分期分區(qū)開采在國外某露天金礦開采設計中的應用

摘要：針對某露天金礦開采初期以開采氧化礦為主，推遲混合礦和硫化礦開采時間，并合理安排Ⅰ、Ⅱ號礦化帶采礦計劃等現(xiàn)狀，設計應用分期分區(qū)開采工藝。在已確定的開采境界內(nèi)，劃分出若干個分區(qū)，合理安排各分區(qū)的采剝順序，以達到推遲剝離洪峰，均衡生產(chǎn)剝采比的目的。詳細介紹了該露天金礦分期分區(qū)開采工藝、采剝工藝、開采延伸速度、基建進度等。采用分期分區(qū)開采工藝，選擇合理的首采區(qū)段，可減少基建工程量，提高礦山開采經(jīng)濟效益。

關鍵詞：露天開采;分期;分區(qū);開采順序;采剝計劃;剝采比

中圖分類號：TD854文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2021）06-0052-03doi：10.11792/hj20210610

引 言

某露天金礦位于塔吉克斯坦共和國境內(nèi)，目前擁有2處金礦的探礦權證。經(jīng)過多年的勘查工作，目前探明儲量50 t以上，是十分具有開發(fā)前景的特大型露天開采金礦。本文研究區(qū)域位于其中一處探礦權范圍內(nèi)，礦體具有埋藏淺、厚大連續(xù)、品位相對較高的特點。按礦石中有用礦物種類劃分，可分為氧化礦、混合礦和硫化礦3種。礦石加工技術分別為氧化礦采用堆浸工藝，混合礦和硫化礦采用浮選工藝。

由于氧化礦與混合礦、硫化礦選礦工藝不同，若不同類型的礦石同時開采利用，需同時建設堆浸場、浮選廠、尾礦庫、冶煉廠及配套設施，導致礦山建設投資過大、建設時間過長，降低礦床開發(fā)整體經(jīng)濟效益。因此，在開采初期，如何能經(jīng)濟合理盡可能多的回采氧化礦，同時推遲混合礦和硫化礦開采時間，并合理安排Ⅰ、Ⅱ號礦化帶采礦計劃，均衡生產(chǎn)剝采比，是該礦山需要解決的難題。

針對該礦山需要解決的問題，本文采用分期開采技術，實現(xiàn)了“以礦養(yǎng)礦，滾動發(fā)展”的目標;并根據(jù)礦化帶分布情況，劃分出4個采區(qū)，優(yōu)化了開采順序，提高了開采計劃的合理性。

1 工程背景

礦區(qū)屬大起伏中高山區(qū)地貌，山脈總體走向呈東西向，山體海拔標高一般為3 500～4 000 m，地形切割較強，溝谷坡降大而急，自然山坡坡度陡，一般為30°左右，局部為懸崖峭壁。礦區(qū)屬大陸性高寒氣候，溫差大，冬季大雪封山，進入礦區(qū)時間一般為5月中旬至10月初。

礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)2條含金礦化帶，編號為Ⅰ、Ⅱ號礦化帶，礦化帶大致相互平行產(chǎn)出，沿灰?guī)r上下盤分布。Ⅰ號礦化帶位于灰?guī)r下盤，地表出露長度1 100 m，寬50～236 m;Ⅱ號礦化帶位于灰?guī)r上盤，平面上與Ⅰ號礦化帶大致平行分布，地表出露長度800 m，寬50～320 m。礦石總量17 143 657 t，平均金品位2.03×10-6，金金屬量34 745.779 kg。

礦床內(nèi)無較大的地表水體。礦體均位于當?shù)厍治g基準面以上，地形有利于自然排水，礦床以裂隙含水層充水為主，屬直接充水的裂隙充水礦床，主要充水含水層富水性較弱，構造破碎帶分布規(guī)模較小、富水性較弱;地下水補給范圍條件較差，水文地質邊界較簡單，屬水文地質條件簡單的礦床。

礦床的地層巖性較復雜，開采的礦體為層狀、似層狀含礦砂巖組，淺部為氧化礦層，屬完整性差或破碎的軟弱巖組，中下部的原生礦體屬完整性中等的半堅硬—堅硬巖組，穩(wěn)定性較好;采場的開采臺階邊坡局部地段存在發(fā)育不穩(wěn)定的層理和裂隙結構面，并分布有軟弱夾層，對露天采場邊坡的穩(wěn)定性構成較大的影響，礦山開采時易發(fā)生崩塌、滑坡等礦山工程地質問題;綜合礦床工程地質條件為中等復雜，礦區(qū)工程地質勘探類型為第三類中等型。

