试论阿希金矿地下开采技术优化(1).pdf

第 1 1卷增 刊 2 0 0 2年 7月 矿 冶 M I NI NG ＆M ETALLURGY Vo 1 ． 1 1，Su p p l e m e n t J u l y 2 0 0 2 文章编号 1 0 0 57 8 5 4 2 0 0 2 Z K一0 1 2 0 0 4 引 言 试论 阿希金矿地下开采技术优化 郭金 喜 鸟鲁 木齐 有色 冶金 设 计研 究 院 ，乌鲁 木齐 8 3 O O O O 摘 要 阿希金矿是大型黄金矿山， 在西部大开发战略中具有开采价值。文中介绍了矿床赋存状况、 储 量 、 品位及开采技术 、 经济条件 。并依据资源情 况 ， 论证 了由露天开采转入地 下开采 ， 要确定 的生 产规 模 、 开拓方案 、 采矿方法方案 的技术经济 比较 。经 多方案 比较择优确定 了上 盘竖井开 拓 ， 无底 柱分段 留 矿 崩落采矿方法 ， 年生产规模为 3 3万 t 的最佳 开采方案 。并介绍 了所确定方案选用 的主要 采矿 设备 的 规 格 、 生产流程 、 通风 、 排水等技术措施 。 关 键 词 资源优化开采 ； 开拓方案 ； 采矿方 法优 化 ； 最佳 开采规模 中图分类号 T D 8 6 3 文献标识码 A 阿希金矿是大 型黄金矿 山， 位 于新疆伊犁地 区 西天山博罗斜努 山系古尔琴 山脊南坡 ， 琼阿希河和 克希河交汇处 的石英 脉型及蚀变岩 型含金 成矿带 中。地形 切 割 强 烈 、 沟 谷 发 育 ， 海 拔 标 高 1 2 7 0～ 1 6 9 0 m， 为 中低 山貌 ， 地势北高南低 ， 向南倾 斜地势。 矿 床地 质储 量 较 大 ， 品 位 中 等 ， 扣 除 露 采后 ， 地 采 批 准储量 CD级为 5 3 9 ． 5万 t ， 金属量 2 8 ． 8 t ， 平均地 质品位 5 ． 3 5 2 g ／ t 。该矿 区有 7条矿脉 ， 1号 矿脉规 模最大 ， 占总储量的 8 2 ． 7 ％， 2号矿脉次之 ， 矿脉地 质 特征 见表 1 。 矿体受 F 2 断裂带控制 ， 该带宽 5 ～1 0 m， 走向与 矿体一致 ， 位于下盘 ， 呈糜棱 岩化 、 角砾岩化及英安 岩化 ， 胶 结性较 好 ， 稳 定性 较 差 。矿 脉 上 盘 主要 为 角 砾溶岩， 黄铁绢英岩化 ， 由于硅化作用形 成致密块状 结构 ， 较 坚硬 。 断裂 带稳 定 性 较 差 ， 对 坑 内开 采有 些影响； 矿区地下水不发育 ， 矿床水文地质条件简单。 矿床开采现状为南北两个露 天坑 ， 相距 4 0 0 m， 设计 矿 岩总量 及 目前 实 际生 产 能力 见表 2 。 表 1矿脉地质特 征表 选 矿 工艺 采 用 树 脂 炭 浆 提 金 工 艺 处 理 氧 化 矿 ， 实 际生 产 能 力 为 8 0 0～9 0 0 t ／ d ， 处 理 原 生 矿 将 进 行 技 术 改造 ， 生 产 能力 1 0 0 0 t ／ d ， 预 计 2 0 0 4年 1 0月南 、 作者简介 郭金喜 ， 中国有色金属工业采矿信息 网常务理 事 ， 高 级 工 程 师 。 北露天矿将闭坑 。 2 矿 区资源利 用优 化 资源 是 企业 的灵 魂 ， 企 业 经 济 效 益直 接 与 矿 石 品位有 关 。阿 希金 矿地 下 开 采平 均 品位 具有 北 高南 低 、 上 富下 贫 的特点 。 