某大型露天礦山采剝計(jì)劃編制方法

周曉將，畢惠珍

(洛陽(yáng)欒川鉬業(yè)集團(tuán)股份有限公司， 河南 洛陽(yáng)市 471500)

0 引 言

露天采剝計(jì)劃按時(shí)間跨度分為長(zhǎng)期計(jì)劃、年度計(jì)劃與短期采剝計(jì)劃。長(zhǎng)期計(jì)劃指礦山整個(gè)服務(wù)期間采剝順序的安排，年度計(jì)劃指一年內(nèi)的采剝順序安排，要細(xì)分到季[1]。月度生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、五日預(yù)報(bào)計(jì)劃及日配礦執(zhí)行計(jì)劃屬短期采剝計(jì)劃范疇。年采剝計(jì)劃是五年規(guī)劃指標(biāo)的具體化，短期采剝計(jì)劃是年計(jì)劃分步實(shí)施的基礎(chǔ)和依靠。

1 礦山簡(jiǎn)介

1.1 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)是一個(gè)由地采轉(zhuǎn)露采的老礦山，是一個(gè)典型的鉬鎢共生礦床[2]。鉬礦體位于巖體內(nèi)外接觸帶上，矽卡巖與輝鉬礦化在空間上共生[3]。含礦巖石主要為矽卡巖，其次為長(zhǎng)英角巖、透輝石斜長(zhǎng)石角巖和花崗巖；礦石類型以侵染狀和細(xì)脈狀為主；礦體呈似層狀，鉬礦化強(qiáng)度沿傾向表現(xiàn)為北強(qiáng)南弱；沿走向表現(xiàn)為東強(qiáng)西弱。鎢礦化強(qiáng)度在水平方向上表現(xiàn)為北強(qiáng)南弱，東弱西強(qiáng)。在垂直方向上鎢礦化呈現(xiàn)出上貧下富的規(guī)律性變化[4]。

1.2 礦山開(kāi)采現(xiàn)狀

礦區(qū)平面分布面積達(dá) 2.06 km2，平均厚度182.44 m。礦床開(kāi)采技術(shù)條件中等，可選性較好。鉬礦地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)20億t，位居亞洲第一，世界第三。自上世紀(jì)六十年代至 2005年底前以地采為主，為合理利用資源，上世紀(jì)90年代初，開(kāi)始露天建設(shè)，2006年7月形成30000 t/d的露天生產(chǎn)規(guī)模[5]。

根據(jù)采場(chǎng)現(xiàn)階段開(kāi)采現(xiàn)狀，按采場(chǎng)空區(qū)賦存情況及礦石可選性和品位高低將采場(chǎng)分為南部區(qū)、中部區(qū)、北部區(qū)三個(gè)采剝區(qū)域（見(jiàn)圖 1），南部區(qū)為1318水平以上、橫V線以南范圍內(nèi)，區(qū)域內(nèi)主要存在D區(qū)空區(qū)群，巖性以硅灰石角巖型為主，礦石品位為高鉬低鎢類為主。中部區(qū)為 1318水平以上、橫V線以南范圍內(nèi)，中部區(qū)為難選礦石集中區(qū)，區(qū)域內(nèi)基本無(wú)空區(qū)，巖性以透斜角巖型為主，礦石品位為低鉬高鎢類為主。北部區(qū)為1318（含）水平以下，區(qū)域內(nèi)主要存在E區(qū)空區(qū)群，巖性以矽卡巖型為主，礦石品位為高鉬高鎢類為主。

圖1 采剝區(qū)域分區(qū)圖

2 年度及短期采剝計(jì)劃編制

2.1 年度采剝計(jì)劃

每年9月份，礦山公司技術(shù)科、地測(cè)科、安全地壓科、生產(chǎn)銷售科配合生產(chǎn)管理部，依據(jù)“礦山總體設(shè)計(jì)”和集團(tuán)總部下年度生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)、結(jié)合各選礦公司生產(chǎn)能力和礦山公司本年度1～9月各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)完成情況，編制“__年度礦山采剝計(jì)劃”。計(jì)劃內(nèi)容主要包括：采剝總量、采礦量、剝離量、出礦品位、剝采比，穿孔量、爆破量、運(yùn)輸功、采空區(qū)處理方案、設(shè)備配置、計(jì)劃編制說(shuō)明、采剝計(jì)劃圖（見(jiàn)圖2）。

圖2 2019年采剝計(jì)劃圖

2.2 季度生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃

每季度最后一個(gè)月的 20日開(kāi)始，技術(shù)科根據(jù)“__年度礦山采剝計(jì)劃”，結(jié)合礦山公司本季度生產(chǎn)完成情況，編制下一季度的“__季度生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃”。計(jì)劃主要內(nèi)容包括：采剝總量、采礦量、剝離量、出礦品位、剝采比、穿孔量、爆破量、運(yùn)輸功、采空區(qū)處理計(jì)劃、設(shè)備配置、計(jì)劃編制說(shuō)明、采剝計(jì)劃圖等。編制完成后，由生產(chǎn)、技術(shù)副經(jīng)理組織技術(shù)科、生產(chǎn)銷售科、地測(cè)科、安全地壓科、各車間進(jìn)行會(huì)審?fù)ㄟ^(guò)后，季度末由技術(shù)科下達(dá)實(shí)施。

