國外某礦山開采截止品位的計算和礦體圈定

苑雪超,門建兵,駱貞江

國外某礦山開采截止品位的計算和礦體圈定

苑雪超,門建兵,駱貞江

(中國瑞林工程技術股份有限公司，江西 南昌 330031)

隨著國家“一帶一路”政策的支持和鼓勵，越來越多的礦企走出國門，走向國外開發礦山，但由于礦產當地基礎設施和建設條件的不完善，開采成本相比國內一般較高，因此選擇一個合理的開采截止品位對于礦山建設和后期運營至關重要。基于非洲某礦山詳查報告和礦體地質模型，根據擬采用的采選工藝及相關成本和稅費計算礦山開采的截止品位，并根據計算得出的截止品位重新圈定礦體。結果表明，資源儲量由原詳查報告的8120萬t減少到3773萬t，銅、鈷品位分別從0.99%和0.38%提高到1.34%和0.61%。礦山按計算得出的截止品位進行開采，可大大降低開采成本，提高盈利能力。

截止品位;詳查報告;地質模型;開采成本;資源儲量

非洲某礦區范圍內存在中礦體、主礦體、西礦體、西南礦體、北礦體、南Ⅰ礦體、南Ⅱ礦體、東Ⅰ礦體、東Ⅱ礦體及深部礦體等多個銅鈷礦體，其中一期工程南Ⅱ礦體露天開采已建成投產，采選規模為99萬t/a。

1 礦山開采技術條件與采選工藝

深部礦體位于南Ⅱ礦體的下部，為厚大層狀礦床，賦存標高約964~1326 m，埋深約230~540 m，礦體傾角為5°～10°，南北寬約400~900 m，東西長約1300 m，厚約20~50 m。礦體厚度、銅、鈷品位在空間上存在較大差異，銅、鈷品位分布整體上呈現兩大特征：一是在平面上，礦體南東部的銅、鈷品位較高而北西部品位較低；二是主要含礦層位呈現中部銅、鈷品位高，頂、底板銅、鈷品位逐漸 變低。

深部礦體的礦體和頂板圍巖穩固，底板圍巖穩定性較差，礦區工程地質條件屬中等類型。礦床頂板溶蝕裂隙發育，富水性強，屬水文地質條件復雜的巖溶充水礦床。礦山開采條件屬以水文地質問題為主的開采技術條件復雜的礦山。

根據前期工作，深部礦體擬采用地下開采，開采規模為198萬t/a。礦山開拓擬采用雙斜坡道+副井開拓形式，設上行和下行斜坡道各1條，斜坡道負責礦石、廢石和材料的運輸，副井負責提升人員，同時設回風井用于回風。井下礦、廢石通過鏟運機直接鏟裝至卡車經中段運輸巷道和上行斜坡道運至地表選廠，空車經下行斜坡道和中段運輸巷道進入采場；材料由下行斜坡道和中段運輸巷道進入各中段采場，卸車后由中段運輸巷道經上行斜坡道返回地表；人員由專用車輛經下行斜坡道和中段運輸巷道進入采場（亦可由副井罐籠進入各中段后進入采場），空車經中段運輸巷道和上行斜坡道返回地表。井下礦石、廢石、人員和材料運輸車輛形成一個環形運輸線路。副井位于礦區東北部錯動范圍外，設罐籠用于人員上下，同時零星材料亦可從該井進入井下各中段，供水、排水及供電等管纜亦布置在該井內。

采礦方法為盤區式階段空場嗣后充填法，盤區沿礦體走向布置，沿走向方向長60 m，沿傾向方向長250~300 m，盤區間留設20 m寬間柱。盤區內劃分礦房和礦柱，跨度均為18 m。礦房和礦柱分兩步驟進行回采，一步回采礦房，采空區采用膠結充填接頂；二步回采礦柱，采空區嗣后低強度膠結充填。

選廠碎磨擬采用半自磨+球磨+頑石破碎的半自磨工藝，選別采用一粗三掃三精的全浮選流程，產品為硫化銅鈷精礦。

2 截止品位計算

2.1 詳查報告資源量

礦山2010年委托國內地勘部門完成了深部礦體的普查報告，為加快深部礦體的開發建設工作，2018年又委托國內地勘部門完成了礦床詳查報告，并依據勘探數據建立了礦床地質模型。

根據詳查報告，深部礦體地質勘查以100 m× 100 m網度求控制的資源量，以200 m×200 m網度求推斷的資源量，在勘探工程控制范圍內，礦體達到了詳查控制程度，確定礦體為第II類勘查類型。詳查報告中礦體圈定采用國內礦山的工業指標，即Cu 0.5%、Co 0.1%，共探獲資源量8120.41萬t，平均品位Cu 0.99%，Co 0.38%，其中332級別資源量6265.7萬t，平均品位Cu 1.00%，Co 0.39%，333級別資源量1854.71萬t，平均品位Cu 0.94%，Co 0.34%，礦床屬厚大高品位銅鈷礦床。

2.2 截止品位計算

考慮到礦區當地礦山建設、基礎設施等條件，并綜合一期開采實際和礦區附近其他類似礦山生產實際（該國其他地下開采礦山目前普遍開采Cu品位＞3%的礦體），本文認為詳查報告中采用國內圈礦工業指標Cu 0.5%、Co 0.1%不切合實際，該指標下開采無法負擔礦山開采成本，礦山建成后將持續處于虧損狀態。鑒于礦山地處非洲，且當地政局不穩定，本文分析礦體賦存條件后，認為礦山開采過程中可適當“采富留貧”，盡量多回采礦體中間部位的富礦，對靠近頂、底板的低品位礦石適當進行選擇性開采。

