刘清福　郑广斌　张忠光

(1.紫金矿业集团股份有限公司紫金山金铜矿；2.珲春紫金矿业有限公司)



Surpac软件在排土场排渣优化中的应用

刘清福1郑广斌2张忠光2

(1.紫金矿业集团股份有限公司紫金山金铜矿；2.珲春紫金矿业有限公司)

摘要传统的排土场排渣优化方法比较繁琐，且精度低。为了快速计算排土场容量的变化情况，利用Surpac软件建立了排土场块体模型，并测算排渣运距和反坡数量，采用排土场双线排渣方案，根据排土场容量与排渣量平衡性原则以及排渣经济性原则分析方案，最终结合地形特征，合理分配台阶内废石的排渣路线，降低排渣成本，实现高效高精度的排土场排渣优化。

关键词排土场Surpac块体模型运距经济性

珲春紫金曙光金铜矿1#排土场堆置总高度为255 m，最终堆置高度为655 m，基底第一台阶高度为15 m，最后一个台阶高度为40 m，其余台阶高度为50 m，共分为6个平台[1]。目前，655平台已进行排渣作业，615平台准备启用。通往1#排土场的设计道路主要有2条(图1)，一是通往1#排土场655平台的道路(下文称为1#排土场上部线路)，现已投入使用，负责655和615平台的排渣；二是自采场内518台阶通往1#排土场565平台的运输道路(下文称1#排土场下部线路)，负责565平台及其下部平台的排渣。对于采场内标高比较低的台阶，沿现有的1#排土场上部线路排渣，其运距和反坡数量必然增加，进而增加了台阶内废石的排渣总成本。为了合理分配各台阶内废石的运输路线，减少运距及反坡数量[2]。采用Surpac软件对废石排渣路线进行优化，以实现高效低成本的合理排土作业。

图1　1#排土场双线排渣路线

1基于Surpac的优化方案

1.1排土场块体模型的构建

传统方法计算排土场的可排渣容量以及境界内废石量比较繁琐，而且计算结果误差较大。为了快速计算出不断变化的排土场容量，利用Surpac软件构建了排土场块体模型[3](图2)，排土场块体模型包含2个属性：排土平台、排渣状态。首先，利用已建立的排土场设计DTM图和排土场原始地表地形DTM图作为约束条件[4]，确定出排土场各平台的空间范围，对落在各平台空间范围内的块体排土平台属性赋值对应平台名称，然后对块体的排渣状态属性进行赋值，其中落在已排渣范围的块体排渣状态属性赋值为0，落在未排渣范围内的块体排渣状态属性赋值为1，排渣状态为0的块体见图3。

图2　1#排土场块体模型

图3　排渣状态为0的块体

1.2排渣容量计算

利用上面建立的排土场块体模型和Surpac软件中块体报告功能，可以快速计算出各平台的总排渣容量和剩余排渣容量。其中655和615平台剩余排渣总容量的计算可以在块体模型报告中建立块体约束，即排土平台大于等于615(615和655平台)且排渣状态为1(655和615平台中落在未排渣范围内的块体)。经计算可知1#排土场655和615平台可排渣总容量为749万m3，利用已建立的矿山资源块体模型以及采场最终境界DTM图和采场现状DTM图，按台阶标高报告出境界内各台阶未采的废石量，进行块体报告时，约束条件为落在采场境界DTM图之上，落在采场现状DTM图之下的块体，且品位值小于入选品位。根据计算结果可知采场554～698台阶境界内的废石总量为774万m3，该范围境界内各台阶的废石量见表1。

