山达克露天铜矿设计中的一些问题.pdf

j 占 罄 l『 - - 山达克露天铜矿设计中的一些 问题 了p上t 北京 有色冶金设计研究总院 吴翻粪 丁p 6 2 f ， ’ ＼ 一 ’ ’ 【 摘要 】 本文针对山达克露天铜矿．论述了利用 “ O P M 电算程序方法匿定开采境界的正砖 性，分析了 台阶高度对生产过程各环节的嚣响．确定台阶高度时应鲦台考虑各种因素．对于开拓运转方 案和边界品证可旺出现的问题提出了对策 ． 关键词，开采境罨台阶高度开 铜 霭舸 1 前 舌 山达克铜金 工程是一 项采选 冶联 合企 业 建设工程 。 由中国冶金 建设总公 司总承包建 设 ， 北京有色 冶金 设计 研究总 院 简称E NF I 为设计分 包 。 该工程在 巴基斯 坦俾 路支省西部 边陲地 区，东 临阿富汗3 8 k in，西邻 伊 朗 1 6 k in，地 处戈壁沙漠丘 陵 区。海拔标 高 约 1 0 0 0 m， 地 表没 有植被 。 气候 干燥 炎热 ，最 高达4 9 ． 8 ℃ 。 降雨稀 少，年平均仅2 2 ram。罕无 人 烟 ，建 设 条件之差 已让西方 国家却步 。 山达克铜矿区位于查盖钙碱系列岩浆岩 中。岩浆岩西起伊朗西部，东至巴基斯坦西 部 及阿 富汗 南部 地 区， 呈 东 西 走 向，长 达 3 6 0 0 k m。晚 白垩世一渐 新世 的 沉 积 岩 粉 砂岩受到岩浆岩 云英闲长岩的侵蚀， 而 形成 了山达克斑岩铜 矿。 山达克 铜矿区共有兰个 斑 岩 铜 矿 体 东、南、北三个矿休。南矿休埋藏浅、品位 较 高、地质矿量较多 、勘探 程度较好而优 先 开采 。 目前 露天铜矿首 先开采对象 即为南 矿 体 见图 1 。 露天矿 有 可 采 矿 量7 8 0 0 万t ，铜 品位 0 ． 4 3 4 ，金0 ． 4 7 6 g ／ t ， 平均剥采 比1 ． 9 I t ／ t 。 矿石年产量4 2 5 万t ，生产剃 采 比3 t ／ t 。采用 拓运输边界 品位山达克 磊天铜 矿 谈-叶 图1 南矿体 开采示意 图 中国制 造的2 5 1 mm牙轮钻机 ，1 0 m。 电铲， 6 8 t 卡车 。生产服 务年限2 0 年 。基 建 剥 离量 1 5 8 0 万t 已于1 9 9 4 年3 月完成，采矿 三太设备 钻机 、电铲 、卡车性能考 核 已大大超 过 合同规定的考 核指 标，露天矿 已移 交 巴方生 产 。 现就 山达 克露天铜矿设计 中的一些 问题 提 出看 法供研讨 。 2 露天开采境界 圈定的方法 我院在 1 9 8 1 年 已开发 编 制 了 “ O P M” 圈定露天矿境界电算程序方法，并在德兴二 期工程 圈定境界时成功的 圈定 了钢厂 露天矿 的开采境 界，工程设计上 利用 电算程序 圈定 境界 ，当时在 国 内是第一 例。作者 曾在 有 色矿山1 9 8 2 年第6 期撰文介绍电算 程 序和 圈定方法 等详细 内容 。事 隔 1 O 年， 1 9 9 1 年 在 巴基斯坦 山达克铜金 工程露天锕 设 计 中， 山达克露天铜矿设计中的一些问题昊国聋 维普资讯 叉成功 运用 “ OP M”程序 圈定 了 山 达 克露 天铜矿开采 境界 。 “ OP M”程序 系统约有 1 5个 主 程序， 包括 ； G E NB M程序是建立采矿模 型、生 成单 元块 模型B M的 程序； TO P O 程序输入矿区地表标 高，形 成 TP 文件的程 序j 模 板程 序 输入最终 边坡角 形 成TM 模 板文件 j F I NA程序 这是 经济程序 ，输 入 技 术经济指标，计算模型中每个单元块的净价 值，生成海量文件WH ，建立经济模型。 