CN114139914A - 一种控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的方法，基于矿山基础地质资料建立矿床三维地质模型、制定开采计划、穿孔作业后炮孔岩粉取样化验、爆破作业后爆堆岩块取样化验、建立爆堆矿石品位模型、划分配矿单元、制定配矿方案、设备智能调度、矿石品位实时在线检测；如果品位偏差超出设定的范围，系统声光报警，弹出包含偏差严重程度、偏差原因分析和建议处置方案窗口信息；待中控调度人员确认或适当人为修改处置方案后，执行新的配矿方案，从而实现矿石品位控制的闭环管理。本发明在控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的前提下，兼顾矿山生产效率；将露天水泥灰岩矿山的设备智能调度系统与矿石品位事前控制程序连成整体，并形成生产矿石品位的闭环控制。

Description

一种控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的方法

技术领域

本发明属于水泥灰岩矿山开采技术领域，具体涉及一种控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的方法。

背景技术

石灰石作为生产水泥最主要的原材料，其品位的稳定性直接影响了水泥熟料的质量；所以控制进厂石灰石品位稳定是水泥灰岩矿山生产的首要目标。同时，对于水泥熟料生产而言，并非石灰石的品位质量越高越好，更重要的是，要在满足水泥生产需求的基础上实现矿石品位的持续稳定。将生产矿石品位控制在一个合理的水平，既可以满足水泥熟料生产要求，又可以尽量多的搭配低品位矿石，降低废石排弃量、减少排废征地、保护环境。

在传统的矿山生产模式中，更多的是依靠人的经验指导矿山生产，进厂石灰石的品位波动较大。例如，矿山生产中将钻孔岩粉样和爆堆岩块样送至水泥厂区化验室，厂区化验室将化验结果反馈至矿山生产调度部门，矿山生产调度部门根据钻孔岩粉样化验数据和爆堆岩块化验数据，人工计算爆堆的矿石平均品位，根据生产矿石品位控制目标，人工计算爆堆间搭配比例；根据爆堆间搭配比例，人工调度铲装和运输设备；铲装设备一般固定区域作业；运输设备一般与铲装设备固定搭配，少部分兼顾品位和效率，机动调度。现有技术方案在一定程度上优化了露天采矿的铲装和运输效率，但是并未兼顾生产矿石品位的控制。生产矿石的品位控制实际上独立置于矿山智能调度系统之前，并且没有品位检测、修正等闭环控制措施。

发明内容

发明目的：本发明的目的提供是一种控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的方法，在控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的前提下，兼顾矿山生产效率；将露天水泥灰岩矿山的设备智能调度系统与矿石品位事前控制程序连成整体，并形成生产矿石品位的闭环控制。

技术方案：本发明所述的一种控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的方法，具体包括以下步骤：

(1)在矿山基础地质资料的基础上，建立矿床三维地质模型；

(2)在三维地质模型的基础上，以矿石目标品位为追求，利用三维数字采矿软件的开采计划功能制定开采计划；

(3)根据开采计划依次实施穿孔作业和爆破作业，并在作业过程中分别取钻孔岩粉样和爆堆岩块样进行品位化验分析；品位化验完成后，按照一定的格式将化验结果传递至矿山数据库；三维数字采矿软件从矿山数据库获取化验结果后，根据爆破模拟功能得出爆破后的爆堆形状，同时利用矿石品位估值功能得到爆堆矿石品位模型；

(4)在爆堆矿石品位模型的基础上，利用三维数字采矿软件的配矿功能得出生产配矿方案；配矿方案给出不同配矿单元的配矿比例，并将对应能力的装载设备分配至相应的配矿单元；

(5)将配矿方案传递至设备智能调度系统，设备智能调度系统在满足配矿比例和相对偏差范围的基础上，统筹调度设备，最大化的减少装载、运输设备间的相互等待时间。

进一步地，步骤(1)所述矿山基础地质资料包括矿山地形地质图、勘探线剖面图、钻孔柱状图、钻孔样品品位分析表。

进一步地，步骤(1)所述矿床三维地质模型包括三维地表模型、矿床块体模型、设计终了采坑模型。

进一步地，所述步骤(4)实现过程如下：

由爆堆矿石品位模型得出爆堆矿石品位分布图，结合设置的装载点数量和装载能力，设置合理的配矿单元划分参数；所述配矿单元划分参数包括：目标品位、向上间隔、向上个数、向下间隔、向下个数。