2 分期開采

為降低礦山建設投資，按照整體開發(fā)，分步實施的原則，決定采用分期開采的方式。礦床開采初期（一期），以開采氧化礦（堆浸）為主;開采后期（二期），以開采混合礦和硫化礦（浮選）為主。

1）露天開采終了境界。露天開采終了境界按氧化礦、混合礦、硫化礦統(tǒng)一開發(fā)進行設計;采用澳大利亞Micromine公司的礦業(yè)軟件，依據(jù)確定的技術經(jīng)濟指標進行境界圈定及優(yōu)化，優(yōu)化過程中通過調(diào)節(jié)收入成本因子，得到30個優(yōu)化境界方案;優(yōu)化境界由小到大，由淺至深，相互嵌套，逐漸擴展。根據(jù)境界內(nèi)礦石量及礦巖總量計算結果，通過對每個優(yōu)化境界進行計算分析，綜合進行境界方案比較，最終選定12號境界方案。依據(jù)選取的邊坡參數(shù)，進行開拓系統(tǒng)布置等采礦境界設計工作，形成露天開采終了境界。露天開采終了境界參數(shù)見表1。

2）一期境界。一期境界按照開采氧化礦設計，采用澳大利亞Micromine公司的礦業(yè)軟件，輸入開發(fā)氧化礦的技術經(jīng)濟指標，進行境界優(yōu)化，得出開發(fā)氧化礦境界方案。結合露天開采終了境界，圈定出以開采氧化礦為主的一期境界。一期境界參數(shù)見表2，一期境界與二期境界（露天開采終了境界）相對關系見圖1。

3 分區(qū)開采

3.1 采區(qū)劃分

礦區(qū)共有2條含金礦化帶，分別為Ⅰ、Ⅱ號礦化帶;Ⅱ號礦化帶位于境界的東北側（上部），Ⅰ號礦化帶位于境界的西南側（下部）。設計共劃分為4個開采分區(qū)，分別為一期Ⅱ號礦化帶分區(qū)、一期Ⅰ號礦化帶分區(qū)、二期Ⅱ號礦化帶分區(qū)、二期Ⅰ號礦化帶分區(qū)。一期境界分區(qū)位置關系見圖2、二期境界分區(qū)位置關系見圖3。一期境界、二期境界分區(qū)礦巖量見表3。

各分區(qū)氧化礦量、混合礦量及剝采比見圖4。

3.2 采剝工藝

采用陡幫剝離、緩幫采礦工藝。工作臺階高度10 m（個別礦體較薄、傾角較緩的地段臺階高度5 m），最小工作線長度100 m（采礦）、150 m（剝離）。陡幫開采工藝參數(shù)為：工作臺階坡面角70°，組合臺階內(nèi)臺階數(shù)4個，最小工作平臺寬度30 m，非工作平臺寬度10 m，一次推進寬度20 m，工作幫坡角21°～28°。

山坡露天開采時，根據(jù)礦體傾向和地形條件，按階段標高沿地形開段溝，沿礦體走向布置工作線，垂直走向單側推進[1]。

3.3 開采延伸速度

巖石鏟裝選用斗容4.0 m3液壓反鏟挖掘機，礦石鏟裝選用斗容1.4 m3液壓反鏟挖掘機。液壓反鏟挖掘機質量輕、動作靈活、行走速度快，易于控制鏟斗，裝車效率高[2-3];此外，液壓反鏟挖掘機掘溝速度快，可縮短新水平準備時間，使礦山生產(chǎn)能力有保障。

露天采場全部為山坡露天，采剝作業(yè)面挖掘機布置緊張年份為生產(chǎn)第二年，出礦臺階主要集中在一期Ⅱ號礦化帶分區(qū)3 900～3 940 m臺階，該生產(chǎn)年采礦作業(yè)下降40 m。剝離臺階主要集中在一期Ⅰ號礦化帶分區(qū)3 800～4 000 m，該生產(chǎn)年剝離下降210 m。