CO NE 程 序 这是 圆锥开采 程 序 ，是 程序 中最 关键、打 印出圈定结 果的程序 。 其他 主程序不一 一 介 绍 。 “ OP M 非 常 实用和灵 活，规定 一个盈利值 指标，便 能 圈 出一 个开采境界 。分掰辅 久若干个盈 乖 } 值 则能得 出若干 个开采境界 。从 中选择一 个合 乎要 求 、最优 的开采境界 。 为了说明电算程序圈定开采境界的优越 性，不妨 将这两个露天矿境界 圈定分别做一 些对 比 见表 1 和表2 。 表1德兴铜矿铜 厂露天铜矿境界 圈定 比较 表2 山达克铜金工程嚣 天铜矿 境界圈 定 比较 从 上述对 比可 以说 明尽管 输入的经济 指 标和最终边 坡角有差异而产 生 不 同 的结 果，但 总的来 看， “ O PM 程序 圈 定 结果 指标 比其他公 司的要好 。比人工圈定的结果 更要好得多 。因此 1用移 动圆锥原理 的电算方法能满 足复杂地形条件 ，埋 藏条 件、工程地质条件 复杂的矿体 圈定境 界，非 常实用而灵 活 。 2 “ O PM 程序 系统 能 满 足各种 不 同原则 圈定 开采境 界 。对 于 大 ．中 型矿 休 只要 能建 立矿体模 型的 露天矿 ，初步设 计时宜当甩电算方法确定最优的境界。 3 “ O P M”程 序系统克 服 了 人工 圈定 境界时的不 准确 性 、不科 学性， 它能 扫 描寻 找到一个优 化境界 ，设 计中很值 得推 广 应 用的先进设 计方 法。 3 台阶高度 1 9 8 7 年 出版的 采 矿 手 册 中 写 到； 8 m。 以上斗窑 电铲 采用1 2 ～ 1 5 m台 阶 是 台适 的 。山达克 露天 铜矿使 用1 0 m。 电铲， 台阶高 度是 1 2 m还是 I S m 曾发生 过 分 歧，在 此作 一 些探讨 。 在 国外 ， 采甩8 m。 以上 斗容 电铲 的 、使用 宥色矿l山一】 9 9 5 ． 4 维普资讯 1 2 m或1 5 m 台阶高度的露天矿都 有，据 不完 全的统计至少有1 O 多个露天矿采 用1 2 m 或接 近1 2 m台阶高度， 见表3 。 从 表3 可看 出，大型 电铲 装备的 大 型矿 寰3 国外大型露天矿采用1 2 m台阶高度矿山实例 ．穿孔 A． Y z 一3 5 牙轮钻机效率． m／ 台 班 每孔深 度 ．I 1 1 每班孔数．孔 8 0 t 4 5． T 80 7．5 4． 6 假定技 率相同 ．以便 对 比每 班 需 完成 的孔数 ．说 明 台阶 高 度 1 2 r n时多 移位 l 扶 ．纯 穿 孔 作 业 时间碱 少。穿 孔 蝗 率 应 圪 B． YZ一 3 5 一 捉站 深 ，m t 7 l T t 5 m时低 ． 3 ． 果 装 1 0 m 电铲挖 掘高度 ．m 允许 台阶 高度 ．r la A． 电铲效率。t ／ 台 班 每 米 电铲 工作线 矿岩 量 ，t ／m 每班 电铲 推进 长度 ，m 电铲移 动步距 。m 台 班电铲移动数，次／ 台班 B． 滚 石 崩蓓砸 铲机 率 4 ． 新 水平 开拓 速 度 新 水平 开 拓时 间 ，月 生产 能 力要 隶年 下降 速度 ．m／a 5 ． 贫化损 失 2．3 1 B 稍有 利 l 3 ． 6 l 6． 3 5 966 284 24 8． 9 2 稍釜 2． 9 I 8 稍不 利 2 r n 台陆高度，台班电铲需多 1 次移位 ，电铲 效率 要 比 t 5 m 高度 低 ． 露天 矿 生产能 力要 求年下 降速 度等 于 或小 于1 2 i 1 1 时 ．