收稿日期:2003-03-28.基金项目:国家十五攻关项目子专题.第一作者简介:李学锋(1965~),男,博士生,高级工程师.主要研究方向:矿业系统工程.E -mail:lixfcshncn@ 凡口铅锌矿深部倾斜中厚矿体采矿方法优化选择李学锋,段希祥,李壮阔(昆明理工大学国土资源学院,云南昆明市 650093)摘要:针对凡口铅锌矿深部矿体复杂的开采技术条件,采用模糊综合评判方法进行采矿方法方案优化选择,实践表明模糊综合评判方法能克服传统的经验类比法的主观随意性,能准确、定量地分析评价问题,所选采矿方法方案合乎矿山生产实际,能较好地指导矿山生产.关键词:模糊综合评判;采矿方法;优化选择;倾斜矿体中图分类号:TD853.3文献标识码:A 文章编号:1007-855X(2003)06-0001-03Optimization Selection of Mining Method in Slope and Medium -thicknessOrebody of the Deep Deposit in Fankou Lead -zinc MineLI Xue -feng,DUAN X-i xiang,LI Zhu ang -kuo(F aculty of Land Resource Eng ineering,Kunming University of Science and T echnology ,Kunming 650093,China)Abstract:In vie w of the complicated mining technical condition of deep deposit in Fankou Lead-zinc Mine,fuzzy comprehensive evaluation approach is applied to optimize the selection of mining method.The experiment shows that the fuzzy comprehensive evaluation approach eliminates the extensive subjective discretion in the trad-i tional empirical analogue approach,which evaluates the mining method ex actly and quantitatively ,thus the mining method selected w ith this approach is right to the actual situation of the mine and proficiently directs the mining process.Key words:fuzzy comprehensive evaluation approach;mining method;optimization selection;slope orebody 0引言凡口铅锌矿是我国铅锌精矿主要生产基地,其铅锌精矿产量约占全国铅锌精矿产量的10%,矿石中除铅、锌、硫外,还富含银、铟、镉、镓、锗等多种可供综合回收利用的贵重金属.近30年来的生产,已消耗上部资源的70%,且主矿体已经采完.要保持现有的生产规模,就必须转入矿山深部矿体的开采.凡口铅锌矿为一中低温热液交代型矿床,矿体埋深超过900m,矿体赋存于碳酸盐岩中,呈似层状和透镜状产出.主要矿石类型为黄铁矿石、黄铁铅锌矿石;单一黄铁矿石含硫最高达到42.45%,具氧化发热或自燃特性.凡口铅锌矿现保有矿石储量3600万t,铅锌金属量510万t,可持续生产35年;其中深部矿量为1812万t,铅锌金属量256万t.深部部分矿体变缓变薄,属倾斜中厚矿体.由于矿体变缓变薄,矿山原用采矿方法不再适应,因此必须寻求新的采矿方法来回采该类矿体,以保证凡口铅锌矿的稳产和持续发展.1矿体开采技术条件狮岭深部和狮岭南矿体主要赋存在F3断裂下盘,主要矿体为Sh209,Sh214,Sh32,Sh210,Sh217;其中以Sh209规模最大.Sh209矿体矿体走向长1350m,走向为北东或北西10 左右,倾向东,倾角为25~53 ,一般45 ,厚度4~38m ,最大46m,平均13.74m.矿石平均品位为Pb 4.74%,Zn 7.99%,S 30.30%.