礦體二次圈定在國(guó)外大型露天礦山的實(shí)踐應(yīng)用

陳興海，王子風(fēng)，李天奇

(華剛礦業(yè)股份有限公司，北京 100039)

SICOMINES銅鈷礦是中國(guó)企業(yè)集團(tuán)和剛果(金)政府共同成立的合資公司進(jìn)行開(kāi)發(fā)的礦山資源項(xiàng)目。礦區(qū)位于剛果(金)盧阿拉巴省會(huì)科盧韋齊(Kolwezi)市西南，直線距離約11 km，礦區(qū)面積10.91 km2。經(jīng)地質(zhì)勘探，該礦區(qū)可利用的資源/儲(chǔ)量銅金屬近千萬(wàn)噸，銅平均品位3.47%，為世界級(jí)的特大型銅鈷礦床[1]。

礦區(qū)地層為新元古代加丹加系羅安群的淺海相細(xì)碎屑巖和化學(xué)沉積巖，主要為白云巖、頁(yè)巖、黏土巖、砂巖等。礦體受地層控制明顯，主礦體層狀特征明顯；在構(gòu)造發(fā)育、巖石破碎強(qiáng)烈部位，存在少量表生富集的小銅、鈷礦體，產(chǎn)狀較陡。目前礦區(qū)工程控制的礦化范圍超過(guò)3 km2，主銅礦體2條，中間為夾石層，其他小銅礦體83條、鈷礦體117條。

1 二次圈定的含義

礦體圈定一般分為一次圈定、二次圈定及最終圈定，其中二次圈定與采礦生產(chǎn)活動(dòng)最為密切。一次圈定為采場(chǎng)單體設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料；二次圈定為礦體回采提供準(zhǔn)確的地質(zhì)資料；最終圈定是地質(zhì)總結(jié)、成礦規(guī)律研究、探采對(duì)比綜合整理的結(jié)果[2-3]。

目前國(guó)內(nèi)外大型露天礦山主要采用中深孔爆破、分段采掘的開(kāi)采方案，礦體二次圈定是在原有探礦工程的基礎(chǔ)上，利用中深孔的潛孔鉆機(jī)或者牙輪鉆機(jī)得到炮孔巖粉進(jìn)行補(bǔ)充探礦，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)編錄、巖粉取樣、樣品化驗(yàn)分析、繪制爆區(qū)品位平面圖，對(duì)礦體進(jìn)行圈定以提高回采地質(zhì)資料的精度，降低礦石的損失、貧化，從而降低采礦成本[4-7]。

2 二次圈定的步驟及方法

SICOMINES銅鈷礦為超大型露天礦山，設(shè)計(jì)開(kāi)采臺(tái)階高度15 m，生產(chǎn)地質(zhì)取樣以炮孔取樣為主，孔深一般17 m，孔距7.5 m，排距6.5 m。礦體二次圈定工作由地質(zhì)人員完成，具體方法如下：

1)依據(jù)爆破設(shè)計(jì)圖大致圈定礦巖界線并進(jìn)行布樣，礦體連續(xù)部位采用隔孔取樣，礦巖界線部位連續(xù)取樣，1個(gè)孔為1個(gè)樣，做銅、鈷化驗(yàn)分析，以圈定礦巖界線；礦體外側(cè)至銅含量≥0.7%之間部位選取有代表性鉆孔巖粉采樣，以圈定高品位廢石界線。

2)取樣點(diǎn)及化驗(yàn)數(shù)據(jù)均錄入巖粉數(shù)據(jù)庫(kù)，相應(yīng)的臺(tái)階號(hào)、化驗(yàn)編號(hào)、樣品編號(hào)一并輸入，并經(jīng)專人檢查、核對(duì)。

3)采用RTK全站儀實(shí)測(cè)爆區(qū)每個(gè)炮孔平面坐標(biāo)，并輸入數(shù)據(jù)庫(kù)，繪制炮孔平面圖；爾后根據(jù)爆區(qū)終孔實(shí)測(cè)圖鍵入每個(gè)炮孔樣品編號(hào)和品位數(shù)據(jù)，最后繪制成爆區(qū)品位平面圖。

