CN102947541A - 用于提高矿层产量的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于提高矿层产量的方法和装置，该矿层具有包括至少一种需通过粉碎矿石露出的贵重矿物和至少另一种矿物的矿石，所述方法具有如下步骤：在开采矿石（10a）之前借助于钻孔机（1）执行钻孔过程；检测至少一个用于钻孔机（1）的预定钻孔参数；检测至少一个、表征钻孔机（1）的实际钻孔性能的测量值，以及执行在计算方面消除至少一个测量值与至少一个钻孔参数的相关性，其中得到至少一个取决于矿石质地的特征值，且其中所述至少一个特征值被用作用于矿石（10a）中至少一种贵重矿物的矿物粒度的尺度标准，以及用于在粉碎矿石时设定最佳的粉碎级。

Description

用于提高矿层产量的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于提高矿层产量的方法和装置，该矿层具有包括至少一种需通过粉碎矿石露出的贵重矿物和至少另一种矿物的矿石。

背景技术

为了高效地开采矿层，必须使包含在矿石中的贵重矿物露出并尽可能完全分离。根据贵重矿物的矿物粒度，为使露出而需要不同的粉碎级。因此，为了使贵重矿物露出，具有大矿物粒度的矿物的矿石必须比具有较小的矿物粒度的矿物的矿石更少量地粉碎。

贵重矿物的“矿物粒度”不应理解为该矿物的微晶的粒度，而是在矿石中的贵重矿物的相的局部空间延展。

目前为止，开采的矿石被粉碎至平均的矿物粒度，其中矿石的包括具有大矿物粒度的贵重矿物的第一部分被多余地过分粉碎，而包括具有较小的矿物粒度的贵重矿物的第二部分被粉碎的程度却不足。矿石的第一部分被多余地过分粉碎导致用于粉碎过程的不必要的高能量消耗。相对地，矿石的第二部分的粉碎不足导致暴露不充分并且因此导致贵重矿物的不充分的可分离性并且进而导致矿层的无效开采。

目前为止，通过耗费时间的方式如此确定矿物粒度和矿物的分布，即在矿层中在不同的地点提取并分析矿石样本。为此在矿层中收集大致拳头大小的矿石碎块和/或以粗糙的网格进行勘探钻孔，以便得到可评估的钻孔核心。在实验室中对该矿石样本在其矿物学组成和化学组成方面进行分析。该化学分析基本上确定包含的元素的类型和范围，而在矿物学分析中还确定了包含的矿物的类型和范围以及其空间布置。在限定的空间轴的方向上磨光矿石样本用于确定矿物的空间布置。通过例如在显微镜下光学地分析薄片或磨片可以了解矿石中矿物的空间布置和分布。矿物在空间上广泛分布的布置伴随着矿物的小矿物粒度，而矿物聚集在确定的位置处伴随着较大的矿物粒度。

鉴于矿层的结构或者贵重矿物在矿层中的空间矿物粒度分布，通过这种方式仅可以提供了少量的信息，并且该信息的提供仅伴随着相当大的时间延迟。

由于信息的可用量小所以仅有限地能够实现矿层模型化，也就是说，建立矿层的模型，包括三维绘出具有贵重矿物的不同矿物粒度的矿石层或矿石信息。因此仅受限制地可以针对局部存在的矿石、即其贵重矿物材料的含量和其矿物粒度进行开采以及粉碎矿石。

WO 2010/000055A1公开了一种用于尤其是连续地现场分析来自钻孔流泥的钻屑的方法和装置。取出对钻通的矿石构造来说是代表性的钻屑的样本，并鉴于矿石类型和化学成分进行分析。必要时也记录钻孔参数，包括钻孔深度、伽马射线放射和/或其它参数并与样本的分析结果相联系。

发明内容

本发明的目的在于，给出一种方法和装置，借助于它们可确定至少一种贵重矿物材料的矿物粒度，并且高清晰度地确定用于矿石的、配属于矿物粒度的最佳粉碎级，以便提高矿层产量。

