国外某铜矿中外设计的异同及优缺点分析

刘国栋， 尚晓明， 翟建波

(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

1 前言

在对非洲某铜矿进行咨询设计时，与澳大利亚OreWin、南非DRA、美国Stantec等相关咨询公司进行了技术上的充分交流，从中发现了中外设计咨询中的一些异同及各自特点。

本文以国外某铜矿为研究背景，该矿区位于非洲大陆刚果(金)西南部卢阿拉巴省(Lualaba)，刚果盆地南部外侧与加丹加高原接壤部位，矿区海拔1300～1540m。地貌为低缓丘陵区，地势平坦。该铜矿走向近似东西，长约7.7km,南北宽约1.5km，是一高品位、超大型隐伏铜矿床。当铜边际品位按1%计算资源量时约为4.08亿t,平均真厚度11.5m，平均品位3.09%，铜金属量1262万t;当边际品位按3%计算资源量时约为1.28亿t,平均真厚度5.2m，平均品位5.94%，铜金属量760万t。从目前对持续探矿的结果做前景分析，该矿有望成为尚未开发的世界级超高品位大型铜矿。

2 简述中外咨询公司对该铜矿设计的共同点

尽管中外设计理念有差异，设计手段不同，但是目的性是一致的。针对该铜矿中方与外方咨询公司在设计上形成的共同点有以下几个方面。

(1)矿体边界品位优化，确定开采边界品位3%以上控制级别的资源。该铜矿按边界品位3%圈定工业矿体后，北西-南东向长7km，北东-西南向宽1～1.2km。埋深为250～900m，倾角5°～20°，矿体受沉积地层控制，

总体呈背斜产出，形态近似马鞍状。矿体形态剖面图如图1所示。矿体品位3%～11%，平均6.09%，边界品位≥3%的资源量为116，389，425t。矿体真厚度3～14m，平均5.3m。该铜矿厚度、品位变化较稳定，总体上中部矿体厚度较大，品位高，四周矿体厚度薄，品位低。

图1 矿体形态剖面图

(2)采矿方法选择上，提出了进路胶结充填法、中深孔房柱法、浅孔房柱法及上向分层点柱充填法，在

进行了技术经济比较后，推荐了真厚度在4m以上且Cu品位在5%以上的矿体，采用进路胶结充填法，确保大厚度、高品位矿少损失、低贫化；其余薄矿体采用预控顶房柱法，也是为了降低这部分矿体的矿石损失率，不充填减少水泥(当地水泥价格250～300美元/t)总体用量，使采矿成本最低、效益最大化。

(3)矿山生产规模：在边界品位3%时，矿山生产规模为6Mt/a。

(4)开拓系统为中央双斜井开拓(一条主胶带运输巷、一条辅助斜坡道)；采用50t坑内卡车运输矿石，分区段集中破碎后，矿石由东、西两翼分支胶带运至主胶带出地表。开拓系统如图2所示。

(5)采场使用双臂凿岩台车+17t柴油铲运机等全无轨设备。

图2 开拓系统示意图

3 中外咨询公司对该铜矿设计的不同点

中方编制的基建进度计划，是按该铜矿确定的设计规模6Mt/a所需要完成的相应工程量进行的，这些工程包括中央双斜井、脉外北翼东西分支胶带斜井、南北两翼脉内东西辅助斜坡道、穿脉辅助斜坡道、南北两翼风井、破碎站及其他硐室工程、采切工程等，工程总量约计150万m3，项目基建进度利用Project软件编制，基建时间3年。基建完开拓运输、供水、供电、排水、充填及通风系统，满足了矿山投产条件，基建完毕后的开拓系统如图3所示。

图3 基建完毕后开拓系统

中方编制的回采进度计划，是在矿山基建完成了图3中相关工程之后进行的。矿山基建完成即投产，从投产到达产持续时间为2年。

中方设计的该铜矿从基建到达产历时5年。中方的基建进度计划及回采进度计划的编制，国内版采用国内的常规设计模式；对外交流版采用EPS软件进行矿山基建与回采进度的编制。

外方咨询公司对该铜矿基建进度及回采进度计划,采用EPS软件编制。用EPS软件编制的基建、排产计划与三维矿体模型结合，动态地将各时间点的任务属性，呈现出来。但由于中外设计理念的差异，外方的矿山基建不同于中方的设计思路，从基建到达产这段时间，只有在脉外掘进双斜井工程及接近矿体的辅助工程才属于基建工程(如图4、图5所示为基建工程1、基建工程2)，一旦揭露矿体,圈定了采场范围，便进行采切工作，就是矿山投产开始时间(如图6所示为投产开始工程)。

图4 基建工程1

图5 基建工程2

图6 投产开始工程

从图7至图11的过程就是一边生产一边掘进的过程，随着掘进范围扩大，生产采场数量的增加，矿山生产规模逐步达产，在这个过程中，随着生产及掘进的展开，投入的人员、设备不断增多，矿石产出在不断增加，坑内通风量也需要不断调整，直至实现6Mt/a的生产能力，才构筑起矿山达产后采掘衔接平衡的生产系统，从基建到达产历时8年，这8年前3年相当于中方的基建，后5年等同于采选从投产到达产的过程，矿山达产时间见表1。

图7 矿山生产掘进工程1

图8 矿山生产掘进工程2

图9 矿山生产掘进工程3

图10 矿山生产掘进工程4

图11 矿山生产掘进工程5

4 中外设计的优缺点分析

(1)设计辅助工具上，外方明显优于中方[1]。利用这些工具，在方案设计阶段可以把矿山基建、投产、达产、稳产、减产及闭坑的各个环节等矿山全寿命周期的活动，既可用数据全过程显示，又可与矿体模型契合，矿山的开发过程一目了然，也便于矿山管理。

(2)设计思路上，中外双方设计理念不同。中方是在确定矿山规模后，按规模要求构筑开拓系统，利用多工作面同时基建(双斜井口、六条风井正向掘进)，在最短时间内完成基建工程量，然后快速实现达产，当然这样会带来矿山一次基建量大、投资大，但达产快，资金回笼也快，适合于矿山资源丰富、资金实力雄厚的企业；外方的则仅采用双斜井施工，掘进到风井位置，再使用反井钻机施工风井，在小范围内形成通风循环后，揭露矿体就算投产，然后逐渐扩大采掘范围，边基建边生产，需要较长时间才能达到设计规模，这样的操作模式，先期基建量小，投入小，产能小，但早期能产生现金流，更适合于资源状况一般，受铜金属价格影响明显的矿山或资金周转不畅的企业。

表1 矿山达产时间表

(3)在达到6Mt/a生产能力时，中方基建方案较外方投资大，但从基建到达产时间比外方短，中外双方产生3年的时间差，早投产这几年所产生的价值远大于双方投资之差。对该矿这样世界级的高品位铜矿资源的开发，越快建成企业就越早受益。

5 结论

该铜矿项目的中外设计咨询方案，因文化及设计理念差异而有区别。外方更执着于设计中一切引用的数据要有计算依据，且少投入快产出早收益；而中方某些设计参数的选取往往是根据经验数值或者类比法确定，严谨性上不足。涉外矿山工程设计，要做到与国际接轨，国内设计人员应掌握利用国际通用的矿山设计辅助工具[1]，融合并抓取中外设计中的优点运用到工程设计中。