本发明涉及一种露天矿山损失率贫化率预测方法，属于矿山生产工艺技术领域。
背景技术：
采矿损失率和贫化率是矿山生产中两项重要的技术指标，是检验矿山开采技术水平、衡量采矿方法的合理性及矿产资源利用能力的技术经济指标，同时也是需配矿矿山进行配矿工作要考虑的重要指标。
一般实际生产中，矿山往往利用损失率贫化率的年平均值或基于传统剖面图的最小夹石剔除厚度法计算值等来指导生产，这使得其计算结果与日常生产实际情况存在较大差异，从而造成损失率贫化率预测仍处于定量分析和定性应用的局面，限制了预测结果在矿山生产计划编制和采场供配矿工作中的应用。
现有的损失率贫化率预测方法都是在凭经验选取的剖面图上，根据最小可采矿石厚度、最小夹岩剔除厚度等进行的计算。剖面图人为选取的二维图件，不能全面反映预测区域的空间形态、矿体产状、矿岩关系、台阶高度等情况，且没有考虑电铲的推进方向，而这些内容又是影响损贫计算的重要因素。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种露天矿山损失率贫化率预测方法，划分有限单元，在三维空间中快速、准确预测不同矿体赋存条件、不同台阶高度及不同开采方向等条件下的露天矿采矿损失率贫化率，提高采矿前损失率、贫化率预测准确度，减少不必要的人为因素影响，保证采场供矿矿石质量稳定性，实现综合利用矿产资源，降低生产成本，提高矿山经济效益的目的，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种露天矿山损失率贫化率预测方法，包含以下步骤：建立预测区域三维地质模型、采场现状dtm（数字地形模型）模型；确定电铲铲装时作业工作面与下一个台阶坡顶所形成的大致夹角；划分铲装单元并计算每个单元内的矿岩比例；初步预测，利用地质探针法探测矿岩比例，并根据矿岩比例区分采出矿石、含矿废石、废石，之后加权统计出预测区域内的损失率、贫化率；二步预测，根据初步预测结果二次圈定不同矿岩类型线，再次预测更为贴近实际的损失率、贫化率。
所述的三维地质模型和采场现状dtm模型是利用3dmine三维矿业工程软件建立。
根据矿山实际情况确定矿岩截止界限，矿石含量≥矿岩截止界限为矿石，大于零但小于矿岩截止界限为含矿废石，零为废石。
所述的铲装单元在坡顶面上用点表示，在空间上用地质探针法探测矿岩比例。
本发明的有益效果是：1、运用三维建模技术构建预测对象三维模型，真实、直观、定量化的刻画了矿体的产状、厚度及矿岩等空间分布特征，保证了预测的可靠性；2、依据实际作业情况设置参数，划分有限单元，发射探测射线，避免了其他预测方法人为选择断面的随机性；3、采用两步预测方式，将理论计算与实际生产情况相结合，极大的提高了预测的准确性及生产组织的可操作性；4、该方法循环计算部分可以用计算机编程实现，使得预测计算更加便捷、准确，提高预测速度，降低人工成本。
附图说明
图1为本发明铲装单元划分剖面示意图；
图2为本发明损失率、贫化率预测结果示意图；
图中：矿体1；铲装单元中心线2；坡顶面3；作业面4；电铲推进方向5；坡底面6；电铲7；台阶坡面角α；初步预测范围线8；二次预测范围线9。
具体实施方式
为了使本发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述。
一种露天矿山损失率贫化率预测方法，包含以下步骤：建立预测区域三维地质模型、采场现状dtm（数字地形模型）模型；确定电铲铲装时作业工作面与下一个台阶坡顶所形成的大致夹角，岩石性质、爆破效果不同，夹角会不同；划分铲装单元并计算每个单元内的矿岩比例；初步预测，利用地质探针法探测矿岩比例，并根据矿岩比例区分采出矿石、含矿废石、废石，之后加权统计出预测区域内的损失率、贫化率；二步预测，根据初步预测结果二次圈定不同矿岩类型线，再次预测更为贴近实际的损失率、贫化率。
所述的三维地质模型和采场现状dtm模型是利用3dmine三维矿业工程软件建立。
根据矿山实际情况确定矿岩截止界限，矿石含量≥矿岩截止界限为矿石，大于零但小于矿岩截止界限为含矿废石，零为废石。
所述的铲装单元在坡顶面上用点表示，在空间上用地质探针法探测矿岩比例。
在实际应用中，建立三维模型。首先运用3dmine三维矿业工程软件建立整体矿体模型。然后利用最新的探采工程（探槽、爆区炮孔数据等）建立爆区三维模型，更新先前建立的三维矿体模型，最后将采场现状dtm模型与三维矿体模型耦合在一起，实现采场开采现状所在空间位置与矿体1的对应。此项工作为损失率、贫化率预测提供基础数据，也为月度、年度采剥计划编制等采矿工作提供更为准确的矿体变化资料。
有限单元划分。模拟电铲7铲装过程，将铲装地质体概化、微分为一个一个的铲装单元。具体做法是在选定的预测范围内，根据确定的电铲推进方向5，以直线的起始终止点表示方位，并从推进方向的起始点开始按一定的间距在坡顶面3上布点（根据电铲作业参数确定间距），一个点代表一个铲装单元。布点范围要覆盖预测区域，预测范围外的点予以删除。