该目的通过一种用于提高矿层产量的方法实现，该矿层包括一种矿石，该矿石具有至少一种需通过粉碎矿石露出的贵重矿物和至少另一种矿物的矿石，该方法具有如下步骤：

-在开采矿石之前借助于钻孔机执行钻孔过程，

-检测至少一个用于钻孔机的预定钻孔参数；

-检测至少一个、表征钻孔机的实际钻孔性能的测量值，以及

-执行在计算方面消除至少一个测量值与至少一个钻孔参数的相关性，其中得到至少一个取决于矿石质地的特征值，并且其中至少一个特征值被用作用于矿石中至少一种贵重矿物的矿物粒度的尺度标准，以及用于在粉碎矿石时设定最佳粉碎级。

该目的通过一种用于执行根据本发明的方法的装置实现，该装置包括：

-至少一个用于粉碎矿石的粉碎机组，其中矿石的粉碎级是可变的，

-至少一个控制-和/或调节单元，用于设定在至少一个粉碎机组上最佳的粉碎，

-至少一个钻孔机，

-至少一个用于检测至少一个钻孔参数和至少一个测量值的设备，以及

-至少一个计算单元，用于执行在计算方面的消除至少一个测量值与至少一个钻孔参数的相关性，并且用于确定至少一个取决于矿石质地的特征值，以及

-至少一个传输设备，用于将至少一个根据尺度标准确定的调节量传输至所述至少一个控制-和/或调节单元，用于设定在粉碎矿石时在至少一个粉碎机组上最佳的粉碎级。

本发明使用了这样的知识，即在钻孔过程中可检测的、表征钻孔机的实际钻孔性能的测量值不仅取决于钻孔参数，而且还直接与至少一个贵重矿物的矿物粒度相联系，该贵重矿物存在于钻通的矿石中。在计算方面消除了测量值与钻孔参数的相关性之后，对测量值有针对性地分析可以以出乎意料的方式来足够准确地推断对存在于钻通的矿石中的矿物粒度并且建立矿层模型。根据模型实现了有针对性地开采以及与局部存在的矿物粒度协调的、对矿石的粉碎，从而始终最佳地暴露出所包含的贵重矿物。由此引起矿层的极有效地产量和成本有效的开采工作。

因此，例如钻孔速度还取决于钻通的矿石的强度和成分，其中高强度和/或硬（质）矿物的积聚导致钻孔速度减小。此外，钻孔速度还取决于使用哪种钻孔机和钻孔工具。在此，钻头的类型、几何尺寸和磨损状态都特别重要。当然在评价钻孔速度时还要考虑这些钻孔参数

在计算方面消除钻孔参数的相关性要求数量可控的初步实验，其中确定单个的影响量，并彼此相联系。以这种方式建立的数据库优选地存储在至少一个计算单元上并用于确定仅取决于矿石质地的特征值。

在了解了取决于矿石质地的特征值之后，其中该特征值形成用于贵重矿物的矿物粒度的尺度标准并且用于建立矿层模型，可以快速且简单地确定并分配了对于钻通的矿石来说最佳的粉碎级。

用于相应矿石的一种粉碎级被视作最佳的粉碎级，在该粉碎级中进行粉碎直至露出至少一种包含的贵重矿物，然而不超过这个界限。

该方法和该装置实现特别快速且足够准确地使粉碎级与矿石中贵重矿物的局部存在的矿物粒度匹配。在钻孔过程中实现了取决于矿石质地的特征值与矿物粒度的分配关系，并因此实现了其与用于钻通的矿石的最佳粉碎级的分配关系，从而以取决于矿层深度和实时的方式提供每个钻孔的数据。

取代为了确定各个矿石结构而对在岩芯钻进时得到的钻孔核心进行评估，现在当勘测矿层时可以简单地分析钻孔机的钻孔性能。在不再需要对钻孔核心进行耗费成本的实验室分析之后，钻孔的数量可以显著增加。现在，钻孔尤其还可以用于安置用于确定各个矿石结构的爆破孔，爆破孔设置在较狭窄的栅格中作为勘探钻孔。爆破孔典型地掘进水平距离2至5m，其中可以在dm范围内提供具有垂直清晰度的数据。通过这种方式可以实现特别快速且准确的矿层模型化并因此可以特别有效地开采矿层。

