鄭建明

（吉林化工學(xué)院信息與控制工程學(xué)院 吉林吉林 132022）

1 概況

印尼普納馬金銀礦位于項目位于印尼巴當(dāng)托魯分區(qū)北蘇門答臘省之蘇門答臘島西面，項目工業(yè)區(qū)鄰近蘇門答臘高速公路，貨物也可以直接用卡車運輸?shù)綀龅?。距離實武牙港口40km。目前生產(chǎn)規(guī)模300×104t/a，地質(zhì)品位 Au1.5g/t，Ag15g/t。

擴(kuò)建后生產(chǎn)規(guī)模 500×104t/a，地質(zhì)品位 Au1.8g/t，Ag18g/t。

2 露天境界圈定

2.1 圈定原則

設(shè)計按境界剝采比和平均剝采比，均小于經(jīng)濟(jì)合理剝采比的原則圈定露天采場境界。

2.2 經(jīng)濟(jì)合理剝采比

按產(chǎn)品盈利法計算經(jīng)濟(jì)合理剝采比：

式中：E——經(jīng)濟(jì)合理剝采比，t/t；

P——礦石中Au每個品位的價格，美元/g；A——礦z石平均品位，g/t；

R——回收率（包括采礦回收率和選礦回收率）；

a——露天采礦成本，美元/t；

C——選礦成本，美元/t；

N——礦石中Au每個品位的盈利，美元/t；

b——廢石剝離成本，美元/t。

經(jīng)計算，經(jīng)濟(jì)合理剝采比為13.8。

2.3 邊坡參數(shù)的選取

根據(jù)礦巖物理力學(xué)性質(zhì)及礦體的節(jié)理裂隙與構(gòu)造情況，礦區(qū)水文與工程地質(zhì)條件均為簡單型等條件，參照同類礦山實際指標(biāo)并結(jié)合有關(guān)規(guī)定，設(shè)計選取邊坡參數(shù)如下：

最終臺階高度10m，最終臺階坡面角65～75°（或按節(jié)理裂隙角），安全平臺寬度7m清掃平臺寬度10m（每隔3個安全平臺設(shè)1個）。

2.4 境界圈定

根據(jù)確定的境界圈定原則和采場邊坡參數(shù)，設(shè)計露天境界參數(shù)如下：境界頂部長度1144m，寬度337～488m，頂標(biāo)高450m，底標(biāo)高240m，封閉圈標(biāo)高320m。

3 生產(chǎn)能力驗證

按采礦工作線可能布置的挖掘機(jī)臺數(shù)驗證：

式中：A——礦山可能達(dá)到生產(chǎn)能力，t；

N——同時工作臺階（采場）數(shù)，個；

n——每個臺階（采場）布置挖掘機(jī)數(shù)，臺；

q——4m3挖掘機(jī)生產(chǎn)能力，t/臺·班；

t——年工作天數(shù)，d；

b——每天作業(yè)班數(shù)，班；

k——作業(yè)時間利用系數(shù)。

上述驗證表明，年采礦800×104t/a的開采規(guī)模是能夠達(dá)到的。

4 開拓運輸系統(tǒng)

4.1 開拓方式的選擇

根據(jù)礦區(qū)地形特征，排土場的位置，開采工藝要求和采裝設(shè)備規(guī)格，對開拓運輸方法進(jìn)行了比較。

（1）礦山山坡地表平均坡度適合布置汽車運輸線路，可充分發(fā)揮汽車運輸?shù)哪芰?，實現(xiàn)大規(guī)模開采。

（2）汽車運輸方式機(jī)動靈活，適合于復(fù)雜地形條件的開采，能充分發(fā)揮挖掘機(jī)作業(yè)效率，提高采礦強(qiáng)度。

（3）參考國內(nèi)外露天礦山開采的經(jīng)驗，采用公路開拓，汽車運輸具一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

依據(jù)上述分析，設(shè)計采用公路開拓，單一汽車運輸。

4.2 排土場選擇

設(shè)計在選礦廠西側(cè)1.0km處山溝內(nèi)設(shè)置主排土場，地勢較緩，坡度4～18°，適宜排土場選址。

（1）排土場參數(shù)

選礦廠附近四個采場露天生產(chǎn)期內(nèi)排巖量（實方）51.07×106m3（120.01×106t），松散系數(shù)取1.5，沉降率取20%，則需要廢石排放容積61.28×106m3。

主排土場占地1.25×106m2，采用階段覆蓋式排土，排土頂標(biāo)高330m，階段堆高30m，安全平臺寬度30m，總堆高150m，按自然安息角堆放，經(jīng)計算排土場有效容積為62.50×106m3，可滿足生產(chǎn)期內(nèi)排巖需要。

