宋自平，宋偉韜，李健

(中國水利水電第十工程局有限公司， 四川 成都 610037)

0 引言

緬甸萊比塘露天銅礦為特大型露天礦山，生產(chǎn)期設(shè)計年采剝總量約2760萬m3，其中年采礦石量3035萬t。銅礦礦石密度為2.55 t/m3，礦石硬度系數(shù)?=9～14，賦存較深，根據(jù)礦山的礦巖硬度和賦存條件，礦石開采采用臺階式分段開采工藝，采用牙輪鉆機穿孔爆破、液壓挖掘機采裝、礦用自卸汽車運輸。

在露天礦山臺階法開采中，對各臺階爆區(qū)內(nèi)每個炮孔的鉆孔巖粉進行取樣化驗，并以每個炮孔的化驗結(jié)果作為該炮孔的平均品位作為礦石圈定的依據(jù)[1]。在礦石圈定中，水平斷面法是最常用的礦石圈定劃界方法。在萊比塘銅礦一直采用水平斷面法中的傳統(tǒng)多邊形法為爆區(qū)礦石圈定劃界[2]。但在實際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，采用多邊形法的工作程序和規(guī)則進行礦石圈定劃界，其礦體邊線多呈鋸齒狀，與項目采用的大型采裝設(shè)備的最小甄別參數(shù)不匹配，造成了較大的采礦貧化損失率。因此，非常有必要對礦石圈定方法進行優(yōu)化研究。

1 傳統(tǒng)多邊形法礦石圈定規(guī)則

傳統(tǒng)的多邊形法礦石圈定法是將在同一個開采段高平面上的每一個取樣炮孔置于一個多邊形的中心進行礦石圈定[3]。多邊形的形成由以下步驟完成：

（1）將炮孔的位置和品位信息標注在平面圖上，如圖1（a）所示；

（2）根據(jù)爆破設(shè)計參數(shù)和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)分析，確定影響半徑R。根據(jù)穿孔爆破參數(shù)，萊比塘銅礦取R=4.0 m；

（3）以每一個樣品為中心，2R為半徑畫圓，落在圓內(nèi)的樣品點，即為相鄰樣品點；

（4）用直線將中心樣品和相鄰樣品連起來，如圖1（b）所示；

（5）在中心樣品和每一相鄰樣品的連線中點作垂直于連線的直線，即二分線。二分線相交圍城的多邊形即為所求的多邊形，如圖1（c）所示；

（6）在爆區(qū)邊緣上的樣品，只在一側(cè)有相鄰樣品，而在另一側(cè)沒有相鄰樣品。這時，在沒有相鄰樣品的一側(cè)，以中心樣品為中心，畫一半徑為R的圓，然后在0、90°與±45°方向上分別做圓的切線，切線與有相鄰樣品一側(cè)的二分線相交就形成所求的多邊形，如圖1（d）所示。

以每一樣品為中心形成多邊形后，在每一多邊形內(nèi)，礦石品位為常數(shù)，且等于其中心樣品的品位。則第i個多邊形礦體的重量Ti由下式計算：

式中，Si為第i個多邊形的面積，γ為礦石容重，H為臺階高度，取15 m。

如果多邊形的品位xi大于邊界品位0.12%，則該多邊形即為礦石多邊形，所有礦石多邊形的集合就形成了該爆區(qū)的礦體，如圖2所示。

圖1 傳統(tǒng)多邊形法礦石圈定規(guī)則示意

圖2 爆區(qū)礦體圈定示意

爆區(qū)的礦石總量T為爆區(qū)內(nèi)所有礦石多邊形區(qū) 域臺階礦石重量之和，爆區(qū)的礦石平均品位為爆區(qū)內(nèi)各礦石多邊形的品位面積乘積之和除以爆區(qū)內(nèi)礦石面積之和，即：

式中，xi為礦石多邊形i的品位，n為爆區(qū)內(nèi)礦石多邊形個數(shù)。

2 傳統(tǒng)礦石圈定邊界線與鏟裝設(shè)備工作線對比

采用傳統(tǒng)水平斷面法的多邊形法圈定爆區(qū)礦體是比較成熟和普遍采用的礦石圈定方法，但該方法在對礦石進行圈定時未考慮礦山大型鏟裝設(shè)備的鏟斗寬度限制以及鏟裝設(shè)備的工作線特點，對采 用大型鏟裝設(shè)備的礦山來說會增大礦石的采礦貧化損失率。因此，傳統(tǒng)多邊形法不能有效地指導(dǎo)鏟裝設(shè)備對礦石邊界線的控制，也不能很好地反映礦山實際的采礦技術(shù)和管理水平。

以萊比塘爆區(qū)L-53-3001為例，按照傳統(tǒng)多邊形法進行的礦石圈定如圖3（a）所示，礦石量為24 286 m3。采用的挖掘機體型巨大，鏟斗尺寸長×寬×深=3000 mm×2500 mm×2000 mm，設(shè)備的動作笨拙，很難對傳統(tǒng)多邊形法礦石圈定中的鋸齒狀邊線進行準確控制，所以挖掘機的實際工作線不能準確按照多邊形法圈出的礦石區(qū)域邊界線進行采掘控制，造成礦石的采礦貧化損失率增大。挖掘機的實際工作路線見圖3（b），將傳統(tǒng)多邊形法礦石圈定邊線與挖掘機工作線作對比，結(jié)果如圖3（c）所示。兩者的差異部分見圖3（d），其中實線部分為貧化礦量，虛線部分為損失礦量。

