玉龍銅礦露天開采底寬及采深計算方法研究

趙文奎

(西部礦業集團西藏玉龍銅業股份有限公司)

西藏玉龍銅礦是世界級的超大型斑巖型銅礦，位于迄今中國發現的最大的斑巖型銅礦帶上。礦體較為厚大，產狀不規則，總體呈“蘑菇”狀，底部尖滅形態不明顯。在設計玉龍銅礦露天開采境界時由于它特殊的產狀，采用一般的以最小底寬為不變量來計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算。

在計算玉龍銅礦露天開采底寬和采深時，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倍，計算出每增加1次底寬時的境界剝采比，將每次的境界剝采比與經濟合理剝采比做對比，等于經濟合理剝采比的境界剝采比相對應的底寬即為該橫剖面圖上合理的底寬，最后在地質平面圖和縱剖面圖上進行調整，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50座特大型礦山之一，礦體埋藏淺、儲量大，適合于大規模露天開采。玉龍銅礦是目前中國少見的儲量大、品位較高的斑巖、矽卡巖復合型銅礦，由Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ3個礦體組成。Ⅰ號礦體為主礦體，呈筒狀，平面長軸約1.6 km，短軸約0.9 km，面積約0.85 km2，勘探深度3 900 m標高以上;Ⅱ礦體10線以南延長約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。初步探明銅金屬儲量650萬t以上，遠景儲量達1 000萬t［1］。玉龍銅礦的開發建設極大地緩解了中國銅資源的緊張狀況，將成為中國又一個重要的銅礦基地，同時對于實現西藏的國民經濟發展目標也是一項重要的戰略舉措。

2 參數選擇

(1)根據《冶金礦山設計參考資料》［2］上冊，經濟合理剝采比選擇njh=6～9 m3/m3，本礦位于西北地區，但其礦巖性質和規模與德興銅礦相似，查《采礦設計手冊》《礦床開采卷》上冊［3］表1－1－1，參考德興銅礦經濟指標，經濟合理剝采比確定為njh= 8.0 m3/m3。

(2)由于本礦的生產能力1 800萬t/a，根據《采礦設計手冊》《礦床開采卷》上冊表3由設備規格確定最小底寬為35 m。

(3)玉龍銅礦區地質構造比較簡單，根據礦區的地質條件、礦區的工程地質和水文地質，礦巖的物理性質，結合德興的實際開采情況，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)露天開采設計采用平裝車方式裝載，由于挖掘機挖掘爆破后的松散巖石時，臺階高度可以是挖掘機最大挖掘高度的1.25倍，所以確定臺階高度為15 m。

3 計算方法對比

以玉龍銅礦12號勘探線為例，將傳統方法和改進方法進行對比分析，得出對于玉龍銅礦露天開采底寬和采深的最佳計算方法。

3.1 傳統方法計算

在12號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，此時底部標高為+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，按臺階高度縱向增加露天礦采深，如圖1所示。

圖1 12號勘探線底寬及采深傳統計算方法

根據每一采深計算出相應的境界剝采比，計算結果如表1。

表1 每一采深所對應的境界剝采比

將表1內的境界剝采比與底部標高表示到坐標軸內，得出境界剝采比與經濟合理剝采比相等時的理論底部標高為+4 000 m，即玉龍銅礦12號勘探線剖面圖上合理的理論底寬為35 m，理論底部標高為+4 000 m。坐標軸如圖2所示。

圖2 境界剝采比與底部標高關系曲線

3.2 改進方法計算

在12號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，此時底部標高為+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倍的倍數橫向增加底寬的大小，如圖3所示。

圖3 12號勘探線底寬及采深改進計算方法

根據每一底寬計算出相應的境界剝采比，計算結果如表2。

表2 每一底寬所對應的境界剝采比

將表2內的境界剝采比與底寬表示到坐標軸內，得出境界剝采比與經濟合理剝采比相等時的底寬為378 m，即玉龍銅礦12號勘探線剖面圖上合理的底寬為378 m，底部標高為+4 140 m。坐標軸如圖4所示。

4 結論

根據以上2種玉龍銅礦露天開采底寬及采深的計算方法對比，可以看出第2種方法較為直觀和簡便，且可以算出第1種傳統方法計算出的露天開采12號勘探線剖面圖境界內的平均剝采比為0.947，第2種改進方法計算出的露天開采12號勘探線剖面圖境界內的平均剝采比為0.923，所以從資源的充分利用性和經濟性來看，改進后的方法對玉龍銅礦露天開采底寬和采深的計算更為合適。

圖4 境界剝采比與底寬關系曲線

通過對玉龍銅礦露天開采底寬及采深的計算方法研究，得出產狀跟玉龍銅礦相似的厚大礦體露天開采時應盡量先根據最小底寬確定出底部標高，然后橫向增加底寬的大小，計算出境界剝采比，然后用經濟合理剝采比相比較得出合適的底寬，這樣得出的結果在技術和經濟上都較為合理。

［1］ 張文寬，王 毅，章奇志，等.西藏自治區江達縣玉龍礦區銅礦勘探報告［R］.西藏自治區:西藏玉龍銅業股份有限公司，2009.

［2］ 《冶金礦山設計參考資料》編寫組.冶金礦山設計參考資料:上冊［M］.北京:冶金工業出版社，1974.

［3］ 張富民.采礦設計手冊:礦床開采卷(上)［M］.北京:中國建筑工業出版社，1986.

［4］ 李寶祥.金屬礦床露天開采［M］.北京:冶金工業出版社，1992.