露天開采——礦床品位與儲量計算

1、采礦學(xué)教學(xué)課件金屬礦床露天開采金屬礦床露天開采露天開采露天開采n緒論n礦床品位與儲量計算n巖石的力學(xué)性質(zhì)及分級n最終開采境界的確定n露天開采程序n露天礦生產(chǎn)計劃n露天礦床開拓n露天開采的生產(chǎn)工序n礦山技術(shù)經(jīng)濟n概述n探礦數(shù)據(jù)及其預(yù)處理n取樣數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學(xué)分析n品位礦量曲線n品位、礦量計算的垂直斷面法n品位、礦量計算的水平斷面法n三維塊狀模型n地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)法n影響范圍n投資一個礦床開采項目，首先必須估算其品位和儲量：品位估算、礦體圈定和儲量計算是一項影響深遠的工作，其質(zhì)量直接影響到投資決策的正確性和礦山規(guī)劃及開采計劃的優(yōu)劣。這一工作做不好，可能導(dǎo)致兩種對投資者不利的決策。n準(zhǔn)確地估算出一個礦床的礦量

2、、品位絕非易事：已知數(shù)據(jù)量對于被估算的量往往是一比幾十萬及至幾百萬的關(guān)系。 n常用的礦量、品位估算方法：探礦數(shù)據(jù)的分析、處理和用于品位估值的剖面法、平面法、礦床模型法、地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)法等。 n礦床勘探方法n鉆孔取樣 n樣品組合處理 n極值樣品(Outlier)處理 礦床勘探方法地質(zhì)勘探地球物理勘探地球化學(xué)勘探遙感探測地質(zhì)構(gòu)造巖漿巖槽探坑探鉆探光片簿片包裹體重砂化石同位素電法勘探磁法勘探地震勘探重力勘探核物探暈，流，EH，PH，DDS波段，濾波，色彩，影像氡Rn，氦He,釙PO航空，地面地震，淺震地面測量懸絲，岃口，MP-4傳導(dǎo)類電法勘探直流電法DUK1感應(yīng)類電法勘探電磁法EH4電測剖面法電測深法中

3、間梯度法充電法自然電場法一次電位測量二次電位測量（激發(fā)極化法）連續(xù)波電磁法脈沖瞬變場法航空電法航磁EH-4電導(dǎo)率成像系統(tǒng)簡介電導(dǎo)率成像系統(tǒng)簡介 n巖土電導(dǎo)率分層n地下水探深n基巖埋深調(diào)查n煤田高分辨率電探n金屬礦詳查和普查n環(huán)境調(diào)查n咸、淡水分界面劃分n勘探深度1000米以上設(shè)備配置及性能、用途設(shè)備配置及性能、用途 nEH-4電導(dǎo)率成像系統(tǒng)主機nAFE-EH4型模擬前放單元nTX-IM2型發(fā)射機nBE-26型主頻率電級nBF-IM型磁性場傳感器nEMAP軟件，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及數(shù)據(jù)采集、分析系統(tǒng)nBF-IM10磁性場傳感器（0.1-1000Hz）n低頻率Cu-CuSO4電極（50m電纜）EH-4系

4、統(tǒng)性能、用途系統(tǒng)性能、用途 性能性能n主 頻 率 時 （ 1 0 H z -100KHz） ，測深在10mn使用低頻探頭時（低頻段可到0.1Hz），測 深 可 達 1 2 0 0 1500mn二維剖面成像 用途用途 地下水調(diào)查 工程地質(zhì)調(diào)查 金屬礦找礦 基巖起伏調(diào)查 地質(zhì)構(gòu)造填圖 巖層孔隙率調(diào)查EH4工作環(huán)境工作環(huán)境 （一）n只能在地表進行測量，EH4是基于半空間理論進行測量的。n工作溫度：0-50。n測點設(shè)計時常受到地區(qū)道路、噪聲和人文設(shè)施的影響，因此，在布置測線和采集野外數(shù)據(jù)時考慮這些設(shè)施，并且在靠近人文設(shè)施處采集時（例如圍墻或電力線），在認(rèn)可采集結(jié)果之前先嚴(yán)格檢查數(shù)據(jù)的可靠性。EH4工作

