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3.5 垂直截面的方法

3.5.1 前言

传统的矿石储量是通过截面估算得来的。该方法有许多优点,其中最主要的是它可以由手工完成。其次是它可以很容易地表述、理解和检查。假通常来讲该方法是通过手工完成的。然而,许多计算机的技术可以让设计师通过计算机计算灵活地输入。工程师和地质学家通过手工设计了一些软件可以很流畅地解释逻辑。

3.5.2 步骤

以下所述方法已被明尼苏达大学Ore Estimation办公室|（惠顿，1972,1973）用于计算明尼达州铁矿石的含量。它可以很方便的适用于变质岩和沉积岩矿床。

需要准备的资料

1. 一张目前最新的规划图。这张图有合适的比例尺（通常是1英寸=100英尺）并包含以下内容：
2. 矿井表面情况，现存的边坡及其附近的各种详细的资料。
3. 各个钻孔的位置。
4. 所有四分之一截面线和边界线的位置。
5. 矿井横截面的位置。
6. 一张完整的横截面图，通过合适的比例（尺通常是1英寸=40英尺)来绘制的并包括以下内容:

(a)所有截面上的或接近截面的勘探钻孔（离下一个截面一半的距离），有着每个样品孔的详细分析。如果那样的话将需要做更多的工作和高密度的测试。而且，还有所有边坡样本的位置和分析。

(b)显示有矿体顶部未被影响的地面线。

(c)显示矿床面积的边界范围的地质构造线，贫矿（低等级）或矿产损失的原因。

规划步骤

1.钻孔样品可评估相交截面，为了方便，用颜色编码来代表不同类型的矿床 。如果矿井正在运营，所有矿井的操作或勘察会因为考虑各种矿产类型区域而破坏钻孔样本。

2.根据矿井的大概轮廓吧矿体储量的范围标在规划地图上。

3.矿井的布置应尽可能的减少资源的浪费而布置。很多因素能影响该规划，管理那些必须要移除的资源。一些方法如下如下：

（a）表土的性质；如沙、泥土、碎石、沼泽等等。这些物质将会很稳定的留在边坡处。

（b）当被开挖的时候岩石和废料的结构将稳定地得到保存下来。

（c）矿山设施的面积和位置，植被和仓库的位置都和矿坑有关。

（d）运输道路的坡度、等级和宽度取决于运输的车辆。

（e）运输平台和保护平台的数量将必须确保矿井的安全和边坡的稳定。

1. 当矿井规划图完成后，边坡倾角须绘在平面图，以保证能计算储量。
2. 如果不是与其它钻探和取样相冲突，则每个阶段的矿体将假定延伸到超出端部的一侧或100英尺距离的一半。
3. 每立方英尺体积等于每种类型矿产在阶段平面上的面积，并乘以代表截面的距离（每个相邻截面距离的一半）。一般来说，矿石或其它矿产的储量已经被确定。矿体钻探样本的浓度测试取决于选矿厂的数据(通过选矿后多大浓度的矿石会被遗留下来）。
4. 最终储量是每个阶段储量的总和。
5. 用平均每种类型矿石中所含化学元素的比重来衡量矿产的品位。

3.5.3构造一个横截面

铁矿床的一个E-W截面（640N）如图3.22.该工程是以钻孔数据和包括最终矿井的不同矿石区域的过程开始的。指示矿体的符号如下：

SU=不用钻孔或爆破就能移动的资源（土，水等等）的表面（表土）

DT=已腐烂的角岩

OP=矿石和岩石的颜色

OT=矿石或角岩

SWT=沙土沉积矿石和角岩

图3.22 将钻孔和地质信息显示在截面上（步骤1）

BES=贝塞迈矿

ODT=矿石和已分解了的角岩

LO=倾斜（低等级）矿

SW=沙土沉积矿

HM=高煤质矿

步骤1：把钻孔和地形表面标记在截面上。

步骤2：创建DDH57和DDH60的等分线。绘制岩石表面的界面。指出3个钻孔的相同的关联（图3.23）

步骤3：从表面开始，连接DDH57和DDH6间相同的钻孔并延伸到DDH6的左边。DDH57的右边延伸到二等分线的上一层面。这些线要绘制得与上覆盖面平行。通过延伸与上覆盖面平行的界面来填充DDH57和二等分线间的区域。（图3.24）