矿石以块状为主,划分为块状黄铁铅锌矿石和块状黄铁矿石两种工业类型.深部矿体与上部矿体的赋矿层位一致,除断裂破碎与裂隙发育地段外,一般均不需支护,深部矿体围第28卷第6期2003年12月 昆明理工大学学报(理工版)Journal of Kunming University of Science and Tec hnology (Science and Technology)Vol.28 No 6 Dec.2003岩为中等裂隙状的较完整岩体,稳固性较好,围岩的f系数一般为8~10,矿石的f系数为4~17.水文地质条件较上部生产地段简单,深部矿体赋存于深层含水层,含矿层位的顶底板围岩均为隔水层,要求采空区及时充填以保证顶板岩石导水裂隙带不触动上部壶天含水层人为的水力联系.地表部分工业建筑物位于上部与深部矿体的顶部及上部矿体的顶部,受含水壶天灰岩覆盖,采区范围内不允许地表塌陷.2采矿方法优化选择从上述深部矿体开采技术条件可知,深部矿体矿岩虽然稳固,但矿石品位高,地表为工业场地.因此,采矿方法只能选用充填法.同时,为满足深部2500t/d的生产能力,只有提高采场的机械化作业水平;所以,以机械化充填采矿法为基础,参考国内外类似矿山的经验,提出如下6个采矿方法方案:(1)盘区机械化水平分层上向凿岩充填采矿法;(2)盘区机械化水平分层水平凿岩充填采矿法;(3)盘区机械化水平高分层上向凿岩充填采矿法;(4)盘区机械化分段充填采矿法;(5)盘区机械化分段空场嗣后充填采矿法;(6)盘区机械化分段空场与分段充填联合采矿法.对于所提出的6种采矿方法方案各有优缺点,且各项效果指标的单位不同,相互间无可比性;各采矿方法方案之间,某些效果指标好些,有些则差些;有些效果指标(如安全程度等)无定量标准,因此,需要采用模糊综合评判来最终选择最优的采矿方法方案.在采矿方法方案选择时,要考虑的影响因素很多,为简化优化模型,按照安全、经济、高效和资源利用率高的基本原则,以采矿方法方案的生产能力、采矿工效、矿石损失率、贫化率、采切比、采充成本、安全程度、工艺简单程度、对矿体适应程度及矿山对方案熟悉程度10项指标作为方案比较因素.模糊综合评判选择采矿方法方案的步骤为:模糊矩阵的形成、权矩阵的形成、模糊综合评判.2.1模糊矩阵的形成1)定量指标隶属度的计算.参与比较的定量指标包括:生产能力、采矿工效、矿石损失率、贫化率、采切比、采充成本.根据所提出的采矿方法方案特点,以及矿山对采矿方法方案的技术经济指标的要求,并参考国内外同类矿山的实际指标,推算出各采矿方法方案的技术经济指标值.定量指标相对隶属度按下式计算:对于正指标(越大越优),有uij =1f ij-f ilf ip-f ilf i j f ipf i p>f i j>f ilf i j f il对于负指标(越小越好),有uij =f ip-f i lf ip-f il1f ij f i pf ip>f ij>f ilf ij f il式中:uijj方案i指标的隶属度;f i p i指标的上限值;f il i指标的下限值;f ip,f il 为各方案的相对最大、最小值.经计算定量指标的隶属度矩阵为:R1-6=0.27010.5710.78 0.23010.6110.77 0.5610.440.3300.22 0.5810.250.4200.25 0.870.8710.1400.07 0010.3510.662)定性指标隶属度计算.参与比较的定性指标为:安全程度、工艺简单程度、对矿体适应程度及矿山2昆明理工大学学报(理工版) 第28卷对方案熟悉程度.首先对定性指标赋以模糊定量值,然后用二元对比排序法求其隶属度.将定性指标按其重要程度划分为5个等级,请有经验的专家赋以定量值,如表1所示.于是得到判断矩阵B =(b ij )m m .其中:表1 定性指标赋值表重要程度f u j (u i )f u i (u j )u i ,u j 两因素同等重要11u i 比u j 稍微重要21u i 比u j 比较重要31u i 比u j 很重要41u i 比u j 极重要51b i j =f uj (ui)/f ui (u j ),且满足b ii =1,b ij =1/b ji (i,j =1,2, ,m );当b ij 1时,令b i j =1这时判断矩阵B =(B ij )m m 即为二元对比排序法的相及矩阵,对矩阵每行取小,得出该指标的隶属度.