姒 l 2 m 台阶 对保 证 生产能 力有私 当 要求 年下 降建度 l 3 ～ 】 5 r n 时 ． 刚 t 5 m台阶 对保 证生 产能 力有 利 ；当要 求下 降速度 l 8 r n 时 ， 应 当说 对 1 2 m台阶有 利 ． 山迭 克露天 铜矿设 计中的 一些 问题 吴国 l薄 。 维普资讯 山并不是都采用1 5 m台阶高度，因为台 阶高 度与矿岩性质、矿体赋 存 条 件 穿 孔 ，爆 破，采装、开拓运输，安全，贫化损失等诸 因索有关。因此考虑台阶高度时，不自 B 单纯 考虑采装设备，有的露天矿可能因为某种因 素为主要矛盾，因而用1 2 m台阶高 度}有的 露天矿可能因为另一种因素为主要矛盾，而 用 1 5 m台阶高度。下 面按照 山达克 露天铜 矿 实际情况作一些比较 见表4 。 由于台阶高度与许多因素 有 关，表4 中 只列出主要因素，而有些因素又很难定量的 比较。应当说，台阶高度l 5 m时，对新 水平 开拓速度和贫化损失以及大块率是不利的， 但对穿孔，爆破、采装工作效率是有利的。 台阶 高度 1 5 m时 的主 要问题是 y z 一3 5 钻 机 一 次连续钻孔只有1 7 m，钻机本身满足 不了加 上超钻2 ． 5 m后，必须有1 7 ． s m F ,深的要求。 如再加上台阶平面起伏，高低不平，钻机穿 孔深度 比1 7 ． 5 m更太就 更不能 满 足要 求。 美 国福陆公司在德兴工程基本设计中，要求钻 机能穿孔1 9 ． 5 m深， 以满足1 5 m台阶高度和台 阶起伏不平时的要求。考虑到这个技术因素 后，山达克露天矿采用1 2 m台阶高度是适 当 的。生产期间，钻机穿孔深度得到解决时， 把 台阶高度改为 1 5 m，充分发挥 1 5 m台 阶 高 度的优点对生产会更有利。 4 开拓运输方案选择 山达克露天锕矿区内地形 为 低 山 丘陵 区， 地势 比较平缓 ， 地形最 高标 高 近l O 0 0 m， 露天 矿上 口长 9 5 0 m，宽8 5 0 m。堑沟 口 标 高 9 5 6 m，采场底标高6 2 6 m。9 5 6 m标高以 上山 坡部分仅约5 0 m，基本上为凹陷露天 矿。矿 石粗破碎站离堑沟 日仅2 5 0 m。废 石 场 就在 露天矿边缘，排土场坡脚距离露天矿上口边 缘l O O m。矿岩运输距离短。设计 }1 确 定 采 用汽车运输的方案。 在开拓 运输线路 方式 设计时，对 比了两 种开拓运输线路，即螺旋线 路 和 折 返线路 见表5 。 裹5螺旋线路与折返线路比较 序号 比较项 目 螺旋线路 折返线路 1 境 界 内矿岩 盈 ， t 2 Z S B O 2 3 5 8 0 其中 岩石量．万t 】 5 0 0 l 5 7 3 0 平 均剥采比，t ／t 】 ． 9 1 2 0 0 2 年来剥总量，万t ／a 【 0 0 l 7 4 0 0 汽车运{ 旨 效翠 万t ／ 台 a 5 3 ． 1 5 2 ． 7 4 生产费用，嘶 1 0 0 1 0 4 螺旋线路方式 见图2 无回头 曲 线转 弯，行车条件好，引起的扩帮量少7 0 0 万t ， 年剥离量减少4 O 万t ，对减少投 资，节 约生 产费用均有好处，其主要缺点是工作线推进 方向经常变化，呈旋 转 状 见 图3 。生产 管理要求严格，否则影响新水平下降，影响 生产 。 雷3螺旋线 路工作线摧 进方向 折 返线 路方式 见 图4 ，经 过 多 个 回 头弯才 能进入坑底 。由 于回头时要保 证最 小 曲线半径，引起扩帮量增加7 0 0 万t ，使生产 有色矿山一l 9 9 5 ． 