4)礦體二次圈定邊界品位按照Cu≥1%，最小礦塊單元=15 m×15 m×15 m(相當(dāng)于4個(gè)炮孔)，最小夾石剔除厚度4 m。采取游動(dòng)式，把每個(gè)礦塊單元縮小成15 m×7.5 m×15 m(相當(dāng)于2個(gè)炮孔)，沿礦體邊部且垂直礦巖邊界使其平均品位平衡到Cu≥1%，靠近廢石孔的邊則為礦巖的分界，逐一進(jìn)行，其連線為礦巖分界線，以去低留高的原則，使其規(guī)整。

5)爆區(qū)礦塊品位平面圖上的礦巖界線拐點(diǎn)坐標(biāo)由地質(zhì)和測(cè)量人員采用RTK全站儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，做好標(biāo)識(shí)；同時(shí)，對(duì)礦石區(qū)域內(nèi)的品位點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量放點(diǎn)后插標(biāo)志牌并標(biāo)定銅品位，以指導(dǎo)生產(chǎn)作業(yè)。

3 二次圈定的效果

礦山自2014年開(kāi)始生產(chǎn)以來(lái)，共完成1 066區(qū)爆破地質(zhì)編錄和素描；共完成地質(zhì)取樣(僅炮孔巖粉)50 878件；完成826區(qū)礦石爆破區(qū)域的礦體二次圈定和現(xiàn)場(chǎng)放線及標(biāo)識(shí)工作。對(duì)比2014～2017年已開(kāi)采的11個(gè)臺(tái)階礦體二次圈定前后礦石量及金屬量(表1)，二次圈定后采出的礦石量比一次圈定的銅礦石量共減少了61.8萬(wàn)t，銅金屬量則累計(jì)增加了17 289t。

表1 SICOMINES銅鈷礦采場(chǎng)二次圈定前后礦量對(duì)比表Table 1 Comparison list of ore reserves secondary delineation in SICOMINES copper-cobalt deposit

對(duì)比看出，已采區(qū)域的礦石量盡管較設(shè)計(jì)減少4.5%，但采出金屬量增加了4.4%，實(shí)際是通過(guò)礦體二次圈定的礦石品位較設(shè)計(jì)提高了9%左右，說(shuō)明二次圈定后的礦石貧化率大大降低。此外，對(duì)比看出，礦區(qū)上部礦體二次圈定與一次圈定相比，礦量和金屬量相對(duì)誤差都大于10%以上，局部臺(tái)階超過(guò)100%，說(shuō)明上部礦體形態(tài)變化大，工程控制網(wǎng)度的不足造成一次圈定的精度和準(zhǔn)確性較差，而隨著采掘深度的推進(jìn)，主礦體逐步揭露，下部臺(tái)階礦體二次

圈定礦量及金屬量較一次圈定相比誤差也有所減小。根據(jù)SICOMINES銅鈷礦區(qū)儲(chǔ)量年報(bào)，截至2017年末，與地質(zhì)勘探儲(chǔ)量報(bào)告相比，全區(qū)共累計(jì)探明新增銅礦石量813.1萬(wàn)t，銅金屬量增加84 325 t，說(shuō)明該礦山的資源還具有較大潛力。

結(jié)合采場(chǎng)D1245臺(tái)階探采對(duì)比圖(見(jiàn)圖1)可以看出，主礦體部位礦體界線除稍有微變動(dòng)之外，通過(guò)二次圈定，發(fā)現(xiàn)在主礦體以東區(qū)域存在一條沿南北走向、連續(xù)的銅礦體，這為采場(chǎng)增加了可采礦量，同時(shí)減少了礦石損失，也為礦山創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

