九顶山铜钼矿矿床开采方式探讨

黄人春，王文丽

(1.云南楚雄矿冶有限公司， 云南 楚雄市 675000；2.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院， 云南 昆明 650051)

九顶山铜钼矿矿床开采方式探讨

黄人春1，王文丽2

(1.云南楚雄矿冶有限公司， 云南 楚雄市 675000；2.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院， 云南 昆明 650051)

九顶山铜钼矿经多年地下开采，发现矿体总体规模小、产状复杂，但簇拥形成矿体群，开采时遇到巷道支护难度大、安全隐患多、采矿成本高等难题，严重影响了矿山的经济效益。基于上述难题，调查分析该矿床的开采技术条件，针对整个矿群厚度大、埋藏浅，提出采用露天开采，确定露天采场边坡参数及境界范围，最后对比分析露天、地下两种开采方式的经济技术指标，得出露天开采更为合理的结论。

长壁式崩落法；地下开采；露天开采；边坡；采场境界

矿床开采方式的选择是否合理，直接关系到矿山生产的安全性、经济效益、资源利用率等[1￣2]。开采方式的选择，需综合考虑安全性、技术可行性、投资成本等各方面因素[3￣4]，同时矿岩的物理力学性质也是必须考虑的因素，尤其是矿岩的力学性质[5￣7]。针对不同开采技术条件的矿山，矿山的开采方式可能存在差异，如裕新多金属矿[8]、牛苦头铅锌矿[9]、姑山铁矿[10]等采用露天开采方式进行开采，而新塘铜矿[11]、雷家寨铜多金属矿[12]、瓦厂铁铜矿[13]等采用地下开采的方式进行开采。九顶山铜钼矿矿体规模小，但簇拥成矿体群，矿山原采用地下崩落法进行开采，结果造成经济效益差、资源利用率低、安全隐患大等问题。目前，矿山需重新探讨矿床的开采方式，选择合理的采矿方式，以便解决矿山生产中遇到的各类难题，同时为其它类似矿山的开采方式选择提供参考依据。

1 开采技术条件

1.1 矿山开采现状

九顶山铜钼矿位于云南省西北部，于2008年建成投产，但是，后来由于铜、钼价格低迷，采矿方式不合理等原因造成采矿成本偏高，导致矿山于2013年临时停产。矿山原开采方式为地下开采，选用长壁式崩落采矿法进行自上而下分中段开采(见图1)，曾出矿的中段为2670，2640，2612，2570，2540，2480 m中段。

图1 长壁式崩落采矿法采场结构参数及采切工程

1.2 矿体特征

矿区矿体主要赋存在花岗斑岩及接触变质岩岩层中，铜矿体、钼矿体交替出现，形成矿体群。矿群走向北偏东80°，倾向南偏东10°，倾角30°左右，走向长约700 m，宽约50～200 m。矿群中贫矿体、富矿体交叉出现，产状基本一致，总体规模较小，大多呈透镜状沿层产出，存在复合及分支现象。矿体厚度极值为0.83～43.32 m，铜矿体平均品位为0.29%～0.62%，伴生钼平均品位为0.026%～0.045%；钼矿体平均品位为0.15%～0.20%，伴生铜平均品位为0.036%～0.093%。矿体特征详见图2。

图2 九顶山铜钼矿矿体特征(13#勘探线)

1.3 水文及工程地质条件

(1) 水文地质条件：矿区含水层主要为花岗斑岩弱裂隙含水层及接触变质带的角岩裂隙含水层。由于高岭土化、绿泥石化使花岗斑岩变为软硬不均匀的岩石，特别是含矿地段风化破碎更为显著，含有微弱潜水；同时接触带裂隙发育，且多为张性裂隙，裂隙率为1%～4%，岩性坚硬破碎，富水强。总体上水位在地表以下5～67 m，含水层厚度160～310 m，对地下开采产生一定影响，如采用露天开采则影响较小。

(2) 工程地质条件：矿区含矿地质岩组主要为块状岩类软弱～坚硬工程地质岩组及块状岩类较软弱～坚硬工程地质岩组，如花岗斑岩为中至粗粒花岗斑状结构，块状构造，且岩体内裂隙发育，一般裂隙密度为22条/m，岩石干抗压强度为8.52～13.32 MPa，湿抗压强度为6.88～9.40 MPa；接触变质角岩，致密坚硬，块状构造，裂隙较发育，一般裂隙密度为9条/m，岩石干抗压强度为15.60～22.80 MPa，湿抗压强度为10.95～21.20 MPa。

2 矿床开采存在问题

九顶山铜钼矿原采用地下开采，采矿方法为长壁式崩落采矿法，根据矿山多年的生产经验，可总结出矿山开采过程中遇到的主要难题如下：

(1) 矿区多条矿体形成矿体群，且贫富矿体交叉出现，地下开采时，采切巷道的布置难度大，且由于矿区工程地质条件较差，围岩稳定性控制也是一大难题。

(2) 采用崩落法进行开采时，虽然大部分采空区顶板可以实现自然崩落，但仍会出现局部采空区顶板不能自然垮塌的现象，给矿山开采造成严重的安全隐患。

(3) 由于近几年铜钼价格的低迷，同时地下开采成本较高，严重影响了矿山的经济效益，甚至出现亏损。另外，局部矿体品位低、储量少，矿山开采时作为废矿处理，造成了严重的资源浪费。

