印尼普納馬金銀礦境界優(yōu)化設(shè)計

鄭建明

（吉林化工學(xué)院信息與控制工程學(xué)院 吉林吉林 132022）

1 概況

印尼普納馬金銀礦位于項目位于印尼巴當托魯分區(qū)北蘇門答臘省之蘇門答臘島西面，項目工業(yè)區(qū)鄰近蘇門答臘高速公路，貨物也可以直接用卡車運輸?shù)綀龅亍＞嚯x實武牙港口40km。目前生產(chǎn)規(guī)模300×104t/a，地質(zhì)品位 Au1.5g/t，Ag15g/t。

擴建后生產(chǎn)規(guī)模 500×104t/a，地質(zhì)品位 Au1.8g/t，Ag18g/t。

2 露天境界圈定

2.1 圈定原則

設(shè)計按境界剝采比和平均剝采比，均小于經(jīng)濟合理剝采比的原則圈定露天采場境界。

2.2 經(jīng)濟合理剝采比

按產(chǎn)品盈利法計算經(jīng)濟合理剝采比：

式中：E——經(jīng)濟合理剝采比，t/t；

P——礦石中Au每個品位的價格，美元/g；A——礦z石平均品位，g/t；

R——回收率（包括采礦回收率和選礦回收率）；

a——露天采礦成本，美元/t；

C——選礦成本，美元/t；

N——礦石中Au每個品位的盈利，美元/t；

b——廢石剝離成本，美元/t。

經(jīng)計算，經(jīng)濟合理剝采比為13.8。

2.3 邊坡參數(shù)的選取

根據(jù)礦巖物理力學(xué)性質(zhì)及礦體的節(jié)理裂隙與構(gòu)造情況，礦區(qū)水文與工程地質(zhì)條件均為簡單型等條件，參照同類礦山實際指標并結(jié)合有關(guān)規(guī)定，設(shè)計選取邊坡參數(shù)如下：

最終臺階高度10m，最終臺階坡面角65～75°（或按節(jié)理裂隙角），安全平臺寬度7m清掃平臺寬度10m（每隔3個安全平臺設(shè)1個）。

2.4 境界圈定

根據(jù)確定的境界圈定原則和采場邊坡參數(shù)，設(shè)計露天境界參數(shù)如下：境界頂部長度1144m，寬度337～488m，頂標高450m，底標高240m，封閉圈標高320m。

3 生產(chǎn)能力驗證

按采礦工作線可能布置的挖掘機臺數(shù)驗證：

式中：A——礦山可能達到生產(chǎn)能力，t；

N——同時工作臺階（采場）數(shù)，個；

n——每個臺階（采場）布置挖掘機數(shù)，臺；

q——4m3挖掘機生產(chǎn)能力，t/臺·班；

t——年工作天數(shù)，d；

b——每天作業(yè)班數(shù)，班；

k——作業(yè)時間利用系數(shù)。

上述驗證表明，年采礦800×104t/a的開采規(guī)模是能夠達到的。

4 開拓運輸系統(tǒng)

4.1 開拓方式的選擇

根據(jù)礦區(qū)地形特征，排土場的位置，開采工藝要求和采裝設(shè)備規(guī)格，對開拓運輸方法進行了比較。

（1）礦山山坡地表平均坡度適合布置汽車運輸線路，可充分發(fā)揮汽車運輸?shù)哪芰Γ瑢崿F(xiàn)大規(guī)模開采。

（2）汽車運輸方式機動靈活，適合于復(fù)雜地形條件的開采，能充分發(fā)揮挖掘機作業(yè)效率，提高采礦強度。

（3）參考國內(nèi)外露天礦山開采的經(jīng)驗，采用公路開拓，汽車運輸具一定的經(jīng)濟優(yōu)勢。

依據(jù)上述分析，設(shè)計采用公路開拓，單一汽車運輸。

4.2 排土場選擇

設(shè)計在選礦廠西側(cè)1.0km處山溝內(nèi)設(shè)置主排土場，地勢較緩，坡度4～18°，適宜排土場選址。

（1）排土場參數(shù)

選礦廠附近四個采場露天生產(chǎn)期內(nèi)排巖量（實方）51.07×106m3（120.01×106t），松散系數(shù)取1.5，沉降率取20%，則需要廢石排放容積61.28×106m3。

主排土場占地1.25×106m2，采用階段覆蓋式排土，排土頂標高330m，階段堆高30m，安全平臺寬度30m，總堆高150m，按自然安息角堆放，經(jīng)計算排土場有效容積為62.50×106m3，可滿足生產(chǎn)期內(nèi)排巖需要。