因此，鑒于當地實際情況和Cu、Co市場行情，本文結合礦山當地采礦成本、選礦成本、其他費用、權稅費、采選指標、當量系數、計價系數等參數對開采截止品位進行重新計算，主要數據見表1。

表1 截止品位計算數據

=(采礦+選礦+輔助+其他)/( 1?)///(1?)/（1）

式中，為截止品位，%；采礦為采礦成本，噸礦成本；選礦為選礦成本，噸礦成本；輔助為輔助成本，噸礦成本；其他為其他成本，噸礦成本；為稅費，以銷售收入為稅基計算；為金屬價格，長期預測市場價格；為選礦回收率，%；為開采貧化率，%；為計價系數。

將表1中數據代入式（1），得到Cu開采截止品位為3.32%，Co開采截止品位為0.40%，Co/Cu當量系數8.3。即，只有開采礦體單Cu品位達到3.32%或單Co品位達到0.40%的礦體時，礦山才能處于盈利狀態。

3 重新估算資源儲量

基于計算得出的邊界品位（Cu 3.32%、Co 0.40%，Co/Cu當量系數8.3）和地勘單位提供的礦體地質模型，本文采用Datamine礦業軟件對礦體進行圈定并計算資源儲量，計算后深部礦體地質資源儲量為3773.91萬t，平均地質品位Cu 1.34%，Co 0.61%，其中332級別資源儲量3064.05萬t、平均品位Cu 1.35%、Co 0.61%，333級別資源儲量709.87萬t、平均品位Cu 1.30%、Co 0.63%，說明深部礦體為以鈷金屬為主的高品位礦床。

按類似以往礦山資源儲量升為設計利用儲量的經驗，本文考慮資源利用率可信度系數332=1、333=0.7，深部礦體設計利用資源儲量共約為3560.95萬t，平均地質品位Cu 1.34%，Co 0.61%。按照198萬t/a規模計算，考慮損失、貧化后，礦山服務年限約18 a服務年限較《有色金屬采礦設計規范》關于新建地下大型礦山服務年限大于25 a的要求偏短，但考慮到礦山地處政局不穩定的非洲，且隨著補勘進行，資源量仍有可能增加，加之礦體頂、底板尚有大量低品位礦石，服務年限存在延長的可能性，因此礦山服務年限亦在合理范圍內。

重新圈定礦體后，礦體的埋深、賦存深度和傾角等參數基本未發生較大變化，礦體的主要變化是厚度明顯變薄（主要原因是剔除了頂、底板的低品位礦石），同時局部地段呈現分支復合現象，礦體中間伴有低品位夾石。

從資源量方面看，重新圈定礦體后資源儲量為原詳查報告的46.5%，其余53.5%資源為低品位礦體，低品位資源占比較大；其中332和333級別工業礦體資源量分別為原詳查報告的48.9%和38.3%，333級別礦體資源儲量變化略大于332級別礦體資源儲量。

從礦體品位方面看，重新圈定礦體后，礦體Cu、Co品位分別較原詳查報告提高35.4%和60.5%，Co品位提高尤為顯著。其中，332級別礦體Cu、Co品位分別較原詳查報告提高35.0%和55.4%；333級別礦體Cu、Co品位分別較原詳查報告提高38.3%和84.4%。

從礦體含金屬量方面看，重新圈定礦體后，礦體含Cu、Co金屬量分別為原詳查報告的62.9%和74.6%。其中，332級別礦體含Cu、Co金屬量分別為原詳查報告的66.0%和76.0%；333級別礦體含Cu、Co金屬量分別為原詳查報告的51.9%和69.3%。

對比礦體資源儲量和金屬量變化，重新圈定礦體后，資源儲量為原詳查報告的46.5%，礦體中金屬量分別為原詳查報告的62.9%和74.6%，礦體中金屬量變化幅度明顯小于資源儲量變化幅度，說明重新圈定礦體后剔除的低品位礦體Cu、Co品位明顯低于原詳查報告中礦體平均品位。

根據礦體賦存情況和品位分布狀態，低品位資源占比53.5%，且主要集中在工業礦體頂、底板，礦山在開采實際過程中，可適當減小損失、提高圍巖的混入率，適當加大對低品位礦體的回收；待金屬價格上漲到一定高度時，對低品位礦體適當進行選擇性回收。

[1] 《采礦設計手冊》編委會.采礦設計手冊(礦床開采卷)[M].北京:中國建筑工業出版社,1989:1513-1520.

[2] 楊 殿.金屬礦山地下開采[M].長沙:中南工業大學出版社,1999.

[3] 解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京:冶金工業出版社,2008.

[4] 古德生,李夕兵.現代金屬礦床開采科學技術[M].北京:冶金工業出版社,2006.

[5] 趙金三.中深孔機械化采礦法在凡口礦的應用[J].礦業研究與開發, 2000,20(12):8-9.

[6] 盧 霞.盤區上向中深孔配套機械化采礦法實踐[J].采礦技術,2001, 1(3):22-24.

(2019-06-21)

苑雪超(1983—)，男，河北保定人，工程師，主要從事礦山設計工作，Email：yuanxuechao@nerin.com。