銅街曼家寨露天采場精細化采礦方法的研究與實踐

譚明洪，張登敏，趙 琛，楊 濤

（云南華聯鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

礦產資源是國民經濟發展的基礎，是工業化國家賴以生存的必要戰略資源。近年來，受國際金屬市場和價格持續低迷的影響，國內部分規模以上露天礦山正面臨經營壓力逐漸增大，礦山可持續發展形勢日趨嚴峻的問題。因此，基于露天礦山開采成本低的優勢，如何有效提高礦產資源的利用率，提高礦產資源的綜合開發利用水平，增強資源開發的可持續性，降低高附加值礦產資源的流失，已成為礦山企業突破當前困境的主要路徑之一。

1 項目概況

銅街-曼家寨露天采場地形地質條件復雜，礦巖交錯分布，且小礦體數量較多，受地質成礦因素的影響，該類型礦石沒有原始地質資料作為開采依據，無法及時做到精細回采。以致于在以往的開采過程中，大部分因廢石混入而貧化或隨廢石剝離而流失到排土場造成資源的浪費，僅少部分可進行回采，但采出礦量有限且采礦成本較高。

結合本礦山當前的生產經營狀況，銅-曼采場采取一系列“挖潛、提質、降本、增效”的舉措。通過開展精細化采礦工作，以達成“降貧化、提品位”的目的，從而提高礦石資源綜合經濟效益。針對不同厚度、賦存條件和品質的礦體，制定具體的精細化采礦施工方法，在確保現有設備既高效回采礦體的同時，又能降低礦石開采的貧化損失，并以此開展研究和實踐。

2 實施方案概述

2.1 確定精細化采礦指標

根據銅曼礦段礦體賦存和地質情況、采場開采實際現狀，制定了精細化采礦技術指標要求，作為礦石回采的技術標準：

（1）錫鋅共生礦、單鋅礦礦體厚度1m～3m，Zn ≥4.00%；厚度3m～5m，Zn ≥2.50%，厚度≥5m，Zn ≥1.50%的礦體必須進行精細化開采。

（2）單錫礦礦體厚度1m～3m，Sn ≥0.40%；厚度3m～5m，Sn≥0.30%；厚度≥5m，Sn≥0.20%的礦體必須進行精細化開采。

（3）排廢超標品位：Zn0.60%，Sn0.10%，Cu0.12%。

2.2 制定精細化采礦方法

2.2.1 臺階上傾斜或急傾斜中厚礦體開采方法

根據礦體產狀，挖機剝離推進方向遇到礦體出露時，可繞到礦體側向進行剝離，然后依次采礦。該種方法利用挖機將礦體上盤的圍巖清理后，再沿著礦體的傾角方向將臺階上的礦體依次采出。既保證了設備剝離效率的同時，有效地降低了礦石的損失貧化，該方法適用于中厚以上的傾斜或急傾斜礦體，詳見下圖1。

圖1 從礦體上盤開采傾斜礦體示意圖

2.2.2 臺階內水平或緩傾斜薄礦體開采方法

臺階內的水平或緩傾斜礦體的賦存狀況一般分為三類：一是礦體賦存在臺階上部，這時可采用挖機從上部進行反裝回采（如圖2 所示）；二是礦體賦存在臺階的中部，這時可對工作臺階進行分層，先裝巖、再裝礦、最后再裝巖；三是礦體賦存在臺階的下部，這時可抬升挖機作業機臺的高度，先將上部圍巖裝完直至完全露出下部礦石后，再對下部礦石進行集中回采。

圖2 臺階內水平或緩傾斜礦體開采示意圖

2.2.3 零星小礦體的開采方法

由于銅曼采場零星小礦體的賦存、形態特征不明，給采礦、剝離推進帶來較大的盲目性。為此，可采用：電鏟從東推進到圈定礦體的A 面就暫停剝離作業，然后用挖機從礦區的B 面推進，待推進見礦后再根據礦體的形態采用上述兩種采礦方法進行回采，詳見下圖3 所示。

圖3 零星小礦體揭露推進平面示意圖

2.3 精細化采礦實施保障措施

為保證精細化采礦工作有序開展，并履行好工作職責，促使該項工作達到預期效果，特制定了相應的技術保障及管理措施。

2.3.1 技術保障和指導

由地質工程技術人員完成采剝區域地質資料收集工作，如：礦體厚度、產狀、品位等賦存信息；采礦技術員結合地質資料編制精細化采礦單體設計，并與生產段股做好施工技術交底工作；精細化采礦實施過程中，技術員要密切跟蹤、核實并指導精細化采礦實施情況。

2.3.2 現場監督和管理

生產段股嚴格按照相應技術交底布置作業設備，做好現場監督和管理工作；每班對實施精細化開采的礦體進行1 ～2 次取樣；如實記錄當班精細化采礦現場實施情況；監督落實設備操作人員嚴格按精細化采礦的要求進行施工。

