烏努格吐山露天銅鉬礦損失貧化管控措施分析

范國敏

（中國黃金集團內蒙古礦業有限公司，內蒙古 滿洲里 021400）

影響采礦損失貧化的因素有很多，比如地質模型的精確程度、礦體賦存狀態、采礦技術水平、采礦設計的科學程度、臺階高度、爆破工藝、鏟裝設備選型及現場施工管理等諸多因素。在采礦損失貧化管控流程中，綜合考慮各種影響因素而形成的管理和控制模式才能稱為科學的、先進的管控模式。

1 礦山地質概況

烏努格吐山露天銅鉬礦（以下簡稱：烏山銅鉬礦）是中國已探明的第四大銅鉬礦床，屬受火山機構控制的陸相次火山斑巖型礦床，礦區位于額爾古納～呼倫深斷裂西側，滿洲里～新巴爾虎右旗多金屬成礦帶北端[1]。礦床與燕山晚期次火山侵入巖相有關。該礦床具有典型的斑巖銅鉬礦床蝕變特征，呈環狀分布，以次斜長花崗斑巖體為中心形成空心環狀銅鉬礦體。礦體東南部被晚期侵入的次英安質角礫熔巖所破壞，中部又受成礦后期F7斷層錯動，將礦體分為南北兩個礦段。礦體長軸長2600m，短軸1350m，走向約50°左右，總體傾向北西，傾角從東向西85°漸變成75°礦體在垂向上，延伸達200m標高以下，厚度變化不大，一般厚在120m～300m，平均厚度約160m左右。原生礦石的礦物成分以輝鉬礦、黃鐵礦為主。礦石主要為細脈浸染型的低品位礦石，礦石類型主要為硫化物礦石[2]。

2 強化地質基礎工作，提高地質數據精度

地質數據是礦山開采的最基礎也是最重要的數據信息之一，更是采礦設計的依據和基礎，地質數據的精確程度決定了采礦設計、采剝施工計劃的科學性和兌現率，因此，提高地質數據精度和細化地質模型類別與用途就顯得尤為重要。通過縮小勘探網度、加強地質編錄、生產鉆孔巖粉取樣等工作，并將地質數據更新到地質模型中，以提高地質模型精確度。

2.1 縮小勘探網度，強化地質編錄

原有地質數據地質勘探網度為100m＊100m，勘探網度相對較大，現將生產勘探網度縮小至50m＊50m，以彌補地質勘探數據的不足。同時，強化地質編錄，建立地質構造模型，指導采礦設計及現場施工。

2.2 建立礦塊品位模型

礦塊品位模型是以生產炮孔巖粉取樣的化驗數據為主，結合地質勘探數據、生產勘探數據與地質編錄數據對采場內開采礦塊（巖石）即時進行品位估值，形成已開采的礦塊的品位模型集合。為探采對比計算、精確劃分礦巖界線基礎地質數據，同時為品位控制模型提供數據支持。

2.3 建立品位控制模型

品位控制模型是在礦塊品位模型的基礎上，參考上層礦巖界線、品位，添加了地質編錄等信息，涵蓋了地質構造模型，向下推斷兩個臺階標高的地質情況，為月采剝施工計劃與礦巖分穿分爆設計提供基礎地質數據，同時，為地質資源模型定期更新提供數據支持。

品位控制模型的建立，為采剝計劃、采礦設計提供準確地質基礎，解決了以往資源模型礦巖邊界與實際礦巖邊界差距較大，損失率和貧化率較大，單體設計和采剝計劃執行率低的根本問題。

2.4 建立地質資源模型

地質資源模型是以原始地質模型為基礎，將品位控制模型數據更新到原始地質模型而形成的新的地質模型。為礦山的最終境界的確定、礦山開采中長期采剝規劃、年度采剝作業計劃、資源儲量估算提供基礎地質數據。有效解決了原始地質模型由于地勘數據勘探網度相對較大（100m＊100m）且沒有生產炮孔數據支撐，長期以來沒有更新，難以為年度采剝計劃、生產過程中的月度采剝施工計劃及礦巖分穿分爆設計提供準確地質基礎數據，難以保證企業年度采剝計劃和生產作業計劃的準確性，嚴重影響了企業生產作業計劃和采剝施工計劃執行率，降低了設計的可執行性和后續的礦巖交界處的損失貧化管理效能等問題。

