塞爾維亞某銅金礦床品位控制過程研究

摘要：某銅金礦床是塞爾維亞境內(nèi)的大型礦床，保有礦石量約4 000萬t，銅金屬量約120萬t，金金屬量約78 t，-140 m標(biāo)高以上采用的采礦方法為進(jìn)路充填采礦法。以-85 m分層為例，對采礦進(jìn)路和穿脈等井下工程進(jìn)行地質(zhì)編錄和取樣工作，構(gòu)建品控模型，精確控制UHG、HG、LG礦體邊界，對比分析品控模型和資源模型之間的差異，論述了開展品位控制具有指導(dǎo)采礦和選礦作業(yè)、優(yōu)化采礦工程設(shè)計、節(jié)省采礦成本等意義，提出了礦山未來品位控制工作的思路和方法，為該礦山未來生產(chǎn)工作奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：品位控制;品控模型;資源模型;銅金礦床;塞爾維亞

中圖分類號： TD15 P618.51

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-1277（2022）02-0029-04

doi：10.11792/hj20220205

引 言

品位控制（Grade Control）是一個礦石開采價值最大化和降低生產(chǎn)風(fēng)險的過程，通過準(zhǔn)確圈定礦巖界線向選礦廠提供優(yōu)質(zhì)礦石[1-2]。品位控制是每個礦山生產(chǎn)的必要工作，相當(dāng)于進(jìn)行二次圈礦和探采對比工作。二次圈礦是指在地質(zhì)勘查工作的基礎(chǔ)上，利用生產(chǎn)勘探工程或采礦工程完成地質(zhì)編錄及取樣工作，進(jìn)行二次圈礦和資源儲量重新估算的過程[3-7]。探采對比是指將地質(zhì)勘探、二次圈礦、生產(chǎn)出礦過程中的礦體形態(tài)特征、礦石量、品位、金屬量等進(jìn)行對比分析，查明資源量變化的原因，指導(dǎo)二次圈礦工作[8-9]。

近30年，品位控制從編制紙質(zhì)材料階段，發(fā)展到三維建模和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)模擬階段[2]。由于中國引進(jìn)三維礦業(yè)軟件較西方礦業(yè)發(fā)達(dá)國家晚，許多礦山企業(yè)的品位控制工作仍然停留在傳統(tǒng)二維平面上。部分實(shí)力較強(qiáng)的國內(nèi)礦山企業(yè)已著手進(jìn)行品控模型構(gòu)建，并將其應(yīng)用于礦山的品位控制過程和其他生產(chǎn)實(shí)踐過程。

本次研究介紹了塞爾維亞某銅金礦床地質(zhì)概況，闡述了品位控制的定義，根據(jù)井下地質(zhì)編錄和取樣工作，構(gòu)建了品控模型，并對品控模型的合理性進(jìn)行了驗(yàn)證，論述了品位控制過程的意義，指出了礦山未來品位控制的思路和方法。

1 地質(zhì)概況

某銅金礦床位于世界著名的特提斯歐亞成礦帶中，賦存于Timok雜巖體中，是典型的高硫型低溫?zé)嵋旱V床，硫化物可劃分為塊狀、團(tuán)塊狀、脈狀及稀疏脈狀4種類型，主要硫化物為黃鐵礦、銅藍(lán)和少量硫砷銅礦，保有礦石量約4 000萬t，銅金屬量約120萬t，金金屬量約78 t，工程控制網(wǎng)度基本達(dá)到（25～50）m×（25～50）m，探明級別工程控制網(wǎng)度為25 m×25 m，控制級別工程控制網(wǎng)度50 m×50 m。該礦床礦體界線肉眼清晰可見，易于分辨，礦體品級易于識別，主要為超高品位（UHG：w（Cu）≥12.00 %）、中高品位（HG：5.00 %≤w（Cu）<12.00 %）和低品位（LG：0.50 %≤w（Cu）<5.00 %）3種類型礦體;礦體形態(tài)簡單，呈囊狀分布。

2 品位控制

完整的品位控制包括品控模型構(gòu)建（儲量估算）、鉆探和取樣、化驗(yàn)分析、預(yù)爆破模型構(gòu)建、礦塊設(shè)計、爆破、爆破后模型構(gòu)建、礦石標(biāo)記、鏟裝、礦堆、金屬平衡等一系列工作[10]。

