城門山銅礦配礦工作探討

閔俊松，程柳華，丁立強(qiáng)

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 城門山銅礦，江西 九江 332100）

1 引言

物城門山銅礦區(qū)位于長江中下游銅鐵成礦帶，九（江）瑞（昌）礦集區(qū)，長山——城門湖背斜東傾伏端的北翼［1］，距離九江市區(qū)西南18km，距長江南岸6.5km。城門山銅礦是在1958年開采鐵帽時(shí)發(fā)現(xiàn)的，經(jīng)1962年～1969年的詳勘、1975年～1981年的補(bǔ)勘，探明該礦是一座以銅、硫?yàn)橹?，共生鉬、鐵、鋅，伴生金、銀和稀散元素的大型多金屬礦山。1984年經(jīng)國家儲委批準(zhǔn)的表內(nèi)B+C+D級銅金屬量165萬t，硫3768萬t，礦區(qū)資源豐富，儲量可觀。2009年進(jìn)行二期擴(kuò)建（7000t/d）工程建設(shè)，目前實(shí)際已經(jīng)形成了8000t/d的采、選綜合生產(chǎn)能力，年生產(chǎn)銅精礦含銅金屬量1.6萬t。城門山銅礦地質(zhì)條件復(fù)雜，為多期次多構(gòu)造成因的矽卡巖型、塊狀硫化物型、斑巖型“三位一體”礦床［2］，礦體形態(tài)復(fù)雜多變，有似層狀、豆莢狀、透鏡狀、帶狀及席狀等。礦石性質(zhì)及品位分布非常不均勻，銅品位從次生富集帶輝銅礦石的10%以上，到原生帶斑巖礦石的0.25%，銅品位變化系數(shù)可達(dá)4000%；硫品位從含銅黃鐵礦石的30%，到斑巖礦石的2%，硫品位變化系數(shù)可達(dá)1500%。銅、硫兩種元素分布的極不均勻，給配礦工作帶來了很大難度。為了盡量減小入選礦石銅硫品位的波動情況，達(dá)到貧富兼采和連續(xù)穩(wěn)定供礦的目的，本文接下來會從技術(shù)上和管理上對城門山銅礦的配礦工作進(jìn)行探討，通過貧礦和富礦的合理搭配，充分回收利用礦產(chǎn)資源，提升社會經(jīng)濟(jì)效益。

2 影響配礦質(zhì)量的因素

2.1 地質(zhì)因素

通過對近年來產(chǎn)生入選礦石銅、硫品位波動（特別是銅品位波動）的班次進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有80%以上的異常波動班次，為在復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域配礦時(shí)造成的。這些復(fù)雜的地質(zhì)區(qū)域主要分布在采區(qū)比較淺部的次生富集帶［3］。當(dāng)氧化帶中的孔雀石、藍(lán)銅礦在氧氣、水、二氧化碳等的長期作用下，使原生銅的硫化物（主要為黃銅礦）轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸?、氫氧化物、硫酸鹽、碳酸鹽。當(dāng)銅的硫酸鹽轉(zhuǎn)溶液下滲至原生硫化物（黃銅礦）時(shí)，在還原環(huán)境下產(chǎn)生次生富集作用，形成大量的次生硫化物礦物，如輝銅礦、斑銅礦、銅藍(lán)等。次生富集帶通常銅品位高達(dá)5%—20%，具有極高的工業(yè)價(jià)值，但同時(shí)由于形態(tài)復(fù)雜多變（通常呈“雞窩狀”），并且品位分布很不均勻，給配礦工作帶來了很大難度。例如在采區(qū)-22m平臺東部某次生富集帶，該區(qū)域礦石品位及礦石性質(zhì)分布很不均勻，在短短50m范圍內(nèi)，出現(xiàn)了含銅斑巖、鐵礦石、含銅黃鐵礦、輝銅礦、風(fēng)化巖五種巖性夾雜在一起。品位變化也非常大，銅品位變化最大的地方，僅僅2個(gè)炮孔之間的距離（5m），銅品位從最高的24.22%，變化到最低的0.193%，相差了125倍，可想而知，在該復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行出配礦時(shí)，對于穩(wěn)定入選礦石品位難度有多大。