由于氧化礦礦體出露地表或覆蓋層較薄，采礦作業(yè)無需剝離大量巖石，即可揭露礦體;且采礦作業(yè)與剝離作業(yè)可實現(xiàn)分區(qū)作業(yè)，相互影響較小。采用分區(qū)開采可以最大限度保障采礦能力的達成。

3.4 基建進度

3.4.1 基建方案選取

一期境界分為2個開采分區(qū)，分別為一期Ⅱ號礦化帶分區(qū)、一期Ⅰ號礦化帶分區(qū)。因此，存在2個基建位置，3個基建方案：

1）方案一，基建剝離范圍位于一期Ⅰ號礦化帶分區(qū)，基建剝離工程量283.61萬m3。

2）方案二，基建剝離范圍位于一期Ⅱ號礦化帶分區(qū)，基建剝離工程量204.83萬m3。

3）方案三，一期Ⅱ號礦化帶分區(qū)和一期Ⅰ號礦化帶分區(qū)同時剝離，基建剝離工程量412.36萬m3。

通過方案比較，推薦方案二，該方案基建工程量相對較少，可以降低基建投資，早日投產(chǎn)達產(chǎn)。

3.4.2 基建剝離

選擇一期Ⅱ號礦化帶分區(qū)作為首采區(qū)段。該區(qū)段剝采比相對較小、基建工程量相對較少。為獲得投產(chǎn)標準所規(guī)定的二級礦量，基建終了最低臺階標高4 000 m，4 020 m以上臺階靠界。在4 000 m、4 010 m臺階形成備采礦量。

基建剝離工程量204.83萬m3。其中，巖石190.11萬m3，平均運距1.1 km;氧化礦7.38萬m3，平均運距4.7 km;低品位氧化礦+混合礦7.34萬m3，平均運距4.85 km。基建期副產(chǎn)氧化礦18.84萬t，暫時堆存。

基建期結束，形成山坡開拓運輸?shù)缆罚_階3 940 m以上已具備完成入車段溝工程的條件，可獲得開拓礦量123.19萬t，保有期1.4 a;備采礦量31.12萬t，保有期3.5個月。

4 結 語

采用分期分區(qū)開采工藝，確定經(jīng)濟合理的氧化礦開采范圍（一期境界），滿足了礦山開發(fā)建設的需要;實現(xiàn)采礦作業(yè)和剝離作業(yè)在不同區(qū)域進行，減少采礦作業(yè)和剝離作業(yè)的相互影響，保障作業(yè)安全和采礦能力的達成，均衡生產(chǎn)剝采比;選擇合理的首采區(qū)段，減少基建工程量，提高礦山經(jīng)濟效益。因此，分期分區(qū)開采較為適合該露天金礦的回采，也是今后國內(nèi)外露天開采技術的發(fā)展趨勢。

[參考文獻]

[1] 羅紹裘.采礦設計手冊：礦床開采卷[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987.

[2] 王運敏.現(xiàn)代采礦手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012.

[3] 王運敏.中國采礦設備手冊[M].北京：科學出版社，2007.

Application of staged and zoned mining in mining design of an open-pit gold mine abroad

Jiao Jinwei

（Changchun Gold Design Institute Co.，Ltd.）

Abstract：In view of the present situation of the initial mining of an open-pit gold mine，such as mainly mining oxidized ores，postponing the mining time of mixed ore and sulphide ores，reasonably arranging the mining plan of No.Ⅰand No.Ⅱ mineralization zone，the staged and zoned mining technology is designed and applied.Within the settled mining boundary，several zones are divided and the mining and stripping sequence of each zone is arranged reasonably in order to delay the stripping peak and balance the stripping ratio.The paper in detail introduced the staged and zoned mining technology，mining and stripping process，mining extension rate and infrastructure progress and so on in the open-pit gold mine.The staged and zoned mining technology is used，and reasonable initial section is chosen so that the infrastructure project requires less work and the mine development is more profitable.

Keywords：open-pit mining;staged;zoned;mining sequence;mining and stripping plan;stripping ratio

收稿日期：2020-12-31; 修回日期：2021-04-08

作者簡介：焦金偉（1985—），男，吉林臨江人，高級工程師，從事金屬礦山露天開采技術研究工作;長春市南湖大路4726號，長春黃金設計院有限公司，130012;E-mail：155145050@qq.com