维普资讯 郭金喜 试论阿希金矿地下 开采技术优 化 2 ． 1 设 计储 量利 用优 化 据勘探报告 ， 矿区共计 7条矿脉 ， 其 中 6 、 7两条 矿脉 较 分 散 ， 规模 小 ， 勘 探 程 度 低 ， 平 均 品 位 为 2 ． 0 3 g ／ t 、 2 ． 4 3 g ／ t ， 低于 临界经济 品位 计算 为 4 ． 0 ～ 4 ． 2 g ／ t 的矿脉在优化 开采时暂不列入设 计。作 为地 下开 采 的 1 、 2号 主矿 脉 ， 次 之 的 3 、 4 、 5 矿 脉 ， 其 平均 品 位 为 5 ． 3 5 g ／ t ， 金 属 量 达 2 8 ． 8 t 。优 化 认 为 ， 主矿 脉各 矿 块 品位变 化不 大 ， 矿 体连 续性 好 ， 其 它矿 体较差 。优化分析， 高品位矿石分布在 4 ～4 4线、 2 7 -- 3 5线 之 间。从 标 高 分 析 ， 北 段 在 1 1 5 0 m 及 1 2 5 0 m 水平品位较低， 而南段 1 1 5 0 ～1 3 5 0 m 品位较低 ， 其余 标高品位都在 5 ． 3 g ／ t 以上， 见表 3 。矿 区资源优化重 新按中段圈定 ， 使 1 2 5 5 m水平以上平均品位达 5 ． 3 6 0 g ／ t ， 矿石储量达 4 8 1 ． 5 6万 t ， 服务年限可达 1 4年。 2 ． 2 地 下 首 采地 段 的选择 据地质资料分析， 该矿床 的矿石品位呈如下变 化 规 律 ， 6～ 4 4线 品 位 较 富 ， 在 5 ． 3 1 ～ 8 ． 7 9 g ／ t之 间 ， 3 5 ～2 7线 为 5 ． 5 9 ～8 ． 9 4 g ／ t之 间 ， 不 同 标 高 的 品位分布见表 3 。针对上述矿体 品位分 布规律 ， 首 采地段应选择在 品位较高地段 ， 从标 高及勘探优化 分析 ， 应选 择 在 北 段 露 天 底 部 及 南 段 2 73 5线 地 段 ； 按开 采顺 序 ， 首 采 地段 选择 在北 段 1 3 8 5 m 中段 。 表 3不同标高矿石品位 变化特征表 2． 3 D级 储量 利 用 矿 区 1 、 2号 主 矿 脉 属 中厚 矿 体 ， 倾 斜 延 伸 2 2 0 ～ 4 2 5 m， 连续性较好 ， 北矿段品位较高 ， 勘探 以 4 0 4 0 6 0 m求 C级 ， 8 08 01 2 0 m 求 D级。D级储 量特 征 1 D级储量主要分布在南矿段 4 ～5 1 线 ， 北段 1 3 8 5 m标高以下、 4 ～5 6线之 间。地采部 分 1号矿 脉 7 5 ％为 D级 ， 2号 矿脉 全部 为 D级 。 2 在 1 2 4 0 m标高 以上 ， 南 段 D级储量 主要分 布 在 O ～3 5线 之 间 ， 为蚀 变 岩 型 矿 ， 厚 度 较 大 ， 连 续 性 稍差 ， 品位在 3 ． 8 ～8 ． 9 4 g ／ t 之 间 。 由于 勘探 网度 较稀 ， 划 为 D级 。2号 矿 脉 在 北 段 经 露 天 各 水 平 矿 量的圈定 ， 显示矿脉连续性好 ， 品位较稳定 的特点。 据 钻孔 在 2 7 ～1 1 线 资料 显 示 ， 矿 体 下 部 厚 度 、 延 伸 性 好 ， 品位 相对 稳定 。故 2号矿 脉 在 1 2 5 5 m 以上 D 级储量可作为开采设计的依据。 