基于MineSight軟件的露天鎢鉬礦境界優(yōu)化及應(yīng)用

齊炎，陳振超，蔡序淦，永學(xué)艷

（中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

露天境界的優(yōu)化與圈定是露天礦開(kāi)采設(shè)計(jì)中核心的內(nèi)容。隨著三維礦業(yè)軟件的發(fā)展與推廣，當(dāng)前露天開(kāi)采設(shè)計(jì)工作大多都依托軟件進(jìn)行高效設(shè)計(jì)。國(guó)際礦業(yè)軟件MineSight在境界優(yōu)化、境界圈定和生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃編排上具有很大的優(yōu)勢(shì)，得到眾多礦山設(shè)計(jì)人員的認(rèn)可及應(yīng)用[1-3]。為此，本文以某鎢鉬礦為例，利用三維礦業(yè)軟件MineSight進(jìn)行露天境界優(yōu)化與研究，以期為礦山合理確定最優(yōu)露天境界和開(kāi)采方案提供支撐。

1 礦山基本概況

1.1 地理位置

某鎢鉬礦位于我國(guó)江西省境內(nèi)、武功山區(qū)中部、大崗山的東側(cè)，屬于中低山區(qū)，東面松山一帶為低山丘陵區(qū)。區(qū)內(nèi)最高海拔542 m，河床標(biāo)高190 m，相對(duì)高差352 m。礦區(qū)區(qū)域主干水系為同江河，發(fā)源于大崗山、狐仙洞等地，自西向東流入贛江。同江河的支流桐嶺河流經(jīng)礦區(qū)，并于同江口匯入同江河，全年河水的流量變化很大，礦區(qū)內(nèi)所測(cè)最大流量為40.110 0 m3/s，最小流量為0.048 4 m3/s，全年平均流量1.175 0 m3/s，最高洪水位高出河床2～3 m。礦區(qū)北面有江口水庫(kù)，庫(kù)容量約3.72×109m3。礦山附近縣城工業(yè)設(shè)施較為完善，社會(huì)協(xié)作條件較好。區(qū)內(nèi)電源、水源較充足，交通也很便利。礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件中等，環(huán)境地質(zhì)條件較好。

該鎢鉬礦系石英網(wǎng)脈型鎢礦床，現(xiàn)已完成詳查工作。詳查區(qū)內(nèi)共查明332+333類(lèi)資源/儲(chǔ)量37 478 kt，有用組分主要是WO3和Mo。

1.2 資源概況

礦區(qū)內(nèi)有9個(gè)規(guī)模較大的礦體，編號(hào)為V1、V2、V2-1、V3、V4、V5、V6、V19、V20,走向延 長(zhǎng)為348～640 m，延深303～537 m，平均厚度為7.35～16.73 m。9個(gè)礦體資源/儲(chǔ)量占全區(qū)的92.2%。礦體形態(tài)呈近于平行的不規(guī)則板狀、厚板狀。在網(wǎng)脈型礦體穿過(guò)矽卡巖部位，礦體厚度有增大現(xiàn)象。礦化標(biāo)高為445～76 m。橫剖面上，中部礦體工業(yè)礦化標(biāo)高為400～0 m，南北兩側(cè)礦體工業(yè)礦化標(biāo)高為400～200 m；縱剖面上以50線(xiàn)為中心，工業(yè)礦化深達(dá)標(biāo)高為-76 m，東西兩端礦化標(biāo)高在200 m左右。礦鎢礦化或鎢礦體的形態(tài)展布，在空間上形成一個(gè)近倒立的錐體，如圖1所示。

圖1 礦體形態(tài)示意

詳查區(qū)內(nèi)共查明332+333類(lèi)資源/儲(chǔ)量37 478 kt。礦區(qū)內(nèi)資源儲(chǔ)量比例：1）控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（332）為13 197.3 kt，占總資源儲(chǔ)量的35.9%；2）推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（333）為24 280.2 kt,占總資源儲(chǔ)量的64.1%；3）礦區(qū)WO3總金屬量為72 387.1 t、Mo金屬量為7 993.1 t,WO3平均品位為0.193%、Mo平均品位為0.021%。地質(zhì)資源量詳見(jiàn)表1。

表1 礦區(qū)地質(zhì)資源儲(chǔ)量

1.3 開(kāi)采條件分析

該礦床的各礦體與圍巖無(wú)明顯界線(xiàn)。主要的網(wǎng)脈型礦體均賦存于花崗巖中，礦體傾角陡，頂?shù)装鍨橹屑?xì)?；◢弾r，具有花崗變晶結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。礦體走向延伸的兩端圍巖為變質(zhì)砂巖，巖性致密堅(jiān)硬。除個(gè)別斷裂構(gòu)造部位，巖石破碎松散需支護(hù)外，大部分頂板穩(wěn)固性良好。綜上所述，礦體頂?shù)装鍘r石是較穩(wěn)定的。

礦區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)型氣候，氣候溫和，四季更替分明，雨量充沛。4～6月為雨季，雨季平均總降水量為702 mm，平均總降水天數(shù)為55 d，雨季中大到暴雨的平均天數(shù)為10 d。年平均降雨量為1 627 mm，最大年降雨量為2 134 mm。全年平均總蒸發(fā)量為1 539 mm，相對(duì)濕度為81%。區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件較好，山體坡度均小于40°，自然條件下不易產(chǎn)生滑坡、塌方危害，但受未來(lái)礦山開(kāi)采和強(qiáng)降雨影響，仍存在引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的事故隱患?？傮w來(lái)說(shuō)，礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件中等，環(huán)境地質(zhì)條件較好。