3 矿床开采技术研究

3.1 开采方式选择

矿山开采方式的选择是否合理，直接影响矿山经济效益及资源的利用率，九顶山铜钼矿的开采方式选择可从以下几个方面进行考虑：

(1) 矿体赋存条件：矿山矿体埋深较浅，且大部分矿体出露于地表；

(2) 矿体产状及厚度：矿山矿体倾角30°左右，虽然大部分矿体厚度较小，但矿区内矿体数量较多，形成一定规模的矿体群，矿体群的厚度较大，最厚处高达200 m；

(3) 采矿安全性：矿山原采用地下开采，由于围岩稳定性难以控制，常出现巷道坍塌等事故，人员、设备的安全性难以保证，露天开采时便可有效解决这一难点，大大提高矿山开采的安全度；

(4) 经济效益：矿区岩层稳定性较差，采用地下开采时，须采用崩落法或充填法，投资成本较高，矿体开采成本及难度也较大，从而导致矿山的经济效益较差。

综上所述，九顶山铜钼矿更适合采用露天开采，故最终推荐矿山变更原开采方式，选择露天开采的方式进行开采。

3.2 采场边坡参数确定

影响露天采场边坡稳定性的因素众多，故设计边坡参数时，需综合考虑各种因素，同时结合其它类似矿山边坡参数选取的经验。岩石的物理力学性质及矿区地质构造，直接影响台阶高度、台阶坡面角的设定，如岩石的硬度、内摩擦角，岩层中存在的破碎带、断层、节理等都是必须考虑的因素。矿区地下水赋存情况、地表水的排泄条件以及露天边坡保存的时间等因素也是采场边坡参数选取时需考虑的因素。总之，九顶山铜钼矿露天采场边坡参数的确定，需依据矿区的水文地质条件、工程地质条件以及岩层的物理力学性质，同时考虑矿山现有设备的情况，最终确定的采场边坡参数见表1。

表1 采场边坡参数

3.3 露天开采境界

露天开采境界的圈定结果，直接影响矿山今后的经济效益及资源的利用率，选择露天开采境界圈定的方案必须遵循以下几点原则：

(1) 境界圈定的结构参数有利于最终边坡的稳定；

(2) 境界圈定参数与生产规模、矿岩物理力学性质、采掘设备技术性能相适应。边坡参数、剥采比控制在合理的安全范围内，尽可能扩大露天开采境界以便多采出矿石，充分发挥露天开采的优越性；

(3) 在露天境界圈定时以不超出划定的矿区范围为原则；

(4) 境界剥采、生产剥采比、平均剥采比都应小于经济合理剥采比。

基于上述原则，结合九顶山铜钼矿的实际情况，圈定露天开采的境界，由于圈定后矿山采场为山坡露天采场，故排水及运输系统较好，综合考虑各种因素，最后圈定的境界采场顶部标高为2870 m，底部标高2570 m，露天采场终了境界顶部尺寸(长×宽)658.64 m × 553.86 m，露天采场终了境界底部尺寸(长×宽)290.12 m × 130.49 m，最终边坡角42°～44°，最终台阶高度20 m，预测开采后的采场现状见图3。

图3 九顶山铜钼矿露天开采预测境界

3.4 开采技术经济指标

九顶山铜钼矿于2008年建成投产，至2013年采用地下开采方式进行开采。由于矿石价格低、采矿成本偏高等多种因素的影响，矿山一直处于亏损状态。经2013年停产整顿，矿山将原开采方式变更为露天开采，经过最近几年的生产总结，目前矿山经济效益有所提高，逐步实现扭亏为盈的目标，主要技术经济指标对比见表2。

由表2可得，露天开采时的采矿损失率、贫化率都低于地下开采，资源利用率高出地下开采十几个百分点，从资源利用率方面考虑，露天开采的方式更适合九顶山铜钼矿。从采矿成本进行分析，露天开采时的采矿成本和剥离成本之和远小于地下开采时的采矿成本，节约了矿山的生产投入。分析两种采矿方式的运输费、电费及水费等，露天开采时由于要运输大量废石，其运输费用远高于地下开采，但其它方面的费用均小于地下开采。综合考虑两种采矿方式的开采技术经济指标，对于九顶山铜钼矿矿区矿群的开采，露天开采方式的总体经济指标优于地下开采方式，故可得出露天开采更适合类似于九顶山铜钼矿开采技术条件的矿山。

4 结 论

(1) 研究分析了九顶山铜钼矿矿床开采的技术条件，得出矿体规模小、产状复杂、簇拥成矿体群，矿山水文地质条件简单，矿岩稳定性较差的结论。

(2) 总结了矿山开采时遇到的难题，即地下开采时巷道稳定性控制难度大；采空区顶板局部无法自然崩落，安全隐患大；同时采矿成本高，造成矿山经济效益差。

(3) 针对矿山开采技术条件及采矿难题，提出采用露天开采的方式进行开采，确定露天采场的边坡参数及境界范围，同时通过技术经济指标对比分析，证明露天开采比地下开采更适合于九顶山铜钼矿矿床的开采。

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2016￣10￣21)

黄人春(1968-)，男，江西大余县人，工程师，主要从事矿山企业从事采矿技术管理的工作，Email：495504088@qq.com。