2.5 開展銅鉬礦礦床三維物理性質地質建模與資源預測評價研究

通過研究建立烏努格吐山斑巖Cu、Mo礦床～礦體的三維地質模型、Cu、Mo礦床的三維光譜模型，運用GeoCube軟件已有的證據權法、邏輯回歸法等模塊，分別開展地學找礦信息（地質、地球物理、地球化學）的集成與對比研究，運用元素-體積（C-V）分形閾值分割，圈定礦區Cu、Mo靶區，并運用三維克里格插值法估算其預測資源量，提高資源預測精度。

3 礦巖分穿分爆分鏟分裝

礦（巖）石爆破時發生前沖、平移、上（斜）拋、下落、側流、互相侵入等一系列的變化，很難準確確定爆堆內部礦石和巖石分界線的實際位置。需要對爆堆鏟裝界線進行放樣、驗收測量而且在一定程度上影響爆堆鏟裝作業效率。通過統計分析，礦巖混爆的損失貧化量是礦巖分爆的2倍以上。因此，實現礦巖分穿分爆分鏟分裝是降低采礦損失貧化的一項有效措施。

3.1 礦巖分穿分爆設計

烏山銅鉬礦利用GPS-RTK和三維激光掃描儀對采場現狀進行測量，利用三維礦業軟件Dimine，依據品位控制模型，對礦巖分穿分爆影響因素進行智能化分析，對礦塊采礦損失貧化率進行計算和調整，嚴格按照損失貧化各半的原則進行礦塊單體設計，精確控制每一礦塊體的損失貧化，自動生成礦巖縱向塊體分穿分爆設計，并嚴格要求施工單位按照設計施工。實現了技術與科技的智能化結合，在礦巖分穿分爆方面較為有效的降低了采礦損失貧化率。對于礦體厚度不大，產狀不規則，且受工作線推進方向所限，爆破自由面不一定正好在礦體上盤而往往斜交礦體或在礦體下盤的礦塊，采用礦巖混爆，在孔網參數、裝藥結構和起爆順序上根據礦塊的產狀和其它地質條件合理選擇，以達到礦巖混合程度最低為分裝分運創造較好的條件，實現降低損失貧化的目的。

3.2 利用控制爆破技術實現礦巖爆破分離

利用數碼電子雷管延時精度高、設置靈活的特點，采用多點起爆技術，控制礦巖混爆爆區延時時間的變化趨勢(即等時線)，使得礦石、巖石分別向區域兩側移動，分別聚堆，在礦巖界線處拉溝，從而實現礦石和巖石的爆破分離，不僅降低了采礦損失貧化率15%以上，而且在很大程度上提高了采剝作業鏟裝運輸效率，提高爆區內可采礦石的質量。

雖然礦巖分穿分爆分鏟分裝可以有效降低采礦損失貧化，但是礦巖分穿分爆的實現率還是比較低的，一般不超過50%，還有一部分是礦巖混爆的，因此，礦巖混爆及礦巖鏟裝界線研究還是很必要的。

4 露天礦山巖體爆破位移規律研究與應用

烏山銅鉬礦開采方式屬于露天高陡邊幫高臺階深孔爆破采礦，臺階高度15m，主要采用的穿孔設備為潛孔鉆機（φ140mm），孔網參數6m＊4.5m。試驗方案根據三維激光掃描儀對爆破測量的三維現狀、爆區底盤抵抗線及地質資料等進行編制。

4.1 巖體爆破位移規律研究前期工作

4.1.1 高清攝像頭錄制爆破過程

利用采場周邊高清攝像頭對爆破區域爆破過程進行錄像，通過觀看緩放高清錄像，初步分析爆破巖體位移變化規律。

4.1.2 觀測脈巖爆破前后位移及形態變化

通過觀察、測量和記錄脈巖（脈巖巖性與礦石巖性不同，外觀表現為顏色和質地不同）爆破前后的在爆堆上的展布形態，跟蹤脈巖鏟裝過程的揭露形態數據，對比爆破前后的地質編錄數據，總結分析，脈巖在爆區不同位置爆破前后的位移及形態變化，進一步分析和總結爆破巖體位移變化規律。