已经证明有效的是，至少一个取决于矿石质地的特征值与之前确定的用于矿石的特征值比较，为这些之前确定的特征值各分配一个至少一个贵重矿物的确定的矿物粒度和相应最佳的粉碎级，其中当至少一个取决于矿石质地的特征值与之前确定的特征值中的一个一致时，贵重矿物的、配属于之前确定的特征值的矿物粒度和配属的最佳的粉碎级也配属于至少一个取决于矿石质地的特征值。建立用于这种比较的数据库要求用于相应钻孔机和相应矿石类型的数量可控的初步实验，以便确定钻孔机的钻孔性能和钻通的矿石之间的相关性。

优选通过粉碎矿石暴露出矿石矿物作为贵重矿物。由在经济方面关注的自然出现的矿物聚合体被称为“矿石”，通过加工可以从矿石提取一种或多种贵重材料。大多数情况下这是包括或多或少的金属成分的矿物，例如铁、铜、镍、锡、锌、银、金等。

有利的是，在钻孔过程中检测钻孔机的钻头的深度和/或用于钻孔机在矿层中的位置的位置数据并以逻辑方式与在该位置处确定的尺度标准联系起来，以及当在该位置处开采矿石时，所属的取决于位置的尺度标准被用作建立被开采的矿石的最佳粉碎级。在了解了在矿层所有的三个维度中存在的特征值-该特征值代表矿层中至少一种贵重矿物的矿物粒度分布-时，可以极其准确地使矿层模型化，像已经描述的那样。为了在矿层中钻孔期间尽可能准确地确定钻孔机的实际位置，优选地借助于至少一个GPS单元特别地测量钻孔斜度并检测钻孔作用点的位置。

装置优选地还包括用于矿石开采和/或用于输送已经在爆破中粗略地预粉碎的矿石的开采设备，该开采设备同样具有至少一个GPS单元。

开采设备的位置数据尤其通过无线电的数据传输装置传输至至少一个计算单元。用于矿石开采的开采设备可以通过非连续挖掘机、尤其是铲斗式挖掘机或平挖掘机，或者连续挖掘机，像旋转铲斗挖掘机或斗链式挖掘机或类似物构成。用于输送已经在爆破中粗略预粉碎的矿石的开采设备可以通过轮式装载机构成。

通常通过材料供给系统管理取出或炸开的矿石，在材料供给系统中存储了炸开或开采的矿石的位置或贮藏处，并可以通过材料供给系统控制开采设备。开采或炸开的矿石必要时在中间存储之后装运在翻斗车或传送带上并输送至至少一个粉碎机组或直接输送至至少一个粉碎机组中，在那里进一步粉碎矿石直至贵重矿物露出。

例如，由钻孔机的钻头的压力和/或钻头的转速和/或用于移除钻头上的钻屑的气流的气流体积和/或钻头的冲击频率和/或钻头的迄今为止的使用时间和/或钻头的材料数据或几何形状数据或类似物形成至少一个钻孔参数。此外，这里由压力-和气流数据得到冲击频率。

至少一个、表征实际钻孔性能的测量值尤其从测量值组中选出，该测量值包括钻孔速度、得到的钻头的力转头（Kradrehkopf）上的转矩、用于移除钻头上的钻屑的气流的气体压力、输入钻孔机中的能量、钻孔机的钻杆的振动性能和类似物。

至少一个设备用于检测至少一个钻孔参数和/或至少一个、表征钻孔机的实际钻孔性能的测量值，其中可以使用已经在钻孔机上存在的传感器或在钻孔机上额外安装的传感器。

在装置的优选设计方案中，在至少一个钻孔机上存在形式为至少一个固体声传感器的至少一个设备用于检测实际钻孔性能的测量值，该测量值的形式是钻孔机的钻杆的振动性能。已经表明，在考虑钻孔参数的情况下，钻杆的振动可以以简单的方式推断出当前钻通的矿石的特性。