步骤4：DDH60从二等分线的左边延伸到右边以分割遗留的界面。（图3.25）

步骤5：把矿井的轮廓线叠加在截面上。因而使用一下规则：

— 矿井的底部即为贫矿

— 假定矿井底部的钻孔向外延伸50英尺

— 允许的在矿体表面的矿井倾斜角是27°，在岩石界面接近矿井底部是57°。在此之间用41°来过渡。（图3.26）

步骤6：在显示的位置有一条宽度为50英尺的路接近相交的截面。（图3.27）

图3.23：步骤2的截面

图3.24：第三步的截面

图3.25：第四步的截面

图3.26：第五步的截面

图3.27：第六步的截面

步骤7：截面上不同矿产的面积取决于所使用的测面器(图3.28）

即使在这种相对简单的情况下，很明显，一个合理的截面的结构需要像创建截面一样的准确的判断。（图3.29）仔细考虑各种细节之后，最终的矿井轮廓线须综合考虑各个截面。

图3.28 第7步（最终）截面

3.5.4计算一个矿坑的储量和品位

这个简化了的列子是从一个铁矿的实践得来的。需要阐明的概念如下：

1. 阶段完成的面。
2. 包括矿井尽头的最终矿井轮廓的开拓。
3. 一个采区的储量和平均品位。
4. 一个矿井的储量和平均品位。

尽管所有的讨论都围绕着采区1 00，相同的方法将适用于各个采区。

图3.29.Minnesota Mesabi铁矿典型的相交截面结构(Axelson, 1963).

完成的边

正如前面所述的列子一样，采区1 00（图3.30）从最外面钻孔的位置延伸了50英尺。在采区的左边，矿体出现在修改的区域。倾角为27°的矿井被建在已延长的中部。和6号钻孔相关的宽度是50英尺，是6号孔和1号孔间距离的一半。在右手边的位置，矿体很薄（25英尺)并持续的薄。倾角在距矿井底部50英尺的地方。在5号孔附近的矿体宽度为75英尺。

最终的矿体轮廓线

矿体的表面假设是平的并在海平面。以25为台阶高度。通过对每个个截面的计算，表土岩石的表面位于平均海拔为100英尺的平面。计划图见图3.31，用从被标记过的第6截面相切海拔高度为100英尺的表面。

图3.30.计算采区的储量和品位

图3.31.用曲线显示矿井的范围

矿井的底部必须现在就完成。这里有一些可能会用到的准则：

1. 通过矿体创建纵剖面并通过投影估计矿体的附加部分。
2. 延长的矿体距离等于最后截面矿体的厚度。
3. 通过最后的截面扩展一些固定的距离。比如100英尺或相邻阶段间距离的一半。

在这种特殊的情况下，可采用第二种办法。正如图3.30中看到的一样，在2号钻孔那里，矿体的最大厚度是60英尺。这些厚度从1号孔延伸到4号孔。线的投影从矿体的底部到100英尺处表面区域的a、b、c和d点，如图3.32.相同步骤正如东区厚度为40英尺的矿坑一样。最后的步骤是用光滑的曲线连接各个点。在这种情况下，各个采区的过渡是光滑的并且不需要调整。如果图3.32中个别采区和总体不符，则需要采用迭代的方法来规划。

各个采区的储量和品位

采区1 00取决于6个钻孔。计算采区平均品位的第一步是找到每个钻孔的平均品位。如果相同间隔总是一样的话所有样品的平均值就足够了。通常来讲不存在这种情况，一般都要综合考虑。结果如表3.12.每个孔的影响区域必须要计算进去。这些区域比矿体截距宽度要高。对于内部的钻孔，宽度是处于边缘钻孔宽度的一半。边缘孔的宽度范围从边线到孔的一半。对于这个采区来说，影响区域如图3.33并总结于表3.13.该采区的平均品位可通过投影区域的品位综合决定。这个列子中，Fe的平均品位是56.8%。

