，提出4种技术上可行、经济上合理的采矿方案，并采用未确知测度理论进行方案优化。未确知测度模型评价结果显示：在充分考虑各采矿方案操作难易程度、安全、适用性等9种因素情况下，分段空场分区下盘抛掷爆破充填采矿法为最佳开采方案。

关键词：未确知测度理论;采矿方案;分段空场;抛掷爆破;充填采矿法;缓倾斜中厚矿体

中图分类号：TD853文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2021）06-0047-05doi：10.11792/hj20210609

中国黄金集团江西金山矿业有限公司（下称“金山金矿”），位于江西省德兴市，目前采选处理能力为2 000 t/d，主要由湾家坞、朱林西、阳山、雷高雾等矿区组成。金山金矿主要采用浅孔房柱采矿法和全面采矿法开采厚度6 m以下礦体[1]，但随着开采深度的增加，矿体逐渐厚大，缓倾斜垂直厚度在15 m以上的矿体所占比例已经超过60 %。对于这种中厚以上的矿体开采，若继续采用原来的采矿方案，采矿损失率将会增加，影响矿山的整体经济效益，而且采场供矿能力不足[2]，作业安全性较低，已经远远不能满足生产需求。因此，金山金矿根据自身的开采技术条件和需求，提出可供选择的分段空场分区下盘抛掷爆破充填采矿法、机械化盘区上向水平分层充填采矿法等4种采矿方案，并采用未确知测度理论对其进行优选，旨在选取适合矿山的安全、高效采矿方法，提高资源利用率，延长矿山服务年限，并为目前矿山生产实际情况和3 000 t/d的扩建工程提供技术储备。

1 采矿方案

1.1 矿体开采技术条件

V1矿体是金山金矿湾家坞矿区的主矿体，其中，0 m～-105 m中段矿体倾角为30°～50°，-105 m中段以下矿体倾角减小至10°～25°，呈明显的反“S”形，平均倾角29°，矿体最大厚度26.87 m，平均厚度4.16 m，平均品位5.06×10-6，属有用组分分布不均匀矿体。矿体整体膨胀狭缩明显，局部有分支复合现象。矿体及其顶板围岩岩性基本一致，属坚硬岩石，主矿体底板围岩为含碳千枚岩，矿体及其顶板-130 m范围内，RQD值为85.46 %;矿体底板100 m范围内，RQD值为75.57 %。

1.2 采矿方案初选

针对金山金矿湾家坞矿区矿体开采技术条件和开采现状，以及由于湾家坞矿区本身具有尾砂自流输送充填系统，因此采矿方案初选主要遵循以下2点原则：①安全原则。尽量减少施工人员在采场直接顶板下作业时间，同时亦要保证地下采矿生产不会给未来生态、环境遗留安全隐患，使用尾砂充填及时处理采空区，控制地压，防止地表塌陷和移动。②高效原则。由于现有采矿方法的采场生产能力偏小，难以保证未来3 000 t/d的矿山生产规模，因此要求新的采矿工艺必须能够提高生产效率[3]，从而保证未来的生产需要。

基于此，金山金矿提出4种采矿方案以备选择：①方案一，分段空场分区下盘抛掷爆破充填采矿法。该方案的实质是改变炮孔边孔的最小抵抗线方向，将矿石以爆力运搬的方式抛掷到出矿堑沟巷道中，使得下盘矿石囤留量大大减少，最后通过胶结和尾砂交替充填来实现安全高效回采。②方案二，机械化盘区上向水平分层充填采矿法。该方案除具有采矿损失贫化低、采切工程量小等优点外，最主要的优点是能够适应不同矿体倾角及形态的变化。③方案三，底盘堑沟电耙出矿采矿法。该方案实质为中深孔落矿，将出矿堑沟及凿岩上山“合二为一”，减少采切工程，同时最大程度上利用现有设备，减少投入成本，在安全的基础上，尽可能实现高效回采。④方案四，中深孔多电耙出矿采矿法。该方案的实质是在采用沿倾向上山中深孔崩矿的条件下，实现多电耙交替出矿，达到安全、高效开采的目的。各采矿方案技术经济指标对比见表1。

2 基于未确知测度理论的方案优选

随着近代数学和计算科学的不断发展，类似模糊综合评价、灰色理论和层次分析法、遗传算法、神经网络等多目标属性决策法的现代数学理论在采矿方法的优选中不断被应用，并取得了良好的效果。但是，采矿方法优选的难点在于诸多评价指标不能定量表示，只能定性表达，从而存在了很强的不确定性和主观片面性。未确知测度理论在处理采矿方法优选问题时，能够最大程度减少某些定性表达因素带来的不确定性和主观片面性。因此，本文采用未确知测度理论，制定科学合理的评价指标进行采矿方案优选。

2.1 综合评价指标体系构建

结合金山金矿实际生产要求，并参考国内外矿山开采方案的选择因素，最终选取9种因素作为评价指标，即矿块生产能力（X1）、采切比（X2）、采矿损失率（X3）、矿石贫化率（X4）、采矿成本（X5）、管理难易程度（X6）、采准时间（X7）、矿体适应程度（X8）、作业安全性（X9）[4-6]。其中，矿块生产能力（X1）、采矿损失率（X3）、矿石贫化率（X4）、采切比（X2）、采矿成本（X5）可以通过现场实际标定值进行评价，参考国内的相关研究，其分级标准见表2。

