對礦山合理準確計算礦巖量的思考

閻 靖

（攀鋼集團礦業有限公司，四川 攀枝花 617000）

1 引言

朱家包包鐵礦共分為Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ六個礦帶，礦帶為中高品位礦石、低品位礦石、表外礦和巖石伴生，構造較為復雜。根據生產情況的不同，計算需分為穿爆前的實體量和經穿爆后的虛體量，其中虛體計算因爆堆不規則，測量、制圖和計算方式相對實體計算都較為繁瑣，且與實體計算結果差距較大。但是，礦山生產過程中要即時了解爆破量、采剝量和爆破結存量，開采前和開采過程中經常要按需計算礦巖量，以配合計劃、統計和生產組織需要。由于爆破后虛體的形狀不同，加之鏟裝推進區域過程中導致虛體形狀的不規則變化，形成的各種參數有別，會給測量帶來不便，進而影響爆堆和采出礦巖量計算的準確性。因此應該在現場仔細測量、精確制圖，盡量排除不利因素的影響，使用平面圖及剖面圖，結合測量數據的基礎上，在測量、制圖、計算中排除不利因素、不同類型按需制作輔助圖，采用針對性的計算方法，再選用合理的通用公式和參數，盡量使不規則狀況或不規則復雜地段的計算能達到統一、準確的程度。在檢查無誤的情況下計算出合理準確的結果。

2 實體礦巖量計算

傳統計算方法，以幾何計算為基礎Q＝V＊D（重量＝體積＊比重）。不同條件下包括斷面法、算術平均法、地質塊段法、開采塊段法、多角形法、三角網法、方格網法、等值線法、等高線法等。

礦山在開采前的地質工作和設計過程中及整個開采過程中，均需計算礦巖量，一般按臺階計算實體礦巖量較多。通常依據礦山勘探資料分別做出各水平斷面圖及剖面圖進行礦巖量計算，多采用上下左右兩個斷面，特殊情況一個面，計算礦巖面積及體積并乘以比重得到礦巖量。

供礦山開采通常采用斷面法。按一定間距將礦體截分為若干塊段，每一塊段由兩個斷面控制，通過對斷面上礦體截面的測定，計算出斷面控制的礦巖體積及礦巖量。根據斷面的相互關系，或平行斷面和非平行斷面，可將其劃分為垂直斷面和水平斷面。垂直斷面法計算采用剖面圖，水平斷面法計算采用平面圖。

2.1 平行斷面法。

計算礦巖量的相鄰斷面相互平行，計算礦巖體積為兩斷面，計算一個區間的礦巖量，公式如下:

（1）兩斷面面積比＜40%時，計算公式:

（2）兩斷面面積比＞40%時，計算公式:

（3）當一個斷面為楔形尖滅時，計算公式:

4）當一個斷面礦體呈錐形尖滅時，計算公式:

其中，V為礦巖體積 m3，S1、S2為兩斷面面積，L為兩斷面間距離，Sm為輔助斷面上礦體面積。

各公式計算的體積乘以礦巖的比重即為所需的礦巖量。

2.2 斷面控制距離法。

當控制斷面不平行時，就在兩斷面中間做一輔助剖面，計算平均控制距離，計算公式:

其中，S1、S2為兩斷面面積，L1、L2為兩斷面的平均控制距離。

一般情況下，未開采前均可用以上原理計算礦巖體積，再配合地質分層圖可得到礦巖量。重要的是需要準確制圖、分析塊段特性并選用相應的計算原理和方法，從而得到合理、準確的實體礦巖量。

3 虛體礦巖量計算

實體礦巖經穿爆后的松散體稱為虛體礦巖。通常礦巖體經過爆破、鏟裝、倒運形成的不規則的松散體都可稱為虛體礦巖。虛體也分為兩種情況:

（1）爆破后僅使礦巖體松動，爆破塊段與爆破前實體形狀相比變化微弱，主要是平臺高程增加，即爆破后礦巖體積相對實體有少量增加。計算礦巖量時分兩種情況:①若采剝前后所測邊線均為爆破塊段完全清渣的時候，所測臺階邊線即為實體邊線，可使用所測上下邊線的高程差作為臺階段高計算采剝前后的礦巖量，用實體礦巖的計算方法計算礦巖量。②若采剝前所測邊線為完全清渣，采剝后所測邊線為部分清渣，或者相反情況下，或者采剝前后均為部分清渣，完全清渣所測邊線為實體邊線，可直接使用，而部分清渣所測邊線為虛體邊線，虛體邊線高程需轉換成實體高程，可選用爆破塊段孔位的平均高程作為該塊段的實體高程，再將上下邊線的高程差作為臺階段高，以使采剝前后數據統一，減小計算誤差。