（2）排土方法

鑒于采場～排土場距離長的特點，采用汽車運輸-推土機(jī)轉(zhuǎn)排法。汽車在排土場翻卸后，由CAT D8R/D6R型推土機(jī)完成轉(zhuǎn)排工作。排土作業(yè)初期沿等高線排放，大致形成排土工作線后，排土線向空曠區(qū)域推進(jìn)，排土眉線一般向東方均勻移動，均按自然安息角排放。排土場最小作業(yè)平臺寬度30m。

卸車邊緣需堆成1/2倍車輪高的安全擋車堆，其頂寬應(yīng)不小于輪胎直徑的1/4，底寬應(yīng)不小于輪胎直徑的4/3。卸載平臺反坡度為3～4%。采場剝離表土應(yīng)單獨堆放，可用于閉礦后回填復(fù)墾。

（3）排土場防護(hù)

排土作業(yè)前應(yīng)將山坡面開挖至出露基巖，形成階梯狀增強(qiáng)基底抗滑行，并在低洼處鋪墊大塊巖石，有利于大氣降水排水。

排土場上部為分水嶺，匯水面積較小，無需設(shè)截洪溝。

排土場底部境界外20m處設(shè)大塊巖石擋墻，并設(shè)置警示標(biāo)志，防止?jié)L石危害。

對排土場邊坡采用人工監(jiān)測，可在邊坡最終境界附近打樁，采用手持GPS定期監(jiān)測該樁的沉降和位移情況。

4.3 設(shè)備選型

采場運輸選用CAT 772G型（額定載重46t）自卸汽車運輸，往返平均速度25km/h。普納馬礦床年開采500×104t/a礦石，最大年剝離600×104t/a巖石，礦石平均運距1.5km，廢石平均運距2km。

（1）自卸汽車臺班生產(chǎn)能力

Ak=60·q·T·K1/t=60×46×8×0.85/12.2≈1538

Ay=60·q·T·K1/t=60×46×8×0.85/14.6≈1285

式中：Ak——自卸汽車臺班運礦能，力t/臺·班；

Ay——自卸汽車臺班運巖能力，t/臺·班；

Q——自卸汽車有效載重量，t；

T——班工作時間，h；

K1——自卸汽車工作時間利用系數(shù)，0.85；

t——自卸汽車運輸周期，min。

（2）自卸汽車臺數(shù)的確定

式中：Nk——運礦自卸汽車臺數(shù)，臺；

Ny——運巖自卸汽車臺數(shù)，臺；

QB——班產(chǎn)量，t/班；

K2——汽車運輸不均衡系數(shù)，1.15；

K3——汽車出車率，%。

經(jīng)計算，Purnama采區(qū)共需自卸汽車12臺，其中：運礦5臺，運巖7臺。

4.4 運輸線路參數(shù)

（1）線路布置

根據(jù)采區(qū)地勢情況、礦體賦存條件及開采工藝特點，設(shè)計采用公路開拓，采場內(nèi)外運輸采用自卸汽車運輸。

山坡露天開采時，開拓公路布置在境界內(nèi)外山坡上，采用直進(jìn)與折返相結(jié)合方式布置線路，分別連接各個階段。凹陷露天開采時，開拓公路布置采場邊幫上，采用螺旋坑線布置，延深至坑底平臺。采場至排土場公路可利用礦石運輸公路。

（2）技術(shù)參數(shù)

設(shè)計運輸線路為三級道路，路面采用泥結(jié)碎石結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)層用碎石鋪墊，厚度40cm，面層用泥結(jié)碎石鋪墊，厚度20cm，磨耗層用沙土鋪墊，厚度3cm。設(shè)計公路參數(shù)如表1。

表1 設(shè)計公路技術(shù)參數(shù)表

5 采剝工藝

5.1 工藝選擇

（1）開采順序

根據(jù)礦體賦存情況、礦山生產(chǎn)規(guī)模及開拓運輸方式，設(shè)計采用緩幫開采工藝，開采順序為由上至下水平分臺階開采。

（2）表土剝離

地面表土剝離工作應(yīng)超前于采礦，設(shè)計采用挖掘機(jī)、裝載機(jī)及推土聯(lián)合作業(yè)。剝土方法：挖掘機(jī)將樹木頂?shù)埂诰驒C(jī)將樹根扒出（根系粗壯的采用人工油鋸切斷）→挖掘機(jī)挖出表土并集成小堆→推土機(jī)推土集成大堆（集堆高度3m）→挖掘機(jī)或裝載機(jī)裝車→自卸汽車運輸表土至排土場。

