城门山铜矿配矿工作探讨

闵俊松，程柳华，丁立强

（江西铜业集团有限公司 城门山铜矿，江西 九江 332100）

1 引言

物城门山铜矿区位于长江中下游铜铁成矿带，九（江）瑞（昌）矿集区，长山——城门湖背斜东倾伏端的北翼［1］，距离九江市区西南18km，距长江南岸6.5km。城门山铜矿是在1958年开采铁帽时发现的，经1962年～1969年的详勘、1975年～1981年的补勘，探明该矿是一座以铜、硫为主，共生钼、铁、锌，伴生金、银和稀散元素的大型多金属矿山。1984年经国家储委批准的表内B+C+D级铜金属量165万t，硫3768万t，矿区资源丰富，储量可观。2009年进行二期扩建（7000t/d）工程建设，目前实际已经形成了8000t/d的采、选综合生产能力，年生产铜精矿含铜金属量1.6万t。城门山铜矿地质条件复杂，为多期次多构造成因的矽卡岩型、块状硫化物型、斑岩型“三位一体”矿床［2］，矿体形态复杂多变，有似层状、豆荚状、透镜状、带状及席状等。矿石性质及品位分布非常不均匀，铜品位从次生富集带辉铜矿石的10%以上，到原生带斑岩矿石的0.25%，铜品位变化系数可达4000%；硫品位从含铜黄铁矿石的30%，到斑岩矿石的2%，硫品位变化系数可达1500%。铜、硫两种元素分布的极不均匀，给配矿工作带来了很大难度。为了尽量减小入选矿石铜硫品位的波动情况，达到贫富兼采和连续稳定供矿的目的，本文接下来会从技术上和管理上对城门山铜矿的配矿工作进行探讨，通过贫矿和富矿的合理搭配，充分回收利用矿产资源，提升社会经济效益。

2 影响配矿质量的因素

2.1 地质因素

通过对近年来产生入选矿石铜、硫品位波动（特别是铜品位波动）的班次进行分析，发现有80%以上的异常波动班次，为在复杂地质区域配矿时造成的。这些复杂的地质区域主要分布在采区比较浅部的次生富集带［3］。当氧化带中的孔雀石、蓝铜矿在氧气、水、二氧化碳等的长期作用下，使原生铜的硫化物（主要为黄铜矿）转变为氧化物、氢氧化物、硫酸盐、碳酸盐。当铜的硫酸盐转溶液下渗至原生硫化物（黄铜矿）时，在还原环境下产生次生富集作用，形成大量的次生硫化物矿物，如辉铜矿、斑铜矿、铜蓝等。次生富集带通常铜品位高达5%—20%，具有极高的工业价值，但同时由于形态复杂多变（通常呈“鸡窝状”），并且品位分布很不均匀，给配矿工作带来了很大难度。例如在采区-22m平台东部某次生富集带，该区域矿石品位及矿石性质分布很不均匀，在短短50m范围内，出现了含铜斑岩、铁矿石、含铜黄铁矿、辉铜矿、风化岩五种岩性夹杂在一起。品位变化也非常大，铜品位变化最大的地方，仅仅2个炮孔之间的距离（5m），铜品位从最高的24.22%，变化到最低的0.193%，相差了125倍，可想而知，在该复杂区域进行出配矿时，对于稳定入选矿石品位难度有多大。

2.2 取样化验因素

采区各出矿点的品位分布情况是开展配矿工作的前提和保障，而各点的品位分布情况主要是通过取样来确定的，因此取样化验数据的准确性和完整性直接影响到配矿质量的好坏。城门山铜矿的取样工作主要是通过在爆破前，对潜孔钻机穿出来的炮孔岩粉进行取样化验。主要有以下两方面因素会对配矿造成影响：

2.2.1 取样的规范性和代表性。

取样人员在进行炮孔岩粉取样时，没严格按照“十字刻槽”法进行取样，或取样的岩粉重量太少没有代表性，这些都会影响到取样化验数据的准确性。

2.2.2 取样的完整性。

在某些比较松散的矿石区域，比如呈松散状集合体的含铜黄铁矿和辉铜矿区域，由于挖机可直接进行作业，不需要进行穿孔爆破，所以会没有炮孔岩粉数据。另外如遇雨天，炮孔岩粉被雨水冲刷，造成岩粉缺失。这些都会影响到取样的完整性，造成某一块区域的品位缺失，影响到配矿工作。

2.3 现场品位圈定与划分因素

取样化验数据及品位分布图出来后，图上的炮孔样坐标与现场对应不精确，会造成现场品位圈定的不精确，从而影响到配矿；另外对炮孔进行区块划分时，如果划分得不够精细，特别是品位变化比较大的区域，也会对配矿产生影响。

