范國敏

（中國黃金集團內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 滿洲里 021400）

影響采礦損失貧化的因素有很多，比如地質(zhì)模型的精確程度、礦體賦存狀態(tài)、采礦技術(shù)水平、采礦設(shè)計的科學(xué)程度、臺階高度、爆破工藝、鏟裝設(shè)備選型及現(xiàn)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(xué)的、先進的管控模式。

1 礦山地質(zhì)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(gòu)控制的陸相次火山斑巖型礦床，礦區(qū)位于額爾古納～呼倫深斷裂西側(cè)，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(guān)。該礦床具有典型的斑巖銅鉬礦床蝕變特征，呈環(huán)狀分布，以次斜長花崗斑巖體為中心形成空心環(huán)狀銅鉬礦體。礦體東南部被晚期侵入的次英安質(zhì)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(biāo)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(zhì)基礎(chǔ)工作，提高地質(zhì)數(shù)據(jù)精度

地質(zhì)數(shù)據(jù)是礦山開采的最基礎(chǔ)也是最重要的數(shù)據(jù)信息之一，更是采礦設(shè)計的依據(jù)和基礎(chǔ)，地質(zhì)數(shù)據(jù)的精確程度決定了采礦設(shè)計、采剝施工計劃的科學(xué)性和兌現(xiàn)率，因此，提高地質(zhì)數(shù)據(jù)精度和細化地質(zhì)模型類別與用途就顯得尤為重要。通過縮小勘探網(wǎng)度、加強地質(zhì)編錄、生產(chǎn)鉆孔巖粉取樣等工作，并將地質(zhì)數(shù)據(jù)更新到地質(zhì)模型中，以提高地質(zhì)模型精確度。

2.1 縮小勘探網(wǎng)度，強化地質(zhì)編錄

原有地質(zhì)數(shù)據(jù)地質(zhì)勘探網(wǎng)度為100m＊100m，勘探網(wǎng)度相對較大，現(xiàn)將生產(chǎn)勘探網(wǎng)度縮小至50m＊50m，以彌補地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)的不足。同時，強化地質(zhì)編錄，建立地質(zhì)構(gòu)造模型，指導(dǎo)采礦設(shè)計及現(xiàn)場施工。

2.2 建立礦塊品位模型

礦塊品位模型是以生產(chǎn)炮孔巖粉取樣的化驗數(shù)據(jù)為主，結(jié)合地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)、生產(chǎn)勘探數(shù)據(jù)與地質(zhì)編錄數(shù)據(jù)對采場內(nèi)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(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)，同時為品位控制模型提供數(shù)據(jù)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(chǔ)上，參考上層礦巖界線、品位，添加了地質(zhì)編錄等信息，涵蓋了地質(zhì)構(gòu)造模型，向下推斷兩個臺階標(biāo)高的地質(zhì)情況，為月采剝施工計劃與礦巖分穿分爆設(shè)計提供基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)，同時，為地質(zhì)資源模型定期更新提供數(shù)據(jù)支持。

品位控制模型的建立，為采剝計劃、采礦設(shè)計提供準(zhǔn)確地質(zhì)基礎(chǔ)，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(shè)計和采剝計劃執(zhí)行率低的根本問題。

2.4 建立地質(zhì)資源模型

地質(zhì)資源模型是以原始地質(zhì)模型為基礎(chǔ)，將品位控制模型數(shù)據(jù)更新到原始地質(zhì)模型而形成的新的地質(zhì)模型。為礦山的最終境界的確定、礦山開采中長期采剝規(guī)劃、年度采剝作業(yè)計劃、資源儲量估算提供基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)。有效解決了原始地質(zhì)模型由于地勘數(shù)據(jù)勘探網(wǎng)度相對較大（100m＊100m）且沒有生產(chǎn)炮孔數(shù)據(jù)支撐，長期以來沒有更新，難以為年度采剝計劃、生產(chǎn)過程中的月度采剝施工計劃及礦巖分穿分爆設(shè)計提供準(zhǔn)確地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，難以保證企業(yè)年度采剝計劃和生產(chǎn)作業(yè)計劃的準(zhǔn)確性，嚴(yán)重影響了企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)計劃和采剝施工計劃執(zhí)行率，降低了設(shè)計的可執(zhí)行性和后續(xù)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(zhì)地質(zhì)建模與資源預(yù)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(zhì)模型、Cu、Mo礦床的三維光譜模型，運用GeoCube軟件已有的證據(jù)權(quán)法、邏輯回歸法等模塊，分別開展地學(xué)找礦信息（地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)）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(qū)Cu、Mo靶區(qū)，并運用三維克里格插值法估算其預(yù)測資源量，提高資源預(yù)測精度。