從上述礦體賦存狀態(tài)及開(kāi)采技術(shù)條件分析可知：該礦詳查區(qū)內(nèi)礦體埋藏較淺，礦化集中，巖性堅(jiān)硬，宜采用露天開(kāi)采方式。

2 境界優(yōu)化及圈定

2.1 境界優(yōu)化

在露天境界優(yōu)化工作前需確定產(chǎn)品價(jià)格、采選成本、采選回收率等技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)，具體參數(shù)如表2所示。根據(jù)礦區(qū)詳查報(bào)告對(duì)礦體頂?shù)装宓姆€(wěn)固性描述，礦巖抗壓強(qiáng)度大，具有良好的物理力學(xué)性能。參考周邊在產(chǎn)類(lèi)似礦山的邊坡參數(shù)，初步設(shè)定露天境界整體邊坡角為50°。

表2 境界優(yōu)化技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)

根據(jù)三維礦體模型、礦區(qū)地形圖、技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)和邊坡參數(shù)，采用MINTEC公司的MineSight軟件開(kāi)展露天境界優(yōu)化工作，軟件使用LG圖論法，根據(jù)不同的產(chǎn)品價(jià)格計(jì)算產(chǎn)生了14個(gè)境界，露天境界礦巖量及凈現(xiàn)值指標(biāo)如表3所示。

表3 露天境界礦巖量及凈現(xiàn)值指標(biāo)

由表3可知，14個(gè)境界的凈現(xiàn)值先增大，至3號(hào)境界達(dá)到峰值，之后逐漸下降。這表明3號(hào)境界的凈現(xiàn)值最大。此外，采用價(jià)格法計(jì)算得出經(jīng)濟(jì)合理剝采比njh=2.20 t/t。3號(hào)境界的增量剝采比小于經(jīng)濟(jì)合理剝采比；4號(hào)境界較3號(hào)境界，其增量剝采比明顯增大，且大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比。綜上所述：選擇3號(hào)境界為最優(yōu)境界。

2.2 終了露天境界圈定

終了露天境界圈定以3號(hào)露天境界為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮到選廠和排土場(chǎng)所處位置（選廠位于露天境界北部偏西，廢石場(chǎng)位于露天境界西側(cè)的低凹地段）、地表的地形條件、礦石和廢石的運(yùn)輸方向，將終了境界出入溝口設(shè)在露天采場(chǎng)的北側(cè)，實(shí)現(xiàn)礦石的順向運(yùn)輸，也保證廢石外部運(yùn)距較短。圈定境界的參數(shù)如表4所示。

表4 露天境界圈定參數(shù)

根據(jù)上述參數(shù)對(duì)優(yōu)選的3號(hào)境界進(jìn)行了露天采場(chǎng)終了境界的圈定。由于開(kāi)采標(biāo)高116 m水平的底部邊界尺寸不能滿(mǎn)足設(shè)備擺布及運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，最終確定128 m水平為露天開(kāi)采最低標(biāo)高。終了圈定的露天境界見(jiàn)圖2。

圖2 露天終了境界三維視圖

終了境界出入溝口標(biāo)高為272 m，坑底標(biāo)高為128 m，最高開(kāi)采標(biāo)高為440 m，封閉圈標(biāo)高為272 m。境界上口尺寸為506 m×485 m。對(duì)圈定的終了境界進(jìn)行統(tǒng)計(jì)：境界內(nèi)采出礦石量17 977.2 kt（包括332級(jí)別礦量和70%的333級(jí)別礦量），WO3的平均品位為0.194%，Mo平均品位為0.022%。其中，332級(jí)別礦石量為10 557.5 kt，333級(jí)別礦量為10 599.5 kt，剝離廢石量為33 158.9 kt，平均剝采比為1.84 t/t。廢石中含有333級(jí)別礦石量為3 179.9 kt，WO3的平均品位為0.191%，Mo的平均品位為0.019%。

3 結(jié)論

本文采用美國(guó)MINTEC公司的MineSight軟件對(duì)某鎢鉬礦進(jìn)行露天開(kāi)采設(shè)計(jì)，以動(dòng)態(tài)求取最大凈現(xiàn)值的方式進(jìn)行露天境界優(yōu)化，并采用境界增量剝采比小于經(jīng)濟(jì)合理剝采比的原則進(jìn)行復(fù)核。根據(jù)露天境界優(yōu)化的結(jié)果，結(jié)合有色金屬采礦設(shè)計(jì)規(guī)范、金屬非金屬礦山安全規(guī)程的要求，確定了適用于該鎢鉬礦的露天境界圈定參數(shù)。借助軟件精確地統(tǒng)計(jì)了終了開(kāi)采境界內(nèi)的礦巖量、剝采比、礦石品位和分層礦巖量等數(shù)據(jù)。相比于采用傳統(tǒng)手工方法確定最優(yōu)露采境界，采用三維礦業(yè)軟件使得開(kāi)采設(shè)計(jì)和境界優(yōu)化工作變得更加高效和精確，也便于今后開(kāi)采實(shí)施過(guò)程對(duì)境界進(jìn)行修改和資源量復(fù)核。