地质探针初步预测。利用布设的点发射射线，射线的方位角与推进方向一致，倾角为电铲工作时作业面4与坡底面6形成的台阶坡面角α，该射线代表铲装单元中心线2，射线终止点的标高为该预测台阶的坡底标高；获取射线穿过台阶的长度和矿体的长度，当穿过多条矿体时累加矿体长度，用射线穿过的矿体总长度除以台阶长度得到此点的含矿比例（体积比），此工作和地质钻探的原理基本类似，是在三维建模的基础上实现的，故可称为“数字地质探针”。进行所有单元的加权统计，初步完成损失率、贫化率的预测工作。
二次预测。初步预测没有考虑夹石剔除厚度的问题，只是将预测区域各处的矿岩比例按采剥条件反映到三维模型的坡顶面上并用图形加以区分，如图2。此时预测区域内的每个布点均被赋予属性值即矿岩比例，矿山技术人员在图上可参考这些属性值和点的位置，手动画二次预测范围线9二次圈定采出矿体区域。确定哪些部位可直接采出，哪些位置是通过采矿手段可以剔除的岩石，然后按照电铲推进方向5对二次圈定的二次预测范围线内的点重新进行加权统计，计算出更为符合生产实际的损失贫化率。
实施例：以河北省某露天铁矿山为例，本露天矿损失率贫化率预测方法的具体步骤如下所述。
该露天矿山设计采用wk-10b型电铲，电铲挖掘时形成的工作台阶坡面角在75°左右。根据历史数据统计分析，电铲现场铲装作业矿岩截止界限为0.4，即矿石含量大于等于40%为矿石，大于零小于40%为含矿废石，零为废石；用初步预测范围线8在三维模型中圈定预测区域，台阶段高15m、坡底标高-82m，拟定从北向南开采，布点网格间距2m。程序完成初步预测，贫化率为7.8%、贫化率为12.7%。初步预测结果直接以文字的形式显示在三维模型中的预测范围线上，并为布点赋予不同的图形，如图2所示，方格表示满足设定矿岩界限条件可直接采出矿石位置，斜线表示含矿废石位置，十字表示废石位置。
在预测范围的左上方虽然有两条矿石含量大于40%的区域，但10m3电铲难以将该部分可采矿石挑选出来，故利用二次预测范围线9圈定矿石范围，该部分划定为含矿废石，重新计算后损失率为12.19%、贫化率为13.41%，更符合生产实际。
因此在矿岩关系复杂，局部矿体较薄、交互分布，铲装设备大型化等情况下运用上述损失率贫化率预测方法将极大提高预测结果的准确度。此外，如果预测区域处作业空间允许，还可进行不同推进方向的预测，以便采矿技术人员确定最合理的、可行的推进方向。
技术特征：
1.一种露天矿山损失率贫化率预测方法，其特征在于包含以下步骤：建立预测区域三维地质模型、采场现状dtm模型；确定电铲铲装时作业工作面与下一个台阶坡顶所形成的大致夹角；划分铲装单元并计算每个单元内的矿岩比例；初步预测，利用地质探针法探测矿岩比例，并根据矿岩比例区分采出矿石、含矿废石、废石，之后加权统计出预测区域内的损失率、贫化率；二步预测，根据初步预测结果二次圈定不同矿岩类型线，再次预测更为贴近实际的损失率、贫化率。
2.根据权利要求1所述的一种露天矿山损失率贫化率预测方法，其特征在于：所述的三维地质模型和采场现状dtm模型是利用3dmine三维矿业工程软件建立。
3.根据权利要求1所述的一种露天矿山损失率贫化率预测方法，其特征在于：根据矿山实际情况确定矿岩截止界限，矿石含量≥矿岩截止界限为矿石，大于零但小于矿岩截止界限为含矿废石，零为废石。
4.根据权利要求1所述的一种露天矿山损失率贫化率预测方法，其特征在于：所述的铲装单元在坡顶面上用点表示，在空间上用地质探针法探测矿岩比例。
技术总结
本发明涉及一种露天矿山损失率贫化率预测方法，属于矿山生产工艺技术领域。技术方案是：建立预测区域三维地质模型、采场现状DTM模型；初步预测，利用地质探针法探测矿岩比例，并根据矿岩比例区分采出矿石、含矿废石、废石，之后加权统计出预测区域内的损失率、贫化率；二步预测，根据初步预测结果二次圈定不同矿岩类型线，再次预测更为贴近实际的损失率、贫化率。本发明的有益效果是：提高采矿前损失率、贫化率预测准确度，减少不必要的人为因素影响，保证采场供矿矿石质量稳定性。
技术研发人员：陈彦亭;陈越;荣辉;黄海鹏;王丹;李金龙;李华;陈志强;韩明;巩瑞杰;来友邦;胡文剑;叶会师
受保护的技术使用者：河北钢铁集团矿业有限公司
技术研发日：2019.12.21
技术公布日：2020.05.08
声明：
“露天矿山损失率贫化率预测方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：河北钢铁集团矿业有限公司
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2024年12月06日 ~ 08日 