4 维普资讯 剥离年增加4 0 万【 ，但工作线推进方向 基 术 保持 由东 向西 ，折 返线 路集中在衷帮，相对 来说，生产管理容易一些。 图4 折返路线 方式 设计时，考虑到两种布置方式技术上都 是可行的，螺旋线路布置行车条件和通过能 力较好，少剥离，只要重视计划、椰强管理 挂 完全可 以避免 不利影响 的。因而 ，采用 丁 螺旋 线路开拓 。白银公 司3 露天 矿，也是 采 用螺旋线路。 国内外有不少汽车运输的露天矿，采用 混合开拓方式，即折返与螺旋 相 结 合 的方 式。在露天矿上部，其上口尺寸较宽大往往 布置折返线路 露天矿下部，其尺寸越来越 窄。往往布置螺旋线路，形成折返与螺旋相 结合的混合开拓方式。 螺旋线路比较适用子尺寸较小和四周边 帮稳定的露天矿。 山达克露天铜矿地面平缓， 四周边帮 目前束发现有影响的 不 良 地 质现 象。在生产过程 中，一 旦螺旋 线 路 向 下 延 深，在其前进方向遇有滑坡等严重不良地质 或因工作线旋转推进，生产管理跟不上时， 可以改变方向，加一折返回头，由单一螺旋 线路改为混合开 拓方式 如 白银 、金川 公司 露天矿，7 0 年代因滑坡而改变 原开 拓线路方 式一样。 5 边界 品位 建立了地质矿休模型之后，很容易统计 出不 同边界品位的矿量和 平 均 品 位 见表 6 。 袭6不同边界品位的地质矿量 铜边界品证， 和 地质矿量． 万t铜品位，嘶 盘品证．g ， l ≥ O ． 3 0 ≥ O ． 2 5 ≥ 0 ． 2 O o． 4 61 0． 5 o5 O． 4】 3 O ． ‘ 4l o ． 3 3 0。 3 8 在设计时，按照国际市场金属价格和采 选冶联台企业的各种技术经济指标，以经济 效益和充分利用资源为目标，确 定 露 天 矿 8 5 4 m水平 以下的铜 边界 品 位 为≥0 ． 2 5 ， 8 5 4 m水平 上的铜 边界 鼎位 为≥0 ． 2 7 5 。 其 目的是使生产前期有较好的经济效益。尽 管这样，生产初期的出矿品位也只能提高到 铜0 ． 4 1 7 和金0 ． 4 8 g ／ t 左右。按照这样的出 矿品位，参照当前金属市场价格和生产的技 术经济指标，初步估算一下盈利情况。市场 价 格铜2 4 0 0 美 元／ t ，金3 8 0 美 元／O Z ，生 产技术经济指标采矿回收率9 7 ，选矿回 收率铜8 9 ％，金6 1 ，粗炼回收率9 7 。 5 ， 精炼回收率9 6 ％，采 矿 成本 包 括 剥 离 2 ． 5 美元，选 矿 成 本2 ． 8 美 元， 粗 炼 成 本 2 ． 0 美元， 精炼成本2 ． 5 美元 ， 经计算，每吨矿 石铜的价值7 ． 9 5 美元，每吨矿 石 金 的 价值 3 ． 2 美元，每吨矿 石 的 价 值为7 ． 9 5 3 ． 2 1 1 ． 1 5 美元，每吨矿 石 的 采、选、 冶 成 本 9 ． 8 美元， 每吨矿石的盈利为1 ． 3 5 美元，企业 年盈利5 7 4 万美元 。 从上面韧 步的计算 结果可看 出其经济效 益是 很不理想 的， 很难偿还借贷，除 了要加 强管理，提高回收率，降低各 种 原 材 料消 耗，降低成本之外，行之有效的是采取 “ 精 料”方针，提高边界品位，采 “ 富矿”，效 益 才能提 高。 南矿体铜鼎位的变化有一定的规律下 部 富、 中间贫 、上部不贫 不 富 矿 体 中间 富， 边缘贫 。富矿在 中央 部位，不骨是那一 个台阶，都是如此。 