3 在北矿段 ， 1 2 5 5 m 水平 以上， D级储量分在 8 ～5 6线之 间， 为石英脉型 中厚矿脉 ， 且连续性好 ， 品位 在 4 ． 2 5～8 ． 2 9 g ／ t之间 ， 控制 网度 4 08 0 1 2 0 m之间 ， 钻孔 显示 品位 、 厚度 相对稳 定 ， 作为 D 级储量可作为开采设计依据 。 据规范要求 ， 勘探探 明了矿 体产状 、 分布规律 、 地质构造特征。在矿 区资源优化 中， 充 分考虑到矿 山设计 对 D级 储 量 可 靠 性 的要 求 ， 详 细 分 析 了 1 2 5 5 m 水平 以上 勘 探 网 度 ， 上 部 露 天 开采 揭 露等 因 素 ， 优化认为 阿希金矿 床虽然深部 开采 D级 储量 比例 较 大 ， 但 该 矿段 脉 连续 性较 好 ， 品位 及 厚 度相 对 稳定 ， 工业储量控制程 度较高 ， 资源 优化 1 2 5 5 m 水 平以下 D级储量暂不纳入设计范围之内， 利用 D级 储量 7 0 ％， 见表 4 。 表 4 D级储量利用 表 3矿 山规 模 优 化 规模是矿 山建设 的关键 问题 ， 其确定得合理 与 否直接关系到投资效果和经济效益优劣 。因此 ， 应 根据矿 山地质资源、 经济合理服务年限、 自然地理条 件 、 产品价值、 技术 经济因素、 装备水平等综合优化 分 析确 定 。 阿希金矿地处天山高原地区， 气候寒冷 ， 矿体埋 藏 较深 ， 内外部 条 件 较 差 。深 部 地 下 开 采 生 产 规 模 采用 3种方式进行验证优化 按倾斜开采下降速度 ； 按可布有效矿块数 ； 按经 济合理服务 年限。验证结 果 见表 5 、 6 、 7 。 维普资讯 ． 1 2 2 ． 矿 冶 表 6按倾 斜开采下降速度验证 注 地质 影响系数 、 贫化 、 损失率参加计算 表 7按经济 合理服 务年限验证 3 ． 1 优 化 分析 按表 5验 证 ， 单 中段 作 业 生 产 规 模 可 达 3 3～ 4 0 ． 6万t ／ a ，即 8 0 0～ 1 2 0 0 t ／ d 。 矿 山 首 采 地 段 1 3 8 5 m 由于 D级储 量影 响， 实际达不到 1 2 0 0 t ／ d规 模要求。1 5 0 0 t ／ d需两个 中段 同时作业 才能达 到， 故 生 产规模 应 在 8 0 0 ～1 2 O 0 t ／ d之 间选 择为 宜 。 按 表 6验 证 ， 单 中 段 作 业 生 产 规 模 2 1 ． 4 5～ 3 7 ． 6万 t ／ a ， 即 6 5 0～1 1 4 0 t ／ d ， 使 矿山达到 1 5 0 0 t ／ a 生产规模 ， 则需 2个 中段同时作业 ， 将大大增加采切 比及 投 资 。因地 采 部分 D级 储 量 所 占 比例较 大 ， 地 质影响系数高 ， 单 中段作业达不到 1 2 0 0 t ／ d规模要 求 ， 应在 l O 0 0 t ／ d 左 右 选 择 。 按表 7验证 ， 大型黄金矿 山企业经济合理服务 年限应 1 5 ～2 5 a ， 故阿希金矿规模应确定 为 l O 0 0 t ／ d 为 宜 。 综合上述 分析 ， 生 产规模 应确定 为 3 3万 t ／ a 。 但最终生产规模则应从投 资、 收益率等技术经济角 度进一步优化确定 。优 化研究 按规模 大小开 拓布 置 ， 技术 经济 比较 见 表 8 。 