2.2 取樣化驗(yàn)因素

采區(qū)各出礦點(diǎn)的品位分布情況是開展配礦工作的前提和保障，而各點(diǎn)的品位分布情況主要是通過取樣來確定的，因此取樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性直接影響到配礦質(zhì)量的好壞。城門山銅礦的取樣工作主要是通過在爆破前，對潛孔鉆機(jī)穿出來的炮孔巖粉進(jìn)行取樣化驗(yàn)。主要有以下兩方面因素會對配礦造成影響：

2.2.1 取樣的規(guī)范性和代表性。

取樣人員在進(jìn)行炮孔巖粉取樣時(shí)，沒嚴(yán)格按照“十字刻槽”法進(jìn)行取樣，或取樣的巖粉重量太少沒有代表性，這些都會影響到取樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.2.2 取樣的完整性。

在某些比較松散的礦石區(qū)域，比如呈松散狀集合體的含銅黃鐵礦和輝銅礦區(qū)域，由于挖機(jī)可直接進(jìn)行作業(yè)，不需要進(jìn)行穿孔爆破，所以會沒有炮孔巖粉數(shù)據(jù)。另外如遇雨天，炮孔巖粉被雨水沖刷，造成巖粉缺失。這些都會影響到取樣的完整性，造成某一塊區(qū)域的品位缺失，影響到配礦工作。

2.3 現(xiàn)場品位圈定與劃分因素

取樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)及品位分布圖出來后，圖上的炮孔樣坐標(biāo)與現(xiàn)場對應(yīng)不精確，會造成現(xiàn)場品位圈定的不精確，從而影響到配礦；另外對炮孔進(jìn)行區(qū)塊劃分時(shí)，如果劃分得不夠精細(xì)，特別是品位變化比較大的區(qū)域，也會對配礦產(chǎn)生影響。

2.4 現(xiàn)場監(jiān)管和控制因素

現(xiàn)場監(jiān)管和控制主要與鏟裝工段、運(yùn)輸工段、養(yǎng)防工段的執(zhí)行情況有關(guān)，執(zhí)行情況的好壞，會直接影響到配礦質(zhì)量的好壞。

2.4.1 鏟裝工段

鏟裝工段沒有按照配礦小組劃分的出礦區(qū)域和推進(jìn)方向來作業(yè)時(shí)，超挖了竹簽或弄錯(cuò)了出礦位置，都會影響到配礦質(zhì)量的好壞。

2.4.2 運(yùn)輸工段

當(dāng)配礦小組給出當(dāng)班計(jì)劃車數(shù)配比后，由于某些鉸卡亂跑，沒有定鏟定車，或中途壞了沒及時(shí)進(jìn)行替補(bǔ)，或由于運(yùn)距原因，某些鉸卡跑的車數(shù)不一等，這些因素都會影響到實(shí)際車數(shù)配比與計(jì)劃配比不符，最終影響到配礦質(zhì)量的好壞。

2.4.3 養(yǎng)防工段

養(yǎng)防工段指揮工在卸礦口指揮卸礦時(shí)，如果沒有使裝富礦車輛和裝貧礦車輛依次交替下到原礦倉，而產(chǎn)生富礦車輛或貧礦車輛集中下到原礦倉時(shí)，會導(dǎo)致下礦過程中，貧富礦石混合不均勻，進(jìn)而影響到配礦質(zhì)量的好壞。

3 配礦質(zhì)量控制的技術(shù)手段和原則

3.1 取樣技術(shù)手段和原則

地質(zhì)取樣人員嚴(yán)格按照“十字刻槽”法進(jìn)行取樣，如果為品位變化較大的區(qū)域，要逐孔進(jìn)行取樣，如果為品位變化不大的區(qū)域，可以隔孔進(jìn)行取樣，并且所有樣品為保證有代表性，重量不能少于1Kg。另外，為保準(zhǔn)取樣數(shù)據(jù)的完整性，原則上所有礦石區(qū)域都必須進(jìn)行炮孔取樣，但如果遇到不需要穿孔的礦石區(qū)域（如松散的含銅黃鐵礦或輝銅礦區(qū)域），由于不能進(jìn)行炮孔巖粉取樣，這時(shí)需要進(jìn)行刻槽取樣或用手持式X熒光分析儀進(jìn)行輔助品位確定。地質(zhì)人員還要對所取樣品的炮孔中心位置進(jìn)行定點(diǎn)，城門山銅礦使用的是支持RTK技術(shù)的美國天寶R8高精度GPS對炮孔進(jìn)行定點(diǎn)，精度可以達(dá)到厘米級。最后地質(zhì)人員取完樣后，將樣品化驗(yàn)結(jié)果錄入到excel電子表格，并導(dǎo)入到CAD或Dimine中，形成《爆堆品位分布圖》，如圖1。