（2）爆破后與爆破前的實體相比，形狀改變較大，爆堆上下邊線完全變形，主要是爆破堆坡底線向前撲出，掩蓋工作臺階的坡底線，爆堆上線塌落，形成0－15m的坡面。計算礦巖量時分兩種情況:①若該爆破塊段完全清渣，那么方法同前，使用采剝前和采剝后的測量數據按實體計算方法計算礦巖量即可。②若采剝前后存在部分清渣的情況，所測臺階的形態及范圍計算其堆積量后要歸原。就是將堆存的松散體，轉化為實體積。首先找出真實坡底線，作必要的輔助線，以構成爆破堆體的范圍。從而在實際生產驗收測量中計算采空區及爆破結存兩個量。

輔助線的做法有平面法和剖面法:

（1）平面法做輔助線

按本月驗收臺階實際推進線的測量情況確定。在臺階平面圖上，選擇沒有爆破堆的地段，直接取該地段臺階坡頂線與坡底線間的垂直距離，在圖中做出輔助線。

圖1 臺階的橫剖面

（2）剖面法做輔助線

依據臺階高度H和坡面角經驗值δ來確定。朱家包包鐵礦2010年版境界設計規范中，設計坡面角δ＝75°。做法如下:做臺階的橫剖面，如圖1所示。在坡頂線a點處，作δ′＝δ角與坡底線相交b點，則ab即為所作輔助線。將a投影到坡底線上得a′，故a′b的距離為平面圖上的真實坡頂線與坡底線的距離，b為所作的輔助線。這樣，驗收測量的采空區范圍內還包含著沒有運出的爆破堆存量。驗收測量的采空區量按上述方法計算，而爆破堆存量，一般同樣采用水平斷面法計算。并用松散系數修正，歸化為爆破前的原體積，即為歸原。其爆堆計算步驟如下:

①計算松散體積

兩斷面面積比＜40%時，

兩斷面面積比＞40%時，

②歸原

③爆破堆存量

式中 V′——爆破堆松散體積；

S1′、S2′——爆破堆松散堆存范圍的上面積與下面積；

L′——爆破堆松散堆存的高度；

K——松散系數；

V——爆破松散體積歸原后的實體積；

d——容重。

故此，生產期間的實際完成采剝量計算如下:

式中 Q生——生產期間所完成的采剝量；

Q空——生產期間內應形成的采空區的采剝量（包括本期臺階爆破堆積量）；

Q堆上——上期末臺階爆破堆存量；

Q堆本——本期末臺階爆破堆存量。

4 統計法計算礦巖量

在礦山生產中，需要即時了解生產情況和進程，又或需要了解某段時間內的礦巖生產量，數據僅供工作人員了解參考之用，所需時間緊，要求結果迅速，而精度要求不高。使用測量方法雖準確卻必然影響工作進度，不適用。此時，可采用車數統計的方法，以解決該問題。每車每次可裝運礦巖的重量t已知，只要每日統計出裝運車數a與次數b，及裝車滿載率k，每日采剝礦巖量T＝t＊a＊b＊k記入統計報表。這樣，便可即時了解某日或某段時間的礦巖生產量。由于該方法中存在次數統計的偏差和裝載系數的不穩定性，數據必然與實際量有一定偏差，但長期與測量計算的數據相比較，也能得出一個規律系數，便于靈活應用于礦山生產。統計法與計算法雙管齊下，可幫助計劃與生產順利進行。

5 簡易快捷計算礦巖量

前面所述計算礦巖量的方法均需外業結合內業共同操作以得出數據。即在采場采集數據，再在室內制圖并采用相應方法計算出礦巖量。若采礦、地質等技術人員或相關管理人員在現場考察時，沒有測量儀器及測量工作人員在場的情況下，為了即時指導現場生產，需要估算某一區域的礦巖量，該量必須有依據且合理，此時可使用皮尺量出該區域的長、寬、高，再觀察其形狀、大體可分為臺體和椎體兩種，再用相應的計算公式計算。若沒有皮尺，可使用步距，雙手伸展距、單臂距或手掌距等作為量具，只要平時量過這些數據并銘記于心，便可在現場隨時使用。有時會遇到臺階高度不是標準臺階高，工作人員也由于地形限制無法丈量該臺階高度，此時可使用采場已成型的15米臺階作為測量標準，將所測臺階與距離最近的標準臺階相比較，可目測出該臺階的高度范圍，取平均值即可。該方法可有助于工作人員現場估算礦巖體積方，再根據該區域巖性，由地質人員提供平均比重，兩數據相乘，便可得到估算的礦巖量。該方法僅適用于突發并無準確計算工具的情況下運用，估算的礦巖量可做現場指導用。

6 結語

計算礦巖量，即計算開采前的實體量與開采中的虛體量，無論是哪種情況，首要的是精確測量并認真制作平面或剖面圖，再配合準確的地質分層圖，分別計算礦巖量，計算時選用合理的計算公式和參數，這點十分重要，直接關系到礦巖量計算的準確度。實體與虛體經過參數轉換，達到統一的目的，兩者誤差范圍不可超過1.5%。檢查無誤后最終得出合理、準確的礦巖量。

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