5、環(huán)境工作環(huán)境 （二） 為了最大限度地減小干擾的影響，測點應(yīng)當(dāng)：n離開電力線200mn離開金屬管線30mn離開有地線的圍墻50mn離開建筑物40mn離道路線20m（了解測量期間交通的情況） 人文設(shè)施（例如圍墻）對發(fā)射訊號有干擾，因此采集的數(shù)據(jù)會發(fā)生畸變。噪聲源（例如電力線和無線電臺）的干擾，有時甚至?xí)蜎]由Stratagem發(fā)射機發(fā)射的訊號。EH4工作原理工作原理1. 原有大地測量儀器的限制2. EH-4全新概念3. EH-4工作原理n電探儀，有源測量方法，需要向地下直接供電，野外勞動強度大，效率低；另一方面，電探儀采集到的視電阻率值屬于標(biāo)量范疇，對辨別地下二度體異常的走向無能為力。n大地電磁同

6、屬于電探，是無源測量。利用天然電磁場，避免了大電流供電，但天然電磁場不穩(wěn)定（見下頁圖）。n其它物探方法，如地震勘探法，自4050年代之后都開始大展身手，適用于深度大的宏觀測量。 EH-4全新概念全新概念n應(yīng)用大地電磁法的原理，使用人工和天然電磁場兩種場源；n具有有源電探法的穩(wěn)定性及無源電磁法的節(jié)能和輕便；n同時接收和分析X、Y兩個方向的電場和磁場，反演X-Y電導(dǎo)率張量剖面，對判斷二維構(gòu)造特別有利；n儀器設(shè)備輕，觀測時間短，這使它可以輕而易舉實現(xiàn)密點連續(xù)測量（首尾相接），進行EMAP連續(xù)觀察（見圖2）；n可擴展性，插入地震板，當(dāng)?shù)卣饍x使用。 2000N 1900N 1800N 1700N 160

7、0N 1500N 2000E 2100E 2200E 2300E 2400E 2500E 鉆孔與勘探線示意圖 zk2 zk1 0 4 8 11 風(fēng)化砂巖 頁巖 淺灰色 石灰?guī)r 灰色 鉆孔柱狀圖 巖石 巖石 l1 l2 l3 li ln g1 g2 g3 gi gn l5, l1, l5 l4 l3 l2 l1 g5, g1, g5 g4 g3 g2 g1 188m 200m H(臺階高度) 礦石 臺階樣品組合示意圖 礦段樣品組合示意圖 樣品組合處理就是將幾個相鄰樣品組合成為一個 。：將組合段內(nèi)各樣品品位進行加權(quán)平均。n對取樣數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)、地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)分析，以及利用取樣值進行品位估值時，只有當(dāng)每

8、個樣品具有相同的支持體，即每個樣品的體積相同時，分析計算結(jié)果才有意義。n露天開采在一個臺階高度內(nèi)采用不同的取樣品位是毫無意義的。n組合樣品的品位較原樣品品位變化小，在一定程度上減輕了“極值”品位對分析計算的影響，也使樣品的統(tǒng)計分布曲線和半變異函數(shù)曲線趨于規(guī)則。n樣品組合處理減少了樣品總數(shù)，節(jié)省計算機內(nèi)存和計算時間。 是指那些品位值比絕大多數(shù)樣品的品位（或樣品平均品位）高出許多的樣品，它們在貴重金屬礦床較為常見。n限值處理：將極值樣品的品位降至某一上限值。n刪除處理：將極值樣品從樣本空間中刪去，不參與分析計算。使用上述處理方法時，應(yīng)特別。因為極值樣品雖然數(shù)量少，但由于其品位很高，對礦石的總體品位