附图说明

图1至4应该示例性地描述根据本发明的可能的装置和方法。因此示出：

图1示意性示出用于执行该方法的装置和方法流程；

图2示意性示出用于执行该方法的另一个装置和方法流程；

图3示意性示出矿层模型；以及

图4示意性示出用于方法的可能的数据-和材料流。

具体实施方式

图1示意性示出用于在具有以剖视图示出的矿石10a的矿层10的范围内执行方法的装置。该装置包括在钻孔作用点1a的范围内具有钻头1b和钻杆1c的钻孔机1以及用于提供气流的单元2，该气流吸收出现在钻头1b上的钻屑并将其沿地表的方向移除。为此，单元2通过至少一个气体线路3与钻孔机1连接。形式为气流体积传感器的设备2a位于单元2上，该气流体积传感器用于检测形式为气流的气流体积的钻孔参数。此外，形式为气压传感器的另一个设备2b位于单元2上，该气压传感器用于检测气压的、形式为气流的表征钻孔性能的测量值。无论是钻孔参数还是测量值都传输至布置在钻孔事件（Bohrgeschehen）之外的计算单元12。钻孔参数通常由操纵人员和/或各种设备传输至计算单元12，而优选通过无线电15把测量值传输至计算单元12。

为了能够在矿层10中检测钻孔机1在钻孔作用点1a处的钻孔位置，钻孔机1具有GPS单元14。尤其通过无线电15把位置数据、尤其是钻头1b的实际掘进深度以及钻孔斜度传输至计算单元12。

此外，优选地在钻孔机1上安装了固体声传感器13，该固体声传感器13用于检测表征实际钻孔性能的测量值，此处测量值是钻孔机1的钻杆1c的振动性能。在了解了钻孔机1处预先给出的钻孔参数和钻杆1c的振动性能之后，可以借助于在空间上布置在钻孔机附近的另一个计算单元12a在计算方面消除振动性能与钻孔参数的相关性。关于振动性能的数据如此范围广泛，从而其通过无线电至计算单元12的数据传输很难实现。然而，可以把在现场安装的另一个计算单元12a中进行的对振动数据的评估通过无线电15从另一个计算单元12a传输至远距离布置的计算单元12。

此外，根据图1装置还包括用于直接开采天然矿石10a的开采设备16，其同样具有GPS单元14’。开采设备16的位置数据尤其通过无线电的数据传输装置15’传输至计算单元12。在此，或者通过非连续挖掘机、尤其是铲斗式挖掘机或平挖掘机，或者连续挖掘机、例如旋转铲斗挖掘机或斗链式挖掘机或类似物构成开采设备16。

开采设备16将局部开采的矿石10a’例如在通过材料管理系统监控的中间存储之后间接地转送、或者直接地转送至粉碎机组17，该粉碎机组17包括用于设定最佳粉碎级的控制-和/或调节单元17a。

图2示意性示出用于在具有以剖视图示出的矿石10a的矿层10的范围内执行方法的另一个装置。和图1中相同的附图标记表示相同的元件。

与图1不同的的是，此处矿石10a具有爆破孔SPL1，SPL2，钻孔机1已经形成了爆破孔SPL1，SPL2。优选地以在矿石10a中2至5m的水平距离引入了一定数量的爆破孔-钻孔。矿石10a借助于爆破从天然的矿石10a从脱落，其中随后经粗略预粉碎的矿石10a’通过例如形式为轮式装载机的开采设备16容纳。现在经粗略预粉碎的矿石可以通过材料管理系统检测并进而再次找到、中间存储或者直接运输至粉碎机组17（参见箭头T）。

根据矿石10a的开采地点-该开采地点对计算单元12来说由于开采设备16上的GPS单元14’已经是已知的-，联系之前确定的、对该开采地点和开采深度来说最佳的粉碎级，尤其借助于通过无线电的数据传输装置15’向粉碎机组17或其控制-和/或调节单元17a传输调节量。这可以自动借助于计算单元12进行或者当然也可以通过操纵人员现场进行。

根据取决于矿石质地的特征值由计算单元12如此预定最佳的粉碎级，即最佳地露出局部存在于矿石10a中的贵重矿物。粉碎机组19现在在相应地尤其是自动地设定其粉碎工具后对应于分别预定的最佳粉碎级来粉碎矿石。现在可以进行将露出的贵重矿物与其它矿物近似完全的分离，从而执行矿层10的有效开采。