矿坑的储量和品位

矿坑的体积是矿坑的表面积（通过计算器和测面器决定）和矿坑阶段高度的乘积，采区1 00的高度为210英尺（表3.14）。这个矿坑的矿体的体积是4357500立方英尺。14立方英尺的储量是3111000吨。

其它采区也是相同的数据。矿坑的平均品位须综合考虑。总的储量是个采区储量的总和。

贫化由两部分组成：

——矿体的表层

——角岩

对于每个采区，每种矿产类型的区域取决于面积的计算。采区1 00的综合数据见表3.15和3.16.

图3.32.矿井底部的延伸

矿井底部的储量

有点麻烦的问题是决定怎样包含矿井底部的矿产。这个列子中西边底部的矿坑假设等高线为100英尺。在图3.33中，尾部被分为接近以下两个斜坡的五个部分。

- 棱柱（A1）

- 一个三角锥体和圆台（A2→A5）。

A1、A2和A3的等角投影图见图3.34.单独的部分见图3.35.通常计算棱柱的公式是：

图3.33.矿井底部体积的计算

表3.12.钻孔的均值分析(Pfleider, 1962).

表3.13.各采区平均值分析表

S1和S2是顶部和底部的表面积，相对的，h是高度。直锥常用的体积公式是

R是底面的半径

圆台的体积公式为

r1是下底半径，r2是上表面的半径。

表3.14矿体吨位和品位汇总表(Pfleider, 1962).

表3.15表层资源汇总表(Pfleider, 1962).

表3.16角岩汇总表

运用3.12的准则计算A1，可得

VA1= 0.5(60 times; 240 256 times; 240)100 = 3, 792, 000 ft3

对与A2部分，底部和顶部的半径取决于该区域的中心线。如下：

r1 = 293 ft

r2 = 60 ft

图3.34 A1、A2和A3的等距视图

图3.35 矿井底部体积的分解视图

露天矿的规划和设计：基本原理

扇形区域的坡口角度theta;是45°。因此，

对于A3区域

和A4、A5一样，

故西边尾部的总体积为：

计算得的吨位因数是，产量为590000st。通过包含图中的界面可以找到角岩和岩石的缝隙。

为了计算矿井的储量和品位必须计算：

- 矿石的贫化

- 稀释

- 研磨

3.6 把矿体垂直分割的方法（等高线的分级）

iso-grade轮廓线是一种不太经常使用的显示矿区等级的技术。虽然使用这种技术的原因有很多种，最主要的一个是在所考虑的例子中，实际上勘探的钻孔的方向是多种多样的。对于这个例子，使用Cherrier (1968)的方法和数据证明决定吨位和等级的技术的应用和完成矿井尾部纵剖面的应用。图3.36是一张显示矿体钻孔位置和地表地势的规划图。这种栅格系统是已经被迭代了的。在图3.37到3.41中，抛弃4、8、16和20部分。第2和22部分的钻孔显示没有矿体的存在。使用钻孔数据和沉积矿的知识可以创建品位轮廓线。矿坑的轮廓线可以使用第五章描述的步骤来开展。第五横切面可以看到纵剖面部分3200N沿着矿坑接近轴线。这部分见图3.42.建议岩石力学研究东边尾部的45°倾角和西边50°角。从这些钻孔可得，西边2到4之间的矿体和东边20到22之间的矿体必须终止。等级轮廓线用来描述图3.43中的这种情况。检查代表最终矿坑的规划(图3.44），

图3.36 显示钻孔位置的规划图(Cherrier, 1968).

和纵切面部分，决定了把矿坑的体积包含到4和20部分而不是让它们单独分开。改变纵向长度的影响以为了得到最终正确的体积。以下各式可应用于东边和西边的终了部分：

4采区 阶段地区 影响距离（英尺）

3.0 200

0.2—0.3 225

0.12—0.2 250

超负荷 300

图3.37. 显示了品位轮廓线和矿坑轮廓线的4采区(Cherrier, 1968).

图3

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