进一步地，步骤(4)所述矿配方案为在满足搭配矿石品位要求的基础上，追求一定时间内的生产矿石量最大为目标，目标函数如下：

其中，i为配矿单元编号；q_i为在i配矿单元对应的装载设备的小时装载能力；T为设置的配矿时间，单位为小时；

各配矿单元剩余矿量大于等于对应的计划量：

Qi≥q_iT，i∈{1,2,…,N}

配矿后矿石各成分在设定的范围内：

其中，Z_j为某一矿石成分的品位范围，Z_ij为i配矿单元对应的某一矿石成分的平均品位。

进一步地，步骤(5)所述的设备智能调度系统工作过程如下：

设备调度系统调度设备运输矿石至破碎系统并将破碎后的矿石输送进厂；在输送矿石的皮带上设置矿石品位在线检测设备，实时检测进厂矿石品位；如果进厂矿石品位检测合格，则系统正常运行；如果进厂矿石品位检测不合格，则系统声光报警提示，弹出窗口信息；所述窗口信息包含偏差严重程度、偏差原因分析和建议处置方案；待中控调度人员确认或适当人为修改处置方案后，执行新的配矿方案，从而实现矿石品位控制的闭环管理。

有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、减少了矿山生产管理过程中对人的经验的依赖程度：传统水泥灰岩矿山生产方式中，更多的依赖人的经验进行生产管理，从判断矿石品位高低，到确定配矿比例，再到设备调度，传统水泥灰岩矿山生产方式对人的经验依赖非常严重，不同经验的人，生产管理的结果可能会有很大差别；本发明则依靠化验数据、模型和计算实现生产管理；

2、提升了进厂矿石品位的稳定合格水平：本发明在控制进厂矿石品位的过程中，每一步都根据模型和计算实现精准控制；从爆堆矿石品位模型的生成，到确定配矿方案，再到设备调度，均有模型和计算实现；同时，该方法设置了进厂矿石品位的检测程序，进厂矿石品位一旦超出了设定的范围，系统会自动声光报警，弹出包含偏差严重程度、偏差原因分析和建议处置方案窗口信息；

3、提升矿山生产效率，降低矿山生产消耗：在传统水泥灰岩矿山生产方式中，设备的调度大多采用定铲定车的模式或依靠人工调度模式，调度不够科学和精确；本发明设置了智能调度系统，其调度原则是，在满足设定的配矿比例和相对偏差范围的前提下，设备间相互等待时间最短；设备智能调度系统的设置，提升了矿山生产效率，减低了矿山生产消耗；

4、提高了矿山资源综合利用水平：本发明可以控制进厂矿石品位的均衡稳定，避免矿石品位忽高忽低，从而可以最大化的搭配利用低品位矿石，从而提高矿山资源综合利用水平。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的方法，综合利用的技术手段主要包括矿床三维地质建模技术、配矿技术、设备智能调度技术、矿石品位在线实时检测技术。应用矿床三维地质建模技术和配矿技术的主要目的是实现精准预配矿，事前控制生产矿石品位。应用设备智能调度技术的主要目的是执行配矿方案。应用矿石品位在线实时检测技术的主要目的是，实时检测生产矿石的品位，如果品位超出设定的范围，则采取相应的调整措施，以实现生产矿石品位稳定的闭环控制。如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤1：以矿山地形地质图、勘探线剖面图、钻孔柱状图、钻孔样品品位分析表等矿山基础地质资料为基础，利用三维数字采矿软件的建模功能建立矿床三维地质模型，具体包括三维地表模型(DTM)、矿床块体模型、设计终了采坑模型等。

步骤2：在三维地质模型的基础上，以矿石目标品位和年生产规模为追求，如Z₁(CaO＝48％±1％)/Z₂(MgO＝1.5％±0.3％)/Z₃(SiO₂＝2.0％±0.4％)/年产矿石400万吨，利用三维数字采矿软件的开采计划功能制定开采计划。

步骤3：根据开采计划依次实施穿孔作业和爆破作业，并在作业过程中分别取钻孔岩粉样和爆堆岩块样进行品位化验分析；品位化验完成后，按照一定的格式将化验结果传递至矿山数据库；三维数字采矿软件从矿山数据库获取化验结果后，根据爆破模拟功能得出爆破后的爆堆形状，同时利用品位估值功能得到爆堆矿石品位模型。

步骤4：在爆堆矿石品位模型的基础上，利用三维数字采矿软件的配矿功能得出生产配矿方案；配矿方案给出不同配矿单元的配矿比例，并将对应能力的装载设备分配至相应的配矿单元。

由爆堆矿石品位模型得出爆堆矿石品位分布图(正态分布图)。结合设置的装载设备数量和装载能力，设置合理的配矿单元划分参数；配矿单元划分参数主要包括：目标品位、向上间隔、向上个数、向下间隔、向下个数；如设置目标品位为CaO48％/向上间隔1.5％/向上个数4/向下间隔2/向下个数4，则单个爆堆划分的配矿单元总个数为9，其平均品位分别48％、49.5％、51％、52.5％、>52.5％(实际值)、46％、44％、42％、＜42％(实际值)，配矿单元编号U_N分别赋值为U00、U01、U03、U05、U07、U02、U04、U06、U08。装载设备设置的参数包括设备编号L_N和装载能力q_i。