计算单元12用于执行在计算方面消除至少一个测量值与至少一个钻孔参数的相关性，并且用于确定至少一个取决于矿石质地的特征值作为用于设定矿石10a的最佳粉碎级的尺度标准。计算单元12尤其也对应于一个传输设备，该传输设备用于将至少一个借助于尺度标准确定的调节量传输给至少一个控制-和/或调节单元17a以便在至少一个粉碎机组17上设定最佳的粉碎级。然而，传输设备也能以与计算单元12分开的方式存在并且通过操纵人员手动地供给用于调节量的数据。当在确定的钻孔位置处开采矿石10a时或者由矿层10或由中间矿层取出被开采的矿石10a’时，相应地控制和/或调节粉碎机组17。

在了解了在钻孔机1处预定的钻孔参数和例如钻杆1c的振动性能后，可以借助于计算单元12在计算方面消除振动性能与钻孔参数的相关性。得到取决于矿石质地的特征值，该特征值作为尺度标准用于确定对该矿石来说最佳的粉碎级。

此外，可以借助于计算单元12建立矿层模型100，参见图3，由矿层模型得到矿层中矿物相的分布。

根据矿层10中在不同的钻孔位置处确定的贵重矿物的矿物粒度以及尤其在矿石中钻头的深度不同时，当钻孔位置或爆破孔的数量相应较高时，可以建立矿层模型100，其反映了矿层10的足够准确的三维图像。在矿层模型100中可看到具有贵重矿物的不同局部矿物粒度的矿石的空间位置50，60，70，80，90。由钻孔作用点1a出发确定五个位于不同深度的、具有不同矿物粒度的贵重矿物的矿石层。

图4示意性示出用于可能的方法的数据-和材料流。通过数据源D给计算单元12供给通常已知的钻孔参数BP，其中操纵人员和/或其它电子设备可以用作数据源。传输钻孔参数BP，其形式为关于钻孔机1的类型的数据、钻孔机1的钻头的类型和几何形状、其中钻头已经运行的使用时间、钻头的压力和/或转速等。通常使用有线的数据线路。在钻孔工作中，由钻孔机1或存在于钻孔机上的测量值传感器将实际的、表征钻孔性能的测量值MW传输至计算单元12。测量值MW例如是钻孔速度、输入钻孔机1中的能量等。此外，由GPS单元14将钻孔机1的、尤其是钻头的实际的位置数据BMD传输至计算单元12。

在钻孔事件BG的范围内采集到测量值MW和位置数据BMD之后，它们被优选为无线地（参见虚线）传输至在空间上与此分开布置的计算单元12。

形式为振动数据SDMW的关于钻孔性能的测量值在另一个计算单元12a中直接在钻孔事件BG的范围内被评估，并且该评估随后被无线地传输至计算单元12。

以在计算单元12中确定的模型100为基础，首先鉴于被开采的矿石的开采或爆破SG以及传输T、贮存L和矿石粉碎Z，优选地实现在矿层10的范围内对完整的开采工作的控制。因此在了解了模型100还可能和矿石的局部强度之后，例如可以调整局部使用的炸药量，根据特性把开采的矿石存储在不同的地点，其中贵重矿物的相同矿物粒度的矿石尤其被组合起来，以期望的顺序输送至粉碎机组并在那里联系贵重矿物的矿物粒度以不同强度粉碎。

附图仅示出用于装置和方法的实施例。本领域技术人员可以容易地使根据本发明的装置和根据本发明的方法与各个矿层和开采情况匹配，以便给存在的矿石构造局部地分配最佳的粉碎级。因此，当然也可以根据矿层垂直地和/或水平地和/或倾斜地钻入地底。此外，可以检测其它钻孔参数或测量值，以便确定取决于矿石质地的特征值作为用于贵重矿物的矿物粒度的尺度标准以及用于设定矿石的最佳的粉碎级。

Claims (13)

1.一种用于提高矿层（10）产量的方法，所述矿层包括矿石（10a），所述矿石具有至少一种需通过粉碎所述矿石（10a）露出的贵重矿物和至少另一种矿物，所述方法具有如下步骤：

