露天锰矿开采土石方剥离及采矿量计算

徐忠安

(云南建水锰矿有限责任公司，云南 建水 654399)

1 露天矿山剥离和采矿量计算原理

1.1 方格网法

方格网法是用固定尺寸的方格网对挖方范围有规则的分块，先计算出每个小方格块的体积，体积之和就是整个挖方体积。这种方法充分利用了计算机的数据处理功能，计算结果惟一，方便直观，精度相对较高，适用范围广。选取的方格网大小决定了最终的计算精度。

1.2 断面法

断面法计算的基本原则就是将不规则结构体分割成相对比较规整，可以用数学方法近似计算的结构[1]。同时切割出来的断面也有不同的体积计算方法。

2) 以切割形成结构的上下面为顶底面计算：以切割形成结构的上下面为顶底面计算面积时，以顶面面积s1和底面面积s2及顶底面之间的台阶高度h为依据来计算体积。确定s1和s2面积时以对应面的水平投影面积代替。h的确定比较复杂，可分别求出顶、底面的测量标高的平均值Z顶、Z底，h=Z顶-Z底(h为顶、底面测量标高平均值之差)。计算公司为：V=s1+s2×0.5×h；这种方法要求测量的高程点均匀、有规律，取舍高程点的人为倾向对结果可能造成一定影响[2]。在土石方挖掘量比较大时，每一切割结构体的h都同时偏大或偏小，对最终结果的影响较大。

该方法工作量大，计算过程复杂，容易出现差错，不易校对，不适于操作，但适用于结构变化比较均匀的情况。

1.3 直接切割法

1) 手工直接在图纸上切割计算，与断面法类似。凭借观察将结构划分为比较规则的可以用数学方法直接计算的形状，用比例尺在图纸上量出长度及距离，根据观察得到相应的高程差，分别计算出单个形状的体积，体积相加就得到总体积。这种方法直观，但精度差、误差大、无法纠正。

2) 在计算机上切割计算，与上述方法类似，只不过具体的切割过程避免了手工制图操作上的误差，但依然需要采用人为方式来确定挖方体积结构的高度。直接切割法计算，误差较大，可核对及可比性差，且无法纠正。一般不采用这种方法进行矿山土石方剥离量和采矿量的计算。

2 剥离体积计算方法的比较

以某矿山掘进实例为范本，对3种体积计算方法进行了比较。

2.1 方格网法

采用20 m×20 m的方格网，采用南方CASS 7.1软件计算得某月挖方量为17 380.7 m3。方格网土方计算统计见表1。

表1 方格网土方计算统计

2.2 断面法

断面切割后土方计算结果见表2。

表2 断面法土方计算结果

2.3 直接切割法

根据实测地形图可划分为1个矩形和2个三角形(如图1所示)，h为7 m，代入公式V=S×h可得以下结果。

V1=S1×h=28.83×7=201.81 m3

V2=S2×h=2 262.1×7=15 834.7 m3

V3=S3×h=223.2×7=1 562.4 m3

V∑=V1+V2+V3=201.81+15 834.7+
1 562.4=17 598.9 m3

计算某月挖方量为17 598.9 m3。

图1 实测地形分割示意

2.4 3种方法计算结果对比

采用3种计算方法所得结果相差较大(见表3)，我们将3种计算方法所得结果的平均值为施工量的绝对值，那么从表中可以看出与绝对值相差最小的计算方法是断面法，相差最大的是切割法，所以在露天开采土石方剥离量及采矿量计算时，尽量采用断面法进行计算[3]，避免承包方与施工方在验收及计量上的争议。

表3 3种方法计算挖方量的对比

3 结 语

露天矿山开采土石方剥离量、采矿量计算工作是一项认真而仔细的工作，计算成果是否准确，直接关系到承包方和施工方的经济利益，所以选择计算方法至关重要。将方格网法、断面法、切割法3种方法的计算结果与平均值对比，发现采用断面法计算的结果，误差比较小。而采用切割法计算的结果，误差比较大。经过多年的实践比较，露天矿山的土石方剥离量、采矿量计算工作采用断面法进行计算，取得了较好的效果，有效地避免了承包方和施工方在验收及计量方面带来的争议。

参考文献：

[1] 涂群生.对土石方计算的几点技巧的探讨[J].地理空间信息，2006，4(3)：76-77.

[2] 唐卫东，郭四泽.基于全站仪的不规则面土石方测量方法[J].湖南交通科技，2004，30(2)：49-50.

[3] 青盛.特点条件下的土石方计算方法[J].桂林工学院学报，2004，24(3)：349-351.