2.3 月生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃

每月 20日開(kāi)始，技術(shù)科根據(jù)“季度生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃”，結(jié)合當(dāng)月生產(chǎn)實(shí)際情況，編制下月“__月生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃”。計(jì)劃主要內(nèi)容包括：上月份的生產(chǎn)情況概括、總結(jié)分析、本月份的重點(diǎn)工作和技術(shù)組織措施；月采剝技術(shù)計(jì)劃綜合平面圖；月主要采剝技術(shù)計(jì)劃指標(biāo)；各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；各臺(tái)階爆破量；各臺(tái)階采出礦、巖量；穿孔量；單臺(tái)電鏟/挖掘機(jī)鏟裝量；運(yùn)輸功；排土場(chǎng)設(shè)置。編制完成后，月末由技術(shù)科下達(dá)實(shí)施。

2.4 原礦五日預(yù)報(bào)

每月月末，生產(chǎn)銷售科依據(jù)“__月生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃”和地測(cè)科提供的臺(tái)階礦石質(zhì)量分布圖，編制《原礦五日預(yù)報(bào)》，每五日預(yù)報(bào)一次?！对V五日預(yù)報(bào)》內(nèi)容包括：各臺(tái)階具體作業(yè)量、品位、巖性、氧化率，當(dāng)期計(jì)劃與上期計(jì)劃偏差率。編制完成后，報(bào)生產(chǎn)銷售科長(zhǎng)審核，生產(chǎn)副經(jīng)理審批后執(zhí)行。

2.5 日配礦計(jì)劃編制與執(zhí)行控制表

每日14:30之前，配礦管理員根據(jù)《原礦五日預(yù)報(bào)》，以配礦系統(tǒng)為平臺(tái)，通過(guò)GPS定位技術(shù)提取各參與供礦鏟裝設(shè)備品位信息，結(jié)合月計(jì)劃任務(wù)完成進(jìn)度情況綜合考慮各鏟裝點(diǎn)作業(yè)難易程度編制《日配礦計(jì)劃編制與執(zhí)行控制表》（見(jiàn)表 1）。主要內(nèi)容包括：爆堆編號(hào)、鏟裝設(shè)備編號(hào)、原礦質(zhì)量指標(biāo)（鉬品位、鎢品位、銅品位、氧化率）、當(dāng)日各碎礦站入礦量、巖性。計(jì)劃編制完成后由地測(cè)科地質(zhì)技術(shù)員審核，生產(chǎn)銷售科科長(zhǎng)審批。當(dāng)班調(diào)度根據(jù)《日配礦計(jì)劃》要求控制當(dāng)班原礦質(zhì)量?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)度員監(jiān)督作業(yè)設(shè)備是否按計(jì)劃位置擺放，是否超范圍作業(yè)。每日 10點(diǎn)前，由配礦管理員檢查前日配礦執(zhí)行完成情況并編寫《日配礦計(jì)劃執(zhí)行反饋表》；《日配礦計(jì)劃執(zhí)行反饋表》主要反饋前一日原礦礦量、品位、氧化率、巖性配比等指標(biāo)完成情況。

3 采剝計(jì)劃編制中采用的技術(shù)手段

3.1 資料整理

收集礦山基礎(chǔ)地質(zhì)、測(cè)量資料，包括原始地勘地質(zhì)模型、生產(chǎn)勘探模型、牙輪鉆鉆孔樣模型、礦山地質(zhì)剖面圖、最新的采場(chǎng)現(xiàn)狀模型與中長(zhǎng)期期開(kāi)采計(jì)劃模型、對(duì)設(shè)備擺布有影響的空區(qū)模型、主要技術(shù)指標(biāo)等方面。采用 Surpac、3DMine礦業(yè)工程軟件作為地質(zhì)、測(cè)量數(shù)據(jù)分析工具，選用西建大開(kāi)發(fā)的基于 GPS配礦動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)為配礦數(shù)據(jù)輸入和輸出平臺(tái)。

表1 日配礦計(jì)劃編制與執(zhí)行控制計(jì)劃表

3.2 數(shù)據(jù)分析

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析，首先進(jìn)行塊體模型數(shù)據(jù)與礦山地質(zhì)取樣數(shù)據(jù)鉬鎢品位誤差分析（見(jiàn)表2），其次以分析校對(duì)后的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)指導(dǎo)年、季度采剝計(jì)劃編制。

