露天礦爆區(qū)圈定對(duì)礦石損失貧化率影響的思考及建議

宋小美 蘇富彬 堅(jiān)潤(rùn)堂

【摘? ?要】礦石和廢石之間的界線(xiàn)確定是否合理直接影響到礦石的損失貧化率。就目前爆區(qū)界線(xiàn)的圈定方法存在的問(wèn)題，提出了將炮孔巖粉數(shù)據(jù)和地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)相結(jié)合建立爆區(qū)實(shí)體模型，以改進(jìn)加權(quán)Voronoi圖法對(duì)爆區(qū)礦石空間品位分布進(jìn)行合理估值，以市場(chǎng)波動(dòng)確定邊際品位，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)圈定爆區(qū)界線(xiàn)等建議。

【關(guān)鍵詞】爆區(qū)圈定;損失貧化率;礦石界線(xiàn)

引言

礦產(chǎn)資源賦存于地下，與地質(zhì)條件緊密相關(guān)。而地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性使得礦產(chǎn)資源賦存具有多樣性，多種可用礦石元素并存、礦石品位分布不一、礦與石夾夾而生，因此，礦石的開(kāi)采必然會(huì)伴隨著礦石的損失和貧化。要提高礦產(chǎn)資源的綜合利用率，就要控制礦石的損失貧化率。爆區(qū)的圈定是影響礦石損失貧化率的重要因素，關(guān)系到穿爆工藝的設(shè)計(jì)[1]、礦石鏟裝、礦石配礦優(yōu)化等，這均會(huì)直接影響礦石和巖石的混合量，而目前大部分礦山企業(yè)在這方面并未進(jìn)行深入地研究解決，基于此，本文對(duì)礦石開(kāi)采爆區(qū)圈定對(duì)礦石的損失貧化的影響進(jìn)行研究，為控制礦石損失貧化提出建議，提高礦石的綜合利用率。

1.露天礦爆區(qū)的圈定

1.1爆區(qū)圈定的內(nèi)涵

爆區(qū)圈定指在單元爆區(qū)中作為礦石鏟裝送入選廠(chǎng)的礦巖界線(xiàn)的圈定，并不是指根據(jù)邊際品位確定的礦塊與廢石的邊界。在實(shí)際的礦石開(kāi)采過(guò)程，由于礦床的賦存的特殊性和作業(yè)技術(shù)的限制，無(wú)法做到礦石和廢石完全分離，部分廢石被當(dāng)成礦石送入選廠(chǎng)或部分礦石被當(dāng)成廢石丟棄，這也是礦山開(kāi)采中造成礦石損失貧化的重要原因。

1.2爆區(qū)圈定與礦石損失貧化的關(guān)系

礦巖界線(xiàn)是作業(yè)人員進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)和劃定礦巖鏟裝界線(xiàn)的基礎(chǔ)，是影響邊界巖石混入量的重要因素，是控制礦石損失貧化率的重要因素。在礦石開(kāi)采作業(yè)中，作業(yè)人員需要根據(jù)礦巖界線(xiàn)進(jìn)行穿爆設(shè)計(jì)，然后根據(jù)爆堆的范圍確定作為礦石鏟裝界線(xiàn)。礦巖界線(xiàn)不同，穿爆的方向設(shè)計(jì)不同，各爆堆的礦巖界線(xiàn)不同，鏟裝界線(xiàn)也不同[2]，從而影響礦石的損失貧化，特別是對(duì)于脈狀礦床影響最為嚴(yán)重。礦巖界線(xiàn)圈定范圍過(guò)大，雖然降低了損失貧化率，但是會(huì)增大開(kāi)采剝采比，增加生產(chǎn)成本;礦巖界線(xiàn)圈定的范圍過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致增大礦石的損失貧化率。