管理难易程度（X6）、采准时间（X7）、矿体适应程度（X8）、作业安全性（X9）等定性指标，需通过邀请相关专家进行打分评估，赋予其模糊定量值，为避免人为等主观因素的影响，对所得结果进行归一化处理，赋值情况及分级标准见表3[7-8]。A类指标为：矿块生产能力（X1）、矿体适应程度（X8）、作业安全性（X9）;B类指标为：采矿损失率（X3）、矿石贫化率（X4）、采切比（X2）、采矿成本（X5）、管理难易程度（X6）、采准时间（X7）。需要注意的是，表2、表3的取值不是绝对取值，尽管其数值可能会影响分级划分，但并不影响优越度的顺序变化，因而不会对最终的优选结果产生影响[9-10]。

2.2 构造单指标测度函数

根据单指标测度函数的定义和表2、表3结果，构建单指标测度函数，以便求得各评价指标的测度值[11]，结果见表4。各评价指标的单指标测度函数分别见图1～9[12]。

将评价指标的数值代入图1～9的单指标测度函数中，可得出单指标评价矩阵。上述4个方案的单指标测度矩阵分别见式（1）～（4）。

通过评价矩阵确定各指标权重，方案一的评价指标权重（w1，w2，…，wn）=（0.150 3，0.150 3，0.150 3，0.150 3，0.150 3，0.055 4，0.058 2，0.073 3，0.061 7），根据单指标测度矩阵求得方案一的多指标综合测度

评价向量为（0.758 9，0.090 9，0.150 3）。同理，方案二、方案三、方案四的评价向量分别为（0.559 1，0.215 6，0.225 4），（0.070 0，0.331 4，0.598 3），（0.067 2，0.553 9，0.378 8）。

2.3 优化结果识别

根据置信度识别准则[13]，取置信度λ=0.6，由求解出的多指标综合评价向量得出对于方案一，0.758 9>λ=0.6，可知评价结果为1，即属于Ⅰ级。同理，可计算得出其他方案的评价等级，见表5。因为C1>C2>C3，因此对C1赋值3，C2赋值2，C3赋值1，可求得方案一至方案四的优越度，结果见表5。

综合未确知测度模型评价结果和矿山实际需求，从表5中可以直观得出各方案的优越度排序为：方案一>方案二>方案四>方案三，即分段空场分区下盘抛掷爆破充填采矿法为最佳采矿方案，其方案设计见图10。

3 现场应用

选择在湾家坞矿区-155 m中段至-130 m中段307勘探线—311勘探线进行现场工业试验，试验采用分段空段分区下盘抛掷爆破充填采矿法进行回采。从现场应用效果来看，整个试验进度基本符合预期，采用下盘分区抛掷爆破大幅减少了下盘底板囤矿损失量，采矿损失率大幅降低。虽然该方法爆破成本稍高，但是整体开采回采率大幅提高，吨矿盈利较普通方法高16.7元，经济效益非常可观。此外，其采场的上部分段均采用中深孔落矿技术，通过采取中深孔凿岩与探矿相结合、扩大切割槽范围等措施，降低了中深孔爆破中的采矿损失贫化指标，在提高开采效率的同时，还提高了资源回收率，其实际技术经济指标见表6。

4 结 语

从采矿方法选择的依据入手，结合金山金矿的矿岩条件和设备情况，考虑缓倾斜中厚矿体的发展趋势，提出分段空场分区下盘抛掷爆破充填采矿法和机械化盘区上向水平分层充填采矿法等4种方案。最终在充分考虑各采矿方案操作难易程度、安全、适用性等9种因素情况下，基于未确知测度理论建立采矿方案优选模型，选择分段空场分区下盘抛掷爆破充填采矿法作为最佳采矿方案。

相对于经验法等传统采矿方案的优选，未确知测度理论减少了主观因素的影响，合理确定了评价体系中各指标的权重依据，并将定量指标与定性指标相互结合起来，运用变权重的思维使模型的适用性更强。因此，基于未确知测度理论优选的采矿方案不仅为矿山合理高效開采资源提供了一定的依据，而且为其他矿山在进行方案选择上提供了借鉴思路，具有十分重要的理论和实践意义。

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Optimization and application of mining scheme in Jinshan

Gold Mine based on unascertained measure theory

Song Hongyuan1，Zhou Le2，Hou Jun2，Zhao Long2，Cheng Wenwen2

（1.Jiangxi Jinshan Mining Co.，Ltd.，China National Gold Group Co.，Ltd.;

2.Changchun Gold Research Institute Co.，Ltd.）

Abstract：In view of the problems such as high mining loss rate，poor stope production capacity and poor operation safety when short-hole room-and-pillar mining method and comprehensive mining method are adopted to mine the ore body thicker than 6 m in Jinshan Gold Mine，based on the technical conditions and present situation of the ore body mining in Wanjiawu mining area，four technically feasible and economically reasonable mining schemes are put forward，and the schemes are optimized by unascertained measure theory.The evaluation results of unascertained mea-sure model show that 9 factors including operation difficulty，safety and applicability of each mining scheme are taken into full account before the sublevel open stope and footwall throw blasting filling mining method is determined to be the best mining scheme.

Keywords：unascertained measure theory;mining scheme;sublevel open stope;throw blasting;filling mining method;gently inclined medium-thick ore body

收稿日期：2020-11-28; 修回日期：2021-03-25

作者簡介：宋宏元（1984—），男，吉林东辽人，工程师，从事采矿技术研究与管理工作;江西省德兴市花桥镇，中国黄金集团江西金山矿业有限公司，334213;E-mail：280032908@qq.com