城門山銅礦配礦工作探討

閔俊松，程柳華，丁立強

（江西銅業集團有限公司 城門山銅礦，江西 九江 332100）

1 引言

物城門山銅礦區位于長江中下游銅鐵成礦帶，九（江）瑞（昌）礦集區，長山——城門湖背斜東傾伏端的北翼［1］，距離九江市區西南18km，距長江南岸6.5km。城門山銅礦是在1958年開采鐵帽時發現的，經1962年～1969年的詳勘、1975年～1981年的補勘，探明該礦是一座以銅、硫為主，共生鉬、鐵、鋅，伴生金、銀和稀散元素的大型多金屬礦山。1984年經國家儲委批準的表內B+C+D級銅金屬量165萬t，硫3768萬t，礦區資源豐富，儲量可觀。2009年進行二期擴建（7000t/d）工程建設，目前實際已經形成了8000t/d的采、選綜合生產能力，年生產銅精礦含銅金屬量1.6萬t。城門山銅礦地質條件復雜，為多期次多構造成因的矽卡巖型、塊狀硫化物型、斑巖型“三位一體”礦床［2］，礦體形態復雜多變，有似層狀、豆莢狀、透鏡狀、帶狀及席狀等。礦石性質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%，銅品位變化系數可達4000%；硫品位從含銅黃鐵礦石的30%，到斑巖礦石的2%，硫品位變化系數可達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，達到貧富兼采和連續穩定供礦的目的，本文接下來會從技術上和管理上對城門山銅礦的配礦工作進行探討，通過貧礦和富礦的合理搭配，充分回收利用礦產資源，提升社會經濟效益。

2 影響配礦質量的因素

2.1 地質因素

通過對近年來產生入選礦石銅、硫品位波動（特別是銅品位波動）的班次進行分析，發現有80%以上的異常波動班次，為在復雜地質區域配礦時造成的。這些復雜的地質區域主要分布在采區比較淺部的次生富集帶［3］。當氧化帶中的孔雀石、藍銅礦在氧氣、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）轉變為氧化物、氫氧化物、硫酸鹽、碳酸鹽。當銅的硫酸鹽轉溶液下滲至原生硫化物（黃銅礦）時，在還原環境下產生次生富集作用，形成大量的次生硫化物礦物，如輝銅礦、斑銅礦、銅藍等。次生富集帶通常銅品位高達5%—20%，具有極高的工業價值，但同時由于形態復雜多變（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-22m平臺東部某次生富集帶，該區域礦石品位及礦石性質分布很不均勻，在短短50m范圍內，出現了含銅斑巖、鐵礦石、含銅黃鐵礦、輝銅礦、風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，在該復雜區域進行出配礦時，對于穩定入選礦石品位難度有多大。

2.2 取樣化驗因素

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

2.2.1 取樣的規范性和代表性。

取樣人員在進行炮孔巖粉取樣時，沒嚴格按照“十字刻槽”法進行取樣，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數據的準確性。

2.2.2 取樣的完整性。

在某些比較松散的礦石區域，比如呈松散狀集合體的含銅黃鐵礦和輝銅礦區域，由于挖機可直接進行作業，不需要進行穿孔爆破，所以會沒有炮孔巖粉數據。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，造成某一塊區域的品位缺失，影響到配礦工作。

2.3 現場品位圈定與劃分因素

取樣化驗數據及品位分布圖出來后，圖上的炮孔樣坐標與現場對應不精確，會造成現場品位圈定的不精確，從而影響到配礦；另外對炮孔進行區塊劃分時，如果劃分得不夠精細，特別是品位變化比較大的區域，也會對配礦產生影響。

2.4 現場監管和控制因素

現場監管和控制主要與鏟裝工段、運輸工段、養防工段的執行情況有關，執行情況的好壞，會直接影響到配礦質量的好壞。

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域和推進方向來作業時，超挖了竹簽或弄錯了出礦位置，都會影響到配礦質量的好壞。

2.4.2 運輸工段

當配礦小組給出當班計劃車數配比后，由于某些鉸卡亂跑，沒有定鏟定車，或中途壞了沒及時進行替補，或由于運距原因，某些鉸卡跑的車數不一等，這些因素都會影響到實際車數配比與計劃配比不符，最終影響到配礦質量的好壞。