山选克露天铜矿设计中的 一些同题吴国聋 维普资讯 0 6 v 8 ／ 对l【1 ／警 压 ’ 压气罐排泥技术在金j l l 矿区的应用 金 』 J I 有色金属公 司梅维岑 f ， 一 ‘’ 【 摘要l 车文溉违了盒川矿区 下南分层跛结充填采矿{ 岳 的发展和细砂管道充填记 浆对机采 盘 区设备管理、文明生产和矿石贫化带来的嚣响和后果，介绍了二矿区压气罐结构、输送能力和压气罐排 记的特点．压 气罐排泥的成功应用为二期工程的采区排诧提世了宝贵经验． 关键词自流输送排泥罐密封钟罩负压悬浮金川有色金属公司 1概述 金川公司二矿 区是6 0 年代开始基建，8 0 年代初投产的大型地下矿山。矿石储量约 占 金川矿 区全部储量的7 5 ％。 目前，在国内有 色系统也算是机 械化程度最高、充填能力和 充填规模最大的矿山之一。矿体在成矿前后 经历过地史上的多次构造 运 动、火 成 岩活 动，矿石和围岩受到不同程度的破坏，节理 裂隙发育，矿岩比较破碎，岩层的整体稳固 程度较差。矿石除含品位较高 的 铜 镍 金属 外，还含有l 0 多种稀有贵重元素，综合开发 价值极大 。金』 J I 矿区地处戈壁边缘，砂 石料 得天独厚，极 其丰富，这就 为矿山选择胶 结 充填采 矿方 法提 供了前提。粗骨料胶结充填 远距离倒运环节多，效率也较低。二矿区借 鉴国外先进经验，试验成功细砂管道 自流输 送新 技术。为保证 回采作 业的安全 ，逐 步扩 大推广下 向分 层胶 结充 填 采 矿 法，近 l O 年 来，加强了与国外矿山的交流与合作，引进 大型无轨设备，试验下向水平分层机械化盘 区采矿方法。无轨设备的引进、消化、吸收 经历了曲折的道路。目前，二矿区的机采盘 区 已初具规模，并 发展 壮 大。 1 9 9 4 年4 个机 采盘区1 7 9 人计划年 出矿7 0 ． 5 万E ，人数仅占 全 矿井下 生产 工人总数的 1 9 ． 5 ％，而 出矿量 占全 矿出矿量 的5 0 ． 3 5 。5 ～6 年 前 ，机 采 和 电耙采 矿相 比，呈现 出材 料消耗 大，效率 低、成本高的现象，而今来 了个1 8 0 。 的大转 弯，生产效率大大提高，掌子面工效达3 3 ． 7 t ／ 工 班 ， 工 区仝员工赦为1 6 ． 7 L ／ 工 班 。 l ～5 月份机采盘区平均出矿成本3 2 ． 8 9 元／ t ， 为 电耙工 区平均成本 的7 1 ． 6 4 ％， 充 分显示 了 机械化开采的优越性，看到了中国矿山实现 鼎帮 j I 9 I } 鞴 j I 9 I } j I 9 I } j I 9 I } 粥 *j I9 I} 粥 t 粥 * 粥 * 粥 * 榭 粥 * 粥 * 鹅 精 麟 粥 * { I e 粥 E * 以生产第一 年出矿的9 3 8 m台 阶 来 说， 如将边界 品位提 高到0 ． 3 2 ％，铜 品位将上升 刭0 ． 4 6 2％，金 品位 上 升 到0 ． 6 3 2 g ／ t 见表 7 。 虽然剥离 成本提高了一些，但 年 盈 利 裹7 9 3 8 m阶不 同边界 品位 地质 矿量 边界品位， 和 地质矿量 ． 万I锕品位 ， 嘶 童品位， g ／t 可 达到 1 4 0 0 万美元 。经济效 益大有改 观。 在 国外，边界品位随市场金属价格和生 产指标随时在变动，应当 是 动 态 的。设计 时，根据市场和价格及对今 后 的展 望，初步 确定了边界品位应 当在生产中不断调整。 山达克嚣天铜矿在投产之后，还可能会 出现 问题 ，应 想好对策 和不断总结经验， 提 高对 国外工 程的设 计水平。 参考文 献 略 责任编辑肖泽铬 一 6一 有 色矿 I 9 9 5 ． 4 维普资讯