3 礦巖分穿分爆分鏟分裝

礦（巖）石爆破時發(fā)生前沖、平移、上（斜）拋、下落、側(cè)流、互相侵入等一系列的變化，很難準(zhǔn)確確定爆堆內(nèi)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(yè)效率。通過統(tǒng)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(xiàn)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(shè)計

烏山銅鉬礦利用GPS-RTK和三維激光掃描儀對采場現(xiàn)狀進行測量，利用三維礦業(yè)軟件Dimine，依據(jù)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(diào)整，嚴(yán)格按照損失貧化各半的原則進行礦塊單體設(shè)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(shè)計，并嚴(yán)格要求施工單位按照設(shè)計施工。實現(xiàn)了技術(shù)與科技的智能化結(jié)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(chǎn)狀不規(guī)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(wǎng)參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)和起爆順序上根據(jù)礦塊的產(chǎn)狀和其它地質(zhì)條件合理選擇，以達到礦巖混合程度最低為分裝分運創(chuàng)造較好的條件，實現(xiàn)降低損失貧化的目的。

3.2 利用控制爆破技術(shù)實現(xiàn)礦巖爆破分離

利用數(shù)碼電子雷管延時精度高、設(shè)置靈活的特點，采用多點起爆技術(shù)，控制礦巖混爆爆區(qū)延時時間的變化趨勢(即等時線)，使得礦石、巖石分別向區(qū)域兩側(cè)移動，分別聚堆，在礦巖界線處拉溝，從而實現(xiàn)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(yè)鏟裝運輸效率，提高爆區(qū)內(nèi)可采礦石的質(zhì)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(xiàn)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(guī)律研究與應(yīng)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(shè)備為潛孔鉆機（φ140mm），孔網(wǎng)參數(shù)6m＊4.5m。試驗方案根據(jù)三維激光掃描儀對爆破測量的三維現(xiàn)狀、爆區(qū)底盤抵抗線及地質(zhì)資料等進行編制。

4.1 巖體爆破位移規(guī)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(qū)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(guī)律。

4.1.2 觀測脈巖爆破前后位移及形態(tài)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(xiàn)為顏色和質(zhì)地不同）爆破前后的在爆堆上的展布形態(tài)，跟蹤脈巖鏟裝過程的揭露形態(tài)數(shù)據(jù)，對比爆破前后的地質(zhì)編錄數(shù)據(jù)，總結(jié)分析，脈巖在爆區(qū)不同位置爆破前后的位移及形態(tài)變化，進一步分析和總結(jié)爆破巖體位移變化規(guī)律。

4.2 開展烏山銅鉬礦露天深孔爆破位移規(guī)律研究與應(yīng)用

4.2.1 主要研究方法

在爆區(qū)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(biāo)志物采用鋼管，鋼管按照設(shè)計標(biāo)高捆綁在一條細鋼絲繩上，便于爆破后指導(dǎo)現(xiàn)場鏟裝作業(yè)尋找鋼管；按照試驗設(shè)計坐標(biāo)，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(jù)細鋼絲繩在爆堆表面位置進行現(xiàn)場試驗區(qū)域放樣，圈定試驗鏟裝范圍，指導(dǎo)現(xiàn)場鏟裝作業(yè)，禁止夜間鏟裝，白天安排人員進行全程跟蹤，發(fā)現(xiàn)有鋼管出露，停止鏟裝作業(yè)，使用全站儀對鋼管進行三維坐標(biāo)測量；對爆破前后鋼管的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進行對比分析，得出位移規(guī)律。

圖1 試驗爆區(qū)起爆網(wǎng)絡(luò)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(shè)計要求，如試驗孔過深，使用孔口處巖粉進行回填至設(shè)計高度，達到第一個鋼管標(biāo)高后，將鋼管放入孔內(nèi)，再使用巖粉回填試驗孔至第二個鋼管設(shè)計標(biāo)高，依次將后續(xù)試驗鋼管放入孔內(nèi)，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(dǎo)現(xiàn)場鏟裝作業(yè)，提高試驗成功率。

4.2.3 數(shù)據(jù)采集完善及分析

爆破后，根據(jù)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(yù)估，在爆堆表面進行試驗區(qū)域放線，指導(dǎo)現(xiàn)場鏟裝作業(yè)。當(dāng)鏟裝過程中發(fā)現(xiàn)鋼管出露時，立即停止鏟裝作業(yè)，用全站儀以及三維激光掃描儀對鋼管和爆堆產(chǎn)狀進行三維坐標(biāo)測量，并做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計。通過對大量試驗數(shù)據(jù)進行分析，對同種試驗數(shù)據(jù)進行細化排除異常數(shù)據(jù)，最后使用SPSS進行位移公式擬合。