2.爆區(qū)圈定的方法現(xiàn)狀

目前各大礦山企業(yè)圈定爆區(qū)的方法主要有以下兩種：

（1）以礦山地質(zhì)勘探鉆孔數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用三維礦業(yè)軟件圈定三維礦體模型，應(yīng)用克里格插值法、距離冪次插值法等各種估值方法估算礦車(chē)各部段的品位，然后根據(jù)邊際品位確定礦巖界線(xiàn)，最后結(jié)合當(dāng)前設(shè)定的開(kāi)采境界和開(kāi)采推進(jìn)方向，圈定作業(yè)爆區(qū)。礦山地質(zhì)勘探鉆孔數(shù)據(jù)是為了探明整個(gè)礦床的賦存情況而設(shè)定的，對(duì)于小面積的作業(yè)爆區(qū)而言，其精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，從而會(huì)導(dǎo)致圈出的作業(yè)爆區(qū)界線(xiàn)和礦巖界線(xiàn)存在一定的偏差，增加礦石的損失貧化率。

（2）以炮孔巖粉數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用三維礦業(yè)軟件和邊際品位生成爆區(qū)實(shí)體，以炮孔巖粉化驗(yàn)的平均品位為該孔的全孔品位，每個(gè)巖粉鉆孔的品位影響范圍為到其相鄰炮孔的距離的一半，然后根據(jù)邊際品位確定礦巖邊界，再由經(jīng)驗(yàn)豐富的作業(yè)人員圈出鏟裝界線(xiàn)。由于巖粉鉆孔是生產(chǎn)作業(yè)的數(shù)據(jù)，其精度明顯較地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，但是其根據(jù)Voronoi圖法估值爆區(qū)內(nèi)礦巖品位，和實(shí)際的礦床生成規(guī)律存在偏差，從而也會(huì)影響礦石損失貧化的控制，特別是對(duì)于細(xì)長(zhǎng)脈狀礦床。

3.通過(guò)爆區(qū)圈定提高礦石損失貧化率控制效果的幾點(diǎn)建議

爆區(qū)的圈定影響著后續(xù)的作業(yè)順序，而礦床的賦存情況并不是完全確定，礦床模型和炮孔模型均是根據(jù)勘探鉆孔數(shù)據(jù)或炮孔巖粉數(shù)據(jù)和地質(zhì)情況進(jìn)行推測(cè)圈定，要有效地降低礦石損失貧化，必須從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、礦床品位估值、礦山管理和技術(shù)水平等各方面進(jìn)行管控。

3.1以炮孔巖粉化驗(yàn)數(shù)據(jù)和地質(zhì)勘探鉆孔數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)

炮孔巖粉化驗(yàn)數(shù)據(jù)是礦區(qū)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，是最真實(shí)反映作業(yè)區(qū)的礦石的品位變化情況的，但是由于礦床賦存的復(fù)雜性，其又無(wú)法完全地反映礦床的真實(shí)的。雖然地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)主要是為了探明礦床賦存情況，但是其也是該礦床的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)于掌握礦床品位分布情況具有一定的參考意義。因此，可將炮孔巖粉數(shù)據(jù)和地質(zhì)勘探鉆孔數(shù)據(jù)作為爆區(qū)確定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可提高礦石的損失貧礦控制效果。

3.2以改進(jìn)加權(quán)Voronoi圖法對(duì)爆區(qū)實(shí)體進(jìn)行品位估值

以炮孔巖粉化驗(yàn)品位影響范圍為其相鄰炮孔距離的一半對(duì)爆區(qū)進(jìn)行賦值，這與礦產(chǎn)的生成機(jī)理不符合。礦石的生成賦存受到地下水質(zhì)情況、水的流向和地層情況等各方面的影響，從而使得礦石的品位分布并不是固定的，而每個(gè)炮孔的品位的影響范圍各盡不同。同時(shí)Voronoi圖法廣泛用于研究空間目標(biāo)和特征，要使爆區(qū)的品位估值盡可能地精確，應(yīng)該對(duì)相應(yīng)的炮孔數(shù)據(jù)的影響范圍進(jìn)行研究，掌握礦床的分布規(guī)律，從而根據(jù)炮孔的品位影響程度，確定其影響參數(shù)，采用改進(jìn)的加權(quán)Voronoi法對(duì)爆區(qū)進(jìn)行估值，提高礦塊的品位估算精度，從而提高礦石損失貧化的預(yù)測(cè)精度。

