【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及露天矿山，尤其涉及一种基于精细化模型露天矿安全成本核算及境界优化方法。
技术介绍
1、露天开采是矿山开采主要方法之一，具有安全性高、大型设备进场快、成本低、产量大的特点，在较短时间内就能获得高收益。但露天开采也存在着一定缺陷，开采过程需开采和剥离大量的岩石，不可避免地会对地表地形、地下水、林地草地、动物栖息环境等产生不利的影响。除此之外，露天矿山因岩层的失稳与扰动常常存在着滑坡风险，对矿山产生经济损失和不利影响。
2、为了降低滑坡所带来的安全风险和财产损失，矿山针对边坡采取了一系列监测手段和加固措施以预防预警边坡失稳，如微震、锚杆测力计、多点位移计等监测设备和锚杆、锚索、格构梁等加固手段，对推动矿产资源的安全高效开采、降低露天矿山开采经济损失具有重要的理论和实际意义。
3、由于矿山块体模型的引入，浮锥法得到了广泛的应用。通过地质钻孔勘探、数据搜集、导入地质数据库、三维矿山建模软件处理数据库，构建露天矿山矿体的块体模型。块体模型即在三维维度上，将要开采范围内的矿岩划分为一个个的块体，每个块体都被赋予多种属性，极大方便了矿山设计优化和数值计算。
4、当前，国内外不少学者针对露天矿山成本核算和最终境界优化进行了一系列研究，并取得了不少成果，但存在如下问题：在露天矿山成本核算诸多研究中，比如“xu x c,gu x w,wang q.production scheduling optimization considering ecological costsfor open pit me
5、因此，需要构建露天矿山监测加固安全成本公式，以量化预防矿山边坡失稳中与监测及加固相关的安全成本。露天矿山监测加固安全成本核算不仅为矿山企业露天境界优化设计提供参考，更好地权衡投资与安全的平衡，还有利于相关部门监督矿山企业行为，以确保采取必要安全措施以减少滑坡风险预警安全事故。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于精细化模型露天矿安全成本核算及境界优化方法；通过考虑由表及里的三维地质模型及岩体参数的空间变异性，实现对岩体力学参数的精细化表征，据此建立矿山精细化块体模型，以实现对矿山边坡稳定性的精细化评估与监测，在具有滑坡风险区域，量化在监测预警和边坡加固等方面投入的安全成本，并结合矿山开采成本优化得到同时考虑经济与安全成本的露天矿山最终境界。
2、一种基于精细化模型露天矿安全成本核算及境界优化方法，包括以下步骤：
3、步骤1：通过岩石质量指标rqd和节理分布确定地质强度指标gsi样本值，使用矿山建模软件建立露天矿山精细化岩体质量表征模型；
4、通过无人机倾斜摄影测量建立矿山数字地面模型，通过钻孔岩芯计算岩石质量指标rqd，以及通过无人机摄影边坡表面的节理分布，确定岩体结构类型。结合岩体结构类型和结构面条件确定地质强度指标gsi样本值；在矿山建模软件3dmine中采用地质统计学原理进行地质空间变异性统计和地质强度指标属性插值，从而建立由表及里的露天矿山精细化岩体质量表征模型；
5、步骤2：基于露天矿山精细化岩体质量表征模型，结合地质强度指标gsi和岩石力学指标，应用地质统计学方法结合hoek-brown准则计算岩体力学参数，建立表征岩体物理力学参数空间变异性块体模型；采用三维映射的方法，将岩体物理力学参数空间变异性块体模型通过网格划分程序生成网格，通过数据接口导入数值模拟软件中，对每个网格单元赋予参数，获得精细化力学参数数值模拟模型；
6、步骤3：建立露天矿山监测设备和加固手段的安全成本核算公式，并建立露天矿山用于边坡监测设备和加固手段的计量、计价规则方法；
7、步骤3.1：为了核算露天矿山监测设备和加固手段的安全成本，建立露天矿山监测设备和加固手段的安全成本核算公式，即根据监测设备成本cme、边坡加固成本csr、后期维护更新成本cma计算露天矿山监测加固安全成本；
8、其中所述露天矿山监测加固安全成本cms的计算公式如下：
9、cms＝cme+csr+cma (1)
10、步骤3.2：根据风险区域建立露天矿山边坡监测加固工程量计量规则和综合单价计价规则，分别计算监测设备成本、边坡加固成本、维护更新成本；
11、所述监测设备成本cme、边坡加固成本csr、后期维护更新成本cma利用工程量和综合单价分别确定，具体为：
12、cme＝∑nme，i·ccp，i (2)
13、csr＝∑nsr，j·ccp，j (3)
14、cma＝∑(ch·t+pu) (4)
15、式中：nme，i为第i种监测设备的监测工程量，ccp，i为第i种监测设备的综合单价，nsr，j为第j种加固措施的工程量，ccp，j为第j种加固措施的综合单价，ch为进行维护或更新所需的人工工时费用，t为进行维护和更新的时间，pu为更换的零件价格；
16、其中计算露天矿山针对第i种监测设备的综合单价ccp，i的方法如下：
17、ccp，i＝cep，i+cin.i+cde，i (2)
18、式中，cep，i为第i种监测设备的设备价格，cin.i为第i种监测设备的安装费用，cde，i为第i种监测设备的调试费用；
19、计算露天矿山针对第j种加固措施的综合单价ccp，j的方法如下：...
【技术保护点】
1.一种基于精细化模型露天矿安全成本核算及境界优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于精细化模型露天矿安全成本核算及境界优化方法，其特征在于，所述步骤1具体为，通过无人机倾斜摄影测量建立矿山数字地面模型，通过钻孔岩芯计算岩石质量指标RQD，以及通过无人机摄影边坡表面的节理分布，确定岩体结构类型；结合岩体结构类型和结构面条件确定地质强度指标GSI样本值；在矿山建模软件3Dmine中采用地质统计学原理进行地质空间变异性统计和地质强度指标属性插值，从而建立由表及里的露天矿山精细化岩体质量表征模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于精细化模型露天矿安全成本核算及境界优化方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于精细化模型露天矿安全成本核算及境界优化方法，其特征在于，步骤3中所述建立露天矿山用于边坡监测设备和加固手段的计量、计价规则方法具体如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于精细化模型露天矿安全成本核算及境界优化方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种基于精细化模型露天矿安全成本核算及境界优化方法，其特征在于，所述露天矿山净现值NPV计算如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于精细化模型露天矿安全成本核算及境界优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于精细化模型露天矿安全成本核算及境界优化方法，其特征在于，所述步骤1具体为，通过无人机倾斜摄影测量建立矿山数字地面模型，通过钻孔岩芯计算岩石质量指标rqd，以及通过无人机摄影边坡表面的节理分布，确定岩体结构类型；结合岩体结构类型和结构面条件确定地质强度指标gsi样本值；在矿山建模软件3dmine中采用地质统计学原理进行地质空间变异性统计和地质强度指标属性插值，从而建立由表及里的露天矿山精细化岩体质量表征模型。
3.根据权利要求1所述的一种基于精细化模型露天矿安全成本核算及境界优化方...
【专利技术属性】
技术研发人员：关凯，李桂奇，朱万成，杨天鸿，邓文学，刘溪鸽，张鹏海，牛雷雷，刘洋，李金多，贺忠媛，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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