分期分區(qū)開(kāi)采在國(guó)外某露天金礦開(kāi)采設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要：針對(duì)某露天金礦開(kāi)采初期以開(kāi)采氧化礦為主，推遲混合礦和硫化礦開(kāi)采時(shí)間，并合理安排Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦化帶采礦計(jì)劃等現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)應(yīng)用分期分區(qū)開(kāi)采工藝。在已確定的開(kāi)采境界內(nèi)，劃分出若干個(gè)分區(qū)，合理安排各分區(qū)的采剝順序，以達(dá)到推遲剝離洪峰，均衡生產(chǎn)剝采比的目的。詳細(xì)介紹了該露天金礦分期分區(qū)開(kāi)采工藝、采剝工藝、開(kāi)采延伸速度、基建進(jìn)度等。采用分期分區(qū)開(kāi)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(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：露天開(kāi)采;分期;分區(qū);開(kāi)采順序;采剝計(jì)劃;剝采比

中圖分類號(hào)：TD854文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：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(guó)境內(nèi)，目前擁有2處金礦的探礦權(quán)證。經(jīng)過(guò)多年的勘查工作，目前探明儲(chǔ)量50 t以上，是十分具有開(kāi)發(fā)前景的特大型露天開(kāi)采金礦。本文研究區(qū)域位于其中一處探礦權(quán)范圍內(nèi)，礦體具有埋藏淺、厚大連續(xù)、品位相對(duì)較高的特點(diǎn)。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(shù)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(shí)開(kāi)采利用，需同時(shí)建設(shè)堆浸場(chǎng)、浮選廠、尾礦庫(kù)、冶煉廠及配套設(shè)施，導(dǎo)致礦山建設(shè)投資過(guò)大、建設(shè)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，降低礦床開(kāi)發(fā)整體經(jīng)濟(jì)效益。因此，在開(kāi)采初期，如何能經(jīng)濟(jì)合理盡可能多的回采氧化礦，同時(shí)推遲混合礦和硫化礦開(kāi)采時(shí)間，并合理安排Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦化帶采礦計(jì)劃，均衡生產(chǎn)剝采比，是該礦山需要解決的難題。

針對(duì)該礦山需要解決的問(wèn)題，本文采用分期開(kāi)采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“以礦養(yǎng)礦，滾動(dòng)發(fā)展”的目標(biāo);并根據(jù)礦化帶分布情況，劃分出4個(gè)采區(qū)，優(yōu)化了開(kāi)采順序，提高了開(kāi)采計(jì)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(biāo)高一般為3 500～4 000 m，地形切割較強(qiáng)，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(jìn)入礦區(qū)時(shí)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(hào)為Ⅰ、Ⅱ號(hào)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(hào)礦化帶位于灰?guī)r下盤，地表出露長(zhǎng)度1 100 m，寬50～236 m;Ⅱ號(hào)礦化帶位于灰?guī)r上盤，平面上與Ⅰ號(hào)礦化帶大致平行分布，地表出露長(zhǎng)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(wú)較大的地表水體。礦體均位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)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(gòu)造破碎帶分布規(guī)模較小、富水性較弱;地下水補(bǔ)給范圍條件較差，水文地質(zhì)邊界較簡(jiǎn)單，屬水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦床。

礦床的地層巖性較復(fù)雜，開(kāi)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(jiān)硬—堅(jiān)硬巖組，穩(wěn)定性較好;采場(chǎng)的開(kāi)采臺(tái)階邊坡局部地段存在發(fā)育不穩(wěn)定的層理和裂隙結(jié)構(gòu)面，并分布有軟弱夾層，對(duì)露天采場(chǎng)邊坡的穩(wěn)定性構(gòu)成較大的影響，礦山開(kāi)采時(shí)易發(fā)生崩塌、滑坡等礦山工程地質(zhì)問(wèn)題;綜合礦床工程地質(zhì)條件為中等復(fù)雜，礦區(qū)工程地質(zhì)勘探類型為第三類中等型。

2 分期開(kāi)采

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

1）露天開(kāi)采終了境界。露天開(kāi)采終了境界按氧化礦、混合礦、硫化礦統(tǒng)一開(kāi)發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì);采用澳大利亞Micromine公司的礦業(yè)軟件，依據(jù)確定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行境界圈定及優(yōu)化，優(yōu)化過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)收入成本因子，得到30個(gè)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(kuò)展。根據(jù)境界內(nèi)礦石量及礦巖總量計(jì)算結(jié)果，通過(guò)對(duì)每個(gè)優(yōu)化境界進(jìn)行計(jì)算分析，綜合進(jìn)行境界方案比較，最終選定12號(hào)境界方案。依據(jù)選取的邊坡參數(shù)，進(jìn)行開(kāi)拓系統(tǒng)布置等采礦境界設(shè)計(jì)工作，形成露天開(kāi)采終了境界。露天開(kāi)采終了境界參數(shù)見(jiàn)表1。