4 分段取樣對(duì)二次圈定的優(yōu)化

SICOMINES銅鈷礦生產(chǎn)地質(zhì)取樣以巖粉取樣為主，按照設(shè)計(jì)是單孔15 m段高整段取樣、化驗(yàn)以及礦體二次圈定。但實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，由于礦體產(chǎn)狀及厚度變化，導(dǎo)致某些地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜或礦巖交界區(qū)域，15 m段孔上段7～8 m為礦，下段8～7 m為巖，或者下礦上巖，如仍采用全段取樣，一是二次礦體圈定的精度存在較大誤差，二是由于圍巖混入導(dǎo)致貧化率過(guò)高，礦石損失也加大。為降低損失貧化，同時(shí)避免增加生產(chǎn)成本，地質(zhì)技術(shù)人員研究出了整段穿孔、分段取樣的解決方案。巖石部位遵照設(shè)計(jì)15 m全段高穿孔爆破和采掘，而在礦石部位采用15 m全段高穿孔，穿孔過(guò)程中按上段8 m、下段7 m分別收集巖粉樣品，并進(jìn)行礦體二次圈定(見(jiàn)圖2)，同時(shí)，生產(chǎn)中采用分段采掘，配備靈活性較好的小型反鏟設(shè)備，既發(fā)揮了設(shè)備效率，又保證了礦石的質(zhì)量。

圖1 SICOMINES銅鈷礦區(qū)1 245 m臺(tái)階探采對(duì)比圖Fig.1 Comparative diagram of prospecting and mining at 1 245 m bench in SICOMINES mine1—勘探鉆孔位置及品位；2—一次圈定礦塊及品位；3—爆區(qū)編號(hào)；4—巖粉品位；5—二次圈定礦巖界線

以上分段取樣的礦體二次圈定對(duì)比可以看出，由于礦體厚度及產(chǎn)狀變化，上下兩段礦體形態(tài)存在明顯差異，下段礦體較上段礦體的區(qū)域有所擴(kuò)展，往北方向的偏移距離達(dá)11 m。按15 m整段取樣，存在由于上段圍巖的混入造成礦石貧化，同時(shí)由于品位降低，在靠近礦巖邊界的部位也會(huì)將造成部分礦石圈定為巖石，增加了礦石損失。因此，結(jié)合SICOMINES銅鈷礦的礦體特征，采用分段取樣法對(duì)礦體二次圈定進(jìn)行優(yōu)化，既能更準(zhǔn)確地揭露礦體形態(tài)、對(duì)礦巖的劃分也更精準(zhǔn)，降低了礦石的損失貧化，也提高了礦石回采率。

5 結(jié)論

1)礦體二次圈定工作是指導(dǎo)礦山生產(chǎn)的重要手段，它對(duì)查明礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、掌握礦體的賦存規(guī)律、提高地質(zhì)資料的可信度，從而對(duì)降低采礦過(guò)程中的貧化、損失，降低采礦成本，提高礦山的整體經(jīng)濟(jì)效益，具有重要影響作用。

2)通過(guò)礦體二次圈定在剛果(金)SICOMINES銅鈷礦的應(yīng)用，大大提高了礦石品位的可靠性和準(zhǔn)確性，降低了礦石損失和貧化、增加了資源儲(chǔ)量，為礦山平穩(wěn)生產(chǎn)提供了保障。

3)自二次圈定工作以來(lái)，由于科學(xué)管理、措施得當(dāng)，二次圈定及時(shí)提供可靠資料，損失貧化指標(biāo)不斷下降，礦石損失率實(shí)際已降低到3%、貧化率達(dá)到3.5%以下，較設(shè)計(jì)5%的指標(biāo)，下降了2%和1.5%。按現(xiàn)階段礦山年處理原礦455萬(wàn) t計(jì)算，減少礦石損失達(dá)9萬(wàn) t，以入選平均品位3%測(cè)算，每年可直接獲得的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到800萬(wàn)美元以上。

圖2 采用分段取樣二次圈定礦體形態(tài)對(duì)比圖Fig.2 The morphological contrast diagram secondary delineation of ore body by subsection sampling1—二次圈定礦巖界線；2—地質(zhì)界線及編號(hào)；3—爆區(qū)范圍；4—爆區(qū)編號(hào)；5—分段臺(tái)階；6—巖粉品位；7—二次圈定礦量及品位

4)實(shí)踐證明，礦體二次圈定不但是礦山企業(yè)降低損失貧化、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑，而且為礦山進(jìn)行探采對(duì)比和將來(lái)閉坑提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料，同時(shí)二次圈定的地質(zhì)信息也是研究礦床成因、總結(jié)成礦規(guī)律、開(kāi)展礦區(qū)深部及外圍找礦的重要參考資料。