對開發銅礦峪礦二期工程出礦計劃編制軟件系統的認識

文留海

(柳州華錫有色設計研究院有限責任公司，廣西 柳州545005)

自然崩落法是一種規模大、效率高、成本低的采礦方法，放礦控制是其成功的關鍵。出礦計劃編制是放礦控制的重要內容之一，經過多年的實踐和完善，銅礦峪礦擁有一整套較完備的自然崩落法的出礦計劃編制軟件系統。隨著礦山年產量的增加和開采深度的加深，礦床模型、出礦設備等都發生了的變化，原有的排產原則已不適應目前的生產條件。因此，針對該礦二期工程生產的具體要求，有必要在總結原有科研成果的基礎上，創新性地重新開發出礦計劃編制軟件系統，以適應該礦二期工程的生產條件。

1 重新研發的必要性

1.1 原有系統成果

原有的軟件系統達到了以下目的：

1）在研究過程中充分考慮了一期工程的實際狀況，保證了放礦模型在一期工程的可行性。

2）安排計劃時，服從于礦山生產的整體要求，使出礦品位計算結果符合實際，貧化損失達到最佳的指標值。

3）能夠根據需要和可能，合理地按排年、季、月的排產計劃，并對損失貧化等指標進行計算。

4）具備隨機輸出不同時期各種縱橫放礦剖面圖的功能，地表線、崩落線、礦巖接觸線在圖形上都能反映。

5）具有輸出各種效率指標圖表的功能，包括臺班效率、臺日效率、電耙臺效等指標。

6）能直接讀入礦床模型的成果。

1.2 原有系統的不足

原有的軟件系統對于一期工程具有很好的適應性，但對于二期工程卻存在明顯的不足，現簡要總結如下：

1）人機對話功能與交互性差，不能充分發揮現有軟硬件系統的優勢。

2）拓展功能、通用功能和可移植性差，不能運用到二期工程和其它生產條件類似的礦山生產中去。

3）只能用平面圖形而不能以立體圖形的方式更直觀地反映開采過程或終了的礦巖圖形界面，輔助決策功能較差。

4）針對一期工程的電耙出礦方式開發，不能適用于鏟運機的出礦方式。

5）只適用于單個礦體，沒有多礦體之間配礦功能，不能滿足下部中段的需求。

6）嚴格按照礦石崩落面和礦巖接觸面45°斜面進行推進，沒有考慮到市場銅金屬價格對編制生產計劃的影響，在控制出礦品位的靈活性方面顯得不夠。

7）地質品位模型中，品位值按10m×10m×10m塊逐個進行賦值，拓展功能和靈活性均較差，不能滿足15m×15m×15m塊和其他品位塊的要求。

8）一期工程的出礦方式為電耙出礦，漏斗間距為10m×10m；二期工程中漏斗間距為15m×15m，出礦方式以鏟運機出礦為主，兩者的放礦橢球體大小、巖移規律和放礦過程中的貧化點都不相同。

9）排產品位計算模型沒有完全數學化，只是運用手工量取結果進行相應運算，計算結果存在較大誤差，有必要對15m×15m×15m塊排產品位計算，建立完全數學化的計算模型。

10）原有的礦床模型中的相關參數必須進行修正，以適應各中段內礦體的實際形態。

3 必要的前期工作

開發軟件系統之前，必須通過一系列試驗測出軟件系統需要的相應參數，確定排產編制原則等等。

3.1 放礦物理模擬試驗

采用一定的放礦幾何模擬比，按照銅礦峪礦各類巖石區不同崩落塊度的百分比組成，進行室內的單斗和多斗試驗，達到下列試驗目的。

1）放礦橢球體幾何參數的確定：漏斗間距變為15m×15m之后，放出體大小形態發生了變化，放礦橢球體的長短軸、偏心率等幾何參數也發生了改變，需要重新確定。

2）在新的放礦橢球體中，貧化開始點需要重新確定，隨著放礦工作的進行，廢石混入量的多少及其變化規律需要進一步研究。

3）在新的出礦底部結構下，放礦損失率、貧化率等出礦指標的重新評價。

3.2 礦巖松散系數的確定

通過單斗放礦或者多斗同時放礦情況下，不同的放礦高度和松散系數之間的關系，進而達到以下的試驗目標。

1）確定待崩礦體與已崩礦體之間的松散隔離帶。根據不同情況下礦巖的松散系數，合理確定隔離帶的相對位置和隔離帶內各出礦點的放出礦量，防止已崩礦體上方的廢石混入待崩礦石下面，造成損失和貧化。