品位控制方法的確定應(yīng)與礦床類型和采礦方法相結(jié)合。根據(jù)采礦方法可將地下礦體的品位控制分為可進(jìn)入和不可進(jìn)入2種類型?？蛇M(jìn)入類型指開采過程中可以進(jìn)入礦房進(jìn)行編錄和取樣，如采礦方法為淺孔留礦采礦法和進(jìn)路充填采礦法的礦體;反之，不可進(jìn)入類型是指開采過程中無法進(jìn)入礦房進(jìn)行編錄和取樣，如采礦方法為分段充填采礦法、自然崩落采礦法等方法的礦體[11]。

該礦床-140 m標(biāo)高以上礦體采用進(jìn)路充填采礦法開采，屬于可進(jìn)入類型?；诘V床地質(zhì)特征，結(jié)合井下生產(chǎn)工程的編錄和取樣工作，將礦體劃分為UHG、HG、LG 3種類型，進(jìn)而構(gòu)建品控模型。

3 品控模型

品控模型（Grade Control Model）是品位控制的一個步驟，是整個品位控制過程的基礎(chǔ)。品控模型的構(gòu)建過程與資源模型構(gòu)建過程是一致的，主要包括數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建、樣品組合、特高品位處理、礦體模型構(gòu)建、品位插值、模型驗(yàn)證等。關(guān)于資源模型構(gòu)建等流程，前人已進(jìn)行了大量研究[12-13]，此處不再贅述，僅說明礦體模型構(gòu)建和模型驗(yàn)證環(huán)節(jié)。

3.1 礦體模型構(gòu)建

對-85 m分層的采切工程進(jìn)行地質(zhì)編錄和取樣，初步確定UHG、HG、LG礦體邊界（見圖1）。其中，穿脈采用刻槽取樣，進(jìn)路采用連續(xù)打塊取樣，取樣長度1 m，樣品分析元素為Cu、Au、S、As等。根據(jù)樣品分析結(jié)果準(zhǔn)確圈出UHG、HG、LG礦體邊界，分別構(gòu)建UHG、HG、LG礦體模型的目的為：分別對3種類型礦體進(jìn)行品位插值。因該礦床為塊狀硫化物礦床，礦體邊界清晰，若不單獨(dú)對UHG、HG、LG礦體進(jìn)行插值，可能會對整個估值過程造成較大偏差，如低品位礦體區(qū)域可能出現(xiàn)高品位礦體等情況，這在估值過程中是不允許的。根據(jù)地質(zhì)工程師編錄的信息和樣品分析數(shù)據(jù)，分別構(gòu)建-85 m分層的UHG、HG、LG礦體實(shí)體模型（見圖2）。

3.2 品位插值

將坑道取樣數(shù)據(jù)和歷史鉆孔數(shù)據(jù)在構(gòu)建的UHG、HG和LG礦體模型中進(jìn)行組合，以組合樣數(shù)據(jù)為源數(shù)據(jù)對塊體進(jìn)行品位插值。由于數(shù)據(jù)量較少，難以進(jìn)行地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)分析，選擇距離冪次反比法進(jìn)行插

由于礦體在平面上近似等軸狀，故將各向異性參數(shù)設(shè)置為主軸/次主軸為1，主軸/第三軸為2，搜索距離與探明級別的勘查網(wǎng)度一致，搜索橢球體參數(shù)和插值參數(shù)見表1。因工程較密，因此第一次插值已對所有塊體進(jìn)行插值。

3.3 品控模型驗(yàn)證

模型驗(yàn)證方法通常有視覺驗(yàn)證、品位趨勢分析（Swath Plot）。視覺驗(yàn)證是指在剖面、平面等方向?qū)Ρ炔逯岛髩K體品位和工程品位之間的分布情況，檢查是否出現(xiàn)異常插值，如低品位礦體中出現(xiàn)高品位塊體等情況。品位趨勢分析是指在北、東和高程3個方向?qū)Ρ裙こ唐肺唬ɑ蚪M合樣）和塊體品位之間的吻合度，觀察是否出現(xiàn)異常插值的情況。本次品控模型，礦體形態(tài)簡單，礦化界線明顯，已對硬邊界進(jìn)行約束，品位插值不會出現(xiàn)上述情況。因此，本次可以僅通過視覺驗(yàn)證品控模型的可靠性。經(jīng)取樣分析，工程品位與塊體品位較吻合（見圖3），驗(yàn)證了品控模型的可靠性。

