2000, Vol. 14引用本文 |
| 紫金山金矿露天采剥方法优化设计 |  [PDF全文] |
福建省上杭县紫金山金矿于1997年底开始由地下开采逐步转向露天开采, 根据南昌有色冶金设计研究院的设计, 生产规模为采矿10 000~15 000t/d, 选矿15 000t/d, 采剥方法为由矿体下盘往上盘推进的纵向采剥及由矿体北西端往南东端推进的横向采剥。
经一年多的采剥工作实践表明, 采用原设计的采剥方法进行采剥作业明显存在采矿损失贫化率大等问题。为此, 本文就不同采剥方法在采剥作业中矿石损失贫化的变化规律进行分析比较, 提出适合紫金山金矿露天开采的最优采剥方法。
1 开采技术条件简介紫金山金矿床赋存于NW向构造带中的构造角砾岩、英安玢岩和隐爆角砾岩密集带及碎裂花岗岩带中, 为潜水面以上的氧化次生富集金矿床, 赋存标高600~970m。金以自然金的形式充填于含褐铁的容矿岩石的裂隙、孔隙中。矿体与围岩界线不太明显。矿体倾角平均50°, 倾向NE, 走向长200~ 500m, 斜长130~ 360m, 金品位1.22~ 1.94g/t, 形态为大脉状和大透镜状。
矿区内岩石以坚硬、半坚硬块状岩类为主, 结构面发育, 矿体及围岩稳固性较好, 无不良工程地质现象。矿床工程地质条件属以坚硬、半坚硬块状岩类为主的似层状矿床的简单-中等类型, 矿岩可爆性较好。矿水文地质条件属以风化带裂隙水充水为主的简单类型。
矿石容重平均2.39t/m3, 矿、岩松散系数1.496, 安息角36~ 38°。
2 采剥现状 2.1 采剥方法紫金山金矿露天采剥作业主要采用横向采剥方法(图 1)及纵向采剥方法(图 2)。横向采剥时, 台阶工作线横交矿体走向布置, 由矿体北西端往南东端纵向推进; 纵向采剥时, 台阶工作线沿矿体走向布置, 由矿体下盘往上盘横向推进。
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| 图 1 横向采剥 |
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| 图 2 下盘往上盘推进的纵向采剥 |
2.2 采剥工作主要参数
(1) 设计台阶高度h =12m, 台阶坡面角θ=75°。
(2) 矿体假厚度d几米至几十米, 倾角α=45~ 55°, 平均50°。
(3) 炮孔倾角与台阶坡面角θ一致, 为75°。
(4) 矿床工业指标中边界品位CO =0.5 g/t, 最低工业品位0.5g/t, 围岩金品位平均Cy =0.25g/t。
2.3 采剥工作中矿石质量管理方法(1) 根据平台地质资料及开采设计指导采矿炮孔的布置和施工。
(2) 对炮孔岩粉进行取样化验, 根据化验结果, 按工业指标二次圈定矿体。
(3) 在爆破后的矿岩爆堆中, 现场标定二次圈定的矿岩界线并绘制爆堆矿石分布草图, 以指导出矿, 确保矿岩分铲分运。
3 不同采剥方法的矿石损失贫化分析比较在建矿设计过程中, 设计单位并未考虑不同采剥方法的矿石损失贫化的不同规律, 而是参照类似矿山的实际指标, 将采剥矿石损失贫化率都定为3 %, 但在实际采剥过程中矿石损失贫化率远高于3 %。为降低矿石损失率, 本文提出了在新台阶准备好后由矿体上盘往下盘推进的纵向采剥方法(图 3), 与原采用的两种采剥方法进行分析比较, 找到各方法的矿石损失贫化规律并从中得出适宜该矿露天开采的最优采剥设计方案。
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| 图 3 上盘往下盘推进的纵向采剥 |
3.1 最小可采厚度
根据采剥工作中矿石质量管理方法, 不考虑炮孔超深部分的影响, 可得如下各采剥方法的矿体最小可采厚度Mmin与矿体地质品位C的关系式:
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(1) |
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(2) |
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(3) |
由以上3式可作出如图 4所示的Mmin随C变化的曲线, 从图可以看出:
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| 1.横向采剥; 2.下盘往上盘推进纵向采剥; 3.上盘往下盘推进纵向采剥 图 4 Mmin-C曲线 |
(1) 当C < 1.5g/t时, Mmin随C的增大而急剧下降; C >1.5g/t时, Mmin随C的增大而下降的趋势趋于缓和。