2.4 现场监管和控制因素

现场监管和控制主要与铲装工段、运输工段、养防工段的执行情况有关，执行情况的好坏，会直接影响到配矿质量的好坏。

2.4.1 铲装工段

铲装工段没有按照配矿小组划分的出矿区域和推进方向来作业时，超挖了竹签或弄错了出矿位置，都会影响到配矿质量的好坏。

2.4.2 运输工段

当配矿小组给出当班计划车数配比后，由于某些铰卡乱跑，没有定铲定车，或中途坏了没及时进行替补，或由于运距原因，某些铰卡跑的车数不一等，这些因素都会影响到实际车数配比与计划配比不符，最终影响到配矿质量的好坏。

2.4.3 养防工段

养防工段指挥工在卸矿口指挥卸矿时，如果没有使装富矿车辆和装贫矿车辆依次交替下到原矿仓，而产生富矿车辆或贫矿车辆集中下到原矿仓时，会导致下矿过程中，贫富矿石混合不均匀，进而影响到配矿质量的好坏。

3 配矿质量控制的技术手段和原则

3.1 取样技术手段和原则

地质取样人员严格按照“十字刻槽”法进行取样，如果为品位变化较大的区域，要逐孔进行取样，如果为品位变化不大的区域，可以隔孔进行取样，并且所有样品为保证有代表性，重量不能少于1Kg。另外，为保准取样数据的完整性，原则上所有矿石区域都必须进行炮孔取样，但如果遇到不需要穿孔的矿石区域（如松散的含铜黄铁矿或辉铜矿区域），由于不能进行炮孔岩粉取样，这时需要进行刻槽取样或用手持式X荧光分析仪进行辅助品位确定。地质人员还要对所取样品的炮孔中心位置进行定点，城门山铜矿使用的是支持RTK技术的美国天宝R8高精度GPS对炮孔进行定点，精度可以达到厘米级。最后地质人员取完样后，将样品化验结果录入到excel电子表格，并导入到CAD或Dimine中，形成《爆堆品位分布图》，如图1。

图1 爆堆品位分布图

3.2 爆堆品位的划分和圈定原则

配矿小组获取《爆堆品位分布图》后，就可根据炮孔的品位信息并结合现场的作业位置和推进方向，对爆堆品位进行分级，通过品位等值线，将爆堆划分块段［4］。块段的划分原则为岩性一致，品位相近（通常品位变化系数小于30%），位置相邻的3个以上炮孔划入同一个块段。将整个爆堆划分完毕后，分别计算各个块段的矿量和平均品位，并标注在图上（如图2），作为现场爆堆品位圈定的依据。配矿小组在现场圈定过程中，根据划分好的块段，使用高精度GPS对块段的分界线进行定点，并用竹签在现场标示出来。

3.3 配矿方案的计算［5］与确定

城门山铜矿的配矿主要是通过3个出矿点搭配来实现的，其中第一个点是贫矿点（铜品位和硫品位都较低），以斑岩为主，占整个出矿量的大多数；第二个点是高铜点，铜品位较高，以辉铜矿为主，主要是用来提升原矿铜品位；第三个点是高硫点，硫品位较高，以含铜黄铁矿为主，主要是用来提升原矿硫品位。通过这3个出矿点之间的贫富搭配，用来使原矿铜硫品位均达到入选品位和计划值。具体配比计算如下：

上式（1）、（2）中：

A1——贫矿点的铜品位；

A2——高铜点的铜品位；

A3——高硫点的铜品位；

B1——贫矿点的硫品位；

B2——高铜点的硫品位；

B3——高硫点的硫品位；

X1——贫矿点的出矿量；

X2——高铜点的出矿量；

X3——高硫点的出矿量；

A——计划铜品位；

B——计划硫品位。

上式（1）、（2）为由两个三元一次方程组成的方程组，通过对该三元一次方程组进行求解，可得出贫矿点、高铜点、高硫点这三个出矿点的矿量之比为：X1：X2：X3=[(B2-B)(A3-A)-(A2-A)(B3-B)]:[(B-B1)(A3-A)-(A-A1)(B3-B)]:[(B2-B)(A-A1)-(A2-A)(B-B1)] （3）

由于城门山铜矿用于出矿的铰卡型号和装车质量都一致，这三个出矿点的矿量之比也等于这三个点的车数之比。为保证这三个出矿点的车数能始终按照要求的配比运往选厂，实际操作过程中，城门山铜矿采用“定铲定车，按轮配矿”的车辆调度方式来实现的，即先根据（3）式计算出三个出矿点的矿量之比，也等于车数之比，然后将当班的铰卡出车数按照这个配比进行分配，分配好的铰卡专门定在某一个出矿点或某一台铲，中途不能乱跑或串铲，之后在卸矿过程中，也严格按照这个配比进行卸载，这样每一轮下来，车数配比都能与计划配比一致，并且还能最大限度使贫富矿石混合均匀。比如通过（3）式计算出贫矿点、高铜点、高硫点的矿量之比为：X1：X2：X3=6:1:2，由于每台车装车质量一致，三个点的车数之比也为6:1:2。当班安排供矿的铰卡如有9台，车辆调度时就分配6台铰卡在贫矿点拉矿，分配1台铰卡在高铜点拉矿，分配2台铰卡在高硫点拉矿，到卸矿口卸矿时，这9台铰卡也严格按照6:1:2的比例进行卸载，通过这种车辆调度方式，来保证贫矿点、高铜点、高硫点这三个点的出矿车数之比为6:1:2。