圖1 爆堆品位分布圖

3.2 爆堆品位的劃分和圈定原則

配礦小組獲取《爆堆品位分布圖》后，就可根據(jù)炮孔的品位信息并結(jié)合現(xiàn)場的作業(yè)位置和推進(jìn)方向，對爆堆品位進(jìn)行分級，通過品位等值線，將爆堆劃分塊段［4］。塊段的劃分原則為巖性一致，品位相近（通常品位變化系數(shù)小于30%），位置相鄰的3個(gè)以上炮孔劃入同一個(gè)塊段。將整個(gè)爆堆劃分完畢后，分別計(jì)算各個(gè)塊段的礦量和平均品位，并標(biāo)注在圖上（如圖2），作為現(xiàn)場爆堆品位圈定的依據(jù)。配礦小組在現(xiàn)場圈定過程中，根據(jù)劃分好的塊段，使用高精度GPS對塊段的分界線進(jìn)行定點(diǎn)，并用竹簽在現(xiàn)場標(biāo)示出來。

3.3 配礦方案的計(jì)算［5］與確定

城門山銅礦的配礦主要是通過3個(gè)出礦點(diǎn)搭配來實(shí)現(xiàn)的，其中第一個(gè)點(diǎn)是貧礦點(diǎn)（銅品位和硫品位都較低），以斑巖為主，占整個(gè)出礦量的大多數(shù)；第二個(gè)點(diǎn)是高銅點(diǎn)，銅品位較高，以輝銅礦為主，主要是用來提升原礦銅品位；第三個(gè)點(diǎn)是高硫點(diǎn)，硫品位較高，以含銅黃鐵礦為主，主要是用來提升原礦硫品位。通過這3個(gè)出礦點(diǎn)之間的貧富搭配，用來使原礦銅硫品位均達(dá)到入選品位和計(jì)劃值。具體配比計(jì)算如下：

上式（1）、（2）中：

A1——貧礦點(diǎn)的銅品位；

A2——高銅點(diǎn)的銅品位；

A3——高硫點(diǎn)的銅品位；

B1——貧礦點(diǎn)的硫品位；

B2——高銅點(diǎn)的硫品位；

B3——高硫點(diǎn)的硫品位；

X1——貧礦點(diǎn)的出礦量；

X2——高銅點(diǎn)的出礦量；

X3——高硫點(diǎn)的出礦量；

A——計(jì)劃銅品位；

B——計(jì)劃硫品位。

上式（1）、（2）為由兩個(gè)三元一次方程組成的方程組，通過對該三元一次方程組進(jìn)行求解，可得出貧礦點(diǎn)、高銅點(diǎn)、高硫點(diǎn)這三個(gè)出礦點(diǎn)的礦量之比為：X1：X2：X3=[(B2-B)(A3-A)-(A2-A)(B3-B)]:[(B-B1)(A3-A)-(A-A1)(B3-B)]:[(B2-B)(A-A1)-(A2-A)(B-B1)] （3）

