牛世剛

(新疆八鋼礦業(yè)資源有限公司，新疆 烏魯木齊 830022)

0 引言

基于鐵礦石保供，B鋼鐵公司擬與國外T礦開展合作開發(fā)事宜。出于保密的要求，前期無法聘請?jiān)O(shè)計(jì)院對T礦開展相關(guān)研究工作，為了加快推進(jìn)項(xiàng)目，B鋼鐵公司充分發(fā)揮自有技術(shù)人員的作用，以所獲得的地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，通過采用多種方法對礦山可能達(dá)到的產(chǎn)能進(jìn)行驗(yàn)證，為企業(yè)前期的決策工作提供了可靠的依據(jù)，也為后期礦山生產(chǎn)中如何實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益起到了指導(dǎo)的作用。

1 T礦概況

1.1 自然地理?xiàng)l件

礦區(qū)地處山區(qū)，海拔1 900～2 200 m，山谷中僅有草本植被，為山羊放牧之地。氣候?yàn)楹浒敫稍餁夂?，冬季長且非常寒冷，礦區(qū)是該地區(qū)最寒冷的地區(qū)之一，冬季最低溫度可達(dá)零下 50 ℃或更低，夏季短而炎熱，夏季溫度可達(dá) 43 ℃或更高，降水很少，年降雨量僅 130 mm，礦區(qū)雖然交通條件較好，但是由于冬季天氣寒冷，工作條件非常艱苦，每年10月份需要停工冬休。

1.2 礦山地質(zhì)情況

該礦礦帶由磁鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦組成，呈透鏡狀，厚10 m，沿北西向延伸，走向長 4 km，寬2 km。從地質(zhì)建造上而言，礦體賦存于變質(zhì)板巖中，夾輝綠巖質(zhì)凝灰?guī)r和灰?guī)r地層(露頭上可見孔雀石變質(zhì)作用)，并被大量巖脈切穿。根據(jù)已有研究可知，赤鐵礦石發(fā)育角礫巖化和褐鐵礦化，鐵品位(TFe%)為 8%～48.55%，此外，還含有少量的銅、鉛和鎳金屬。該礦礦床是矽卡巖型磁鐵礦床，總體來說，磁鐵礦矽卡巖礦體產(chǎn)于鈣質(zhì)硅酸鹽接觸變質(zhì)帶中，鈣質(zhì)磁鐵礦矽卡巖形成于島弧環(huán)境，與鐵鎂質(zhì)(閃長巖)侵入體密切相關(guān)，磁鐵礦矽卡巖形成于大陸邊緣造山帶，與過渡帶白云質(zhì)容礦巖石中的長英質(zhì)深成侵入巖相伴，或者在區(qū)域上與富銅或富鎢的矽卡巖礦床密切相關(guān)。

1.3 地質(zhì)勘探情況

2013～2014年實(shí)施了兩個階段的槽探工程，2013年共完成了17個探槽，總長度為374.4 m；在 2014 年共完成了37個探槽，總長度為3 745 m。探槽布置與礦體垂直，從而揭露與含礦巖石的接觸界限。探槽的寬度和深度分別為1 m左右，共完成了54個探槽，采集了1 736個樣品。

2012～2014年實(shí)施了3個階段的鉆探工程，2012年完成了4個鉆孔，總長度為793.4 m，孔深為125～314 m；2013年完成了8個鉆孔，總長度為11 039 m，孔深為60～323 m，使用的是中國制造的HYDX-5A和HYDX6-A鉆桿；2014年完成了46個鉆孔，總長度為11 039 m，孔深為 150～520 m，鉆孔密度為100 m×100 m，方位角為225°，傾角為60°，鉆孔切穿礦體，該階段一共取樣3 351個，樣品的分析工作均由該國最優(yōu)技術(shù)實(shí)力的實(shí)驗(yàn)室完成。

2014年Micromine咨詢服務(wù)某公司按照《JORC2012規(guī)范》，利用勘探數(shù)據(jù)建立礦體模型，并利用模型以TFe15%為邊界品位對資源量進(jìn)行了估算，該鐵礦項(xiàng)目資源量估算和技術(shù)報告顯示，鐵礦石資源量為6 997.20 萬t，資源量統(tǒng)計(jì)情況見表1。

表1 資源量統(tǒng)計(jì)表

2 礦山產(chǎn)能驗(yàn)證

2.1 資源量核實(shí)

通過上述情況可以看出，Micromine 咨詢服務(wù)某公司提供的鐵礦石資源量為邊界品位(TFe%)為15%的量，通過調(diào)研該國對鐵礦最低工業(yè)品位的要求與我國一致，工業(yè)基礎(chǔ)也比較落后，因此，需要對資源量重新進(jìn)行估算圈定。通過獲得的地質(zhì)數(shù)據(jù)資料，建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、礦體實(shí)體模型、塊體模型，地質(zhì)模型見圖1。經(jīng)過計(jì)算,以TFe 25%為邊界品位估算鐵礦石資源量有2 543.47 萬t。

圖1 地質(zhì)模型

2.2 技術(shù)上可能的產(chǎn)能驗(yàn)證

根據(jù)地質(zhì)報告及所獲得的地質(zhì)圖件分析，礦區(qū)范圍內(nèi)地形比較平緩，溝谷切割不深，溝谷多呈“U”字型，屬中低山丘地形，最高標(biāo)高2 166 m，最低標(biāo)高1 898 m，相對高差最高268 m。根據(jù)礦體賦存條件，礦體均出露到地表，埋藏不深，適于采用露天方式開采。