图2 爆堆品位的块段划分

4 配矿质量控制的管理手段

4.1 制定《出配矿管理制度》，明确责任划分

出配矿管理工作不是哪一个部门能单独完成的，需要各部门之间的互相配合和协调。整个出配矿过程就是一环扣一环的“流水线”，任何一个环节出现问题，都会影响到配矿质量。为此，城门山铜矿采矿场专门制定了《出配矿管理制度》，对各部门进行了责任划分：生产技术室地质取样人员在出矿前，对出矿区域的炮孔岩粉样进行取样，制作成《爆堆品位分布图》，并发送给配矿小组。配矿小组先根据《爆堆品位分布图》上的品位数据及品位变化趋势，对出矿区域品位进行划分，划分好各区块品位后，在现场定点插好竹签，做好标示，再根据选厂要求的入选铜硫品位和现场各区块的品位，计算出各区块的车数配比，最后配矿小组制定出每天具体的供配矿方案，并提供给调度室调度人员。调度人员根据配矿小组交班的配矿方案，给穿爆铲工段及运输工段下达调度指令，确定挖机的作业点及各作业点铰卡的配比。整个环节中，技术室起着技术支持的作用；配矿小组起着制定每日出配矿方案，并负责现场具体实施的作用；调度室起着现场调度和控制的作用；穿爆铲工段和运输工段起着现场执行的作用。

4.2 加强现场管理和督促检查

计划实施，重在落实。加强现场管理和督促检查［6］是提升配矿质量的保障。城门山铜矿根据生产需要，安排调度室人员对现场出配矿进行督促和监管，其中现场调度人员根据配矿小组划分的出配矿区域及推进方向，保证挖机在规定区域进行铲装和推进，调度长根据配矿小组提供的各出配矿点计划车数配比，实时通过卡调系统或询问卸矿口记码工，对各出配矿点的实际车数进行监控，保证车数配比严格按计划执行。 此外，在卸矿口卸矿过程中，还要严格按时间段、按比例均匀进行卸矿，防止富矿或贫矿集中下到原矿仓。

4.3 严格奖惩制度

对每月的配矿结果进行考核，纳入到劳动竞赛来，对配矿环节中涉及到的人员和部门予以奖惩。总结配矿过程中没按指令执行的问题，对没按计划执行引起入选矿石品位波动的人员和部门进行考核，做到令行禁止，确保配矿工作正常进行，维护配矿指令的严肃性。

4.4 将配矿工作纳入到对标管理

随着对标管理工作在整个江铜集团公司至上而下开展以来，城门山铜矿从2017年4月份开始，将入选铜硫品位合格率指标纳入到了对标管理工作，通过对标国内外一流露天矿山的配矿指标，不断学习和赶超，寻找最优和最适合城门山铜矿的配矿管理模式，来提升城门山铜矿的配矿管理水平。

5 效果评价

通过上述在技术上和管理上所采取的措施，城门山铜矿配矿质量近年来有了很大改进和提升，特别是从2017年5月份开始，对该套配矿工作模式进行全面系统化实施以来，入选矿石铜硫品位合格率有了显著提升，如表1和表2。

表1 2016—2018年入选矿石铜品位合格率 %

表2 2016—2018年入选矿石硫品位合格率 %

从表1、表2中可以看出，入选矿石铜品位合格率，从2016年的82.69%提升到2017年的90.99%，再提升到2018年（1—11月份）的96.03%；入选矿石硫品位合格率从2016年的75.68%，提升到2017年的88.21%，再提升到2018年（1—11月份）的92.29%，入选铜硫品位合格率提升效果都很显著。特别是从2017年5月份以来，入选矿石铜品位合格率每个月都超过了90%，入选矿石硫品位合格率每个月都超过了86%，满足了选厂对配矿质量的要求，为选厂提高选别指标创造了条件。

6 结语

经过多年的生产实践证明，城门山铜矿该套配矿工作模式科学、合理、效果显著并且可操作性强，可供国内其他类似矿山（地质条件复杂，品位变化比较大的双元素综合配矿矿山）进行借鉴和参考。当然，该套配矿工作模式，也存在一些不足和需要改进的地方，比如：配矿过程中的“定铲定车，按轮配矿”的车辆调度方式，会存在车铲比（特别是对于配铜点和配硫点的铲）不饱和的现象，影响到高铜点和高硫点的挖机台效。另外，智能化矿山是未来矿山的发展趋势，国内一些矿山，比如三道庄露天矿在引进Surpac三维采矿软件建立地质模型后，与科研院校合作开发的基于GIS/GPS/GPRS的露天矿配矿动态管理系统［7-8］、实时矿石质量监控系统，已经实现了自动化配矿的部分功能，极大的地减少了配矿人员的工作强度，提高了配矿人员的工作效率。这些，城门山铜矿都可以进行学习和借鉴，为将来城门山铜矿实现配矿自动化，建设智能化矿山做好准备。