表 8生产规模 方案选择 比较 通过 技 术 经济 分 析 ， 阿希 金 矿 在 充 分利 用 D 级 储 量 前 提下 ， 具 有满 足建 设大 型 黄金 矿 山的 基础 ， 从 地质储量及生产规 模角度看 ， 具有建设大 型及 特大 型规模条件 ， 但在市 场经济条件下， 黄金价格波动较 大 7 0 ～8 0元 ， 则应将矿 山企业的综合经济效益 放在 首位 考 虑 。 表 8中三 种 生 产 规 模 均 为 可 行 方 案， 进一步优化得 出 方案 3 3万 t ／ a ， 各项经济 指标 优于 方案 4 9 ． 5万 t ／ a 、 3 9 ． 6 3万 t ／ a ， 为最佳 方 案 。 它避免了因方 案 4 9 ． 6万 t ／ a规模 过大增加 矿 山采 选 系统设备 、 设施出现跳级 ， 过多增加基建投资等不 利 因素 ； 单位矿石投资过大 ， 会增加矿石成本 ； 特别 是 阿希金矿 1 3 5 5 m水平以下全部为 D级储量 ， 品位 波 动 较大 ， 矿 山规 模 过 大 会增 加 风 险投 资 。新 疆 哈 图金矿 在 资源 欠 缺 的情 况下 加 大 了采 选 规 模 ， 结 果 导致矿 山亏损 。经验告诉我们 ， 矿山规模的确定 ， 应 从 经济 效益 着 手 ， 结 合 合 理 的 经 济 服 务 年 限 和 生 产 能力综合确定 。因此 ， 生产规模确定为 3 3万 t ／ a ， 为 最佳方案。它使矿山企业从技术经济上保证 了整体 经济效益最优， 在市场经济条件下处于有利地位。 4采 矿 方 法 的 优 化 4 ． 1采矿 方法初 步 选择 阿希金矿床 为石英脉 型及蚀 变岩型 ， 1 ． 2号矿 脉上盘 为黄铁绢英 岩化 角砾溶 岩 ， 较稳 固， 下盘 与 F 2 断裂带接触 ， 稳定性较 差， 因此选 择的采矿方法 应具有适应矿山开采技术条件 ， 灵活性较大的特点 。 采矿方法是否先进 ， 主要取决于采矿贫化率损失率 、 采场生产能力 、 采矿成本及 安全程度等技术经济指 标是否先进 ， 而这些指标 的综合 效果 应体 现在矿山 生产 效益 上 。阿 希金 矿 地下 开 采 方法 采取 最大 利 润 法 ， 并综合矿床开采技术条件进行优化分析和选择 。 按生 产 规模 l O 0 0 t ／ d的要 求 ， 采 矿 方 法 可 选 用 崩 落 维普资讯 墼全壹 堕鲎全 丝工 堇 法 及充 填 法较 合 理 。按 回采 及 充 填 工 艺 不 同可 分 4 ． 2 采 矿方 法优 化选 择 1 分段块石胶结充填采矿法 ； 2 无底柱分段 留矿 优化按推荐的采矿 方法， 各项技术经济指标 比 崩落法 ； 3 无底柱高分段崩落法。 较见表 9 。 表 9采矿方法技术经 济对 比 选择的采矿方法效果如何 ， 不仅取决 于矿 山具 体开采技术条件 ， 还取决于矿 山技术经济条件。为 使选择 的采矿方法更符合矿床开采 的实 际， 作 者采 用专家评分法对各方案的利润进行优化分析。为便 于比较 ， 将各方案利润指标优 化并 与专家评 分加权 系数进行计算 ， 结果见表 1 0 。可能取得最大利润的 采矿方法为无底柱分段 留矿崩落法 ， 但 应以表外矿 作覆盖层可降低贫 化率。经表 9 、 1 0优 化推荐此采 矿方法 ， 其余小矿体推荐分段空场采矿法 。 