表1　境界内554～698台阶各台阶内废石量

1.3运距和反坡数量测算

以前对运距的测算主要有2种方法:一是利用测量仪器对运输线路进行实测，工作量比较大；二是利用CAD软件沿运输线路绘制一条直线，进行计算，但计算结果是二维的，误差大，且无法反映线路的三维运距以及反坡数量[5]。采用Surpac软件捕捉DTM面绘制线串的功能，直接在采场现状DTM图上绘制三维运输线，不仅可以获得废石的三维运距，而且还能获得该线路中的反坡数量。按照该方法，测算了采场中530～578台阶内的废石分别沿2条线路的运距和反坡数量。测算的基本原则：自各台阶的中间位置开始，各台阶线路测算的起始点一致，结束点为排土场入口处，不考虑排土场内的运距。上坡运输时，每提升12 m(垂直高度)为一个反坡。图4为530台阶内废石分别沿1#排土场上部运输线路和下部运输线路的运距。计算结果见表2。

图4　530台阶废石运距的测算

排渣平台1#排土场上部线路路程/m反坡数量/个1#排土场下部线路路程/m反坡数量/个578123862458356612317242435541791823413542221592131353021331020483

2方案分析

2.1排土场容量与排渣量平衡性分析

由Surpac软件对排土场可排渣容量和境界内各台阶废石量的计算结果可知，1#排土场615～655平台可排渣总量为749万m3，采场中554～698台阶境界内的废石总量为774万m3，由于矿山资源块体模型中部分区域未进行估值，该区域内的块体全部赋值为废石，因而境界内废石总量的计算结果偏大。按照排土场容量与排渣量平衡性原则，1#排土场615～655平台的可排总容量，即1#排土场上部线路可排容量基本能够满足554～698台阶境界内的废石排渣总量的要求，所以1#排土场双线排渣方案是可行的。按照排土场容量与排渣量平衡性原则，将采场内554～698台阶划归为采场的上部区域，该区域内的废石沿1#排土场上部线路进行排渣。采场内542台阶及以下台阶划归为采场的下部区域，该区域内的废石沿1#排土场下部路线进行排渣。

2.2经济性分析

根据Surpac软件测算的530～578台阶境界内的废石，计算出该范围内各台阶沿2条线路各自的综合运费(表3)，可知，台阶标高越低，沿排土场上部线路的综合运费就越高，542台阶及其下部台阶内的废石沿排土场上部线路的综合运费比沿下部线路的综合运费要高。

元/t

由此可知，可以按照排土场排渣经济性原则，将采场中554～698台阶划归为采场的上部区域，沿1#排土场上部线路进行排渣，采场中542台阶及其下部台阶划归为采场的下部区域，沿1#排土场下部路线进行排渣，保证各台阶内废石的综合运输单价最低，进而降低境界内废石运输的总费用。

综上，按照排土场容量与排渣量平衡性原则以及排渣经济性原则的分析结果，将采场内554～698台阶划归为采场的上部区域，沿1#排土场上部路线排渣；将采场内542台阶及其下部台阶划归为采场的下部区域，沿1#排土场下部路线排渣。

3结语

随着矿业发展低迷期的到来，能否有效降低矿山生产总成本，决定着矿山的生存状态。利用Surpac软件代替传统的计算方法，计算过程更加方便，计算结果更加准确，根据计算结果，合理制定运输路径，将采场境界内废石划分为上部区域和下部区域，上部区域的废石沿1#排土场上部线路排渣，下部区域的废石沿1#排土场下部线路排渣，有效降低矿山排渣的总成本，达到了预期的目的。

参考文献

[1]李安武.珲春紫金曙光金铜矿排土场设计报告[R]．厦门：厦门紫金工程设计有限公司，2014.

[2]蒋志华.兰尖铁矿尖山无名沟排土场排岩方案的优化[J].云南冶金,1999(2):9-11,18.

[3]吴亚斌.基于SURPAC软件矿山数字化的应用[J].现代矿业,2010(3):66-69.

[4]王保伦,朱淑伦,马翼飞.矿体模型及储量计算[J].煤矿设计,1984(6):4-6.

[5]乔治春,于美丽,贺广德.采剥工程综合运距的计算[J].露天采煤技术,2001(3):17-18.

(收稿日期2016-01-25)

刘清福(1989—),男,助理工程师，硕士,364200 福建省上杭县。