4.2 開展烏山銅鉬礦露天深孔爆破位移規律研究與應用

4.2.1 主要研究方法

在爆區不同位置的爆破孔周邊布置試驗孔（如圖1所示），試驗孔不裝藥；試驗標志物采用鋼管，鋼管按照設計標高捆綁在一條細鋼絲繩上，便于爆破后指導現場鏟裝作業尋找鋼管；按照試驗設計坐標，將鋼管放置在試驗孔的不同深度位置（上部、中部、下部）（如圖2所示）；爆破后可根據細鋼絲繩在爆堆表面位置進行現場試驗區域放樣，圈定試驗鏟裝范圍，指導現場鏟裝作業，禁止夜間鏟裝，白天安排人員進行全程跟蹤，發現有鋼管出露，停止鏟裝作業，使用全站儀對鋼管進行三維坐標測量；對爆破前后鋼管的坐標數據進行對比分析，得出位移規律。

圖1 試驗爆區起爆網絡平面圖

圖2 試驗孔剖面示意圖

4.2.2 鋼管放置方法

利用孔深測量儀或測繩測量試驗孔深度是否滿足設計要求，如試驗孔過深，使用孔口處巖粉進行回填至設計高度，達到第一個鋼管標高后，將鋼管放入孔內，再使用巖粉回填試驗孔至第二個鋼管設計標高，依次將后續試驗鋼管放入孔內，并使用巖粉填滿試驗孔。三個試驗鋼管采用細鋼絲繩相連，孔外留有足夠長度細鋼絲繩，便于爆破后指導現場鏟裝作業，提高試驗成功率。

4.2.3 數據采集完善及分析

爆破后，根據試驗孔位、細鋼絲繩以及已完成的部分研究成果進行計算預估，在爆堆表面進行試驗區域放線，指導現場鏟裝作業。當鏟裝過程中發現鋼管出露時，立即停止鏟裝作業，用全站儀以及三維激光掃描儀對鋼管和爆堆產狀進行三維坐標測量，并做好數據統計。通過對大量試驗數據進行分析，對同種試驗數據進行細化排除異常數據，最后使用SPSS進行位移公式擬合。

5 礦巖鏟裝界線放樣

根據爆破巖體位移規律研究，確定礦巖界線在巖體爆破后的實際位置，結合鏟裝作業設備，按照“損失貧化各半”或者“多貧化少損失”的鏟裝界線放樣原則在爆堆上進行放樣并插旗標定。鏟裝界線的放樣原則依據礦石和巖石的銅鉬品位確定。

6 合理組合鏟裝設備，優化鏟裝坡面角

影響鏟裝坡面角大小的因素有很多，比如爆堆物料粘聚力與內摩擦角、爆堆高度、爆堆松散系數、鏟裝作業設備型號、鏟裝作業監管力度等。烏山銅鉬礦鏟裝作業設備主要采用10m3正鏟機械電鏟、15m3正鏟液壓電鏟、4m3液壓反鏟挖掘機等鏟裝作業設備，設備的大小、型號也不盡相同，因此，鏟挖形成爆堆鏟裝坡面角也是不相同的。

烏山銅鉬礦通過對露天礦巖體爆破規律的研究，得出結論，爆堆的散布形態主要與臺階的高度、布孔方式、孔排數量、裝藥結構、起爆位置、爆區臨空面數量及位置等因素相關。根據測量統計分析，對于四排炮孔及以上爆區，爆堆坡面部分約占整個爆堆體積的45%～50%，坡面角一般為19°至23°；爆堆13米高平堆部分約占整個爆堆體積的55%～50%。而巖體在爆破過程中主要變化方向為爆區臨空面位置方向，而在垂直于爆破拋擲方向上的爆堆位移變化較小。在鏟裝方面，反鏟挖掘機鏟挖的爆堆坡面角平均值在47.8°以上，正鏟機械電鏟鏟挖爆堆坡面角平均值在45.5°左右。由于烏山銅鉬礦礦體傾角在75°至85°之間，因此鏟裝坡面角角度越大，即與礦體傾角越契合，采礦損失貧化就越小，也就是說合理配置鏟裝作業設備，優化鏟裝坡面角，使鏟裝坡面角更加接近礦體傾角，以便降低采礦損失貧化。

