浅谈地质及采矿设计过程中的几点体会

摘要：矿物资源是人们生产生活中不可缺少的重要资源，在开采各类矿物资源之前，首先要进行地质勘探和寻找矿产的工作，并且需要绘制地质及采矿设计图和矿山开采方案。这是矿产资源开采的前期必要工作。只有做好这些前期工作，才能使后期的开采作业顺利安全。现本文就主要针对地质及采矿设计过程中的几点工作体会进行简单探讨。

关键词：地质；矿产；采矿；坡角

矿山一般是经过几亿年的时间形成的地下巨矿产资源，在发现矿山之后，具体进行开采之前，需要对开采的流程、顺序、方式方法进行合理设计。并且这些设计不但要考虑到当地的实际地址特征和自然生态环境，还要充分考虑到该设计能否在几年甚至几十年的开采作业中都适用。因为矿山的开采并非短期之间就能完成的，而是一个循序渐进、慢慢开采的过程。那么要如何才能使采矿设计实现最大的经济效益、生态效益和社会效益呢？以下笔者就结合自己的工作体会，来提出几点在地质及采矿设计过程中应当注意的事项。

1、要科学细致的对地质勘察资料进行分析

最初发现矿山一般都是由地质人员勘察探测得知，并且一般都会出具相应的地质报告，这是地质及采矿设计的最原始资料，其能够以文字和图纸的方式将矿山矿床的形态禀赋都一一表现出来，能够使设计人员掌握矿床的大致情况和矿产存量，从而更好的设计最适合的采矿设计图。那么在对地质勘察报告和相关资料进行分析研究时，应当注意什么呢？

首先，要对矿山或矿床所在的地理位置、地质特征、地质结构、地质构造等基础地质条件进行仔细的研究。因为这些资料是最能体现矿床赋存形态、矿产分布、矿产质量的信息资料，对于设计开采境界线有着很大的帮助。

其次，要对矿山或矿床的具体特征进行分析和研究，包括矿体的总量、分布情况、矿石类型、矿石本身及周边岩石的物理力学性质、矿床所在地的水文地质条件、顶底板与围岩等等，要对矿床上矿石的分布规律进行了解，以便在采矿设计图上明确标示出来。

除了上述内容需要重点分析研究以外，还要依照地质资料对矿床的其他信息进行全面了解。比如矿产高级储量的具体所在位置、矿层所对应的矿石等级等等。一般在开采某一座矿山或某一个矿床时，首先开采的往往是高级储量的部位，并以此为起点，逐渐开采整个矿山或矿区。另外，还要对覆盖土、岩溶、矿山夹层及其成分组成、矿产等级的纯度等问题进行仔细分析。

总之，在确定某处存在矿藏之后，首先就要将与之相关的所有地质报告及地质材料都进行全面研究，不可放过任何一点有用信息。只有这样，才能在后来的采矿设计方案中正确把握矿山情况，合理设计开采方案。

2、合理确定矿山开采境界线

地质设计的第一步，就是要确定具体的开采境界线，一般来说应遵循以下原则。

1）开采境界内的工业储量不得少于规定的矿山生产服务年限；

2）矿山开采境界线内的平均剥采比，一般不宜大于0.5：1；

3）地质报告中已探明的工业储量，必须得到充分的利用。在圈定开采境界时，如果未划入境界线内的部分，只要现有的开拓系统没有大的改动，基建投资和工程量没有大幅增加，就应尽量圈入，以保证国家资源的充分合理的利用；

4）开采范围与国家铁路、公路、工厂、居民区及其它重要的建构筑物之间应保持一个合理的安全防护距离，符合《爆破安全规程》（GB6722-2003）的相关要求；

5）采场的四周最终边坡必须保持稳定，否则应对边坡坡度进行调整，应根据矿岩的稳定性来确定采矿场的边坡角，同时还要避开严重影响边坡稳定性的不稳定岩层和构造带。

我们现在的设计方法一般是先从地质勘探线剖面图入手，地质地形平面图与地质剖面图相结合的办法，在初步确定开采境界之后，再进行边坡角的核算，边坡公路工程的布置，总体剥采比的核算，反复几次，最终才能将最终开采范围确定，这项工作需要有一定的设计经验的积累才能做好。

3、确定采场最终边坡角时应注意的问题

采矿场避免出现山体滑坡绝对是我们采矿工程师在设计过程中应该注意的首要问题。包括生产中临时开采边坡与永久性的最终边坡的稳定。影响边坡稳定性的主要因素一般有以下几个方面：

1）岩石物理力学性质，主要是指岩石的硬度、致密程度、耐风化能力、凝聚力和内摩擦角等；

2）地质构造，主要是断层、破碎带、节理裂隙和层理面等受力薄弱面等等；如单条断层与边坡走向之夹角

3）水文地质条件，应考虑地下水活动对岩体稳定性的影响，现在面临这个问题的矿山也越来越多。

4）开采技术条件、开采深度以及边坡存在的时间长短等等。

4、对地质及采矿设计工作发展方向的展望

目前我们的这部分设计工作，所采用的仍是传统的以手工为主、计算机为辅的设计方法，这一做法的主要缺点是只能进行定性的设计，对于储量与品位尤其是品位的搭配无法进行精确的计算，对采矿生产只能起到引导性的作用，不能起到精确指导的作用。另外如果想建立一套现代化的矿山数字信息管理系统，就必须要解决矿山地质数字化设计问题。现在国际上借助先进的采矿软件，冶金等行业的矿山已全面开始推进数字化矿山设计，国外很多石灰石矿山的设计也已开始大规模推行采矿软件的使用。目前比较广泛的采矿软件有SURPAC、DATAMINE、MICROMINE等，这些软件在地质及采矿设计方面各有特色，各有侧重点，比起我们传统的设计方法，这些软件所输出的图纸信息量大，数据精确，除了能完成我们传统的手工图纸中的水平地质分层平面图之外，还能输出水平分层岩性图、水平分层品位图、任意块段的储量及平均品位、矿岩量报告及矿岩搭配后的数据等等，这些数据对采矿生产具有直接的指导作用。

以SURPAC软件为例，其是诸多数字化矿山软件中应用比较广泛的一种，其突出性能是，提供了强大的三维图形工作区、地质统计学分析和集成的建模环境，使得设计者能够利用有限的信息确定出矿床的地质特征，进而进行全三维图形方式下的采矿设计，数据统计及分析功能强大，内涵丰富。运用该软件的数据库运算及成图功能，可以进行地质数据各方面的统计及分析，出图方面完全可以做到三维设计，二维及三维图形输出。另外该软件还提供了比较强大的二次开发功能，开放了其内部数据结构和函数，客户可以定制自己的工具，进行本地化的设计。

5、结语

本文主要从矿山地质材料研究、矿山开采境界线、边坡角、设计方法等四个方面对地质及采矿设计过程中的几点工作体会进行了简单的论述。通过本文可以看出，在矿山的地质及采矿设计中，需要对多个因素进行考虑，并应该积极引进先进的采矿设计方法，充分利用计算机软件技术，提高地质及采矿设计的工作效率和设计水平。

参考文献

[1] 黄东方. 地质及采矿设计过程中的几点体会[J]. 中国勘察设计. 2009（07）

[2] 徐新光. 嵩县某金矿采矿方法设计与开采实践[J]. 西部探矿工程. 2009（07）