夏世羽

(羅甸縣自然資源局，貴州 羅甸 550100)

傳統(tǒng)的采礦方法選擇系統(tǒng)主要借助于專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)制來(lái)建立采礦方法查詢庫(kù)，此系統(tǒng)未能根據(jù)采礦方法選擇的決定性因素即開(kāi)采技術(shù)條件如：礦體上下盤穩(wěn)固性、自燃性、地表陷落等建立[1-2]。而模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等選擇方法適用于在符合決定性因素條件下對(duì)回采率、損失率和貧化率等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)選[3-4]。使用C++或Visual Basic語(yǔ)言編寫的桌面應(yīng)用程序不利于礦山企業(yè)廣泛使用和在移動(dòng)端使用[5-6]。在礦山實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，隨著礦床賦存條件的不斷變化特別是礦體厚度和傾角變化，需要根據(jù)礦山生產(chǎn)能力和市場(chǎng)礦產(chǎn)品需求采用不同的采礦方法，以適應(yīng)礦山發(fā)展[7]。通過(guò)將當(dāng)前通用規(guī)范的采礦方法及其適用技術(shù)條件因素和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等提煉出能利用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)的數(shù)據(jù)，采用PHP和HTML等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建出在互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)使用的采礦方法選擇系統(tǒng)。

1 采礦方法及其技術(shù)條件

當(dāng)前通用規(guī)范的地下金屬、非金屬礦采礦方法分為三大類，對(duì)于每一類采礦方法，通過(guò)收集整理當(dāng)前各教材、手冊(cè)和最新研究成果，從采礦方法適用技術(shù)條件，礦塊布置和結(jié)構(gòu)參數(shù)，采準(zhǔn)、切割和回采工藝等方面進(jìn)行區(qū)分，排除相似變形采礦方法和已經(jīng)過(guò)時(shí)淘汰的采礦方法[8-11]，有32種當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的采礦方法如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)采礦方法

通過(guò)收集整理分析，影響地下金屬、非金屬礦采礦方法選擇的技術(shù)條件因素有16種[8-10]，可以將其劃分為四個(gè)類別，分別為礦體自身?xiàng)l件：含礦體厚度、傾角、埋深、礦體相鄰性、廢石夾層、結(jié)塊性、自燃性、礦體穩(wěn)固性、礦石品位分布和礦石類型10種；圍巖條件：含礦體與圍巖接觸面規(guī)則度、接觸面品位、礦體上盤圍巖穩(wěn)固性和礦體下盤圍巖穩(wěn)固性4種；其他條件：含地表下沉條件、地下水涌出量2種。

每種因素根據(jù)它的變化范圍可以歸為不同的類別，如礦體厚度有水平、緩傾斜、傾斜、急傾斜等4類；礦體穩(wěn)固性有很穩(wěn)固、穩(wěn)固、中等穩(wěn)固、不穩(wěn)固、很不穩(wěn)固、極不穩(wěn)固等6類。如果在每一種開(kāi)采技術(shù)條件的每一變化類別都有唯一對(duì)應(yīng)的采礦方法條件下，可計(jì)算出需要的采礦方法總數(shù)量T如下：

式中：

A：礦體傾角條件總數(shù)；B：礦體厚度條件總數(shù)；C：礦體深度條件總數(shù)；D：上盤巖石穩(wěn)固條件總數(shù)；E：礦體相鄰條件總數(shù)；F：礦石結(jié)塊條件總數(shù)；J：下盤巖石穩(wěn)固條件總數(shù)；H：礦體夾層條件總數(shù)；I：礦石自燃條件總數(shù)；G：礦石類型條件總數(shù)；K：礦位分布條件總數(shù)；L：礦巖接觸面條件總數(shù)；M：地表下沉條件總數(shù)；N：地下水條件總數(shù)； O：礦體穩(wěn)固條件總數(shù)。P：礦巖面品位條件總數(shù)。

計(jì)算結(jié)果T>1.32×107，則滿足每一種技術(shù)條件的采礦方法理論上需要1000多萬(wàn)種，但在實(shí)際工程中，有的采礦方法適用某一技術(shù)條件的多個(gè)類別，目前32種標(biāo)準(zhǔn)采礦方法滿足了大部分技術(shù)條件變化。

2 采礦方法選擇系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

2.1 技術(shù)條件的數(shù)據(jù)抽象

對(duì)于影響采礦方法選擇的每一種技術(shù)條件，將其分類抽象為適合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的數(shù)字編號(hào)，以利于數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和提高運(yùn)算速度。因16種技術(shù)條件抽象出來(lái)的數(shù)據(jù)是離散的，采用枚舉類型可以列舉出每一種條件的分類數(shù)字編號(hào)，如將礦體傾角變化抽象出集合：[1 2 3 4 5]，共5種取值情況，如表2所示。

表2 礦體傾角條件數(shù)據(jù)抽象

將礦體厚度變化抽象出集合為：[1 2 3 4 5 6]，共6種取值情況，如表3所示。

表3 礦體厚度條件數(shù)據(jù)抽象

同理，可以將其他14種技術(shù)條件抽象出相應(yīng)的枚舉類型的集合。再將抽象出來(lái)的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)MYSQL中。

