一種露天爆破礦體邊界損失貧化控制系統(tǒng)及操作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及露天礦爆破技術領域，具體設及一種露天爆破礦體邊界損失貧化控制 系統(tǒng)及操作方法。
【背景技術】
[0002] 露天礦爆破設計中，在礦巖分界處通常采用分穿分爆的方式，在礦體一側布置炮 孔時，需要先確定爆破后沖線的位置，然后根據(jù)后沖距離確定最后一排炮孔的位置，因此 爆破后沖線位置的設定直接關系到爆破設計的損失率和貧化率，從而影響著礦山的經(jīng)濟效 益。在露天爆破中，根據(jù)爆破后沖線位置和爆破漏斗原理，產(chǎn)生的爆破緩沖面是一個具有一 定傾角的斜面，結合礦體邊界的空間形態(tài)，分析出爆破損失的礦石和混入的廢石情況，如圖 1所示，在此基礎上計算損失率和貧化率，并判斷爆破后沖線在該位置時是否滿足損失貧化 要求，若不滿足，調(diào)整爆破后沖線位置重新計算，直至滿足要求。
[0003]礦巖分界處爆破后沖線位置的確定是個非常重要而復雜的過程。傳統(tǒng)方式下，爆 破設計工作人員在二維CAD環(huán)境下完成礦巖分界處爆破后沖線位置的確定，基本步驟如 下：
[0004] 步驟1 ;結合露天地表現(xiàn)狀中的礦巖分界線和若干礦巖分界處剖面信息，根據(jù)經(jīng) 驗定義后沖線位置；
[0005] 步驟2 ;根據(jù)爆破漏斗參數(shù)計算出爆破緩沖面的在礦巖分界處剖面上的形態(tài)；
[0006] 步驟3;根據(jù)二維露天地表現(xiàn)狀平面信息及礦巖分界處剖面信息，形成簡化的S 維形態(tài)，并分別計算出損失的礦石體積和混入的廢石體積；
[0007] 步驟4;結合礦石和廢石的平均體重及平均品位，計算出當前爆破后沖線位置下 的損失率和貧化率；
[0008] 步驟5;判斷損失率及貧化率是否滿足經(jīng)濟開采要求；
[0009] 步驟5a;若滿足經(jīng)濟開采要求，則后沖線位置便確定下來。
[0010] 步驟化：若不滿足經(jīng)濟開采要求，根據(jù)經(jīng)驗調(diào)整后沖線位置，重復步驟2~步驟5。
[0011] 傳統(tǒng)二維環(huán)境下爆破后沖線的確定方法，不但耗時耗力，同時也缺乏科學性，簡化 的=維形態(tài)計算出的體積與實際很難相符，平均的體重和品位也無法精確表達礦山真實信 息。
[0012] 因此，針對W上不足，本發(fā)明提出了一種快速有效的露天爆破礦體邊界損失貧化 控制系統(tǒng)及操作方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] (一）要解決的技術問題
[0014] 本發(fā)明的目的是提供一種露天爆破礦體邊界損失貧化控制系統(tǒng)及操作方法W解 決現(xiàn)有露天礦爆破耗時耗力，缺乏科學性，礦體邊界損失貧化難W有效控制，從而影響礦山 經(jīng)濟效益的問題。
[001引（二）技術方案
[0016] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種露天爆破礦體邊界損失貧化控制系統(tǒng)，包 括參數(shù)賦值單元W及依次連接的建模單元、分析計算單元、輸出單元和查詢單元，所述建模 單元、分析計算單元、輸出單元和查詢單元分別連接所述參數(shù)賦值單元，所述查詢單元包括 后沖線位置、損失率和貧化率=者間的相互查詢模塊。
[0017] 本發(fā)明還提供了一種采用W上所述的露天爆破礦體邊界損失貧化控制系統(tǒng)的操 作方法，包括W下步驟：
[0018] S1、建立礦體的=維地質(zhì)模型和塊段模型，并賦予塊段模型礦巖類型、品位和體重 等屬性信息；
[0019] S2、分析露天爆破臺階面與礦體邊界之間的空間位置關系，結合爆破區(qū)域信息，定 義爆破后沖線的初始位置；
[0020] S3、指定露天爆破設計礦體邊界損失貧化控制系統(tǒng)的步距Sep和步數(shù)Num，計算 得到爆破后沖線的2*Num+l個采樣位置；
[0021] S4、依次計算2*Num+l個爆破后沖線采樣位置下的損失率和貧化率；
[0022] S5、W爆破后沖線位置為橫軸，對應的損失率和貧化率為縱軸，通過最小二乘法分 別擬合出損失率、貧化率與爆破后沖線位置的關系曲線；
[0023] S6、爆破后沖線位置與損失率和貧化率之間實現(xiàn)雙向高精度查詢，根據(jù)損失貧化 要求，確定露天爆破設計后沖線的目標位置。
[0024] 其中，所述步驟S1中，首先建立礦體的=維地質(zhì)模型和塊段模型，通過礦體=維 地質(zhì)模型約束塊段模型，S維地質(zhì)模型內(nèi)的塊段的礦巖類型賦值為1，即礦石；S維地質(zhì)模 型外的塊段的礦巖類型賦值為0,即廢石；結合礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，通過地質(zhì)統(tǒng)計學方法，對 塊段模型中各塊段的品位和體重等屬性進行估值。