2）一期境界。一期境界按照開(kāi)采氧化礦設(shè)計(jì)，采用澳大利亞Micromine公司的礦業(yè)軟件，輸入開(kāi)發(fā)氧化礦的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，進(jìn)行境界優(yōu)化，得出開(kāi)發(fā)氧化礦境界方案。結(jié)合露天開(kāi)采終了境界，圈定出以開(kāi)采氧化礦為主的一期境界。一期境界參數(shù)見(jiàn)表2，一期境界與二期境界（露天開(kāi)采終了境界）相對(duì)關(guān)系見(jiàn)圖1。

3 分區(qū)開(kāi)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(hào)礦化帶;Ⅱ號(hào)礦化帶位于境界的東北側(cè)（上部），Ⅰ號(hào)礦化帶位于境界的西南側(cè)（下部）。設(shè)計(jì)共劃分為4個(gè)開(kāi)采分區(qū)，分別為一期Ⅱ號(hào)礦化帶分區(qū)、一期Ⅰ號(hào)礦化帶分區(qū)、二期Ⅱ號(hào)礦化帶分區(qū)、二期Ⅰ號(hào)礦化帶分區(qū)。一期境界分區(qū)位置關(guān)系見(jiàn)圖2、二期境界分區(qū)位置關(guān)系見(jiàn)圖3。一期境界、二期境界分區(qū)礦巖量見(jiàn)表3。

各分區(qū)氧化礦量、混合礦量及剝采比見(jiàn)圖4。

3.2 采剝工藝

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

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

3.3 開(kāi)采延伸速度

巖石鏟裝選用斗容4.0 m3液壓反鏟挖掘機(jī)，礦石鏟裝選用斗容1.4 m3液壓反鏟挖掘機(jī)。液壓反鏟挖掘機(jī)質(zhì)量輕、動(dòng)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(jī)掘溝速度快，可縮短新水平準(zhǔn)備時(shí)間，使礦山生產(chǎn)能力有保障。

露天采場(chǎng)全部為山坡露天，采剝作業(yè)面挖掘機(jī)布置緊張年份為生產(chǎn)第二年，出礦臺(tái)階主要集中在一期Ⅱ號(hào)礦化帶分區(qū)3 900～3 940 m臺(tái)階，該生產(chǎn)年采礦作業(yè)下降40 m。剝離臺(tái)階主要集中在一期Ⅰ號(hào)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(wú)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(shí)現(xiàn)分區(qū)作業(yè)，相互影響較小。采用分區(qū)開(kāi)采可以最大限度保障采礦能力的達(dá)成。

3.4 基建進(jìn)度

3.4.1 基建方案選取

一期境界分為2個(gè)開(kāi)采分區(qū)，分別為一期Ⅱ號(hào)礦化帶分區(qū)、一期Ⅰ號(hào)礦化帶分區(qū)。因此，存在2個(gè)基建位置，3個(gè)基建方案：

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

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

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

通過(guò)方案比較，推薦方案二，該方案基建工程量相對(duì)較少，可以降低基建投資，早日投產(chǎn)達(dá)產(chǎn)。

3.4.2 基建剝離

選擇一期Ⅱ號(hào)礦化帶分區(qū)作為首采區(qū)段。該區(qū)段剝采比相對(duì)較小、基建工程量相對(duì)較少。為獲得投產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的二級(jí)礦量，基建終了最低臺(tái)階標(biāo)高4 000 m，4 020 m以上臺(tái)階靠界。在4 000 m、4 010 m臺(tái)階形成備采礦量。

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

基建期結(jié)束，形成山坡開(kāi)拓運(yùn)輸?shù)缆罚_(tái)階3 940 m以上已具備完成入車段溝工程的條件，可獲得開(kāi)拓礦量123.19萬(wàn)t，保有期1.4 a;備采礦量31.12萬(wàn)t，保有期3.5個(gè)月。

4 結(jié) 語(yǔ)

采用分期分區(qū)開(kāi)采工藝，確定經(jīng)濟(jì)合理的氧化礦開(kāi)采范圍（一期境界），滿足了礦山開(kāi)發(fā)建設(shè)的需要;實(shí)現(xiàn)采礦作業(yè)和剝離作業(yè)在不同區(qū)域進(jìn)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(dá)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(jì)效益。因此，分期分區(qū)開(kāi)采較為適合該露天金礦的回采，也是今后國(guó)內(nèi)外露天開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

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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(jiǎn)介：焦金偉（1985—），男，吉林臨江人，高級(jí)工程師，從事金屬礦山露天開(kāi)采技術(shù)研究工作;長(zhǎng)春市南湖大路4726號(hào)，長(zhǎng)春黃金設(shè)計(jì)院有限公司，130012;E-mail：155145050@qq.com