(2) C相同时, 上盘往下盘推进纵向采剥的Mmin分别为横向采剥及下盘往上盘推进纵向采剥时Mmin的0.7倍、0.5倍。
3.2 二次圈矿后矿石损失量对于不同采剥方法, 当M> Mmin时, 二次圈矿后沿矿体走向单位长度的矿石损失量Qs与矿体地质品位C的关系如下3式所示。
横向采剥时:
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(4) |
下盘往上盘推进的纵向采剥时:
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(5) |
上盘往下盘推进的纵向采剥时:
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(6) |
由以上3式可作如图 5所示的不同采剥方法Qs随C变化的曲线, 从图可知:
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| 1.横向采剥; 2.下盘往上盘推进纵向采剥; 3.上盘往下盘推进纵向采剥 图 5 QS-C曲线 |
(1) C < 1.5g/t, Qs随C的增大而急剧下降; C >1.5g/t,Qs随C的增大而下降趋势逐渐缓和。
(2) C相同时, 纵向采剥上盘往下盘推进的Qs分别为横向采剥及下盘往上盘推进纵向采剥时Qs的0.7倍、0.5倍。
3.3 二次圈矿后围岩混入量不同采剥方法时, 二次圈矿后沿矿体走向单位长度的围岩混入量Qy与C的关系如下3式所示。横向采剥时:
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(7) |
下盘往上盘推进的纵向采剥时:
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(8) |
上盘往下盘推进的纵向采剥时:
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(9) |
由上面3式作出不同采剥方法时Qy-C变化曲线如图 6所示, 从图可知:
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| 1.横向采剥; 2.下盘往上盘推进纵向采剥; 3.上盘往下盘推进纵向采剥 图 6 Qy-C曲线 |
(1) C < 2.0g/t, Qy随C增大而急剧上升; C >2.0g/t, Qy随C增大而上升的趋势趋于缓和。
(2) C相同时, 上盘往下盘推进的纵向采剥时Qy分别为横向采剥及下盘往上盘推进纵向采剥时Qy的0.7倍、0.5倍。
3.4 不同采剥方法的矿石损失贫化率通过以上分析, 现就紫金山金矿露天开采的各个矿体在不同采剥方法时的贫化率和损失率进行试算-紫金山金矿床各矿体特征见表 1。
| 表 1 矿体特征 |
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根据炮孔岩粉取样化验结果可得二次圈矿后的矿石量Qc和矿石品位Cc的表达式:
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(10) |
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据此, 则二次圈矿后的贫化率P、围岩混入率Y及矿石损失率Sk分别为:
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(12) |
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(13) |
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(14) |
式中:Q—矿体地质储量, m3。
由式(10)至(14), 结合3.2节及3.3节中分析结果, 代入表 1中各参数。可计算得到如表 2所列的矿体不同采剥方法二次圈矿后的贫化率、围岩混入率及损失率数值。
| 表 2 不同采剥方法的矿石损失贫化率 % |
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由表 2可看出, 采用由矿体上盘往下盘推进的纵向采剥方法与原设计的两种采剥方法(横向采剥和下盘往上盘推进的纵向采剥)相比, 可明显降低矿石损失率与贫化率。
4 结语通过上述的分析比较表明, 采用由上盘往下盘推进的纵向采剥方法进行采剥作业, 可明显减少矿体最小可采厚度, 降低矿石损失贫化率, 是紫金山金矿现有采剥工艺条件下经济合理的采剥方法。