玉龍銅礦露天開采底寬及采深計(jì)算方法研究

趙文奎

(西部礦業(yè)集團(tuán)西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司)

西藏玉龍銅礦是世界級(jí)的超大型斑巖型銅礦，位于迄今中國(guó)發(fā)現(xiàn)的最大的斑巖型銅礦帶上。礦體較為厚大，產(chǎn)狀不規(guī)則，總體呈“蘑菇”狀，底部尖滅形態(tài)不明顯。在設(shè)計(jì)玉龍銅礦露天開采境界時(shí)由于它特殊的產(chǎn)狀，采用一般的以最小底寬為不變量來計(jì)算露天礦采深的方法不適用于玉龍銅礦露天開采底寬及采深計(jì)算。

在計(jì)算玉龍銅礦露天開采底寬和采深時(shí)，通過將采深確定為礦體尖滅的最低端，以采深為不變量，將底寬橫向增加最小底寬的整數(shù)倍，計(jì)算出每增加1次底寬時(shí)的境界剝采比，將每次的境界剝采比與經(jīng)濟(jì)合理剝采比做對(duì)比，等于經(jīng)濟(jì)合理剝采比的境界剝采比相對(duì)應(yīng)的底寬即為該橫剖面圖上合理的底寬，最后在地質(zhì)平面圖和縱剖面圖上進(jìn)行調(diào)整，由此確定出玉龍銅礦露天開采境界較為合理的底寬和采深。此種方法同樣也適用于計(jì)算礦體特征跟玉龍銅礦相類似的厚大礦體露天開采的底寬和采深。

1 礦山概況

西藏玉龍銅礦屬于世界級(jí)50座特大型礦山之一，礦體埋藏淺、儲(chǔ)量大，適合于大規(guī)模露天開采。玉龍銅礦是目前中國(guó)少見的儲(chǔ)量大、品位較高的斑巖、矽卡巖復(fù)合型銅礦，由Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ3個(gè)礦體組成。Ⅰ號(hào)礦體為主礦體，呈筒狀，平面長(zhǎng)軸約1.6 km，短軸約0.9 km，面積約0.85 km2，勘探深度3 900 m標(biāo)高以上;Ⅱ礦體10線以南延長(zhǎng)約0.9 km，沿勘探線方向平均延伸為212 m，平均厚度為31.49 m;Ⅴ礦體延長(zhǎng)約2 km，勘探線平均延伸為302 m，平均厚度為38.78 m。初步探明銅金屬儲(chǔ)量650萬t以上，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)1 000萬t［1］。玉龍銅礦的開發(fā)建設(shè)極大地緩解了中國(guó)銅資源的緊張狀況，將成為中國(guó)又一個(gè)重要的銅礦基地，同時(shí)對(duì)于實(shí)現(xiàn)西藏的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)也是一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略舉措。

2 參數(shù)選擇

(1)根據(jù)《冶金礦山設(shè)計(jì)參考資料》［2］上冊(cè)，經(jīng)濟(jì)合理剝采比選擇njh=6～9 m3/m3，本礦位于西北地區(qū)，但其礦巖性質(zhì)和規(guī)模與德興銅礦相似，查《采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》《礦床開采卷》上冊(cè)［3］表1－1－1，參考德興銅礦經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)合理剝采比確定為njh= 8.0 m3/m3。

(2)由于本礦的生產(chǎn)能力1 800萬t/a，根據(jù)《采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》《礦床開采卷》上冊(cè)表3由設(shè)備規(guī)格確定最小底寬為35 m。

(3)玉龍銅礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，根據(jù)礦區(qū)的地質(zhì)條件、礦區(qū)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)，礦巖的物理性質(zhì)，結(jié)合德興的實(shí)際開采情況，查《金屬礦床露天開采》［4］表5－3得出該露天采坑各邊坡最終邊坡角為45°。

(4)露天開采設(shè)計(jì)采用平裝車方式裝載，由于挖掘機(jī)挖掘爆破后的松散巖石時(shí)，臺(tái)階高度可以是挖掘機(jī)最大挖掘高度的1.25倍，所以確定臺(tái)階高度為15 m。