9、和金屬量的貢獻值都很大。因此，不加分析地進行降值或刪除處理，會嚴(yán)重歪曲礦體的實際品位和金屬含量，人為地。n主要目的n取樣品位的統(tǒng)計分布規(guī)律 n確定品位的統(tǒng)計分布規(guī)律及其特征值；n確定品位變化程度；n確定樣品是否屬于不同的樣本空間；n根據(jù)樣品的分布特征，初步估計礦床的平均品位以及對于給定邊界品位的礦量和礦石平均品位。 30%15%050%25%02.01.0%Cu( a )5025%Fe( b )圖(a)是一品位變化程度中等的正態(tài)分布，這樣的分布在礦體厚大的層狀或塊狀的硫化類礦床（如銅礦）中最為常見；圖(b)是一品位變化小的正態(tài)分布，常見于鐵、鎂等礦床； 630%30%15%15%003g/t

10、Au圖(c)是一對數(shù)正態(tài)分布（即品位的對數(shù)值服從正態(tài)分布），品位變化大，此類分布常見于鉬、錫、鎢以及貴重金屬（如金、鉑）礦床；圖(d)是一“雙態(tài)”分布，即分布曲線是由兩個不同分布組成的，說明樣品來源于不同的樣本空間。 ( d )(c)n邊界品位邊界品位是用于區(qū)分礦石與廢石的臨界品位值，礦床中高于邊界品位的部分是礦石，低于邊界品位的是廢石。 50403020103210邊界品位（g / t）礦量(Mt)應(yīng)用品位礦量曲線進行品位、礦量分析時，必須注意以下幾點n品位分布是從樣品值的分布得出的，分布的特征值只能用估計值；n露天開采時，最小選別單元在體積上要比樣品大得多，如果把整個礦床分為體積為最小選別

11、單元的小塊（稱為單元體），那么這些小塊的品位分布較樣品品位分布更為集中（即方差更?。?。因此根據(jù)樣品分布計算的品位礦量曲線并不能用來預(yù)報將被采出的品位礦量關(guān)系。n單元體的真實品位是未知的，單元體是否是礦石，不是根據(jù)其真實品位確定的，而是根據(jù)對單元體的品位的估計值確定的。由于估計有誤差，根據(jù)估計值得出的品位礦量曲線與實際采出的品位礦量關(guān)系有一定的差別。 3015 0 0 0 0183425302324261930341910 012181420191428211716232324251623322735302324332920282627183122251933292630141821302616

12、26282123182526251521標(biāo)有取樣品位的剖面圖第一步：沿勘探線做垂直剖面，將勘探線上的鉆孔及其取樣品位標(biāo)在剖面圖上；第二步：根據(jù)給定的邊界品位進行礦體圈定。下圖是當(dāng)邊界品位等于25時根據(jù)上圖中的取樣品位圈定的礦體示意圖。 邊界品位為25時礦體圈定示意圖3015 0 0 0 0183425302324261930341910 012181420191428211716232324251623232332273530232433292028262718312225193329263014182130261626282123182526251521第三步：礦體圈定完成后，可用求積儀求得

13、每個斷面上的礦石面積，然后就可以進行礦量計算。 第四步：計算礦體的平均品位：(a)對穿越礦體的每一鉆孔的樣品進行“礦段樣品組合”，求出組合樣品的品位；(b)求出每一組合樣品的影響面積。該面積是以鉆孔為中線向兩側(cè)各外推二分之一鉆孔間距得到的礦體面積；(c)對組合樣品品位以其影響面積為權(quán)值進行加權(quán)平均計算，求出礦體在斷面上的平均品位；(d)一條礦體的總平均品位是該條礦體在各斷面上的平均品位以斷面所代表的礦量為權(quán)值的加權(quán)平均值。 在露天礦山，礦石的開采是分臺階進行的，因此用于礦量、品位計算的一個水平斷面即為一個臺階。常用的水平斷面法有：n多邊形法n三角形法。 s-480.406600N3 0 0N6