表 1 0 采矿方法利润加权计 算结果 ①以表外矿作覆盖岩层 ； ②专 家评分 采用 l O O分。 5开拓 方案优化 矿 山地 下 开采 开拓 工 程 主 要 是 竖 井 及 其 石 门 、 运输 平 巷位 置 的选 择 。开 拓工 程 是开 采矿 床 的运 输 通道 ， 是 联 系井 下 与地 表 运 输 的枢 纽 。矿 山开 拓 工 程确定合理与否， 将对生产、 经营产生重大、 长期的 影响。优化开拓方案设计应遵循矿 床开采原则 ； 生 产安全 ， 工程量少 ， 投资最省 ， 经营费最低 ， 投产早 ， 便于管理。 5 ． 1 开拓 系统的优化 根 据 矿 山 现有 选 矿 厂位 置 和 自然 地 形 ， 可 供 选 择 的开 拓方 案呈 现 多样 化 。应 着 重考 虑 现有 破碎 矿 仓位置及矿石运输条件 ， 经 过各种开拓方案组合及 筛 选 ， 对 以下三 种开 拓方 案 进行 优 化 比较 ①上 盘 竖 井 开 拓 方案 ； ② 下盘 竖井 开 拓方 案 ； ③矿 床 南端 部 平 硐开拓方案 。技术经济优化比较结果见表 1 1 。 表 1 1 矿 山开拓 方案技术经济对 比 可 比部分 方案优 化 评述 如 下 开拓方案 1 大竖井 方案工艺简单 、 可靠 ， 矿石 提 升 、 运 输功 最省 ； 年 经营 费低 ； 矿 石 不需 倒 运 ， 直接 进入选厂的受矿仓 ； 运输不受外部气候 影响。其缺 点是 井筒 工程 量 大 ， 投 资 高 。 开拓方 案 2 小 竖 井 方 案 井 巷 工 程 量 少 。其 缺 点是矿石倒运 ， 工 艺复杂； 矿石运输受气候影响 ， 年 经营 费高 。 开拓方 案 3 平 硐 井 巷 工 程 量 少 ， 开 采顺 序 优 ； 其缺点是工艺复杂 ， 需经 1 ． 5 k in、 2 4 ％坡度的钢绳胶 带运输机输送矿石 ， 年经营费高 ， 经营管理复杂 。 从 上述 优 化 综 合 分 析 看 ， 上 盘 大 竖井 开拓 方 案 优于其它两个方 案 ， 虽然投 资较高 ， 但具有 经营 费 低 ， 矿石不需倒运 ， 不受季节气候影响 ， 生产安全 可 靠的突出优点 ， 设计优化推荐此方案 。 5 ． 2 矿床开拓系统简介 竖井位 于矿体北部现选矿 厂原矿仓 附近 ， 井 口 标高 1 6 7 1 m， 井深 4 5 l m， 净直径 4 ． 8 m， 内设 多股 钢 丝绳 提 升系 统 ， 主提 升 机 为 J KMD 2 ． 84落 地 式 多 绳提 升机 ， 电动 机功 率 8 5 0 k W ， 双 层 单罐 带 平 衡锤 ， 负担 矿石 提 升及 人 员材 料上 下 。中段采 下矿 石 装 入 2 r r l 矿 车 ， 由7 t 架 线 式 电 机 车 牵 引 入 各 中段 车 场 ， 下 转 第 1 5 3页 维普资讯 刘殿 文等 云南 东川汤丹氧化铜 矿的选矿实践与发展 1 5 3 5 今 后 的研 究 方 向 1 选冶联合 的方法对 于处理难选 氧化铜矿在 技 术上 有 其优 势 ， 值 得 研 究 ， 但 其 在 设 备 、 单 耗 等 方 面仍存在不少 问题 ； 常规浮选 方法 ， 虽技术 指标较 低 ， 但简单易行 ， 仍应加强研究 ， 以期提高指标 ， 降低 成 本 。 2 ／ n 强 对汤 丹 氧化 铜矿 石 的结 构构 造 、 矿 物种 类 以及 物 质组 成 的更 进一 步 深入 研究 。