（2）排土方法

鑒于采場～排土場距離長的特點，采用汽車運輸-推土機轉(zhuǎn)排法。汽車在排土場翻卸后，由CAT D8R/D6R型推土機完成轉(zhuǎn)排工作。排土作業(yè)初期沿等高線排放，大致形成排土工作線后，排土線向空曠區(qū)域推進，排土眉線一般向東方均勻移動，均按自然安息角排放。排土場最小作業(yè)平臺寬度30m。

卸車邊緣需堆成1/2倍車輪高的安全擋車堆，其頂寬應(yīng)不小于輪胎直徑的1/4，底寬應(yīng)不小于輪胎直徑的4/3。卸載平臺反坡度為3～4%。采場剝離表土應(yīng)單獨堆放，可用于閉礦后回填復(fù)墾。

（3）排土場防護

排土作業(yè)前應(yīng)將山坡面開挖至出露基巖，形成階梯狀增強基底抗滑行，并在低洼處鋪墊大塊巖石，有利于大氣降水排水。

排土場上部為分水嶺，匯水面積較小，無需設(shè)截洪溝。

排土場底部境界外20m處設(shè)大塊巖石擋墻，并設(shè)置警示標志，防止?jié)L石危害。

對排土場邊坡采用人工監(jiān)測，可在邊坡最終境界附近打樁，采用手持GPS定期監(jiān)測該樁的沉降和位移情況。

4.3 設(shè)備選型

采場運輸選用CAT 772G型（額定載重46t）自卸汽車運輸，往返平均速度25km/h。普納馬礦床年開采500×104t/a礦石，最大年剝離600×104t/a巖石，礦石平均運距1.5km，廢石平均運距2km。

（1）自卸汽車臺班生產(chǎn)能力

Ak=60·q·T·K1/t=60×46×8×0.85/12.2≈1538

Ay=60·q·T·K1/t=60×46×8×0.85/14.6≈1285

式中：Ak——自卸汽車臺班運礦能，力t/臺·班；

Ay——自卸汽車臺班運巖能力，t/臺·班；

Q——自卸汽車有效載重量，t；

T——班工作時間，h；

K1——自卸汽車工作時間利用系數(shù)，0.85；

t——自卸汽車運輸周期，min。

（2）自卸汽車臺數(shù)的確定

式中：Nk——運礦自卸汽車臺數(shù)，臺；

Ny——運巖自卸汽車臺數(shù)，臺；

QB——班產(chǎn)量，t/班；

K2——汽車運輸不均衡系數(shù)，1.15；

K3——汽車出車率，%。

經(jīng)計算，Purnama采區(qū)共需自卸汽車12臺，其中：運礦5臺，運巖7臺。

4.4 運輸線路參數(shù)

（1）線路布置

根據(jù)采區(qū)地勢情況、礦體賦存條件及開采工藝特點，設(shè)計采用公路開拓，采場內(nèi)外運輸采用自卸汽車運輸。

山坡露天開采時，開拓公路布置在境界內(nèi)外山坡上，采用直進與折返相結(jié)合方式布置線路，分別連接各個階段。凹陷露天開采時，開拓公路布置采場邊幫上，采用螺旋坑線布置，延深至坑底平臺。采場至排土場公路可利用礦石運輸公路。

（2）技術(shù)參數(shù)

設(shè)計運輸線路為三級道路，路面采用泥結(jié)碎石結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)層用碎石鋪墊，厚度40cm，面層用泥結(jié)碎石鋪墊，厚度20cm，磨耗層用沙土鋪墊，厚度3cm。設(shè)計公路參數(shù)如表1。

表1 設(shè)計公路技術(shù)參數(shù)表

5 采剝工藝

5.1 工藝選擇

（1）開采順序

根據(jù)礦體賦存情況、礦山生產(chǎn)規(guī)模及開拓運輸方式，設(shè)計采用緩幫開采工藝，開采順序為由上至下水平分臺階開采。

（2）表土剝離

地面表土剝離工作應(yīng)超前于采礦，設(shè)計采用挖掘機、裝載機及推土聯(lián)合作業(yè)。剝土方法：挖掘機將樹木頂?shù)埂诰驒C將樹根扒出（根系粗壯的采用人工油鋸切斷）→挖掘機挖出表土并集成小堆→推土機推土集成大堆（集堆高度3m）→挖掘機或裝載機裝車→自卸汽車運輸表土至排土場。

