苑雪超,門建兵,駱貞江

國外某礦山開采截止品位的計(jì)算和礦體圈定

苑雪超,門建兵,駱貞江

(中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西 南昌 330031)

隨著國家“一帶一路”政策的支持和鼓勵(lì)，越來越多的礦企走出國門，走向國外開發(fā)礦山，但由于礦產(chǎn)當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施和建設(shè)條件的不完善，開采成本相比國內(nèi)一般較高，因此選擇一個(gè)合理的開采截止品位對(duì)于礦山建設(shè)和后期運(yùn)營至關(guān)重要?；诜侵弈车V山詳查報(bào)告和礦體地質(zhì)模型，根據(jù)擬采用的采選工藝及相關(guān)成本和稅費(fèi)計(jì)算礦山開采的截止品位，并根據(jù)計(jì)算得出的截止品位重新圈定礦體。結(jié)果表明，資源儲(chǔ)量由原詳查報(bào)告的8120萬t減少到3773萬t，銅、鈷品位分別從0.99%和0.38%提高到1.34%和0.61%。礦山按計(jì)算得出的截止品位進(jìn)行開采，可大大降低開采成本，提高盈利能力。

截止品位;詳查報(bào)告;地質(zhì)模型;開采成本;資源儲(chǔ)量

非洲某礦區(qū)范圍內(nèi)存在中礦體、主礦體、西礦體、西南礦體、北礦體、南Ⅰ礦體、南Ⅱ礦體、東Ⅰ礦體、東Ⅱ礦體及深部礦體等多個(gè)銅鈷礦體，其中一期工程南Ⅱ礦體露天開采已建成投產(chǎn)，采選規(guī)模為99萬t/a。

1 礦山開采技術(shù)條件與采選工藝

深部礦體位于南Ⅱ礦體的下部，為厚大層狀礦床，賦存標(biāo)高約964~1326 m，埋深約230~540 m，礦體傾角為5°～10°，南北寬約400~900 m，東西長約1300 m，厚約20~50 m。礦體厚度、銅、鈷品位在空間上存在較大差異，銅、鈷品位分布整體上呈現(xiàn)兩大特征：一是在平面上，礦體南東部的銅、鈷品位較高而北西部品位較低；二是主要含礦層位呈現(xiàn)中部銅、鈷品位高，頂、底板銅、鈷品位逐漸 變低。

深部礦體的礦體和頂板圍巖穩(wěn)固，底板圍巖穩(wěn)定性較差，礦區(qū)工程地質(zhì)條件屬中等類型。礦床頂板溶蝕裂隙發(fā)育，富水性強(qiáng)，屬水文地質(zhì)條件復(fù)雜的巖溶充水礦床。礦山開采條件屬以水文地質(zhì)問題為主的開采技術(shù)條件復(fù)雜的礦山。

根據(jù)前期工作，深部礦體擬采用地下開采，開采規(guī)模為198萬t/a。礦山開拓?cái)M采用雙斜坡道+副井開拓形式，設(shè)上行和下行斜坡道各1條，斜坡道負(fù)責(zé)礦石、廢石和材料的運(yùn)輸，副井負(fù)責(zé)提升人員，同時(shí)設(shè)回風(fēng)井用于回風(fēng)。井下礦、廢石通過鏟運(yùn)機(jī)直接鏟裝至卡車經(jīng)中段運(yùn)輸巷道和上行斜坡道運(yùn)至地表選廠，空車經(jīng)下行斜坡道和中段運(yùn)輸巷道進(jìn)入采場；材料由下行斜坡道和中段運(yùn)輸巷道進(jìn)入各中段采場，卸車后由中段運(yùn)輸巷道經(jīng)上行斜坡道返回地表；人員由專用車輛經(jīng)下行斜坡道和中段運(yùn)輸巷道進(jìn)入采場（亦可由副井罐籠進(jìn)入各中段后進(jìn)入采場），空車經(jīng)中段運(yùn)輸巷道和上行斜坡道返回地表。井下礦石、廢石、人員和材料運(yùn)輸車輛形成一個(gè)環(huán)形運(yùn)輸線路。副井位于礦區(qū)東北部錯(cuò)動(dòng)范圍外，設(shè)罐籠用于人員上下，同時(shí)零星材料亦可從該井進(jìn)入井下各中段，供水、排水及供電等管纜亦布置在該井內(nèi)。

