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(yè)昆明勘察設(shè)計研究院有限公司，云南 昆明650051）

普朗銅礦是滇西北地區(qū)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(fù)雜，生產(chǎn)礦量管理沒有統(tǒng)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(shù)，構(gòu)建更新了普朗銅礦地質(zhì)數(shù)據(jù)庫及礦體三維實體模型，結(jié)合地質(zhì)統(tǒng)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(tǒng)計、范圍劃分及生產(chǎn)管理提供了最為直觀、精確的依據(jù)。

1 生產(chǎn)礦量概述

生產(chǎn)礦量也稱三級礦量，是指在設(shè)計開采范圍內(nèi)可采地質(zhì)儲量的基礎(chǔ)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(chǎn)礦量是保證礦山維持正常生產(chǎn)的重要指標之一，資源的保有量、經(jīng)濟意義及管理水平均會不同程度地影響礦山的生產(chǎn)效益：若礦量不足，將會影響產(chǎn)量的穩(wěn)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(chǎn)經(jīng)營費用，從而間接提高生產(chǎn)成本［1－3］。企業(yè)實際生產(chǎn)過程中，相應(yīng)的地質(zhì)勘查程度及采礦方法、回采順序等是影響生產(chǎn)礦量劃分的關(guān)鍵因素［4］。合理生產(chǎn)礦量的劃分，同樣取決于生產(chǎn)作業(yè)設(shè)備、中段范圍產(chǎn)量規(guī)劃、出礦率、鑿巖率、采準帶礦量、開拓帶礦量及生產(chǎn)均勻程度等諸多因素［5］。

2 礦床地質(zhì)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(zhì)成分簡單，礦化均勻；礦體厚大、埋藏較淺、傾角較陡。水文地質(zhì)復(fù)雜程度為簡單—中等類型；工程地質(zhì)復(fù)雜程度為中等類型。

3 礦床三維地質(zhì)建模

3.1 地質(zhì)數(shù)據(jù)庫創(chuàng)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(shù)據(jù)進行數(shù)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(tài)。本次研究在原有數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，補錄了首采區(qū)基建探礦7～8線范圍內(nèi)33個鉆孔原始數(shù)據(jù)及17 485.16m的坑道數(shù)據(jù)，更新后的普朗銅礦地質(zhì)數(shù)據(jù)庫共計445個鉆探／坑探／槽探工程中49 602個樣品數(shù)據(jù)，如圖1所示。

圖1 普朗銅礦地質(zhì)數(shù)據(jù)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(chuàng)建礦體實體模型的基準為以各勘探線剖面，結(jié)合各中段地質(zhì)平面圖，將相鄰剖面間同類型、同編號的礦體線框相連。構(gòu)建礦體模型的具體過程為：（1）將礦區(qū)地質(zhì)地形圖按照正確坐標導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(wǎng)格模型相連；（4）當?shù)V體形態(tài)復(fù)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(zhì)“穿鞋帶帽”原則尖滅［6］。本次研究重新對7～8線地質(zhì)剖面圖及3720～3900m共四個中段的地質(zhì)平面圖進行解譯，構(gòu)建了首采區(qū)7～8線三維礦體模型，同時更新了整個首采區(qū)礦體實體模型，如圖2所示。

圖2 普朗首采區(qū)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(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計分析，普朗銅礦的品位變化系數(shù)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(jù)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(dǎo)入構(gòu)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(tài)較簡單且以鉆探工程揭露為主，于7～8線之間勘探網(wǎng)度設(shè)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(jù)勘查類型及控制工程的疏密劃分相應(yīng)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(chǎn)礦量管理標準

4.1 生產(chǎn)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(jié)合礦體地質(zhì)可靠程度兩個因素劃分生產(chǎn)礦量。按采礦準備程度將普朗生產(chǎn)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(tǒng)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(nèi)，生產(chǎn)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(qū)內(nèi)的礦量，具備出礦條件。

4.2 生產(chǎn)礦量合理保有期

普朗銅礦設(shè)計年產(chǎn)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(chǎn)礦量劃分中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的生產(chǎn)礦量管理多基于傳統(tǒng)儲量估算方法計算結(jié)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(chǎn)實際中，各中段內(nèi)局部礦塊或礦柱需在時空上順應(yīng)整體的回采要求，因此傳統(tǒng)的生產(chǎn)礦量過于籠統(tǒng)［7］。本次生產(chǎn)礦量的計算研究基于DIMINE軟件的地質(zhì)統(tǒng)計學功能，所得礦量結(jié)果準確，并在三維實體模型的基礎(chǔ)上，在三維空間內(nèi)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(nèi)的實體模型及建立好的礦體模型導(dǎo)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(qū)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(chǎn)時有著合理的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)及放礦管理設(shè)計。傳統(tǒng)的排產(chǎn)設(shè)計及礦量均是基于二維平面計算結(jié)果進行分析，總體上忽略了礦巖品位的分布及變化規(guī)律，未能從三維角度進行礦量的統(tǒng)計及動態(tài)管理。本次研究基于DIMINE軟件的儲量估算結(jié)果，在地質(zhì)儲量級別的基礎(chǔ)上，進一步對保有量進行計算，分析生產(chǎn)礦量保有情況，提出采掘計劃調(diào)整建議。

（1）開拓礦量

式中：Qt—開拓礦量（萬t）；

Q1—開拓范圍內(nèi)拉底水平以上礦量（萬t）；

Q2—開拓范圍內(nèi)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(chǎn)礦量（萬t）。

（2）采準礦量

式中：Qz—采準礦量（萬t）；

Q1—采準范圍內(nèi)拉底水平以上礦量（萬t）；

Q2—采準范圍內(nèi)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(chǎn)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(shù)，由可崩性研究結(jié)果確定；

S0—可放礦范圍內(nèi)拉底面積（m2）；

H—崩落面積范圍內(nèi)礦體平均厚度（m）；

ρ—礦石體重（t／m3）；

Qf—已出副產(chǎn)礦量（萬t）。

（4）存窿礦量

式中：β—崩落面積指數(shù)，由可崩性研究結(jié)果確定；

S0—可放礦范圍內(nèi)拉底面積（m2）；

v—崩落速度（m）；

ρ—礦石體重（t／m3）；

T—持續(xù)崩落時間（d）；

Q0—計算范圍內(nèi)已放出礦量（萬t）。

5.3 四級礦量保有期分析

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

表1 普朗銅礦生產(chǎn)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(diào)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(yīng)的生產(chǎn)探礦工作。

6 結(jié)論

（1）以DIMINE數(shù)字軟件系統(tǒng)為依托平臺，構(gòu)建普朗銅礦地質(zhì)數(shù)據(jù)庫及礦體三維實體模型，基于地質(zhì)統(tǒng)計學原理及方法對資源儲量進行劃分，探索最優(yōu)估值策略，計算統(tǒng)計了普朗銅礦首采區(qū)KT1資源儲量。

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

（3）傳統(tǒng)儲量估算方法基于二維平面圖實現(xiàn)，工作冗余、繁雜，本次研究基于DIMINE礦業(yè)軟件，利用放礦管理功能，根據(jù)構(gòu)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(chǎn)礦量的動態(tài)數(shù)字化管理提供精確依據(jù)，有必要在礦山企業(yè)中推廣應(yīng)用。