7 細化零星礦體回收和夾石剔除工作

強化零星礦體回收和不夠剔除厚度的夾石剔除工作。根據爆破巖體位移規律及鏟裝坡面角優化研究成果，結合礦巖傾角，由地質、采礦、測量專業技術人員根據現場實際情況，現場制定零星礦體回收或夾石剔除方案，利用現場旁站監督或通過采礦三維生產管控系統中的高清攝像頭遠程監督方法及電鏟高精度越界開采報警功能，保證零星礦體回收和夾石剔除科學可靠，實現損失貧化管控最優化。

8 礦石氧化規律研究

研究銅礦石和鉬礦石爆破后，在不同堆置環境下（時間、水分、氣溫）的氧化率變化規律。根據礦石氧化規律，合理布置礦石開采作業條帶，及時組織爆堆供礦，確定礦石堆存條件和時間，在不影響選礦回收率的情況下，適當將部分氧化礦少量、分期供礦。根據采場礦石質量，合理配礦，確保制定最優配礦方案，為選廠提供最佳質量礦石。

9 開展低銅廢石環境污染預防及資源綜合回收利用研究

開展低銅廢石環境污染預防及資源綜合回收利用項目，把浮選指標不理想的低銅廢石及氧化礦單獨堆存處理，確保資源得到充分利用，最大限度的降低資源損失率。開展低銅廢石堆浸項目，不僅可以有效地解決排土場廢石排放空間緊張的問題，實現資源充分利用，降低礦產資源損失，創建新的利潤增長點，而且能有效的預防礦山固廢對環境的污染，保護礦山周邊的草原生態環境。

10 嚴格監管礦石爆破及出礦全過程

三維卡車調度系統結合視頻監控系統，現場施工質量巡查相輔助，對卡車作業全過程及現場施工質量進行監督，對臨時卸礦進行堆存，并及時組織供礦；對現場爆堆鏟裝清底作業進行檢查，確保每一個爆堆都按照礦巖類別及去向鏟裝干凈。

11 簽發爆堆鏟裝指令

爆堆鏟裝前必須簽發爆堆鏟裝指令，確保爆堆按照設計鏟裝，尤其是礦巖混爆爆堆，必須保證上盤鏟裝。爆堆鏟裝指令包括爆堆位置、礦塊品位、礦巖去向、施工方案（包括夾石剔除、小型礦體回收等）、擋墻修筑等信息，需由采礦廠（采礦車間）地質、采礦、安全管理、生產管理四方簽發，以便確保鏟裝作業按照設計安全施工，加強生產管理，增強損失貧化管控力度。

12 編制損失貧化管理辦法

每年年初根據年度生產作業計劃編制本年度的損失貧化管理辦法，主要包括生產技術部與采礦廠（采礦車間）各自的職責、地測采三個專業的技術和管理分工、礦石種類的判定、銅鉬折算系數、損失貧化計算范圍和計算方法、損失貧化設計與施工監督、損失貧化計算圖繪制標準、損失貧化管理獎懲制度等。

13 建立損失貧化管理臺賬

建立采剝驗收管理數據庫，將每一單體塊段的驗收數據與損失貧化數據錄入數據庫，可以根據需要，按塊段、臺階及月度和年度等時間段進行一鍵式統計和查詢并生成報表，便于數據管理、查詢與輸出。

14 結語

烏山銅鉬礦以提高地質模型精度為基礎，以礦巖分穿分爆為設計目標，以巖石爆破移動規律研究為依據，開展科技創新和精細化管理，利用數字化采礦生產管控系統對生產全過程進行監督與管理，建立了一套科學的損失貧化管控體系，將歷年來的損失率控制在1.5%以下，貧化率控制在1.2%以下。這對于年處理礦量2475萬噸的烏山銅鉬礦來說，損失貧化的有效管控創造了巨大的經濟效益。