3.3根據(jù)礦床的賦存情況和市場(chǎng)礦石價(jià)格確定邊際品位

露天金屬礦石多屬于伴生礦床，即一個(gè)礦床往往伴隨著多種金屬礦石賦存，在某個(gè)區(qū)域可能對(duì)于主金屬元素屬于貧礦，而對(duì)于伴生金屬而言卻是屬于富礦。同時(shí)礦石價(jià)格會(huì)隨著市場(chǎng)的變動(dòng)而變動(dòng)，因此在確定礦石的邊際品位時(shí)，不能只限用單一的邊際品位，當(dāng)某伴生金屬的價(jià)值大于主金屬元素的價(jià)值時(shí)，應(yīng)以該伴生金屬為主要金屬元素確定爆區(qū)的邊際品位和礦巖界線(xiàn)。

3.4應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)爆區(qū)的自動(dòng)圈定

目前對(duì)爆區(qū)的圈定基本上均是由經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，在三維礦業(yè)軟件或者CAD軟件上進(jìn)行人工的圈定，這往往具有人為不確定和經(jīng)驗(yàn)的依附性，易導(dǎo)致礦巖界線(xiàn)圈定不合理，可能不該作為礦石運(yùn)送入選廠(chǎng)的廢石運(yùn)送入選廠(chǎng)，增加選礦成本，或者該作為礦石的成為了廢石造成損失。爆區(qū)的礦巖界線(xiàn)既要以邊際品位畫(huà)出的礦石礦體為依據(jù)，同時(shí)還要考慮礦石的鏟裝、爆破和礦石空間分布開(kāi)采等等因素，特別是針對(duì)零星分布的高品位礦塊，是否該作為礦石采出，亦或者作為廢石放棄開(kāi)采。因此，應(yīng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于礦石圈定，根據(jù)實(shí)際礦石開(kāi)采的情況，設(shè)定一定的限制條件，例如要滿(mǎn)足礦山的剝采比、開(kāi)采該礦塊要?jiǎng)冸x的廢石成本、起爆方案的設(shè)計(jì)等等，實(shí)現(xiàn)爆區(qū)的圈定。

4.總結(jié)

以炮孔巖粉數(shù)據(jù)和地質(zhì)勘探鉆孔數(shù)據(jù)相結(jié)合生成爆區(qū)實(shí)體，采用更符合礦床生成規(guī)律的方法對(duì)爆區(qū)礦石品位進(jìn)行估值，根據(jù)市場(chǎng)情況和礦石空間分布情況確定對(duì)應(yīng)的邊際品位，同時(shí)將計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用于爆區(qū)劃定中，充分結(jié)合礦石開(kāi)采的實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)爆區(qū)界線(xiàn)圈定，這能降低礦石的損失貧化率，提高礦石的綜合利用率。除此之外，要更好地控制礦石損失貧化，還要從開(kāi)采技術(shù)方面進(jìn)行控制，例如，根據(jù)圈定的爆區(qū)界線(xiàn)，制定相應(yīng)的爆破方案，盡可能將礦石和廢石分離，使鏟裝界線(xiàn)分明;或優(yōu)化礦石開(kāi)采順序、臺(tái)階高度、推進(jìn)方式等，以降低礦石損失貧化。

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本文系百色學(xué)院2018年度校級(jí)科研項(xiàng)目“基于炮孔數(shù)據(jù)庫(kù)Voronoi圖和線(xiàn)性規(guī)劃的露天礦爆區(qū)的自動(dòng)化圈定”（項(xiàng)目編號(hào)：2018KN10）成果之一。

作者簡(jiǎn)介：宋小美（1987.9-），女，廣西南寧人，教師，碩士研究生，研究方向?yàn)閿?shù)字化礦石、算法。

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