DIMINE礦業軟件在普朗銅礦生產礦量管理中的應用

羊勁松，吳維虎，2，馮興隆，吳練榮，趙冰峰

（1.云南迪慶有色金屬有限責任公司，云南 迪慶674000；2.中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院有限公司，云南 昆明650051）

普朗銅礦是滇西北地區近年來揭露的超大型斑巖型銅礦床，采用自然崩落法進行地下開采，開采范圍較大，采礦工藝復雜，生產礦量管理沒有統一標準。文章以DIMINE三維軟件為軟件平臺，運用三維實體建模技術，構建更新了普朗銅礦地質數據庫及礦體三維實體模型，結合地質統計學功能，對礦床資源量進行品位推估，為各級礦量的計算統計、范圍劃分及生產管理提供了最為直觀、精確的依據。

1 生產礦量概述

生產礦量也稱三級礦量，是指在設計開采范圍內可采地質儲量的基礎上，按照采礦工程的準備程度劃分為開拓、采準和備采三級礦量。生產礦量是保證礦山維持正常生產的重要指標之一，資源的保有量、經濟意義及管理水平均會不同程度地影響礦山的生產效益：若礦量不足，將會影響產量的穩定性；若礦量積壓過多，則會造成大量的資金累計，同時增高生產經營費用，從而間接提高生產成本［1－3］。企業實際生產過程中，相應的地質勘查程度及采礦方法、回采順序等是影響生產礦量劃分的關鍵因素［4］。合理生產礦量的劃分，同樣取決于生產作業設備、中段范圍產量規劃、出礦率、鑿巖率、采準帶礦量、開拓帶礦量及生產均勻程度等諸多因素［5］。

2 礦床地質特征

普朗銅礦屬超大型斑巖銅礦床，礦石儲量較大、品位低，礦石為硫化礦，物質成分簡單，礦化均勻；礦體厚大、埋藏較淺、傾角較陡。水文地質復雜程度為簡單—中等類型；工程地質復雜程度為中等類型。

3 礦床三維地質建模

3.1 地質數據庫創建

首先，將鉆探／坑探工程坐標位置、高程及方位角、Cu化學分析數據進行數字化，分別錄入孔口文件、測斜文件及樣品文件三個獨立的Excel表格文件中（.csv格式）；利用 Auto CAD及 Map GIS軟件將控制礦體工程所在平、剖面圖進行矢量化處理，初步圈定礦體形態。本次研究在原有數據庫基礎上，補錄了首采區基建探礦7～8線范圍內33個鉆孔原始數據及17 485.16m的坑道數據，更新后的普朗銅礦地質數據庫共計445個鉆探／坑探／槽探工程中49 602個樣品數據，如圖1所示。

圖1 普朗銅礦地質數據庫空間顯示圖Fig.1 Spatial distribution graph of geological database for Pulang copper deposit

3.2 礦體實體模型

本次創建礦體實體模型的基準為以各勘探線剖面，結合各中段地質平面圖，將相鄰剖面間同類型、同編號的礦體線框相連。構建礦體模型的具體過程為：（1）將礦區地質地形圖按照正確坐標導入DIMINE軟件，準確定位各勘探線剖面位置，同時確定模型基線及邊界；（2）將各剖面圖導入，將不同編號、不同屬性的礦體整理至各圖層中，同時賦予相應的屬性值；（3）將相鄰剖面中編號、屬性相同的礦體線框利用三角網格模型相連；（4）當礦體形態復雜無法自動連接時，添加控制線及輔助點，獨立礦體則按照地質“穿鞋帶帽”原則尖滅［6］。本次研究重新對7～8線地質剖面圖及3720～3900m共四個中段的地質平面圖進行解譯，構建了首采區7～8線三維礦體模型，同時更新了整個首采區礦體實體模型，如圖2所示。

圖2 普朗首采區礦體三維實體模型Fig.2 Three－dimensional model of ore－bodies of initial minery in Pulang mining area

3.3 品位推估

據地質數據庫的統計分析，普朗銅礦的品位變化系數為1.33，屬較均勻變化型礦化，因此將高于礦床平均品位7倍的樣品確定為特高樣，并用全礦平均品位的7倍作為特高樣的品位值。此外，據礦體II類勘查類型的特征，確定單元塊尺寸為8m×8 m×5m，在空塊模型中導入構建好的礦體實體模型，利用普通克里格法進行品位插值。由于礦體總體形態較簡單且以鉆探工程揭露為主，于7～8線之間勘探網度設為80m×60m，沿走向、傾向及厚度方向依次按照740m、400m、50m為搜索半徑進行賦值，同時依據勘查類型及控制工程的疏密劃分相應的儲量級別，綜合確定80m×60m、160m×120 m及320m×240m工程間距為探明的、控制的、推斷的資源／儲量。