由于城門山銅礦用于出礦的鉸卡型號和裝車質(zhì)量都一致，這三個(gè)出礦點(diǎn)的礦量之比也等于這三個(gè)點(diǎn)的車數(shù)之比。為保證這三個(gè)出礦點(diǎn)的車數(shù)能始終按照要求的配比運(yùn)往選廠，實(shí)際操作過程中，城門山銅礦采用“定鏟定車，按輪配礦”的車輛調(diào)度方式來實(shí)現(xiàn)的，即先根據(jù)（3）式計(jì)算出三個(gè)出礦點(diǎn)的礦量之比，也等于車數(shù)之比，然后將當(dāng)班的鉸卡出車數(shù)按照這個(gè)配比進(jìn)行分配，分配好的鉸卡專門定在某一個(gè)出礦點(diǎn)或某一臺鏟，中途不能亂跑或串鏟，之后在卸礦過程中，也嚴(yán)格按照這個(gè)配比進(jìn)行卸載，這樣每一輪下來，車數(shù)配比都能與計(jì)劃配比一致，并且還能最大限度使貧富礦石混合均勻。比如通過（3）式計(jì)算出貧礦點(diǎn)、高銅點(diǎn)、高硫點(diǎn)的礦量之比為：X1：X2：X3=6:1:2，由于每臺車裝車質(zhì)量一致，三個(gè)點(diǎn)的車數(shù)之比也為6:1:2。當(dāng)班安排供礦的鉸卡如有9臺，車輛調(diào)度時(shí)就分配6臺鉸卡在貧礦點(diǎn)拉礦，分配1臺鉸卡在高銅點(diǎn)拉礦，分配2臺鉸卡在高硫點(diǎn)拉礦，到卸礦口卸礦時(shí)，這9臺鉸卡也嚴(yán)格按照6:1:2的比例進(jìn)行卸載，通過這種車輛調(diào)度方式，來保證貧礦點(diǎn)、高銅點(diǎn)、高硫點(diǎn)這三個(gè)點(diǎn)的出礦車數(shù)之比為6:1:2。

圖2 爆堆品位的塊段劃分

4 配礦質(zhì)量控制的管理手段

4.1 制定《出配礦管理制度》，明確責(zé)任劃分

出配礦管理工作不是哪一個(gè)部門能單獨(dú)完成的，需要各部門之間的互相配合和協(xié)調(diào)。整個(gè)出配礦過程就是一環(huán)扣一環(huán)的“流水線”，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響到配礦質(zhì)量。為此，城門山銅礦采礦場專門制定了《出配礦管理制度》，對各部門進(jìn)行了責(zé)任劃分：生產(chǎn)技術(shù)室地質(zhì)取樣人員在出礦前，對出礦區(qū)域的炮孔巖粉樣進(jìn)行取樣，制作成《爆堆品位分布圖》，并發(fā)送給配礦小組。配礦小組先根據(jù)《爆堆品位分布圖》上的品位數(shù)據(jù)及品位變化趨勢，對出礦區(qū)域品位進(jìn)行劃分，劃分好各區(qū)塊品位后，在現(xiàn)場定點(diǎn)插好竹簽，做好標(biāo)示，再根據(jù)選廠要求的入選銅硫品位和現(xiàn)場各區(qū)塊的品位，計(jì)算出各區(qū)塊的車數(shù)配比，最后配礦小組制定出每天具體的供配礦方案，并提供給調(diào)度室調(diào)度人員。調(diào)度人員根據(jù)配礦小組交班的配礦方案，給穿爆鏟工段及運(yùn)輸工段下達(dá)調(diào)度指令，確定挖機(jī)的作業(yè)點(diǎn)及各作業(yè)點(diǎn)鉸卡的配比。整個(gè)環(huán)節(jié)中，技術(shù)室起著技術(shù)支持的作用；配礦小組起著制定每日出配礦方案，并負(fù)責(zé)現(xiàn)場具體實(shí)施的作用；調(diào)度室起著現(xiàn)場調(diào)度和控制的作用；穿爆鏟工段和運(yùn)輸工段起著現(xiàn)場執(zhí)行的作用。

4.2 加強(qiáng)現(xiàn)場管理和督促檢查

計(jì)劃實(shí)施，重在落實(shí)。加強(qiáng)現(xiàn)場管理和督促檢查［6］是提升配礦質(zhì)量的保障。城門山銅礦根據(jù)生產(chǎn)需要，安排調(diào)度室人員對現(xiàn)場出配礦進(jìn)行督促和監(jiān)管，其中現(xiàn)場調(diào)度人員根據(jù)配礦小組劃分的出配礦區(qū)域及推進(jìn)方向，保證挖機(jī)在規(guī)定區(qū)域進(jìn)行鏟裝和推進(jìn)，調(diào)度長根據(jù)配礦小組提供的各出配礦點(diǎn)計(jì)劃車數(shù)配比，實(shí)時(shí)通過卡調(diào)系統(tǒng)或詢問卸礦口記碼工，對各出配礦點(diǎn)的實(shí)際車數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，保證車數(shù)配比嚴(yán)格按計(jì)劃執(zhí)行。 此外，在卸礦口卸礦過程中，還要嚴(yán)格按時(shí)間段、按比例均勻進(jìn)行卸礦，防止富礦或貧礦集中下到原礦倉。