采礦方法為盤區(qū)式階段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘?，盤區(qū)沿礦體走向布置，沿走向方向長60 m，沿傾向方向長250~300 m，盤區(qū)間留設(shè)20 m寬間柱。盤區(qū)內(nèi)劃分礦房和礦柱，跨度均為18 m。礦房和礦柱分兩步驟進(jìn)行回采，一步回采礦房，采空區(qū)采用膠結(jié)充填接頂；二步回采礦柱，采空區(qū)嗣后低強(qiáng)度膠結(jié)充填。

選廠碎磨擬采用半自磨+球磨+頑石破碎的半自磨工藝，選別采用一粗三掃三精的全浮選流程，產(chǎn)品為硫化銅鈷精礦。

2 截止品位計(jì)算

2.1 詳查報(bào)告資源量

礦山2010年委托國內(nèi)地勘部門完成了深部礦體的普查報(bào)告，為加快深部礦體的開發(fā)建設(shè)工作，2018年又委托國內(nèi)地勘部門完成了礦床詳查報(bào)告，并依據(jù)勘探數(shù)據(jù)建立了礦床地質(zhì)模型。

根據(jù)詳查報(bào)告，深部礦體地質(zhì)勘查以100 m× 100 m網(wǎng)度求控制的資源量，以200 m×200 m網(wǎng)度求推斷的資源量，在勘探工程控制范圍內(nèi)，礦體達(dá)到了詳查控制程度，確定礦體為第II類勘查類型。詳查報(bào)告中礦體圈定采用國內(nèi)礦山的工業(yè)指標(biāo)，即Cu 0.5%、Co 0.1%，共探獲資源量8120.41萬t，平均品位Cu 0.99%，Co 0.38%，其中332級(jí)別資源量6265.7萬t，平均品位Cu 1.00%，Co 0.39%，333級(jí)別資源量1854.71萬t，平均品位Cu 0.94%，Co 0.34%，礦床屬厚大高品位銅鈷礦床。

2.2 截止品位計(jì)算

考慮到礦區(qū)當(dāng)?shù)氐V山建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施等條件，并綜合一期開采實(shí)際和礦區(qū)附近其他類似礦山生產(chǎn)實(shí)際（該國其他地下開采礦山目前普遍開采Cu品位＞3%的礦體），本文認(rèn)為詳查報(bào)告中采用國內(nèi)圈礦工業(yè)指標(biāo)Cu 0.5%、Co 0.1%不切合實(shí)際，該指標(biāo)下開采無法負(fù)擔(dān)礦山開采成本，礦山建成后將持續(xù)處于虧損狀態(tài)。鑒于礦山地處非洲，且當(dāng)?shù)卣植环€(wěn)定，本文分析礦體賦存條件后，認(rèn)為礦山開采過程中可適當(dāng)“采富留貧”，盡量多回采礦體中間部位的富礦，對(duì)靠近頂、底板的低品位礦石適當(dāng)進(jìn)行選擇性開采。

因此，鑒于當(dāng)?shù)貙?shí)際情況和Cu、Co市場行情，本文結(jié)合礦山當(dāng)?shù)夭傻V成本、選礦成本、其他費(fèi)用、權(quán)稅費(fèi)、采選指標(biāo)、當(dāng)量系數(shù)、計(jì)價(jià)系數(shù)等參數(shù)對(duì)開采截止品位進(jìn)行重新計(jì)算，主要數(shù)據(jù)見表1。

表1 截止品位計(jì)算數(shù)據(jù)

=(采礦+選礦+輔助+其他)/( 1?)///(1?)/（1）

式中，為截止品位，%；采礦為采礦成本，噸礦成本；選礦為選礦成本，噸礦成本；輔助為輔助成本，噸礦成本；其他為其他成本，噸礦成本；為稅費(fèi)，以銷售收入為稅基計(jì)算；為金屬價(jià)格，長期預(yù)測市場價(jià)格；為選礦回收率，%；為開采貧化率，%；為計(jì)價(jià)系數(shù)。

將表1中數(shù)據(jù)代入式（1），得到Cu開采截止品位為3.32%，Co開采截止品位為0.40%，Co/Cu當(dāng)量系數(shù)8.3。即，只有開采礦體單Cu品位達(dá)到3.32%或單Co品位達(dá)到0.40%的礦體時(shí)，礦山才能處于盈利狀態(tài)。

3 重新估算資源儲(chǔ)量

基于計(jì)算得出的邊界品位（Cu 3.32%、Co 0.40%，Co/Cu當(dāng)量系數(shù)8.3）和地勘單位提供的礦體地質(zhì)模型，本文采用Datamine礦業(yè)軟件對(duì)礦體進(jìn)行圈定并計(jì)算資源儲(chǔ)量，計(jì)算后深部礦體地質(zhì)資源儲(chǔ)量為3773.91萬t，平均地質(zhì)品位Cu 1.34%，Co 0.61%，其中332級(jí)別資源儲(chǔ)量3064.05萬t、平均品位Cu 1.35%、Co 0.61%，333級(jí)別資源儲(chǔ)量709.87萬t、平均品位Cu 1.30%、Co 0.63%，說明深部礦體為以鈷金屬為主的高品位礦床。