通过计算得到各定性指标的相对隶属度,由此得到各种采矿方法方案定性指标的隶属度如下:R 7-10=0.330.510.50.50.330.50.250.330.3310.250.510.50.50.250.3310.50.250.330.50.33所以得到模糊矩阵如下:R =0.27010.5710.780.23010.6110.770.5610.440.3300.220.5810.250.4200.250.870.8710.1400.070010.3510.620.330.5110.50.330.50.250.330.3310.250.510.50.50.250.3310.50.250.330.50.332.2权矩阵的形成对上述十个因素对采矿方法影响的权重,请专家按定性指标赋值表的模糊定量方法赋值,由此构造判断矩阵B :B =121/21/221/31/43221/211/21/221/31/4321/2221121/21/3332221121/21/33321/21/21/21/211/31/41/21/21/33322311/344244334315541/31/31/31/421/41/5121/41/21/21/31/321/41/51/211/31/221/21/231/21/4431计算各因素权重值:(下转第7页)3第6期 李学锋,段希祥,等:凡口铅锌矿深部倾斜中厚矿体采矿方法优化选择该系统结构如图2所示.整个系统运行一套SDE 进行地籍数据库管理、一套Arclnfo 供系统维护人员使用高级的地理分析功能.客户方使用Mapobjects 开发的应用程序,完成地籍管理的各项具体工作和Arclnfo 分析结果的显示.3结束语此地籍管理系统基于对象关系数据库,图数一体化,结构先进合理,具有标准数据交换文件,所建立的系统数据具有较好的变更性和现势性,为土地管理的现代化、科学化和规范化提供了重要的技术保障.同时由于ESRI 系列产品即相对对立,又存在着内在的可共享性和可继承性,其中低端产品又可以与高端产品构成前后台的关系,使此地籍系统的辅助功能的开发和功能的扩展更新能够方便顺利的进行,达到事半功倍的效果.参考文献:[1]王伟长.地理信息系统控件(ActiveX)[M ].北京:科学出版社,2000.3~5.[2]郑权.地籍管理信息化[J].中国土地,1999,(2):13~14.[3]王喜春,边馥苓.应用中间件技术的土地管理系统研制[J].武汉测绘科技大学学报,1999,(4):331~335.[4]于晓平.城市土地管理信息系统LM IS 的建立[J].世界地质,2002,(2):160~162.(上接第3页)i =mm j =1b ij计算结果为: 1=1, 2=0.759, 3=1.374, 4=1.374, 5=0.425, 6=2.024, 7=3.34, 8=0.478, 9=0.464, 10=1.012归一化处理得权矩阵为:=(0.082,0.062,0.112,0.112,0.035,0.0165,0.273,0.039,0.038,0.083)2.3模糊综合评判运用加权平均模型对各方案进行评价,C =R根据上式计算结果,C 值越大的方案,相对选择率越高.计算结果为:C =(0.41,0.48,0.75,0.56,0.54,0.42)3结论根据最大隶属度原则,则最适合凡口铅锌矿深部倾斜中厚矿体的采矿方法依次是:(1)盘区机械化水平高分层上向凿岩充填采矿法;(2)盘区机械化分段充填采矿法.确定盘区机械化水平高分层上向凿岩充填采矿法为最佳方案,该方案为采场垂直矿体走向布置,划分矿房矿柱;一步骤回采矿柱,采后尾砂胶结充填;二步骤回采矿房,采后尾砂充填.采用上向凿岩台车凿岩,集中打眼,分次爆破或集中爆破,锚杆台车护顶,铲运机出矿.充填采用管道自流输送,脱水井脱水.参考文献:[1]刘普寅,吴孟达.模糊数学理论及其应用[M ].长沙 国防科技大学出版社,1998.194~201.[2]杨松林.工程模糊方法应用[M ].北京:国防工业出版社,1997.98~112.[3]汪应洛.系统工程理论、方法和应用[M ].北京:高等教育出版社,1998.170~177.[4]黄景德,王兴贵,王祖光.动态模糊综合评判法及其在故障中的应用[J].模糊系统与数学,2001,12(4):96~99.[5]杨培亮.Fuzzy 幂群的同态与同构[J].昆明理工大学学报(理工版),2001,26(2):96~99.7第6期 何宗宜,杨明,等:城镇地籍信息系统设计与开发。