14、00E300Es-200.175s-220.417s-210.489s-140.140s-130.427s-120.377s-240.685s-110.396s-230.215s-380.392s-370.320s-360.717s-150.806s-160.889s-350.475s-190.092s-180.089s-20.893s-171.009s-10.719s-270.453s-260.833s-250.230s-400.102s-410.023s-81.365s-420.915s-91.335s-430.519s-100.572s-440.040s-70.644s-460.258s

15、-30.638s-371.615s-60.765s-450.034s-300.465s-280.409s-390.476s-500.012s-490.996s-310.063s-470.165s-510.228s-50.295s-330.027s-40.188s-320.228s-340.225 0第一步：把穿越水平面的鉆孔根據(jù)鉆孔坐標(biāo)，繪于水平面上，并將本平面的組合樣品品位標(biāo)注在圖上。 n第二步：根據(jù)經(jīng)驗和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)分析，確定影響半徑R；n第三步：以每一樣品為中心，確定其相鄰樣品，一般情況下相鄰樣品是落在半徑為2R的圈內(nèi)的樣品；n第四步：用直線將中心樣品和相鄰樣品連接起來 ；s-25s-26

16、s-40s-8s-41s-7s-46s-28n第五步：在中心樣品與每一相鄰樣品的連線中點作垂直于連線的直線 （稱為二分線二分線），這些二分線相交圍成的多邊形即為所求的多邊形。當(dāng)兩條二分線近于平行時，在二者相交之前，將與另外一條二分線相交，這時，取二者中離中心樣品最近者作為多邊形的邊。以樣品S-41為中心的多邊形如圖所示。 s-25s-26s-40s-8s-41s-7s-46s-28邊緣樣品的多邊形的形成過程 s -21s -13Rs -14s -35s-2s -19s -18(a)( b)s -21s -13s -14s -35s-2s -19s -18多邊形品位估算與礦體圈定結(jié)果 n在三角形

17、法中，每一樣品是三角形的一個頂點n三角形法的優(yōu)點在于它利用三個樣品的品位來估計一個三角形的平均品位n從理論上講，利用三角形法求得的品位、礦量較多邊形法誤差小n在應(yīng)用三角形法時，也要注意三角形不超越區(qū)域界限和地質(zhì)構(gòu)造線 三角形法品位估算與礦體圈定結(jié)果 7972600N300N600E300E22152123474748222116152117497493697729352827375118366062971161209660855523362641322325395010992108881008588743612113750797369697270594224313337574759635471

18、60353543494336434226n三維塊狀模型是將礦床劃分為許多單元塊形成的離散模型n單元塊一般是尺寸相等的長方體n隨著計算機在礦山的普及應(yīng)用和計算機的容量與速度的不斷提高，三維塊狀模型在國際上得到越來越廣泛的應(yīng)用n三維塊狀模型不僅被廣泛用于品位、礦量計算，也被用于露天礦最終開采境界優(yōu)化和開采計劃優(yōu)化 將礦床分為單元塊后，需要應(yīng)用某種方法對每一小塊的平均品位進行估計。常用的方法有三，即：n最近樣品法最近樣品法n距離距離N次方反比法次方反比法n地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)法地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)法（即克里金法克里金法）。 n所謂最近樣品法就是將距離某一單元塊最近的樣品品位作為該單元塊的品位估計值。前面介紹的多邊形法其實是不規(guī)則單元塊情況下的最近樣品法，最近樣品法的一般步驟為：n第一步：以被估計的單元塊的中心為圓心，做半徑為影響半徑R的圓；n第二步：計算落入影響范圍內(nèi)的每一樣品與單元塊中心點的距離；n第三步：選取離單元塊中心最近的樣品，其品位即為被估單元塊的品位。 最近樣品法品位估算與礦體圈定結(jié)果 n第一步：以被估單元塊中心為圓心、以影響半徑R為半徑做圓，確定影響范圍（在三維狀態(tài)下，圓變?yōu)榍颍?；n第二步：計算落入影響范圍內(nèi)每一樣品與被估單元塊中心的距離；n第三步：利用下式計算單元塊的品位Xb： xxddbiiNiniNin111距