3 具體實施情況

3.1 技術工作流程

精細化采礦工作具體包括：地質資料收集→編制采礦方法單體設計→技術及施工交底→現場跟蹤檢查及驗收→成果總結等。

3.1.1 地質資料收集

結合采剝計劃推進情況，有針對性的提前做好地質資料收集工作，提交準確的礦體賦存信息以作為精細化采礦單體設計的依據。

3.1.2 編制精細化采礦方法單體設計

根據基礎地質資料編制精細化采礦單體設計，依據礦體橫縱剖面圖，結合礦體形態和產狀制定礦巖采剝推進順序和施工方法。

3.1.3 現場技術交底與施工

精細化采礦技術交底采用圖片編輯+文字描述的“圖文并茂”結合的方式，便于直觀理解，提高工作效率，詳見下圖4所示。

圖4 現場施工技術交底示意圖

3.1.4 數據統計分析

數據收集采用現場實時統計和智能卡車調度系統中自定義提取，并導出數據的方式。

3.2 現場實施情況

以24#礦體開展的實際情況為例，精細化采礦現場技術交底情況和實施情況詳見圖5 所示。

圖5 精細化采礦施工前后對比圖

4 實施效果分析

本次精細化采礦方法試驗為期6 個月進行，圍繞精細化采礦工作共完成49 次單體設計和相應的技術交底、跟蹤檢查工作。

通過本次實踐表明，銅-曼采場礦體最小可采厚度由以往2m～4m 降至1m，礦山開采損失率由22.2%下降至17.6%，貧化率由9.4%下降至5.7%，很大程度提高了礦石資源的回采利用率；且15m3電動液壓鏟的生產效率由3200m3/臺·班提升為3500m3/臺·班左右。

4.1 貧化率計算

貧化率采用取樣法Zn 品位進行計算。在精細化采礦過程中，以掌子面礦體取樣代替勘探地質品位，以采出運至堆場后的礦石取樣品位代替采出品位，以此計算出開采礦石貧化率，詳見下表1。

表1 精細化開采礦石貧化率計算

通過數據統計計算得出開采礦石綜合貧化率Zn17.7%。按礦體厚度分：厚度3m～5m 的礦體貧化率19.8%；厚度大于5m，貧化率14.8%。

4.2 損失率計算

損失率采用排廢取樣反推法進行計算。在精細化采礦過程中，對排土場廢土進行取樣，監管采剝施工中礦石流失情況。通過統計排土場排廢品位超標情況，估算廢石中夾帶損失的礦石量，從而反推計算得到采出礦石損失率。

經統計，6～11 月份排廢品位共計超標79 次；估算累計損失礦石12.8 萬t，計劃采出礦石223.1 萬t，反算得損失率為5.7%。

4.3 貧化損失對比

通過計算實施精細化采礦前和實施后的綜合貧化率，并進行對比。可看出，實施前貧化率為22.2%，實施后為17.7%，下降了4.6 個百分點；實施前損失率為9.4%，實施后為5.7%，下降了3.7 個百分點。詳見下表2。

表2 精細化采礦前后礦石貧化損失對比

5 經濟效益

5.1 直接經濟效益

通過開展精細化采礦的實踐，對礦巖進行嚴格的隔離工作。根據實際采出礦量、采出品位、隔廢石量，反算未精細化采礦所采出礦石量、采出品位，進而計算出因減少廢石混入量提升采礦品位比未開展精細采礦多回收的金屬量，最終得出創造的經濟效益。其中計算使用參數包括實際采出礦量、采出品位、選礦回收率等指標，最終產生直接經濟效益約C1=822.5 萬元。

5.2 降低選廠成本

6 ～11 月精細化采礦后共隔廢石8.3 萬t，選廠選礦成本72 元/t，經計算，選廠共降低選礦成本C2=8.3*10000t*72 元/t=596.9 萬元。

綜上，6～11 月開展精細化采礦共產生經濟效益=C1+C2=822.5+596.9=1419.4 萬元。

5.3 社會效益

通過精細化采礦工作降低礦石貧化損失，一是提升了礦山資源綜合利用率；二是減緩了排土場壓力，同時降低了排土場土地占用；三是增加國家利稅收益。

6 結語

（1）通過精細化采礦工作減少了廢石混入量和資源的損失，提升了采出礦石品位，減緩了地質資源的消耗，延長礦山服務年限，增加了礦產資源綜合效益，經初步測算，僅6 ～11 月份共創效1419.4 萬元。

（2）開展精細化采礦對于降低貧化、減少損失具有明顯成效，雖然從數據反映貧化率仍較大，但施工工藝仍有進一步優化的空間。貧化大主要原因：一是由于采出礦石品位難掌握，數據收集難度較大，數據誤差大；二是礦種變化大、礦化不均勻；三是部分礦體受形態變化大影響，礦巖難以充分隔離。

（3）在實施精細化采礦過程中，從現場反映情況和統計數據來看，一定程度上降低了實施精細化采礦設備的的生產效率，但另一方面卻提高了電鏟的工作效率，總體上利大于弊。