3.4 品控模型與資源模型對比

-85 m分層中推斷級別的資源量占比非常低，僅占該分層金屬量的1.7 %。因此，本次直接將品控模型與資源模型進(jìn)行對比，驗(yàn)證資源模型的可靠程度。資源模型和品控模型的礦體面積重合率達(dá)92.7 %，較吻合（見圖1）。從礦體形態(tài)和分布看，品位控制前后礦體形態(tài)總體較吻合，但在礦體內(nèi)部存在局部差異，表現(xiàn)為品控模型（見圖3）的礦體形態(tài)分布比資源模型（見圖4）的更為精確。資源模型中的礦體由勘探階段解譯得出，工程控制程度較低，總體較為粗糙;品控模型中的礦體是通過生產(chǎn)勘探過程中加密控制解譯得出，工程控制程度較高，能夠更準(zhǔn)確地揭露礦體的實(shí)際形態(tài)。

資源模型和品控模型對比結(jié)果見表2。由表2可知：品控模型與資源模型對比，礦石量減少58 915 t，銅品位增加1.17 %，銅金屬量減少1 326.21 t，金品位增加0.57 g/t，金金屬量減少160.75 kg。總體表現(xiàn)為礦石量減少14.74 %，銅品位增加12.97 %，銅金屬量減少3.68 %，金品位增加9.43 %，金金屬量減少6.69 %。綜上，資源模型和品控模型之間的偏差較小。

4 品位控制意義及存在問題和建議

4.1 品位控制意義

1）精確控制礦體邊界，便于指導(dǎo)生產(chǎn)。品位控制能更準(zhǔn)確地了解礦體的空間分布和品位分布情況。

在資源模型中，UHG、HG和LG礦體邊界具有明顯的分帶特征，表現(xiàn)為由內(nèi)至外依次為UHG、HG和LG礦體（見圖4），但與巷道取樣結(jié)果存在較大差異，不利于礦石的分采、分堆作業(yè)。品位控制后的礦體邊界總體上依然具有分帶特征，但UHG礦體中局部出現(xiàn)HG礦體，HG礦體中局部出現(xiàn)UHG礦體，HG礦體中局部出現(xiàn)LG礦體（見圖3）。這種情況顯然更加符合實(shí)情況，對采礦生產(chǎn)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

2）優(yōu)化采礦工程設(shè)計。品位控制后，礦體邊界更準(zhǔn)確，對采礦工程設(shè)計優(yōu)化具有重要指導(dǎo)作用。品控模型構(gòu)建后，礦體的空間位置有所變化，優(yōu)化采礦工程后，采礦工程節(jié)省至少50 m（見圖5），節(jié)省成本約150萬元，同時加快了開采進(jìn)度，提高了采礦效率。

3）品位控制更加精確地控制了礦體邊界，能夠?qū)崿F(xiàn)不同品級礦石的分采、分堆，對選礦廠配礦具有重要的指導(dǎo)意義，且選礦廠可根據(jù)不同時期的生產(chǎn)需求，要求采場提供相應(yīng)品位的礦石，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

4.2 存在問題和建議

本次研究僅限于該礦床的-85 m分層，數(shù)據(jù)有限，但工作思路和方法可行。未來品位控制工作應(yīng)結(jié)合多個中段和分層的井下編錄數(shù)據(jù)，進(jìn)行較全面的品控模型構(gòu)建，分析礦體的空間位置、形態(tài)、品位等變化。

金屬平衡（Reconciliation）是將資源模型、儲量模型、品控模型、采場出礦數(shù)據(jù)和選礦廠處理數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，是礦山運(yùn)轉(zhuǎn)過程中最重要手段之一[14]。但是，礦山還未正式生產(chǎn)，暫時無法開展金屬平衡工作。未來應(yīng)將品控模型與采礦數(shù)據(jù)和選礦數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，進(jìn)一步驗(yàn)證品控模型的可靠性。

本次研究沒有開展樣品的質(zhì)量保證/質(zhì)量控制（QA/QC）工作，未來品位控制過程中應(yīng)加強(qiáng)該工作。同時，建議礦山引進(jìn)三維激光掃描儀設(shè)備，準(zhǔn)確控制采空區(qū)的體積，驗(yàn)證品控模型的可靠性。

5 結(jié) 語

通過開展品位控制工作，構(gòu)建品控模型能夠更準(zhǔn)確地控制礦體邊界，有利于對不同品級的礦體進(jìn)行分采、分堆;有利于優(yōu)化采礦工程設(shè)計，節(jié)約生產(chǎn)成本;有利于指導(dǎo)選礦廠配礦，實(shí)現(xiàn)效益最大化。本次研究所采用的生產(chǎn)數(shù)據(jù)有限，但總體思路可行，方法可靠，在未來的生產(chǎn)工作中應(yīng)基于更多的生產(chǎn)數(shù)據(jù)開展進(jìn)一步研究工作。

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