4 普朗銅礦生產礦量管理標準

4.1 生產礦量劃分

普朗銅礦選用自然崩落法開采，以采掘工程施工進度結合礦體地質可靠程度兩個因素劃分生產礦量。按采礦準備程度將普朗生產礦量劃分為四級。

（1）開拓礦量：指開拓工程及主要運輸樞紐及礦井提升、運輸、通風等系統已形成，且儲量類別達Ⅲ＋112類（其中Ⅲ＞80%）的礦量。

（2）采準礦量：是開拓礦量的一部分，是在已開拓的礦體范圍內，生產探礦完成且采準坑道已完成施工的Ⅲ類儲量（＞95%）。

（3）待崩礦量分屬采準礦量的一部分，包含拉底水平以上、探礦工作已完成的Ⅲ類儲量。

（4）存窿礦量是聚礦槽已形成且已崩落在拉低水平以上采區內的礦量，具備出礦條件。

4.2 生產礦量合理保有期

普朗銅礦設計年產量1250萬t，四級礦量合理保有期為“5216”：即開拓礦量為5a～7a，采準礦量為2a～3a，待崩礦量為1a～1.5a，存窿礦量為0.5 a～1a。

5 礦量管理

5.1 生產礦量劃分中的應用

傳統的生產礦量管理多基于傳統儲量估算方法計算結果確定礦量，且各中段間開采順序的界定是相對獨立的，但在生產實際中，各中段內局部礦塊或礦柱需在時空上順應整體的回采要求，因此傳統的生產礦量過于籠統［7］。本次生產礦量的計算研究基于DIMINE軟件的地質統計學功能，所得礦量結果準確，并在三維實體模型的基礎上，在三維空間內圈定了各級礦量的范圍。由圖3看出，將劃分好的開拓、采準、待崩、存窿范圍內的實體模型及建立好的礦體模型導入DIMINE軟件平臺中，利用塊段約束功能進行實際礦體的礦量范圍約束，得出首采區KT1礦體的四級礦量的直觀三維范圍。

圖3 三級礦量示意圖Fig.3 Schematic diagram of three－class ore reserve

5.2 四級礦量保有量的計算

自然崩落法是一種高效率、低成本的采礦方法，其顯著特征是覆巖與崩落礦石直接接觸，并在覆巖下出礦，這就要求礦山生產時有著合理的采場結構參數及放礦管理設計。傳統的排產設計及礦量均是基于二維平面計算結果進行分析，總體上忽略了礦巖品位的分布及變化規律，未能從三維角度進行礦量的統計及動態管理。本次研究基于DIMINE軟件的儲量估算結果，在地質儲量級別的基礎上，進一步對保有量進行計算，分析生產礦量保有情況，提出采掘計劃調整建議。

（1）開拓礦量

式中：Qt—開拓礦量（萬t）；

Q1—開拓范圍內拉底水平以上礦量（萬t）；

Q2—開拓范圍內拉底水平與出礦水平之間的

本開拓階段可采礦量（萬t）；

Qf—已出副產礦量（萬t）。

（2）采準礦量

式中：Qz—采準礦量（萬t）；

Q1—采準范圍內拉底水平以上礦量（萬t）；

Q2—采準范圍內拉底水平與出礦水平之間的本開拓階段可采礦量（萬t）；

Qf—已出副產礦量（萬t）。

（3）待崩礦量

式中：Qd—待崩礦量（萬t）；

β—崩落面積指數，由可崩性研究結果確定；

S0—可放礦范圍內拉底面積（m2）；

H—崩落面積范圍內礦體平均厚度（m）；

ρ—礦石體重（t／m3）；

Qf—已出副產礦量（萬t）。

（4）存窿礦量

式中：β—崩落面積指數，由可崩性研究結果確定；

S0—可放礦范圍內拉底面積（m2）；

v—崩落速度（m）；

ρ—礦石體重（t／m3）；

T—持續崩落時間（d）；

Q0—計算范圍內已放出礦量（萬t）。

5.3 四級礦量保有期分析

礦山設計生產規模為1250萬t／a，損失率5%，貧化率5%，自2017年開始，逐年生產能力為360萬t、760萬t、1000萬t，并擬于2020年達產。礦山2017年3月帶料試車，四級礦量保有量及保有期計算結果見表1。

表1 普朗銅礦生產礦量計算表Table 1 Computation of three－class ore in Pulang copper deposit

通過表1可知，普朗銅礦試車時，存窿礦量未達到合理保有期，需加強聚礦槽（劈漏）施工。2017年底開拓礦量未達到合理保有期，需調整2017年采掘計劃，加快開拓施工。2018年底開拓礦量欠量較大，需加強開拓工程施工開展相應的生產探礦工作。

6 結論

（1）以DIMINE數字軟件系統為依托平臺，構建普朗銅礦地質數據庫及礦體三維實體模型，基于地質統計學原理及方法對資源儲量進行劃分，探索最優估值策略，計算統計了普朗銅礦首采區KT1資源儲量。

（2）利用DIMINE礦業軟件工程出圖功能，結合礦床地質模型，可直觀繪制地質平剖面圖，從三維角度揭示礦體地下形態、展布范圍及品位分布規律，較之傳統二維平剖面圈定更為便捷、高效。

（3）傳統儲量估算方法基于二維平面圖實現，工作冗余、繁雜，本次研究基于DIMINE礦業軟件，利用放礦管理功能，根據構建的礦體模型直觀圈定四級礦量范圍輪廓線，通過塊段品位模型對礦體模型進行約束及礦量計算，揭示開采范圍，為礦山生產礦量的動態數字化管理提供精確依據，有必要在礦山企業中推廣應用。