某大型露天礦山采剝計劃編制方法

周曉將，畢惠珍

(洛陽欒川鉬業集團股份有限公司， 河南 洛陽市 471500)

0 引 言

露天采剝計劃按時間跨度分為長期計劃、年度計劃與短期采剝計劃。長期計劃指礦山整個服務期間采剝順序的安排，年度計劃指一年內的采剝順序安排，要細分到季[1]。月度生產作業計劃、五日預報計劃及日配礦執行計劃屬短期采剝計劃范疇。年采剝計劃是五年規劃指標的具體化，短期采剝計劃是年計劃分步實施的基礎和依靠。

1 礦山簡介

1.1 礦區地質

礦區是一個由地采轉露采的老礦山，是一個典型的鉬鎢共生礦床[2]。鉬礦體位于巖體內外接觸帶上，矽卡巖與輝鉬礦化在空間上共生[3]。含礦巖石主要為矽卡巖，其次為長英角巖、透輝石斜長石角巖和花崗巖；礦石類型以侵染狀和細脈狀為主；礦體呈似層狀，鉬礦化強度沿傾向表現為北強南弱；沿走向表現為東強西弱。鎢礦化強度在水平方向上表現為北強南弱，東弱西強。在垂直方向上鎢礦化呈現出上貧下富的規律性變化[4]。

1.2 礦山開采現狀

礦區平面分布面積達 2.06 km2，平均厚度182.44 m。礦床開采技術條件中等，可選性較好。鉬礦地質儲量達20億t，位居亞洲第一，世界第三。自上世紀六十年代至 2005年底前以地采為主，為合理利用資源，上世紀90年代初，開始露天建設，2006年7月形成30000 t/d的露天生產規模[5]。

根據采場現階段開采現狀，按采場空區賦存情況及礦石可選性和品位高低將采場分為南部區、中部區、北部區三個采剝區域（見圖 1），南部區為1318水平以上、橫V線以南范圍內，區域內主要存在D區空區群，巖性以硅灰石角巖型為主，礦石品位為高鉬低鎢類為主。中部區為 1318水平以上、橫V線以南范圍內，中部區為難選礦石集中區，區域內基本無空區，巖性以透斜角巖型為主，礦石品位為低鉬高鎢類為主。北部區為1318（含）水平以下，區域內主要存在E區空區群，巖性以矽卡巖型為主，礦石品位為高鉬高鎢類為主。

圖1 采剝區域分區圖

2 年度及短期采剝計劃編制

2.1 年度采剝計劃

每年9月份，礦山公司技術科、地測科、安全地壓科、生產銷售科配合生產管理部，依據“礦山總體設計”和集團總部下年度生產經營目標、結合各選礦公司生產能力和礦山公司本年度1～9月各項生產指標完成情況，編制“__年度礦山采剝計劃”。計劃內容主要包括：采剝總量、采礦量、剝離量、出礦品位、剝采比，穿孔量、爆破量、運輸功、采空區處理方案、設備配置、計劃編制說明、采剝計劃圖（見圖2）。

圖2 2019年采剝計劃圖

2.2 季度生產作業計劃

每季度最后一個月的 20日開始，技術科根據“__年度礦山采剝計劃”，結合礦山公司本季度生產完成情況，編制下一季度的“__季度生產作業計劃”。計劃主要內容包括：采剝總量、采礦量、剝離量、出礦品位、剝采比、穿孔量、爆破量、運輸功、采空區處理計劃、設備配置、計劃編制說明、采剝計劃圖等。編制完成后，由生產、技術副經理組織技術科、生產銷售科、地測科、安全地壓科、各車間進行會審通過后，季度末由技術科下達實施。

2.3 月生產作業計劃

每月 20日開始，技術科根據“季度生產作業計劃”，結合當月生產實際情況，編制下月“__月生產作業計劃”。計劃主要內容包括：上月份的生產情況概括、總結分析、本月份的重點工作和技術組織措施；月采剝技術計劃綜合平面圖；月主要采剝技術計劃指標；各項技術經濟指標；各臺階爆破量；各臺階采出礦、巖量；穿孔量；單臺電鏟/挖掘機鏟裝量；運輸功；排土場設置。編制完成后，月末由技術科下達實施。

2.4 原礦五日預報

每月月末，生產銷售科依據“__月生產作業計劃”和地測科提供的臺階礦石質量分布圖，編制《原礦五日預報》，每五日預報一次。《原礦五日預報》內容包括：各臺階具體作業量、品位、巖性、氧化率，當期計劃與上期計劃偏差率。編制完成后，報生產銷售科長審核，生產副經理審批后執行。