（3）采剝工作

結(jié)合開采范圍地形條件、礦體賦存條件、開拓運輸方式及線路布置形式，采用挖掘機(jī)和裝載機(jī)聯(lián)合鏟裝，設(shè)計采剝要素如下：

工作臺階高度10m，工作臺階坡面角≤90°，最小工作平盤寬度45m，挖掘機(jī)最小工作線長度100m。

山坡露天開采時，采礦工作線一般沿等高線布置，初期單壁塹溝擴(kuò)寬至30m、最小長度100m滿足單折返調(diào)車和基本采礦條件后，形成初期采礦工作線，采礦工作線隨開采外擴(kuò)推進(jìn)。

凹陷露天開采時，采礦工作線一般按垂直于初期形成的開段溝外擴(kuò)方向布置，隨采礦工作區(qū)的擴(kuò)大靈活布置多條采礦工作線。開段溝掘進(jìn)，工作幫包括采礦工作幫和剝離工作幫，一般保持2～3個工作階段同步推進(jìn)，各階段之間應(yīng)保持最小工作平盤寬度不低于45m，有條件時應(yīng)適當(dāng)增大工作平盤寬度，以利備采礦量更充足。

采場擴(kuò)建期間為確保采礦不減產(chǎn)或少減產(chǎn)，剝離工作幫不限于2～3個工作階段，應(yīng)適量增加工作階段個數(shù)，對于無法滿足最小工作平盤寬45m的工作區(qū)，可采用倒排廢石的方法作業(yè)，即挖掘機(jī)或裝載機(jī)在本階段工作平盤上順臺階坡面向下階段工作平盤上倒排廢石，廢石再由挖掘機(jī)或裝載機(jī)裝車。

5.2 穿孔作業(yè)

礦山年采礦量5×106t/a，年剝離量6×106t/a，礦巖屬于堅硬較難爆破類礦石，石料塊度要求不宜過大，適合于采用大直徑中深孔爆破。礦石體重 2.4t/m3，巖石體重 2.35t/m3。

設(shè)計選用CAT MD6540C型牙輪鉆機(jī)打直孔，孔徑250mm，穿孔能力為150m/臺·班，按每日2班計算，年穿孔能力為99000m，設(shè)計選取2臺潛孔鉆機(jī)可滿足生產(chǎn)需要。鉆機(jī)數(shù)量選擇計算詳見表2。

表2 鉆機(jī)數(shù)量選擇計算表

另配備1臺FlexiROC T40型多方位潛孔鉆機(jī)，用于靠幫臺階打傾斜鉆孔。

5.3 爆破作業(yè)

設(shè)計采用深孔松動爆破，導(dǎo)爆管起爆，排間微差爆破，炮孔沿平行坡頂線布置，V型布孔。

采礦每3d爆破一次，一次爆破3排孔，共33～34個，爆破礦石量53856～55488t，滿足礦山3d的出礦要求。剝巖每3d爆破一次，一次爆破3排孔，共61～62個，爆破巖石量97478～99076t，滿足礦山3d的剝巖要求。

5.4 鏟裝作業(yè)

根據(jù)礦山生產(chǎn)能力及每天出礦要求，設(shè)計采用液壓反鏟挖掘機(jī)和裝載機(jī)聯(lián)合鏟裝作業(yè)。4.0m3反鏟挖掘機(jī)生產(chǎn)能力約為200×104t/a，2.0m3反鏟挖掘機(jī)生產(chǎn)能力約為100×104t/a，1.0m3反鏟挖掘機(jī)生產(chǎn)能力約為50×104t/a。

根據(jù)設(shè)備年工作能力，選取CAT390F型挖掘機(jī)5臺，2臺采礦、3臺剝離，CAT336D型挖掘機(jī)1臺用于采礦，另配CAT320型挖掘機(jī)1臺用于破碎。

6 結(jié)論

（1）生產(chǎn)剝采比

臺階參數(shù)及境界優(yōu)化后，達(dá)產(chǎn)年第一年剝離量最大為12×106t，設(shè)計確定礦山生產(chǎn)剝采比1.5t/t。

（2）采礦損失與貧化

采區(qū)山坡地表主要為腐植土及風(fēng)化層，厚度1.0～2.0m，開采時表土剝離應(yīng)超前于采礦，但開采過程仍會有殘留表土和風(fēng)化巖石混入，開采時可先剝離后采礦，降低貧化。礦石損失主要是粉礦損失，開采過程中需要將殘留表土和部分風(fēng)化礦石再次剝離干凈，爆破作業(yè)可根據(jù)爆破效果適當(dāng)降低單孔裝藥量，盡可能降低粉礦率。挖掘機(jī)作業(yè)時，需進(jìn)行礦巖（土）分選工作，礦石與廢石（土）要實行分堆、分裝、分運。

基于此，設(shè)計采礦損失率3%，貧化率4%。