（3）采剝工作

結(jié)合開采范圍地形條件、礦體賦存條件、開拓運輸方式及線路布置形式，采用挖掘機和裝載機聯(lián)合鏟裝，設(shè)計采剝要素如下：

工作臺階高度10m，工作臺階坡面角≤90°，最小工作平盤寬度45m，挖掘機最小工作線長度100m。

山坡露天開采時，采礦工作線一般沿等高線布置，初期單壁塹溝擴寬至30m、最小長度100m滿足單折返調(diào)車和基本采礦條件后，形成初期采礦工作線，采礦工作線隨開采外擴推進。

凹陷露天開采時，采礦工作線一般按垂直于初期形成的開段溝外擴方向布置，隨采礦工作區(qū)的擴大靈活布置多條采礦工作線。開段溝掘進，工作幫包括采礦工作幫和剝離工作幫，一般保持2～3個工作階段同步推進，各階段之間應(yīng)保持最小工作平盤寬度不低于45m，有條件時應(yīng)適當增大工作平盤寬度，以利備采礦量更充足。

采場擴建期間為確保采礦不減產(chǎn)或少減產(chǎn)，剝離工作幫不限于2～3個工作階段，應(yīng)適量增加工作階段個數(shù)，對于無法滿足最小工作平盤寬45m的工作區(qū)，可采用倒排廢石的方法作業(yè)，即挖掘機或裝載機在本階段工作平盤上順臺階坡面向下階段工作平盤上倒排廢石，廢石再由挖掘機或裝載機裝車。

5.2 穿孔作業(yè)

礦山年采礦量5×106t/a，年剝離量6×106t/a，礦巖屬于堅硬較難爆破類礦石，石料塊度要求不宜過大，適合于采用大直徑中深孔爆破。礦石體重 2.4t/m3，巖石體重 2.35t/m3。

設(shè)計選用CAT MD6540C型牙輪鉆機打直孔，孔徑250mm，穿孔能力為150m/臺·班，按每日2班計算，年穿孔能力為99000m，設(shè)計選取2臺潛孔鉆機可滿足生產(chǎn)需要。鉆機數(shù)量選擇計算詳見表2。

表2 鉆機數(shù)量選擇計算表

另配備1臺FlexiROC T40型多方位潛孔鉆機，用于靠幫臺階打傾斜鉆孔。

5.3 爆破作業(yè)

設(shè)計采用深孔松動爆破，導(dǎo)爆管起爆，排間微差爆破，炮孔沿平行坡頂線布置，V型布孔。

采礦每3d爆破一次，一次爆破3排孔，共33～34個，爆破礦石量53856～55488t，滿足礦山3d的出礦要求。剝巖每3d爆破一次，一次爆破3排孔，共61～62個，爆破巖石量97478～99076t，滿足礦山3d的剝巖要求。

5.4 鏟裝作業(yè)

根據(jù)礦山生產(chǎn)能力及每天出礦要求，設(shè)計采用液壓反鏟挖掘機和裝載機聯(lián)合鏟裝作業(yè)。4.0m3反鏟挖掘機生產(chǎn)能力約為200×104t/a，2.0m3反鏟挖掘機生產(chǎn)能力約為100×104t/a，1.0m3反鏟挖掘機生產(chǎn)能力約為50×104t/a。

根據(jù)設(shè)備年工作能力，選取CAT390F型挖掘機5臺，2臺采礦、3臺剝離，CAT336D型挖掘機1臺用于采礦，另配CAT320型挖掘機1臺用于破碎。

6 結(jié)論

（1）生產(chǎn)剝采比

臺階參數(shù)及境界優(yōu)化后，達產(chǎn)年第一年剝離量最大為12×106t，設(shè)計確定礦山生產(chǎn)剝采比1.5t/t。

（2）采礦損失與貧化

采區(qū)山坡地表主要為腐植土及風化層，厚度1.0～2.0m，開采時表土剝離應(yīng)超前于采礦，但開采過程仍會有殘留表土和風化巖石混入，開采時可先剝離后采礦，降低貧化。礦石損失主要是粉礦損失，開采過程中需要將殘留表土和部分風化礦石再次剝離干凈，爆破作業(yè)可根據(jù)爆破效果適當降低單孔裝藥量，盡可能降低粉礦率。挖掘機作業(yè)時，需進行礦巖（土）分選工作，礦石與廢石（土）要實行分堆、分裝、分運。

基于此，設(shè)計采礦損失率3%，貧化率4%。