配矿方案需要在满足搭配矿石品位要求的基础上，追求一定时间内的生产矿石量最大为目标。目标函数如下：

式中：i为配矿单元编号；q_i为在i配矿单元对应的装载设备的小时装载能力；T为设置的配矿时间，单位为小时。

约束函数包括：

各配矿单元剩余矿量大于等于对应的计划量：

Qi≥q_iT，i∈{1,2,…,N}

配矿后矿石各成分在设定的范围内：

式中，Z_j为某一矿石成分的品位范围，Z_ij为i配矿单元对应的某一矿石成分的平均品位。

步骤5：将配矿方案传递至设备智能调度系统，设备智能调度系统在满足配矿比例(矿石品位)的基础上，统筹调度设备，最大化的减少装载、运输设备间的相互等待时间。

在调度设备过程中，需要满足设定的配矿比例和相对偏差范围的前提下，设备等待时间最短的调度原则。调度系统调度运矿汽车将矿石运输至破碎系统破碎，破碎后的矿石经输送皮带运输至厂区石灰石堆场。在将矿石输送至厂区石灰石堆场的皮带上设置矿石品位在线分析仪(中子活化分析仪)，实时在线检测进厂矿石的品位。系统判断进厂矿石品位是否合格。当进厂矿石品位在设定的范围内时，系统正常运行。当进厂矿石品位一旦超出了设定的范围，系统会自动声光报警，弹出窗口信息。窗口信息包含偏差严重程度、偏差原因分析和建议处置方案；待中控调度人员确认或适当人为修改处置方案后，执行新的配矿方案，从而实现矿石品位控制的闭环管理。

以上对本方法的流程进行了示例性的描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改变，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在矿山基础地质资料的基础上，建立矿床三维地质模型；

(2)在三维地质模型的基础上，以矿石目标品位为追求，利用三维数字采矿软件的开采计划功能制定开采计划；

(3)根据开采计划依次实施穿孔作业和爆破作业，并在作业过程中分别取钻孔岩粉样和爆堆岩块样进行品位化验分析；品位化验完成后，按照一定的格式将化验结果传递至矿山数据库；三维数字采矿软件从矿山数据库获取化验结果后，根据爆破模拟功能得出爆破后的爆堆形状，同时利用矿石品位估值功能得到爆堆矿石品位模型；

(4)在爆堆矿石品位模型的基础上，利用三维数字采矿软件的配矿功能得出生产配矿方案；配矿方案给出不同配矿单元的配矿比例，并将对应能力的装载设备分配至相应的配矿单元；

(5)将配矿方案传递至设备智能调度系统，设备智能调度系统在满足配矿比例和相对偏差范围的基础上，统筹调度设备，最大化的减少装载、运输设备间的相互等待时间。

2.根据权利要求1所述的控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的方法，其特征在于，步骤(1)所述矿山基础地质资料包括矿山地形地质图、勘探线剖面图、钻孔柱状图、钻孔样品品位分析表。

3.根据权利要求1所述的控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的方法，其特征在于，步骤(1)所述矿床三维地质模型包括三维地表模型、矿床块体模型、设计终了采坑模型。

4.根据权利要求1所述的控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的方法，其特征在于，所述步骤(4)实现过程如下：

由爆堆矿石品位模型得出爆堆矿石品位分布图，结合设置的装载点数量和装载能力，设置合理的配矿单元划分参数；所述配矿单元划分参数包括：目标品位、向上间隔、向上个数、向下间隔、向下个数。

5.根据权利要求1所述的控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的方法，其特征在于，步骤(4)所述矿配方案为在满足搭配矿石品位要求的基础上，追求一定时间内的生产矿石量最大为目标，目标函数如下：

其中，i为配矿单元编号；q_i为在i配矿单元对应的装载设备的小时装载能力；T为设置的配矿时间，单位为小时；

各配矿单元剩余矿量大于等于对应的计划量：

Qi≥q_iT，i∈{1,2,…,N}

配矿后矿石各成分在设定的范围内：

其中，Z_j为某一矿石成分的品位范围，Z_ij为i配矿单元对应的某一矿石成分的平均品位。

6.根据权利要求1所述的控制水泥灰岩矿山生产矿石品位稳定的方法，其特征在于，步骤(5)所述的设备智能调度系统工作过程如下：

设备调度系统调度设备运输矿石至破碎系统并将破碎后的矿石输送进厂；在输送矿石的皮带上设置矿石品位在线检测设备，实时检测进厂矿石品位；如果进厂矿石品位检测合格，则系统正常运行；如果进厂矿石品位检测不合格，则系统声光报警提示，弹出窗口信息；所述窗口信息包含偏差严重程度、偏差原因分析和建议处置方案；待中控调度人员确认或适当人为修改处置方案后，执行新的配矿方案，从而实现矿石品位控制的闭环管理。

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