4.3 嚴(yán)格獎懲制度

對每月的配礦結(jié)果進(jìn)行考核，納入到勞動競賽來，對配礦環(huán)節(jié)中涉及到的人員和部門予以獎懲?？偨Y(jié)配礦過程中沒按指令執(zhí)行的問題，對沒按計(jì)劃執(zhí)行引起入選礦石品位波動的人員和部門進(jìn)行考核，做到令行禁止，確保配礦工作正常進(jìn)行，維護(hù)配礦指令的嚴(yán)肅性。

4.4 將配礦工作納入到對標(biāo)管理

隨著對標(biāo)管理工作在整個(gè)江銅集團(tuán)公司至上而下開展以來，城門山銅礦從2017年4月份開始，將入選銅硫品位合格率指標(biāo)納入到了對標(biāo)管理工作，通過對標(biāo)國內(nèi)外一流露天礦山的配礦指標(biāo)，不斷學(xué)習(xí)和趕超，尋找最優(yōu)和最適合城門山銅礦的配礦管理模式，來提升城門山銅礦的配礦管理水平。

5 效果評價(jià)

通過上述在技術(shù)上和管理上所采取的措施，城門山銅礦配礦質(zhì)量近年來有了很大改進(jìn)和提升，特別是從2017年5月份開始，對該套配礦工作模式進(jìn)行全面系統(tǒng)化實(shí)施以來，入選礦石銅硫品位合格率有了顯著提升，如表1和表2。

表1 2016—2018年入選礦石銅品位合格率 %

表2 2016—2018年入選礦石硫品位合格率 %

從表1、表2中可以看出，入選礦石銅品位合格率，從2016年的82.69%提升到2017年的90.99%，再提升到2018年（1—11月份）的96.03%；入選礦石硫品位合格率從2016年的75.68%，提升到2017年的88.21%，再提升到2018年（1—11月份）的92.29%，入選銅硫品位合格率提升效果都很顯著。特別是從2017年5月份以來，入選礦石銅品位合格率每個(gè)月都超過了90%，入選礦石硫品位合格率每個(gè)月都超過了86%，滿足了選廠對配礦質(zhì)量的要求，為選廠提高選別指標(biāo)創(chuàng)造了條件。

6 結(jié)語

經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，城門山銅礦該套配礦工作模式科學(xué)、合理、效果顯著并且可操作性強(qiáng)，可供國內(nèi)其他類似礦山（地質(zhì)條件復(fù)雜，品位變化比較大的雙元素綜合配礦礦山）進(jìn)行借鑒和參考。當(dāng)然，該套配礦工作模式，也存在一些不足和需要改進(jìn)的地方，比如：配礦過程中的“定鏟定車，按輪配礦”的車輛調(diào)度方式，會存在車鏟比（特別是對于配銅點(diǎn)和配硫點(diǎn)的鏟）不飽和的現(xiàn)象，影響到高銅點(diǎn)和高硫點(diǎn)的挖機(jī)臺效。另外，智能化礦山是未來礦山的發(fā)展趨勢，國內(nèi)一些礦山，比如三道莊露天礦在引進(jìn)Surpac三維采礦軟件建立地質(zhì)模型后，與科研院校合作開發(fā)的基于GIS/GPS/GPRS的露天礦配礦動態(tài)管理系統(tǒng)［7-8］、實(shí)時(shí)礦石質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動化配礦的部分功能，極大的地減少了配礦人員的工作強(qiáng)度，提高了配礦人員的工作效率。這些，城門山銅礦都可以進(jìn)行學(xué)習(xí)和借鑒，為將來城門山銅礦實(shí)現(xiàn)配礦自動化，建設(shè)智能化礦山做好準(zhǔn)備。