3 計(jì)算方法對(duì)比

以玉龍銅礦12號(hào)勘探線為例，將傳統(tǒng)方法和改進(jìn)方法進(jìn)行對(duì)比分析，得出對(duì)于玉龍銅礦露天開采底寬和采深的最佳計(jì)算方法。

3.1 傳統(tǒng)方法計(jì)算

在12號(hào)勘探線剖面圖上將最小底寬放在礦體尖滅的最底部中間部位，此時(shí)底部標(biāo)高為+4 140 m，按照事先選擇的最終幫坡角將最小底寬的兩端與地表相連接，按臺(tái)階高度縱向增加露天礦采深，如圖1所示。

圖1 12號(hào)勘探線底寬及采深傳統(tǒng)計(jì)算方法

根據(jù)每一采深計(jì)算出相應(yīng)的境界剝采比，計(jì)算結(jié)果如表1。

表1 每一采深所對(duì)應(yīng)的境界剝采比

將表1內(nèi)的境界剝采比與底部標(biāo)高表示到坐標(biāo)軸內(nèi)，得出境界剝采比與經(jīng)濟(jì)合理剝采比相等時(shí)的理論底部標(biāo)高為+4 000 m，即玉龍銅礦12號(hào)勘探線剖面圖上合理的理論底寬為35 m，理論底部標(biāo)高為+4 000 m。坐標(biāo)軸如圖2所示。

圖2 境界剝采比與底部標(biāo)高關(guān)系曲線

3.2 改進(jìn)方法計(jì)算

在12號(hào)勘探線剖面圖上將最小底寬放在礦體尖滅的最底部中間部位，此時(shí)底部標(biāo)高為+4 140 m，按照事先選擇的最終幫坡角將最小底寬的兩端與地表相連接，按照2倍的倍數(shù)橫向增加底寬的大小，如圖3所示。

圖3 12號(hào)勘探線底寬及采深改進(jìn)計(jì)算方法

根據(jù)每一底寬計(jì)算出相應(yīng)的境界剝采比，計(jì)算結(jié)果如表2。

表2 每一底寬所對(duì)應(yīng)的境界剝采比

將表2內(nèi)的境界剝采比與底寬表示到坐標(biāo)軸內(nèi)，得出境界剝采比與經(jīng)濟(jì)合理剝采比相等時(shí)的底寬為378 m，即玉龍銅礦12號(hào)勘探線剖面圖上合理的底寬為378 m，底部標(biāo)高為+4 140 m。坐標(biāo)軸如圖4所示。

4 結(jié)論

根據(jù)以上2種玉龍銅礦露天開采底寬及采深的計(jì)算方法對(duì)比，可以看出第2種方法較為直觀和簡(jiǎn)便，且可以算出第1種傳統(tǒng)方法計(jì)算出的露天開采12號(hào)勘探線剖面圖境界內(nèi)的平均剝采比為0.947，第2種改進(jìn)方法計(jì)算出的露天開采12號(hào)勘探線剖面圖境界內(nèi)的平均剝采比為0.923，所以從資源的充分利用性和經(jīng)濟(jì)性來看，改進(jìn)后的方法對(duì)玉龍銅礦露天開采底寬和采深的計(jì)算更為合適。

圖4 境界剝采比與底寬關(guān)系曲線

通過對(duì)玉龍銅礦露天開采底寬及采深的計(jì)算方法研究，得出產(chǎn)狀跟玉龍銅礦相似的厚大礦體露天開采時(shí)應(yīng)盡量先根據(jù)最小底寬確定出底部標(biāo)高，然后橫向增加底寬的大小，計(jì)算出境界剝采比，然后用經(jīng)濟(jì)合理剝采比相比較得出合適的底寬，這樣得出的結(jié)果在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都較為合理。

［1］ 張文寬，王 毅，章奇志，等.西藏自治區(qū)江達(dá)縣玉龍礦區(qū)銅礦勘探報(bào)告［R］.西藏自治區(qū):西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司，2009.

［2］ 《冶金礦山設(shè)計(jì)參考資料》編寫組.冶金礦山設(shè)計(jì)參考資料:上冊(cè)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1974.

［3］ 張富民.采礦設(shè)計(jì)手冊(cè):礦床開采卷(上)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1986.

［4］ 李寶祥.金屬礦床露天開采［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1992.