按類似以往礦山資源儲(chǔ)量升為設(shè)計(jì)利用儲(chǔ)量的經(jīng)驗(yàn)，本文考慮資源利用率可信度系數(shù)332=1、333=0.7，深部礦體設(shè)計(jì)利用資源儲(chǔ)量共約為3560.95萬t，平均地質(zhì)品位Cu 1.34%，Co 0.61%。按照198萬t/a規(guī)模計(jì)算，考慮損失、貧化后，礦山服務(wù)年限約18 a服務(wù)年限較《有色金屬采礦設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于新建地下大型礦山服務(wù)年限大于25 a的要求偏短，但考慮到礦山地處政局不穩(wěn)定的非洲，且隨著補(bǔ)勘進(jìn)行，資源量仍有可能增加，加之礦體頂、底板尚有大量低品位礦石，服務(wù)年限存在延長的可能性，因此礦山服務(wù)年限亦在合理范圍內(nèi)。

重新圈定礦體后，礦體的埋深、賦存深度和傾角等參數(shù)基本未發(fā)生較大變化，礦體的主要變化是厚度明顯變?。ㄖ饕蚴翘蕹隧?、底板的低品位礦石），同時(shí)局部地段呈現(xiàn)分支復(fù)合現(xiàn)象，礦體中間伴有低品位夾石。

從資源量方面看，重新圈定礦體后資源儲(chǔ)量為原詳查報(bào)告的46.5%，其余53.5%資源為低品位礦體，低品位資源占比較大；其中332和333級(jí)別工業(yè)礦體資源量分別為原詳查報(bào)告的48.9%和38.3%，333級(jí)別礦體資源儲(chǔ)量變化略大于332級(jí)別礦體資源儲(chǔ)量。

從礦體品位方面看，重新圈定礦體后，礦體Cu、Co品位分別較原詳查報(bào)告提高35.4%和60.5%，Co品位提高尤為顯著。其中，332級(jí)別礦體Cu、Co品位分別較原詳查報(bào)告提高35.0%和55.4%；333級(jí)別礦體Cu、Co品位分別較原詳查報(bào)告提高38.3%和84.4%。

從礦體含金屬量方面看，重新圈定礦體后，礦體含Cu、Co金屬量分別為原詳查報(bào)告的62.9%和74.6%。其中，332級(jí)別礦體含Cu、Co金屬量分別為原詳查報(bào)告的66.0%和76.0%；333級(jí)別礦體含Cu、Co金屬量分別為原詳查報(bào)告的51.9%和69.3%。

對(duì)比礦體資源儲(chǔ)量和金屬量變化，重新圈定礦體后，資源儲(chǔ)量為原詳查報(bào)告的46.5%，礦體中金屬量分別為原詳查報(bào)告的62.9%和74.6%，礦體中金屬量變化幅度明顯小于資源儲(chǔ)量變化幅度，說明重新圈定礦體后剔除的低品位礦體Cu、Co品位明顯低于原詳查報(bào)告中礦體平均品位。

根據(jù)礦體賦存情況和品位分布狀態(tài)，低品位資源占比53.5%，且主要集中在工業(yè)礦體頂、底板，礦山在開采實(shí)際過程中，可適當(dāng)減小損失、提高圍巖的混入率，適當(dāng)加大對(duì)低品位礦體的回收；待金屬價(jià)格上漲到一定高度時(shí)，對(duì)低品位礦體適當(dāng)進(jìn)行選擇性回收。

[1] 《采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)(礦床開采卷)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1989:1513-1520.

[2] 楊 殿.金屬礦山地下開采[M].長沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社,1999.

[3] 解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2008.

[4] 古德生,李夕兵.現(xiàn)代金屬礦床開采科學(xué)技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2006.

[5] 趙金三.中深孔機(jī)械化采礦法在凡口礦的應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開發(fā), 2000,20(12):8-9.

[6] 盧 霞.盤區(qū)上向中深孔配套機(jī)械化采礦法實(shí)踐[J].采礦技術(shù),2001, 1(3):22-24.

(2019-06-21)

苑雪超(1983—)，男，河北保定人，工程師，主要從事礦山設(shè)計(jì)工作，Email：yuanxuechao@nerin.com。