劉國(guó)棟， 尚曉明， 翟建波

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

1 前言

在對(duì)非洲某銅礦進(jìn)行咨詢?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，與澳大利亞OreWin、南非DRA、美國(guó)Stantec等相關(guān)咨詢公司進(jìn)行了技術(shù)上的充分交流，從中發(fā)現(xiàn)了中外設(shè)計(jì)咨詢中的一些異同及各自特點(diǎn)。

本文以國(guó)外某銅礦為研究背景，該礦區(qū)位于非洲大陸剛果(金)西南部盧阿拉巴省(Lualaba)，剛果盆地南部外側(cè)與加丹加高原接壤部位，礦區(qū)海拔1300～1540m。地貌為低緩丘陵區(qū)，地勢(shì)平坦。該銅礦走向近似東西，長(zhǎng)約7.7km,南北寬約1.5km，是一高品位、超大型隱伏銅礦床。當(dāng)銅邊際品位按1%計(jì)算資源量時(shí)約為4.08億t,平均真厚度11.5m，平均品位3.09%，銅金屬量1262萬(wàn)t;當(dāng)邊際品位按3%計(jì)算資源量時(shí)約為1.28億t,平均真厚度5.2m，平均品位5.94%，銅金屬量760萬(wàn)t。從目前對(duì)持續(xù)探礦的結(jié)果做前景分析，該礦有望成為尚未開發(fā)的世界級(jí)超高品位大型銅礦。

2 簡(jiǎn)述中外咨詢公司對(duì)該銅礦設(shè)計(jì)的共同點(diǎn)

盡管中外設(shè)計(jì)理念有差異，設(shè)計(jì)手段不同，但是目的性是一致的。針對(duì)該銅礦中方與外方咨詢公司在設(shè)計(jì)上形成的共同點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。

(1)礦體邊界品位優(yōu)化，確定開采邊界品位3%以上控制級(jí)別的資源。該銅礦按邊界品位3%圈定工業(yè)礦體后，北西-南東向長(zhǎng)7km，北東-西南向?qū)?～1.2km。埋深為250～900m，傾角5°～20°，礦體受沉積地層控制，

總體呈背斜產(chǎn)出，形態(tài)近似馬鞍狀。礦體形態(tài)剖面圖如圖1所示。礦體品位3%～11%，平均6.09%，邊界品位≥3%的資源量為116，389，425t。礦體真厚度3～14m，平均5.3m。該銅礦厚度、品位變化較穩(wěn)定，總體上中部礦體厚度較大，品位高，四周礦體厚度薄，品位低。

圖1 礦體形態(tài)剖面圖

(2)采礦方法選擇上，提出了進(jìn)路膠結(jié)充填法、中深孔房柱法、淺孔房柱法及上向分層點(diǎn)柱充填法，在

進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，推薦了真厚度在4m以上且Cu品位在5%以上的礦體，采用進(jìn)路膠結(jié)充填法，確保大厚度、高品位礦少損失、低貧化；其余薄礦體采用預(yù)控頂房柱法，也是為了降低這部分礦體的礦石損失率，不充填減少水泥(當(dāng)?shù)厮鄡r(jià)格250～300美元/t)總體用量，使采礦成本最低、效益最大化。

(3)礦山生產(chǎn)規(guī)模：在邊界品位3%時(shí)，礦山生產(chǎn)規(guī)模為6Mt/a。

(4)開拓系統(tǒng)為中央雙斜井開拓(一條主膠帶運(yùn)輸巷、一條輔助斜坡道)；采用50t坑內(nèi)卡車運(yùn)輸?shù)V石，分區(qū)段集中破碎后，礦石由東、西兩翼分支膠帶運(yùn)至主膠帶出地表。開拓系統(tǒng)如圖2所示。

(5)采場(chǎng)使用雙臂鑿巖臺(tái)車+17t柴油鏟運(yùn)機(jī)等全無(wú)軌設(shè)備。

圖2 開拓系統(tǒng)示意圖

3 中外咨詢公司對(duì)該銅礦設(shè)計(jì)的不同點(diǎn)

中方編制的基建進(jìn)度計(jì)劃，是按該銅礦確定的設(shè)計(jì)規(guī)模6Mt/a所需要完成的相應(yīng)工程量進(jìn)行的，這些工程包括中央雙斜井、脈外北翼東西分支膠帶斜井、南北兩翼脈內(nèi)東西輔助斜坡道、穿脈輔助斜坡道、南北兩翼風(fēng)井、破碎站及其他硐室工程、采切工程等，工程總量約計(jì)150萬(wàn)m3，項(xiàng)目基建進(jìn)度利用Project軟件編制，基建時(shí)間3年?；ㄍ觊_拓運(yùn)輸、供水、供電、排水、充填及通風(fēng)系統(tǒng)，滿足了礦山投產(chǎn)條件，基建完畢后的開拓系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 基建完畢后開拓系統(tǒng)

中方編制的回采進(jìn)度計(jì)劃，是在礦山基建完成了圖3中相關(guān)工程之后進(jìn)行的。礦山基建完成即投產(chǎn)，從投產(chǎn)到達(dá)產(chǎn)持續(xù)時(shí)間為2年。

中方設(shè)計(jì)的該銅礦從基建到達(dá)產(chǎn)歷時(shí)5年。中方的基建進(jìn)度計(jì)劃及回采進(jìn)度計(jì)劃的編制，國(guó)內(nèi)版采用國(guó)內(nèi)的常規(guī)設(shè)計(jì)模式；對(duì)外交流版采用EPS軟件進(jìn)行礦山基建與回采進(jìn)度的編制。