2.4.3 養防工段

養防工段指揮工在卸礦口指揮卸礦時，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，而產生富礦車輛或貧礦車輛集中下到原礦倉時，會導致下礦過程中，貧富礦石混合不均勻，進而影響到配礦質量的好壞。

3 配礦質量控制的技術手段和原則

3.1 取樣技術手段和原則

地質取樣人員嚴格按照“十字刻槽”法進行取樣，如果為品位變化較大的區域，要逐孔進行取樣，如果為品位變化不大的區域，可以隔孔進行取樣，并且所有樣品為保證有代表性，重量不能少于1Kg。另外，為保準取樣數據的完整性，原則上所有礦石區域都必須進行炮孔取樣，但如果遇到不需要穿孔的礦石區域（如松散的含銅黃鐵礦或輝銅礦區域），由于不能進行炮孔巖粉取樣，這時需要進行刻槽取樣或用手持式X熒光分析儀進行輔助品位確定。地質人員還要對所取樣品的炮孔中心位置進行定點，城門山銅礦使用的是支持RTK技術的美國天寶R8高精度GPS對炮孔進行定點，精度可以達到厘米級。最后地質人員取完樣后，將樣品化驗結果錄入到excel電子表格，并導入到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，就可根據炮孔的品位信息并結合現場的作業位置和推進方向，對爆堆品位進行分級，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（通常品位變化系數小于30%），位置相鄰的3個以上炮孔劃入同一個塊段。將整個爆堆劃分完畢后，分別計算各個塊段的礦量和平均品位，并標注在圖上（如圖2），作為現場爆堆品位圈定的依據。配礦小組在現場圈定過程中，根據劃分好的塊段，使用高精度GPS對塊段的分界線進行定點，并用竹簽在現場標示出來。

3.3 配礦方案的計算［5］與確定

城門山銅礦的配礦主要是通過3個出礦點搭配來實現的，其中第一個點是貧礦點（銅品位和硫品位都較低），以斑巖為主，占整個出礦量的大多數；第二個點是高銅點，銅品位較高，以輝銅礦為主，主要是用來提升原礦銅品位；第三個點是高硫點，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個出礦點之間的貧富搭配，用來使原礦銅硫品位均達到入選品位和計劃值。具體配比計算如下：

上式（1）、（2）中：

A1——貧礦點的銅品位；

A2——高銅點的銅品位；

A3——高硫點的銅品位；

B1——貧礦點的硫品位；

B2——高銅點的硫品位；

B3——高硫點的硫品位；

X1——貧礦點的出礦量；

X2——高銅點的出礦量；

X3——高硫點的出礦量；

A——計劃銅品位；

B——計劃硫品位。

上式（1）、（2）為由兩個三元一次方程組成的方程組，通過對該三元一次方程組進行求解，可得出貧礦點、高銅點、高硫點這三個出礦點的礦量之比為：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量都一致，這三個出礦點的礦量之比也等于這三個點的車數之比。為保證這三個出礦點的車數能始終按照要求的配比運往選廠，實際操作過程中，城門山銅礦采用“定鏟定車，按輪配礦”的車輛調度方式來實現的，即先根據（3）式計算出三個出礦點的礦量之比，也等于車數之比，然后將當班的鉸卡出車數按照這個配比進行分配，分配好的鉸卡專門定在某一個出礦點或某一臺鏟，中途不能亂跑或串鏟，之后在卸礦過程中，也嚴格按照這個配比進行卸載，這樣每一輪下來，車數配比都能與計劃配比一致，并且還能最大限度使貧富礦石混合均勻。比如通過（3）式計算出貧礦點、高銅點、高硫點的礦量之比為：X1：X2：X3=6:1:2，由于每臺車裝車質量一致，三個點的車數之比也為6:1:2。當班安排供礦的鉸卡如有9臺，車輛調度時就分配6臺鉸卡在貧礦點拉礦，分配1臺鉸卡在高銅點拉礦，分配2臺鉸卡在高硫點拉礦，到卸礦口卸礦時，這9臺鉸卡也嚴格按照6:1:2的比例進行卸載，通過這種車輛調度方式，來保證貧礦點、高銅點、高硫點這三個點的出礦車數之比為6:1:2。