2.5 日配礦計劃編制與執行控制表

每日14:30之前，配礦管理員根據《原礦五日預報》，以配礦系統為平臺，通過GPS定位技術提取各參與供礦鏟裝設備品位信息，結合月計劃任務完成進度情況綜合考慮各鏟裝點作業難易程度編制《日配礦計劃編制與執行控制表》（見表 1）。主要內容包括：爆堆編號、鏟裝設備編號、原礦質量指標（鉬品位、鎢品位、銅品位、氧化率）、當日各碎礦站入礦量、巖性。計劃編制完成后由地測科地質技術員審核，生產銷售科科長審批。當班調度根據《日配礦計劃》要求控制當班原礦質量。現場調度員監督作業設備是否按計劃位置擺放，是否超范圍作業。每日 10點前，由配礦管理員檢查前日配礦執行完成情況并編寫《日配礦計劃執行反饋表》；《日配礦計劃執行反饋表》主要反饋前一日原礦礦量、品位、氧化率、巖性配比等指標完成情況。

3 采剝計劃編制中采用的技術手段

3.1 資料整理

收集礦山基礎地質、測量資料，包括原始地勘地質模型、生產勘探模型、牙輪鉆鉆孔樣模型、礦山地質剖面圖、最新的采場現狀模型與中長期期開采計劃模型、對設備擺布有影響的空區模型、主要技術指標等方面。采用 Surpac、3DMine礦業工程軟件作為地質、測量數據分析工具，選用西建大開發的基于 GPS配礦動態管理系統為配礦數據輸入和輸出平臺。

表1 日配礦計劃編制與執行控制計劃表

3.2 數據分析

（1）基礎數據分析，首先進行塊體模型數據與礦山地質取樣數據鉬鎢品位誤差分析（見表2），其次以分析校對后的數據為基礎指導年、季度采剝計劃編制。

（2）對每個爆區進行統一編號，用十字開槽法對鉆孔進行取樣化驗。炮孔品位數據按不同品位級別劃分區域形成經緯度數據文件（見表 3）并導入配礦動態管理系統用于指導月生產作業計劃和原礦五日預報編制。

表2 塊體模型數據與礦山地質取樣數據誤差分析

表3 經緯度數據文件

（3）參與配礦的設備安裝GPS定位設備，實時定位設備開采狀態、實時顯示設備鏟裝范圍的礦巖性質并傳輸至數據中心。根據各爆堆點至各碎礦站的運距不同優選運距最短的計劃方案。

（4）根據鉬鎢指標的相互關系配礦系統選用線性規劃模型來進行自動化配礦[6]。配礦模型如下：

式中，δ表示鉬鎢金屬量的偏差；cj為第j開采點與計劃品位g的偏差，xij是第j開采點運到第i入站的礦石量；Aj是第 j開采點的最大能力；Qj為第 j開采點當班任務量；Qir為第i開采點的鏟裝能力；pj、ph和pi分別為第j開采點的推進品位、計劃配入的最高品位和最低品位。

（5）礦巖量、品位、生產能力、推進位置等對礦山生產效益均有重要影響[7]。根據配礦模型給出的方案在滿足鉬礦供給前提下最大可能減少鎢礦資源的損失，采用分支定界方法求解線性方程組得到最優的日配礦計劃編制與執行控制計劃表并導入動態監控系統。

4 存在問題

（1）采剝計劃執行需通過生產部門全力配合，計劃編制部門不直接面向生產。計劃執行過程中往往因人為因素導致計劃非不可抗力因素變更，計劃完成度很難達預期效果。

（2）三維軟件應用普及與投入力度不夠，因軟件使用數量的限制，導致大部分技術人員不能經常性的進行軟件操作。

（3）技術人員使用習慣上存在問題，因各類礦業軟件各有各的優缺點，在使用 Surpac還是3DMine或是CAD的問題上總是眾說紛紜。

（4）公司現有配礦平臺在數據統計方面計算便捷但不能與三維礦業軟件交互工作，下一步應積極運用Minesched進行短期采剝計劃編制[8]。

（5）采剝計劃的可行與否來源于地測數據的準確與及時性，需要建立準確度高的勘探地質、生產地質數據庫并及時更新復查。

（6）隨著生產及公司決策的變化，采剝計劃變更不能及時跟進，可能出現無計劃或超計劃開采狀態。

5 結 語

世界先進國家礦業生產已進入4.0時代，我國也應將信息化生產作為主要發展方向[9]。采剝計劃編制更應迎合時代的發展，編制程序和方法的選擇對計劃執行質量有著決定性影響。對生產成本高低影響極大，鉬鎢品位每提高或降低 1%，影響礦山經營成本近千萬元。一份完善的采剝計劃應有系統性的數據基礎支持，包括對過往數據分析、未開采區域預測預報等方面。三道莊礦區近幾年來采剝計劃編制執行效果來看本計劃編制方法具有依據性強、可操作性強、精度高、計劃執行過程中原礦品位波動小等優點。