外方咨詢公司對(duì)該銅礦基建進(jìn)度及回采進(jìn)度計(jì)劃,采用EPS軟件編制。用EPS軟件編制的基建、排產(chǎn)計(jì)劃與三維礦體模型結(jié)合，動(dòng)態(tài)地將各時(shí)間點(diǎn)的任務(wù)屬性，呈現(xiàn)出來(lái)。但由于中外設(shè)計(jì)理念的差異，外方的礦山基建不同于中方的設(shè)計(jì)思路，從基建到達(dá)產(chǎn)這段時(shí)間，只有在脈外掘進(jìn)雙斜井工程及接近礦體的輔助工程才屬于基建工程(如圖4、圖5所示為基建工程1、基建工程2)，一旦揭露礦體,圈定了采場(chǎng)范圍，便進(jìn)行采切工作，就是礦山投產(chǎn)開始時(shí)間(如圖6所示為投產(chǎn)開始工程)。

圖4 基建工程1

圖5 基建工程2

圖6 投產(chǎn)開始工程

從圖7至圖11的過(guò)程就是一邊生產(chǎn)一邊掘進(jìn)的過(guò)程，隨著掘進(jìn)范圍擴(kuò)大，生產(chǎn)采場(chǎng)數(shù)量的增加，礦山生產(chǎn)規(guī)模逐步達(dá)產(chǎn)，在這個(gè)過(guò)程中，隨著生產(chǎn)及掘進(jìn)的展開，投入的人員、設(shè)備不斷增多，礦石產(chǎn)出在不斷增加，坑內(nèi)通風(fēng)量也需要不斷調(diào)整，直至實(shí)現(xiàn)6Mt/a的生產(chǎn)能力，才構(gòu)筑起礦山達(dá)產(chǎn)后采掘銜接平衡的生產(chǎn)系統(tǒng)，從基建到達(dá)產(chǎn)歷時(shí)8年，這8年前3年相當(dāng)于中方的基建，后5年等同于采選從投產(chǎn)到達(dá)產(chǎn)的過(guò)程，礦山達(dá)產(chǎn)時(shí)間見表1。

圖7 礦山生產(chǎn)掘進(jìn)工程1

圖8 礦山生產(chǎn)掘進(jìn)工程2

圖9 礦山生產(chǎn)掘進(jìn)工程3

圖10 礦山生產(chǎn)掘進(jìn)工程4

圖11 礦山生產(chǎn)掘進(jìn)工程5

4 中外設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

(1)設(shè)計(jì)輔助工具上，外方明顯優(yōu)于中方[1]。利用這些工具，在方案設(shè)計(jì)階段可以把礦山基建、投產(chǎn)、達(dá)產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、減產(chǎn)及閉坑的各個(gè)環(huán)節(jié)等礦山全壽命周期的活動(dòng)，既可用數(shù)據(jù)全過(guò)程顯示，又可與礦體模型契合，礦山的開發(fā)過(guò)程一目了然，也便于礦山管理。

(2)設(shè)計(jì)思路上，中外雙方設(shè)計(jì)理念不同。中方是在確定礦山規(guī)模后，按規(guī)模要求構(gòu)筑開拓系統(tǒng)，利用多工作面同時(shí)基建(雙斜井口、六條風(fēng)井正向掘進(jìn))，在最短時(shí)間內(nèi)完成基建工程量，然后快速實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)，當(dāng)然這樣會(huì)帶來(lái)礦山一次基建量大、投資大，但達(dá)產(chǎn)快，資金回籠也快，適合于礦山資源豐富、資金實(shí)力雄厚的企業(yè)；外方的則僅采用雙斜井施工，掘進(jìn)到風(fēng)井位置，再使用反井鉆機(jī)施工風(fēng)井，在小范圍內(nèi)形成通風(fēng)循環(huán)后，揭露礦體就算投產(chǎn)，然后逐漸擴(kuò)大采掘范圍，邊基建邊生產(chǎn)，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模，這樣的操作模式，先期基建量小，投入小，產(chǎn)能小，但早期能產(chǎn)生現(xiàn)金流，更適合于資源狀況一般，受銅金屬價(jià)格影響明顯的礦山或資金周轉(zhuǎn)不暢的企業(yè)。

表1 礦山達(dá)產(chǎn)時(shí)間表

(3)在達(dá)到6Mt/a生產(chǎn)能力時(shí)，中方基建方案較外方投資大，但從基建到達(dá)產(chǎn)時(shí)間比外方短，中外雙方產(chǎn)生3年的時(shí)間差，早投產(chǎn)這幾年所產(chǎn)生的價(jià)值遠(yuǎn)大于雙方投資之差。對(duì)該礦這樣世界級(jí)的高品位銅礦資源的開發(fā)，越快建成企業(yè)就越早受益。

5 結(jié)論

該銅礦項(xiàng)目的中外設(shè)計(jì)咨詢方案，因文化及設(shè)計(jì)理念差異而有區(qū)別。外方更執(zhí)著于設(shè)計(jì)中一切引用的數(shù)據(jù)要有計(jì)算依據(jù)，且少投入快產(chǎn)出早收益；而中方某些設(shè)計(jì)參數(shù)的選取往往是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值或者類比法確定，嚴(yán)謹(jǐn)性上不足。涉外礦山工程設(shè)計(jì)，要做到與國(guó)際接軌，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)人員應(yīng)掌握利用國(guó)際通用的礦山設(shè)計(jì)輔助工具[1]，融合并抓取中外設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)運(yùn)用到工程設(shè)計(jì)中。