圖2 爆堆品位的塊段劃分

4 配礦質量控制的管理手段

4.1 制定《出配礦管理制度》，明確責任劃分

出配礦管理工作不是哪一個部門能單獨完成的，需要各部門之間的互相配合和協調。整個出配礦過程就是一環扣一環的“流水線”，任何一個環節出現問題，都會影響到配礦質量。為此，城門山銅礦采礦場專門制定了《出配礦管理制度》，對各部門進行了責任劃分：生產技術室地質取樣人員在出礦前，對出礦區域的炮孔巖粉樣進行取樣，制作成《爆堆品位分布圖》，并發送給配礦小組。配礦小組先根據《爆堆品位分布圖》上的品位數據及品位變化趨勢，對出礦區域品位進行劃分，劃分好各區塊品位后，在現場定點插好竹簽，做好標示，再根據選廠要求的入選銅硫品位和現場各區塊的品位，計算出各區塊的車數配比，最后配礦小組制定出每天具體的供配礦方案，并提供給調度室調度人員。調度人員根據配礦小組交班的配礦方案，給穿爆鏟工段及運輸工段下達調度指令，確定挖機的作業點及各作業點鉸卡的配比。整個環節中，技術室起著技術支持的作用；配礦小組起著制定每日出配礦方案，并負責現場具體實施的作用；調度室起著現場調度和控制的作用；穿爆鏟工段和運輸工段起著現場執行的作用。

4.2 加強現場管理和督促檢查

計劃實施，重在落實。加強現場管理和督促檢查［6］是提升配礦質量的保障。城門山銅礦根據生產需要，安排調度室人員對現場出配礦進行督促和監管，其中現場調度人員根據配礦小組劃分的出配礦區域及推進方向，保證挖機在規定區域進行鏟裝和推進，調度長根據配礦小組提供的各出配礦點計劃車數配比，實時通過卡調系統或詢問卸礦口記碼工，對各出配礦點的實際車數進行監控，保證車數配比嚴格按計劃執行。 此外，在卸礦口卸礦過程中，還要嚴格按時間段、按比例均勻進行卸礦，防止富礦或貧礦集中下到原礦倉。

4.3 嚴格獎懲制度

對每月的配礦結果進行考核，納入到勞動競賽來，對配礦環節中涉及到的人員和部門予以獎懲。總結配礦過程中沒按指令執行的問題，對沒按計劃執行引起入選礦石品位波動的人員和部門進行考核，做到令行禁止，確保配礦工作正常進行，維護配礦指令的嚴肅性。

4.4 將配礦工作納入到對標管理

隨著對標管理工作在整個江銅集團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納入到了對標管理工作，通過對標國內外一流露天礦山的配礦指標，不斷學習和趕超，尋找最優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

通過上述在技術上和管理上所采取的措施，城門山銅礦配礦質量近年來有了很大改進和提升，特別是從2017年5月份開始，對該套配礦工作模式進行全面系統化實施以來，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月都超過了90%，入選礦石硫品位合格率每個月都超過了86%，滿足了選廠對配礦質量的要求，為選廠提高選別指標創造了條件。

6 結語

經過多年的生產實踐證明，城門山銅礦該套配礦工作模式科學、合理、效果顯著并且可操作性強，可供國內其他類似礦山（地質條件復雜，品位變化比較大的雙元素綜合配礦礦山）進行借鑒和參考。當然，該套配礦工作模式，也存在一些不足和需要改進的地方，比如：配礦過程中的“定鏟定車，按輪配礦”的車輛調度方式，會存在車鏟比（特別是對于配銅點和配硫點的鏟）不飽和的現象，影響到高銅點和高硫點的挖機臺效。另外，智能化礦山是未來礦山的發展趨勢，國內一些礦山，比如三道莊露天礦在引進Surpac三維采礦軟件建立地質模型后，與科研院校合作開發的基于GIS/GPS/GPRS的露天礦配礦動態管理系統［7-8］、實時礦石質量監控系統，已經實現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度，提高了配礦人員的工作效率。這些，城門山銅礦都可以進行學習和借鑒，為將來城門山銅礦實現配礦自動化，建設智能化礦山做好準備。