[00巧]其中，所述步驟S2中，由露天爆破臺階面與礦體邊界之間的空間位置關系，得到 爆破臺階面上的礦巖分界線，提取出爆破區(qū)域范圍內(nèi)的礦巖分界線，定義為爆破后沖線的 初始位置P。。
[002引其中，所述步驟S3中，步距Sep的取值范圍為0. 1~2.Om，步數(shù)Num的取值范圍為5~20步，根據(jù)指定的步距Sep和步數(shù)Num，計算得到爆破后沖線的2*Num+l個采樣位置為 {P-N皿*S巧,P-(Num-l)*S巧I, , P-S巧,P0> Psep> , P(N皿-1)*S巧,皿*5巧}。
[0027] 其中，所述步驟S4中，各采樣位置Pi下的損失率和貧化率的計算步驟為：
[002引S4. 1、通過爆破區(qū)域約束塊段模型，得到爆破區(qū)域內(nèi)部且礦巖類型值為1的K個塊 段，計算出動用地質(zhì)礦量EQk;
[0029] S4. 2、根據(jù)爆破后沖線采樣位置Pi，并結合爆破漏斗原理，逆向推算出爆破緩沖面 =維形態(tài)；
[0030] S4. 3、通過爆破區(qū)域和爆破緩沖面約束塊段模型，得到爆破區(qū)域內(nèi)部、爆破緩沖面 下部且礦巖類型值為1的M個塊段，計算出損失礦石量EQ。。;同理得到爆破區(qū)域內(nèi)部、爆 破緩沖面上部且礦巖類型值為0的N個塊段，從而計算出混入廢石量ER。；
[0031] S4. 4、計算出采出礦石量ET=EQk"EQ〇m+ER。；
[0032] S4. 5、根據(jù)動用地質(zhì)的礦石品位a和混入的廢石品位a "，計算采出的礦石品位 曰 '=(EQk曰k-EQ〇m曰m+ERn曰n''）/I：T;
[003引 S4. 6、計算損失率q=EQ0m/EQk;
[0034] S4. 7、計算貧化率 p = (EQk日k/EQk-a'V(EQk?k/EQk)。
[0035] 其中，所述步驟S5中，根據(jù)損失率、貧化率與爆破后沖線位置的關系曲線，得到損 失率-后沖線位置曲線、貧化率-后沖線位置曲線，包括W下步驟：
[0036] S5. 1、設n= 2*Num+l;
[0037] S5. 2、設擬合多項式為；
[0038] y=a〇+aiX+...+ajxJ
[0039] S5. 3、各采樣點到該多項式曲線的偏差平方和為：
[0046] S5. 5、將上述求偏導后的等式方程組轉化為矩陣形式，該矩陣為范德蒙德矩陣，將 該范德蒙德矩陣簡化，得到：
[0047]
[004引 S5. 6、求解得到系數(shù)矩陣A=X-1*Y，即得到所求擬合曲線的系數(shù)（a。，ai，…，aj)。
[0049] 其中，其特征在于，所述步驟S6中，指定爆破后沖線位置，查詢該位置對應的損失 率和貧化率，根據(jù)損失率-后沖線位置曲線表達式，由爆破后沖線位置計算出損失率；同 理，根據(jù)貧化率-后沖線位置曲線表達式，由爆破后沖線位置計算出貧化率，根據(jù)損失貧化 要求，對應損失率、貧化率與爆破后沖線位置的關系曲線圖，確定出露天爆破設計后沖線的 目標位置。
[0050] 或者，所述步驟S6中，指定損失率，查詢該損失率對應的爆破后沖線位置和貧化 率，根據(jù)損失率-后沖線位置曲線表達式，由損失率計算出爆破后沖線位置；在此基礎上， 根據(jù)貧化率-后沖線位置曲線表達式，由爆破后沖線位置計算出貧化率，根據(jù)損失貧化要 求，對應損失率、貧化率與爆破后沖線位置的關系曲線圖，確定出露天爆破設計后沖線的目 標位置。
[0051] 或者，所述步驟S6中，指定貧化率，查詢該貧化率對應的爆破后沖線位置和損失 率，根據(jù)貧化率-后沖線位置曲線表達式，由貧化率計算出爆破后沖線位置；在此基礎上， 根據(jù)損失率-后沖線位置曲線表達式，通過爆破后沖線位置可計算出損失率，根據(jù)損失貧 化要求，對應損失率、貧化率與爆破后沖線位置的關系曲線圖，確定出露天爆破設計后沖線 的目標位置。
[005引 （S)有益效果
[0053] 本發(fā)明的上述技術方案具有如下優(yōu)點；本發(fā)明提供的一種露天爆破礦體邊界損失 貧化控制系統(tǒng)及操作方法，包括參數(shù)賦值單元、建模單元、分析計算單元、輸出單元和查詢 單元，實現(xiàn)了相應的參數(shù)賦值、=維建模、相關分析計算W及目標結果輸出和查詢，簡化了 露天爆破礦的設計，提高了準確度。通過建立=維地質(zhì)模型，能精確表達礦體空間形態(tài)，同 時，通過建立塊段模型，能準確描述礦體內(nèi)部屬性，充分利用離散化的塊段模型屬性數(shù)據(jù)和 專業(yè)設備，借助計算機的高速運算能力，能夠準確