2.2.1 技術(shù)上可行產(chǎn)能確定的主要原則

1)以工業(yè)礦量為基礎(chǔ)，對平均控制深度240 m以上的礦量分12 m高度的臺階計(jì)算見表2。

表2 分臺階礦量計(jì)算表

續(xù)表

2)2 m3液壓鏟臺年綜合效率取90～120 萬t。

3)最小工作平臺寬35 m。

4)礦石損失率為5%，廢石混入率為5%，回收率95%。

5)出入溝縱坡坡度8%。

2.2.2 采場能力驗(yàn)證

1)按年下降速度驗(yàn)證。通過分段礦量估算，優(yōu)勢分層2 022～1 878 m水平之間以12 m為分段高度，平均分段礦量為138.68 萬t；2 m3液壓鏟年掘溝速度為15.61 米/年，礦山露天開采可能達(dá)到生產(chǎn)能力按下式計(jì)算[1]：

式中：A—可能達(dá)到生產(chǎn)能力，萬t/a；p—可采分層礦量，138.68萬t；v—年下降速度，15.61米/年；h—臺階高度12 m；n—礦石回采率，取95%；e—廢石混入率，取5%。

按此公式計(jì)算結(jié)果為181.32萬t/a。

2)按采礦工作面可布置挖掘機(jī)臺數(shù)驗(yàn)證。根據(jù)礦體賦存條件、地形特點(diǎn)以及技術(shù)上可行產(chǎn)能確定的主要原則，各工作水平采礦工作面可至少布置2臺液壓鏟工作，2 m3液壓鏟效率為90～120 萬t/臺.a。因此，按可布置液壓鏟工作臺數(shù)驗(yàn)證，可滿足180 萬t/a礦石規(guī)模要求。

綜合上述技術(shù)分析驗(yàn)證，在技術(shù)上T礦礦石規(guī)模180 萬t/a是可行的。

2.2.3 技術(shù)可行條件下境界圈定結(jié)論

以礦權(quán)范圍界限及最終邊坡角度43°為參考，對境界進(jìn)行圈定后，通過礦巖量統(tǒng)計(jì)，境界內(nèi)可采出礦量約1 700 萬t，巖石量約27 578 萬t，剝采比16.22 t/t，通過以上數(shù)據(jù)可以看出只考慮技術(shù)因素，圈定結(jié)果體現(xiàn)為剝采比過大不符合生產(chǎn)實(shí)際，需要進(jìn)一步進(jìn)行經(jīng)濟(jì)驗(yàn)證。

2.2 經(jīng)濟(jì)上合理的產(chǎn)能驗(yàn)證

經(jīng)濟(jì)上合理的產(chǎn)能驗(yàn)證，以解譯估算的資源量為基礎(chǔ)，采用了較先進(jìn)的露天境界優(yōu)化軟件，優(yōu)化圈定露天開采境界，盡可能多的圈進(jìn)礦量，多回收礦產(chǎn)資源；所圈定的露天采礦場的最終邊坡角不大于或等于露天邊坡穩(wěn)定所允許的角度，以保證露天采礦場的安全生產(chǎn)。其理論基礎(chǔ)[2]是露天境界優(yōu)化時，優(yōu)化過程完全模擬了露天礦的開采過程，露天開采過程是一個使礦區(qū)內(nèi)原始地貌連續(xù)發(fā)生變形的過程，在開采過程中，或是山包消失，或是形成深度和廣度不斷增加的坑體(即采場)，而采場的邊坡必須能夠在較長的時期內(nèi)保持穩(wěn)定，不發(fā)生滑坡。為滿足邊坡穩(wěn)定性要求，邊坡坡面與水平面的夾角(即最終邊坡角)不能超過某一最大值，境界優(yōu)化就是在最終邊坡角對最終境界形態(tài)的約束下，自上而下模擬采礦過程并按照經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)求得采出礦石時利潤最大情況下的坑體(即采場)的具體位置。采取的方法是以露天的開采成本不大于井下的開采成本為原則，費(fèi)用選取參照該地區(qū)具有優(yōu)勢競爭力礦山的成本費(fèi)用情況，井下成本109.27 元/t，露天礦石開采成本44.68 元/t，巖石成本8.52 元/t；通過三維軟件3Dmine對露天境界優(yōu)化模擬，最優(yōu)境界參數(shù)情況見表3。

表3 最優(yōu)境界參數(shù)表

根據(jù)采礦工藝參數(shù)，圈定露天開采終了圖后，經(jīng)計(jì)算開采礦量1 063萬t，巖石量6 165萬t，采剝總量7 228萬t，封閉圈以下深凹露天礦深度120 m，山坡露天礦高度120 m，露天開采終了圖見圖2，各分層礦巖量見表4。

表4 分層礦巖量表

圖2 露天開采終了圖

通過分層礦巖量表的統(tǒng)計(jì)，根據(jù)采礦工藝參數(shù)限制及下降速度的分析論證，礦山基建完成后產(chǎn)能約在105.40 萬t/a。因此，通過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面綜合驗(yàn)證，建議選取產(chǎn)能為100萬t/a。

3 結(jié)語

綜上，針對礦業(yè)投資項(xiàng)目，技術(shù)人員對露天產(chǎn)能的驗(yàn)證不能單獨(dú)只考慮技術(shù)方面的問題，而是要更多的從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，論證經(jīng)濟(jì)上合理的產(chǎn)能情況，這樣可以為企業(yè)前期的決策工作提供更可靠的依據(jù)。