2）根據松散系數的變化規律，準確確定各出礦點的放礦量，避免過量放礦在崩落面與崩落礦堆之間出現大的空隙，或者放礦量不足在底部結構產生過大應力集中的情況發生。

3）依據松散系數與不同礦堆高度的關系，利用計算機系統準確繪制、顯示和打印輸出采場內礦巖接觸面的三維圖形，及時指導放礦控制工作，為放礦控制起輔助決策作用。

3.3 放礦控制原則的確定

出礦計劃編制軟件開發之前，必須確定以下的放礦控制原則。

1）排產模型的建立。

2）排產品位計算模型的建立(數學化)。

3）約束條件的確定與排產的優化。

4）隔離帶的相對位置的判斷與放礦約束。

5）多目標放礦優化方法及多礦體配礦原則的確立。

3.4 相關的計算機技術的實現

要實現以下計算機技術：

1）根據放礦控制原則建立數學模型。

2）非正常漏斗標記方法的確定。

3）圖形技術的計算原則與實現方法。

4）數據接口技術的研究與實現方法。

5）排產常數、崩落指數等輸入、修改方法的確定。

4 出礦計劃編制軟件的研發

軟件系統除實現必需的功能外，還要在易用性、通用性、可移植性和可拓展方面充分地予以考慮。因此，必須選擇操作簡單、技術先進和性能穩定的操作系統，選擇語言框架簡單、通俗易懂、運行效率高、具有三維圖形功能和可移植性、可拓展性強的編程語言，采用多種較先進的軟件技術進行系統的研發。

1）操作系統：WindowsXP(或 Windows7)。

2）編程工具：可視化語言VisualC++(6.0或2010版）。

3）圖形工具：OpenGL(或 VisualC++.NET)三維圖形系統。

4）主要采用的軟件技術：DLL（動態鏈接庫）技術、與AutoCAD的接口技術、MDI技術、三維圖形處理等等。

5）除實現原有軟件系統具有的功能外，還應增加以下功能：①建立15m×15m×15m礦塊的品位計算數學模型，利用動態鏈接庫技術完成排產礦量和排產品位的計算；②多礦體同時放礦條件下的配礦功能及多目標優化功能的開發；③增強型的數據統計分析和數據鏈接功能；④實現軟件與礦床品位模型、報表統計模塊間數據的無縫鏈接，實現高效便捷；⑤利用OpenGL(或VisualC++.NET)實現放礦過程中，礦石崩落面、礦巖接觸面和放礦終了等三維圖形的可視化及打印輸出；⑥排產常數通過對話框中的屬性頁方法輸入，崩落指數通過圖形界面輸入；⑦系統幫助功能，把幫助文件存儲為*.chm或*.hlp格式，方便查閱；⑧各種表格和三維圖形的所見，即所得打印預覽及打印輸出功能；⑨AutoCAD接口；⑩移植和拓展工作的前期準備。

5 結束語

出礦計劃編制軟件系統是自然崩落法放礦控制技術研究的主要內容之一，它包含覆蓋巖下放礦、放礦橢球體理論、生產計劃、計算機軟件開發等多方面技術因素，對它的研究開發是一個復雜繁瑣的過程。本文對銅礦峪礦二期工程出礦計劃編制軟件系統的研發，從大的框架方面進行了較詳細的論述，為此項工作的實際開展添石鋪路。

[1]中國礦業大學能源與安全工程學院，中條山有色金屬集團有限公司.銅礦峪礦自然崩落法二期工程鏟運機出礦放礦控制技術可行性研究報告[R].2008.

[2]中條山有色金屬公司,長沙礦山研究院.銅礦峪礦自然崩落法放礦過程控制技術研究[R].1995.

[3]任鳳玉.隨機介質放礦理論及其應用[M].北京：冶金出版社，1994.