5 礦巖鏟裝界線放樣

根據(jù)爆破巖體位移規(guī)律研究，確定礦巖界線在巖體爆破后的實際位置，結(jié)合鏟裝作業(yè)設(shè)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(biāo)定。鏟裝界線的放樣原則依據(jù)礦石和巖石的銅鉬品位確定。

6 合理組合鏟裝設(shè)備，優(yōu)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(nèi)摩擦角、爆堆高度、爆堆松散系數(shù)、鏟裝作業(yè)設(shè)備型號、鏟裝作業(yè)監(jiān)管力度等。烏山銅鉬礦鏟裝作業(yè)設(shè)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(yè)設(shè)備，設(shè)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(guī)律的研究，得出結(jié)論，爆堆的散布形態(tài)主要與臺階的高度、布孔方式、孔排數(shù)量、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆位置、爆區(qū)臨空面數(shù)量及位置等因素相關(guān)。根據(jù)測量統(tǒng)計分析，對于四排炮孔及以上爆區(qū)，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(qū)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(yè)設(shè)備，優(yōu)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(jù)爆破巖體位移規(guī)律及鏟裝坡面角優(yōu)化研究成果，結(jié)合礦巖傾角，由地質(zhì)、采礦、測量專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場實際情況，現(xiàn)場制定零星礦體回收或夾石剔除方案，利用現(xiàn)場旁站監(jiān)督或通過采礦三維生產(chǎn)管控系統(tǒng)中的高清攝像頭遠程監(jiān)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(xué)可靠，實現(xiàn)損失貧化管控最優(yōu)化。

8 礦石氧化規(guī)律研究

研究銅礦石和鉬礦石爆破后，在不同堆置環(huán)境下（時間、水分、氣溫）的氧化率變化規(guī)律。根據(jù)礦石氧化規(guī)律，合理布置礦石開采作業(yè)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(dāng)將部分氧化礦少量、分期供礦。根據(jù)采場礦石質(zhì)量，合理配礦，確保制定最優(yōu)配礦方案，為選廠提供最佳質(zhì)量礦石。

9 開展低銅廢石環(huán)境污染預(yù)防及資源綜合回收利用研究

開展低銅廢石環(huán)境污染預(yù)防及資源綜合回收利用項目，把浮選指標(biāo)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(xiàn)資源充分利用，降低礦產(chǎn)資源損失，創(chuàng)建新的利潤增長點，而且能有效的預(yù)防礦山固廢對環(huán)境的污染，保護礦山周邊的草原生態(tài)環(huán)境。

10 嚴(yán)格監(jiān)管礦石爆破及出礦全過程

三維卡車調(diào)度系統(tǒng)結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)場施工質(zhì)量巡查相輔助，對卡車作業(yè)全過程及現(xiàn)場施工質(zhì)量進行監(jiān)督，對臨時卸礦進行堆存，并及時組織供礦；對現(xiàn)場爆堆鏟裝清底作業(yè)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(fā)爆堆鏟裝指令

爆堆鏟裝前必須簽發(fā)爆堆鏟裝指令，確保爆堆按照設(shè)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(zhì)、采礦、安全管理、生產(chǎn)管理四方簽發(fā)，以便確保鏟裝作業(yè)按照設(shè)計安全施工，加強生產(chǎn)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(jù)年度生產(chǎn)作業(yè)計劃編制本年度的損失貧化管理辦法，主要包括生產(chǎn)技術(shù)部與采礦廠（采礦車間）各自的職責(zé)、地測采三個專業(yè)的技術(shù)和管理分工、礦石種類的判定、銅鉬折算系數(shù)、損失貧化計算范圍和計算方法、損失貧化設(shè)計與施工監(jiān)督、損失貧化計算圖繪制標(biāo)準(zhǔn)、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(shù)據(jù)庫，將每一單體塊段的驗收數(shù)據(jù)與損失貧化數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫，可以根據(jù)需要，按塊段、臺階及月度和年度等時間段進行一鍵式統(tǒng)計和查詢并生成報表，便于數(shù)據(jù)管理、查詢與輸出。

14 結(jié)語

烏山銅鉬礦以提高地質(zhì)模型精度為基礎(chǔ)，以礦巖分穿分爆為設(shè)計目標(biāo)，以巖石爆破移動規(guī)律研究為依據(jù)，開展科技創(chuàng)新和精細化管理，利用數(shù)字化采礦生產(chǎn)管控系統(tǒng)對生產(chǎn)全過程進行監(jiān)督與管理，建立了一套科學(xué)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(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。