將所有技術(shù)條件分別抽象出數(shù)據(jù)后，即可根據(jù)每一種采礦方法對(duì)應(yīng)的技術(shù)條件建立相應(yīng)的采礦方法數(shù)據(jù)記錄。對(duì)于任意一種采礦方法，可以通過(guò)收集該采礦方法的標(biāo)準(zhǔn)適用技術(shù)條件和在不同礦山的使用技術(shù)條件來(lái)歸納出該采礦方法的適用范圍。如削壁充填采礦法適用條件如下：礦體厚度為水平或微傾斜礦體，礦體傾角及埋藏深度不限；對(duì)于相鄰礦體同樣可使用該采礦方法進(jìn)行地壓管理和分別回采礦石；對(duì)礦石結(jié)塊性和礦石自燃性沒(méi)有要求，對(duì)礦體和上下盤巖石的穩(wěn)固性不限，但該采礦方法僅適用于高品位礦石或者貴重金屬礦石開(kāi)采，否則成本較高，同時(shí)要求礦巖接觸面規(guī)整，否則礦石損失率和貧化率較高；該采礦方法對(duì)礦巖接觸面品位和地下水條件不限制，均可使用；特別是在地表不許下沉的條件下使用該采礦方法較為有利。從該采礦方法的適用技術(shù)條件中抽象出每一種技術(shù)條件對(duì)應(yīng)的枚舉數(shù)據(jù)記錄如表4所示。

表4 削壁充填采礦法枚舉數(shù)據(jù)記錄

2.2 采礦方法選擇系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

對(duì)于表1中的每一種采礦方法，通過(guò)上述方法可以歸納出所有的技術(shù)條件所對(duì)應(yīng)的枚舉數(shù)據(jù)，并收集和統(tǒng)計(jì)該采礦方法對(duì)應(yīng)的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，如礦石貧化率、礦石損失率、生產(chǎn)能力和采切比等和其他需要說(shuō)明的信息數(shù)據(jù)，從而建立完整的采礦方法選擇系統(tǒng)數(shù)據(jù)表。

對(duì)建立的采礦方法技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件指標(biāo)數(shù)據(jù)表進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前技術(shù)條件下空?qǐng)霾傻V法和崩落采礦法不適用于礦體埋藏較深、礦體相鄰以及地表不許下沉等因素；對(duì)于任何傾角和厚度的礦體，空?qǐng)霾傻V法和充填采礦法都已全覆蓋；而對(duì)于傾斜、急傾斜的薄礦體則沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的崩落采礦方法。

3 采礦方法選擇系統(tǒng)界面接口設(shè)計(jì)

將動(dòng)態(tài)編程語(yǔ)言PHP用于數(shù)據(jù)處理和與數(shù)據(jù)庫(kù)MYSQL交互，實(shí)現(xiàn)從服務(wù)器端到用戶客戶端的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出，通過(guò)結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言SQL的比較運(yùn)算符和匹配運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)采礦方法選擇時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢處理，數(shù)據(jù)處理流程圖如圖1所示。

在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，將不同的處理過(guò)程封裝為函數(shù)形式，便于修改調(diào)試和代碼重用，其中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)驗(yàn)證函數(shù)代碼如圖2所示：

圖1 數(shù)據(jù)處理流程圖

圖2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)驗(yàn)證代碼

利用標(biāo)記語(yǔ)言HTML和CSS顯示控制在瀏覽器端顯示輸出效果，在瀏覽器端顯示用戶訪問(wèn)界面如圖3所示。

圖3 采礦方法選擇系統(tǒng)用戶界面

4 采礦方法選擇系統(tǒng)的使用

某鐵礦開(kāi)采技術(shù)條件為：平均地質(zhì)品位31.4%，屬低品位礦石，礦體有上下兩層，相隔距離15 m，上層礦體平均傾角15°，下層礦體平均傾角35°，屬緩傾斜到傾斜礦體，平均厚度9～12 m，礦體最小埋深100 m，地表不允許陷落，礦體頂?shù)装鍨閳?jiān)硬巖石，屬穩(wěn)固圍巖。

將該開(kāi)采技術(shù)條件提煉出相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入到圖3選擇系統(tǒng)中，顯示結(jié)果如表5所示，選擇結(jié)果同時(shí)顯示最佳采礦方法和該采礦方法損失率、貧化率等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并備注該采礦方法其他收集數(shù)據(jù)。

表5 采礦方法選擇結(jié)果

在某些輸入條件下，此系統(tǒng)選擇的結(jié)果有多種可選方案，表明在該開(kāi)采技術(shù)條件下有多種可行的采礦方法，此時(shí)可以查看每一種采礦方法的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)比不同采礦方法的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差異，礦山企業(yè)根據(jù)自身生產(chǎn)設(shè)備，技術(shù)力量和生產(chǎn)能力情況，如要求損失、貧化低，或者要求生產(chǎn)能力大，或者要求生產(chǎn)組織工藝簡(jiǎn)單等選擇最適合當(dāng)前需要的采礦方法。

5 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)每一種標(biāo)準(zhǔn)采礦方法技術(shù)條件抽象為便于數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和關(guān)系運(yùn)算的枚舉集合類型，采用網(wǎng)絡(luò)編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)從服務(wù)器端到客戶端的數(shù)據(jù)傳輸，從而建立標(biāo)準(zhǔn)的采礦方法選擇系統(tǒng)。

(2)該系統(tǒng)采礦方法及其開(kāi)采技術(shù)條件數(shù)據(jù)來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)采礦方法，系統(tǒng)選擇結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可以在移動(dòng)設(shè)備上通過(guò)瀏覽器使用，操作簡(jiǎn)單、方便快捷，能隨時(shí)根據(jù)礦山條件變化選擇采用合理的采礦方法，不因個(gè)人知識(shí)面的局限性錯(cuò)選或漏選合理的采礦方法。

(3)對(duì)于深部或者其他復(fù)雜地質(zhì)條件下的礦體，研發(fā)出新型采礦方法及其適用技術(shù)條件后，該采礦方法及其適用技術(shù)條件存入此系統(tǒng)作為一種新的標(biāo)準(zhǔn)采礦方法，從而為其他相似條件的礦山在采礦方法優(yōu)選時(shí)提供參考。