因为 该矿 原 矿 结构 构 造复 杂 ， 矿物 种 类繁 多 ， 要获 得满 意 的选 矿 指 标 ， 就必 须加 强 此方 面 的研 究 ， 并 以深入 研 究 的结 果 指 导科 研 和生产 。 3 继续加强浮选新药剂和新工艺的研究 ， 以深 度 强化 和 活化 硅孔 雀 石 、 结 合 氧 化 铜 和 细 粒 铜 矿 物 的选别 ， 获得好 的浮选指标 。 4 加 强对 微 细 粒 铜 矿 物 有 效 浮 选 新 设 备 的 研 究 ， 尤其 要 加 强 对 一1 0 m 粒 级 细 泥 有 效 回 收新 型 高效选矿设备的研究。 参 考 文献 【 1 ] 金继祥 ． 东 川汤丹难 选 氧化铜 矿 石新工 艺试 验进 展 [ J ] ． 云南 冶金 ， 1 9 9 7 4 2 2 3 0 ． [ 2 ] 王荣生 ， 张 文彬 ， 等 ． 东 川 汤丹难 选氧 化铜矿 石 的选 冶处 理方法 的研究 现状 [ J ] ． 国外 金 属矿 选矿 ， 1 9 9 8 4 1 6 1 8． [ 3 ] 段德炳 ． 难 选氧化铜矿湿 法处理 述评 [ A] ． 第 四届 全 国青 年选矿 学术会议论文 集[ C ] ． 第 四届 青年选矿学术会议 筹 委会编 ， 昆明 云南科技 出版社 ， 1 9 9 6 ， 3 4 3 7 ． [ 4 ] 方 建军 ． 东川 汤丹难 选氧 化铜矿 物质 组成 及浮 选工 艺研 究[ D] ． 昆明 昆 明理工 大学 ， 2 0 0 2 ． [ 5 ] 张文彬． 氧化铜矿浮选研究与实践[ M] ． 长沙 中南工业 大学出版社 ， 1 9 9 2 ． [ 6 ] 王荣生 ． 氧化铜 矿石的微 电流 电化学处 理 浮选 [ A] ． 第 四 届全 国青 年选矿学术会 议论 文集 [ C] ． 第 四届青年 选矿 学术会 议 筹委 会编 ， 昆明 云南科 技 出版社 ， 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1 2 5 5 m 中 段 设 水 仓 。矿 山 通 风 竖 井 进 风 ， 经 中段 运输 平 巷 和通 风 天井 进入 作业 点 ， 污 风经 上 中段 回风平 巷 抽至 地 表 。 6 结 语 1 结合对阿希金矿资源 、 生产 规模 、 开采方法 及开拓方案技术优化 ， 论 述 了优化开采技术在矿 山 设计 及建 设 中 的重 要 作 用 及 其 影 响 ； 结 合 市 场 经 济 进行技术优化研究 ； 采用先进开采技术 ， 确定合理生 产规模 ， 降低经 营成本 ， 能使企 业获 得最佳 经济效 益 。 2 阿希金矿经北 京有色冶金设计研究总 院和 长 沙矿 山研 究 院 可行性 研 究 ， 确 定 生 产 规模 为 1 2 0 0 ～ 1 5 0 0 t ／ d ， 经进一步优化 ， 确定生 产规模 1 0 0 0 t ／ d ， 是合理的。 参 考 文献 [ 1 ] 郭 金喜 ． 阿希 金矿地 下开采 技 术优 化 研究 [ J ] ． 新疆 有 色 金属 ， 2 0 0 2 1 1 41 8 ． [ 2 3 d g 京 有色冶金设 计研 究总 院 ． 阿希 金矿 可行性 研究 报告 [ R] ． 2 0 0 0 ． 5 ． [ 3 ] 长沙矿山研究院． 阿希金矿可行性研究[ R] ． 2 0 0 0 ． 6 ． 维普资讯