（2）對(duì)每個(gè)爆區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，用十字開(kāi)槽法對(duì)鉆孔進(jìn)行取樣化驗(yàn)。炮孔品位數(shù)據(jù)按不同品位級(jí)別劃分區(qū)域形成經(jīng)緯度數(shù)據(jù)文件（見(jiàn)表 3）并導(dǎo)入配礦動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)用于指導(dǎo)月生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃和原礦五日預(yù)報(bào)編制。

表2 塊體模型數(shù)據(jù)與礦山地質(zhì)取樣數(shù)據(jù)誤差分析

表3 經(jīng)緯度數(shù)據(jù)文件

（3）參與配礦的設(shè)備安裝GPS定位設(shè)備，實(shí)時(shí)定位設(shè)備開(kāi)采狀態(tài)、實(shí)時(shí)顯示設(shè)備鏟裝范圍的礦巖性質(zhì)并傳輸至數(shù)據(jù)中心。根據(jù)各爆堆點(diǎn)至各碎礦站的運(yùn)距不同優(yōu)選運(yùn)距最短的計(jì)劃方案。

（4）根據(jù)鉬鎢指標(biāo)的相互關(guān)系配礦系統(tǒng)選用線性規(guī)劃模型來(lái)進(jìn)行自動(dòng)化配礦[6]。配礦模型如下：

式中，δ表示鉬鎢金屬量的偏差；cj為第j開(kāi)采點(diǎn)與計(jì)劃品位g的偏差，xij是第j開(kāi)采點(diǎn)運(yùn)到第i入站的礦石量；Aj是第 j開(kāi)采點(diǎn)的最大能力；Qj為第 j開(kāi)采點(diǎn)當(dāng)班任務(wù)量；Qir為第i開(kāi)采點(diǎn)的鏟裝能力；pj、ph和pi分別為第j開(kāi)采點(diǎn)的推進(jìn)品位、計(jì)劃配入的最高品位和最低品位。

（5）礦巖量、品位、生產(chǎn)能力、推進(jìn)位置等對(duì)礦山生產(chǎn)效益均有重要影響[7]。根據(jù)配礦模型給出的方案在滿足鉬礦供給前提下最大可能減少鎢礦資源的損失，采用分支定界方法求解線性方程組得到最優(yōu)的日配礦計(jì)劃編制與執(zhí)行控制計(jì)劃表并導(dǎo)入動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。

4 存在問(wèn)題

（1）采剝計(jì)劃執(zhí)行需通過(guò)生產(chǎn)部門全力配合，計(jì)劃編制部門不直接面向生產(chǎn)。計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中往往因人為因素導(dǎo)致計(jì)劃非不可抗力因素變更，計(jì)劃完成度很難達(dá)預(yù)期效果。

（2）三維軟件應(yīng)用普及與投入力度不夠，因軟件使用數(shù)量的限制，導(dǎo)致大部分技術(shù)人員不能經(jīng)常性的進(jìn)行軟件操作。

（3）技術(shù)人員使用習(xí)慣上存在問(wèn)題，因各類礦業(yè)軟件各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，在使用 Surpac還是3DMine或是CAD的問(wèn)題上總是眾說(shuō)紛紜。

（4）公司現(xiàn)有配礦平臺(tái)在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方面計(jì)算便捷但不能與三維礦業(yè)軟件交互工作，下一步應(yīng)積極運(yùn)用Minesched進(jìn)行短期采剝計(jì)劃編制[8]。

（5）采剝計(jì)劃的可行與否來(lái)源于地測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與及時(shí)性，需要建立準(zhǔn)確度高的勘探地質(zhì)、生產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)并及時(shí)更新復(fù)查。

（6）隨著生產(chǎn)及公司決策的變化，采剝計(jì)劃變更不能及時(shí)跟進(jìn)，可能出現(xiàn)無(wú)計(jì)劃或超計(jì)劃開(kāi)采狀態(tài)。

5 結(jié) 語(yǔ)

世界先進(jìn)國(guó)家礦業(yè)生產(chǎn)已進(jìn)入4.0時(shí)代，我國(guó)也應(yīng)將信息化生產(chǎn)作為主要發(fā)展方向[9]。采剝計(jì)劃編制更應(yīng)迎合時(shí)代的發(fā)展，編制程序和方法的選擇對(duì)計(jì)劃執(zhí)行質(zhì)量有著決定性影響。對(duì)生產(chǎn)成本高低影響極大，鉬鎢品位每提高或降低 1%，影響礦山經(jīng)營(yíng)成本近千萬(wàn)元。一份完善的采剝計(jì)劃應(yīng)有系統(tǒng)性的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)支持，包括對(duì)過(guò)往數(shù)據(jù)分析、未開(kāi)采區(qū)域預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等方面。三道莊礦區(qū)近幾年來(lái)采剝計(jì)劃編制執(zhí)行效果來(lái)看本計(jì)劃編制方法具有依據(jù)性強(qiáng)、可操作性強(qiáng)、精度高、計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中原礦品位波動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。