-在开采所述矿石（10a）之前借助于钻孔机（1）执行钻孔过程，

-检测至少一个用于所述钻孔机（1）的预定钻孔参数；

-检测至少一个、表征所述钻孔机（1）的实际钻孔性能的测量值，以及

-执行在计算方面消除所述至少一个测量值与所述至少一个钻孔参数的相关性，其中得到至少一个取决于矿石质地的特征值，并且其中所述至少一个特征值被用作用于所述矿石（10a）中至少一种贵重矿物的矿物粒度的尺度标准，以及用于在粉碎所述矿石（10a）时设定最佳粉碎级。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个取决于矿石质地的特征值与之前确定的用于所述矿石（10a）的特征值比较，为这些之前确定特征值各分配一个所述至少一个贵重矿物的确定的矿物粒度和相应最佳的粉碎级，其中当所述至少一个取决于矿石质地的特征值与所述之前确定的特征值中的一个一致时，所述贵重矿物的、配属于所述之前确定的特征值的矿物粒度和所述配属的最佳的粉碎级也配属于所述至少一个取决于矿石质地的特征值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过粉碎所述矿石（10a）露出矿石矿物作为贵重矿物。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其中在所述钻孔过程中检测所述钻孔机（1）的钻头（1b）的深度和/或用于所述钻孔机（1）在所述矿层（10）中的位置的位置数据并以逻辑方式与在所述位置确定的尺度标准联系起来，以及当在所述位置开采所述矿石（10a）时，所属的取决于位置的尺度标准被用作设定用于所述被开采的矿石的所述最佳粉碎级。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，其中所述至少一个钻孔参数由所述钻孔机（1）的所述钻头（1b）的压力和/或所述钻头（1b）的转速和/或用于移除所述钻头（1b）上的钻屑的气流的气流体积和/或所述钻头（1b）的冲击频率和/或所述钻头（1b）的迄今为止的使用时间和/或所述钻头（1b）的材料数据或几何形状数据构成

6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其中所述至少一个、表征所述实际钻孔性能的测量值从测量值组中选出，所述测量值包括钻孔速度、得到的所述钻头（1b）的力转头上的转矩、用于移除所述钻头（1b）上的钻屑的所述气流的气体压力、输入所述钻孔机（1）中的能量、所述钻孔机（1）的钻杆的振动性能。

7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个取决于矿石质地的特征值还用于在所述矿层（10）的范围内控制开采或爆破工作和/或运输工作和/或材料管理工作。

8.一种用于执行根据权利要求1至7中的一项所述的方法的装置，所述装置包括：

-至少一个用于粉碎所述矿石（10a）的粉碎机组（17），其中所述矿石（10a）的粉碎级是可变的，

-至少一个控制-和/或调节单元（17a），用于设定在所述至少一个粉碎机组（17）上最佳的所述粉碎级，

-至少一个钻孔机（1），

-至少一个用于检测至少一个钻孔参数和至少一个测量值的设备，以及

-至少一个计算单元（12），用于执行在计算方面消除所述至少一个测量值与所述至少一个钻孔参数的相关性，并且用于确定所述至少一个取决于矿石质地的特征值，以及

-至少一个传输设备，用于将至少一个根据尺度标准确定的调节量传输至所述至少一个控制-和/或调节单元（17a），用于设定在粉碎所述矿石时在所述至少一个粉碎机组（17）上最佳的所述粉碎级。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述至少一个传输设备对应于所述至少一个计算单元。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其中在所述至少一个钻孔机（1）上存在至少一个用于检测所述至少一个测量值的设备，所述设备的形式为用于检测所述钻孔机（1）的所述钻杆（1c）的振动性能的至少一个固体声传感器（13）。

11.根据权利要求8至10中的一项所述的装置，其中所述至少一个计算单元（12）还设置用于，使用所述至少一个取决于矿石质地的特征值用于控制在所述矿层（10）的范围内的开采工作或爆破工作和/或运输工作和/或材料管理工作。

12.根据权利要求8至11中的一项所述的装置，其中所述装置还包括用于所述矿石（10a）的开采设备（16）。

13.根据权利要求8至12中的一项所述的装置，其中所述钻孔机（1）和/或所述开采设备（16）具有GPS单元（14，14’）。

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