圖3 傳統(tǒng)多邊形法礦石圈定邊線與挖掘機采掘線對比

根據(jù)圖3，可以計算出該爆區(qū)礦石采礦貧化率為3.41%，采礦損失率為5.95%。露天礦山的采礦貧化率一般為5%～8%，采礦損失率一般為3%～5%。結(jié)合萊比塘現(xiàn)有的爆區(qū)管理數(shù)據(jù)，如果使用傳統(tǒng)多邊形法規(guī)則圈定各個爆區(qū)礦體，那么整個萊比塘所有見礦爆區(qū)的采礦貧化損失率平均約為5%～6%。

3 礦石圈定方法優(yōu)化

傳統(tǒng)多邊形法圈定爆區(qū)礦體不滿足萊比塘銅礦的生產(chǎn)要求，主要是由于傳統(tǒng)多邊形法圈定的礦體邊界拐點過多，礦山為特大型露天礦山，選定的采礦設(shè)備均為大型設(shè)備，大型鏟裝設(shè)備的最小甄別寬度不能滿足對拐點過多礦石邊線的控制要求。因此，采用傳統(tǒng)多邊形法圈定礦石與項目采用的采礦設(shè)備和采礦工藝不匹配，會導(dǎo)致項目的采礦貧化損失率控制不理想[4]。

基于此，對礦石圈定的優(yōu)化研究必須總結(jié)出一套既兼顧傳統(tǒng)多邊形礦石圈定法的圈礦特點，又更接近大型采裝設(shè)備工作線特點的礦石圈定方法。具體圈定規(guī)則如下。

（1）利用Excel和3D Mine軟件將附帶穿孔信息的鉆孔繪制在3D Mine軟件繪圖板上。

（2）根據(jù)現(xiàn)有的礦石爆區(qū)炮孔間排距8 m×6 m和爆破后的效果檢查可以確定爆區(qū)最外側(cè)一排炮孔的拉裂范圍約為3.5 m，即可以確定最外側(cè)一圈炮孔外3.5 m為該爆區(qū)邊界。實際爆破時拉裂區(qū)的不均勻造成新爆區(qū)與相鄰爆區(qū)之間可能出現(xiàn)空白或重疊區(qū)域。相鄰爆區(qū)品位變化不大且重疊和空白區(qū)域很小，礦石圈定和計算時可以忽略不計，直接將相鄰爆區(qū)外邊線人為修改重合即可。

（3）根據(jù)爆破參數(shù)和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)分析，確定影響半徑R。本研究按照炮孔間排距設(shè)計參數(shù)確定為R=4.0 m。

（4）以每一個樣品為中心，2R為半徑畫圓，落在圓內(nèi)的樣品點，即為相鄰樣品點。

（5）若相鄰點之間樣品屬性相反（不同時為礦石，或不同時為廢石），則做相鄰點之間的中點，如圖4所示。

圖4 不同屬性樣品點中點標識

（6）依次連接所有相鄰點的中點即為礦石或廢石區(qū)域，如圖5所示。

圖5 礦石區(qū)域圈定

（7）在爆區(qū)邊緣上的樣品，只在一側(cè)有相鄰樣品，而在另一側(cè)沒有相鄰樣品。如果有相鄰點中點，則過最靠近爆區(qū)邊緣的相鄰點中點做爆區(qū)外邊線垂線；如果無相鄰點中點，則直接沿用爆區(qū)外邊界即可，如圖6所示。

圖6 邊緣樣品圈礦處理

將按照新規(guī)則圈定出的礦體邊界線與采用傳統(tǒng)多邊形法圈定的礦體邊界進行對比，如圖7所示。可以發(fā)現(xiàn)，礦石邊線拐點明顯減少，更符合大型鏟裝設(shè)備實際工作線的特點。本文將此礦石圈定的新規(guī)則命名為“相鄰點中點多邊形法”礦石圈定法。

利用計算機計算爆區(qū)圈定出的礦石區(qū)域面積S，礦石炮孔的見礦厚度為hi，炮孔礦石品位為xi，γ為礦石容重。則爆區(qū)的礦石儲量T和平均品位X為：

用此種方法回歸驗證以前所有礦石爆區(qū)儲量， 得出萊比塘銅礦目前各爆區(qū)的綜合采礦貧化損失率約為2.7%，與選礦廠反饋的金屬浸出數(shù)據(jù)基本 吻合。

圖7 相鄰點中點法與傳統(tǒng)多邊形法圈礦路徑對比

由圖7可知，采用相鄰點中點法的規(guī)則進行爆區(qū)礦石圈定，既結(jié)合了大型挖掘機鏟裝的實際工作線情況，便于更準確地控制礦體采裝邊線，又更適合爆區(qū)礦體圈定和儲量計算，能更好地指導(dǎo)現(xiàn)場采 礦生產(chǎn)[5]。

4 結(jié)論

（1）礦山的礦石圈定對采礦貧化損失率的控制起著重要作用，它也對礦山開采金屬量的計算有重要影響。

（2）采用傳統(tǒng)多邊形法圈定礦石時礦石邊界的鋸齒狀拐點過多，與大型采礦設(shè)備的工作線不匹配，會導(dǎo)致項目的采礦貧化損失率控制不理想。

（3）采用“相鄰點中點多邊形法”礦石圈定法進行礦石圈定，能使圈出的礦體邊界線拐點明顯減少，更符合大型鏟裝設(shè)備工作線的控制要求，將萊比塘銅礦采礦貧化損失率控制在2.7%左右。