Surpac在西藏华泰龙甲玛铜多金属矿地下开采阶段的应用

李羿贤

（西藏华泰龙矿业开发有限公司，西藏 拉萨 850200）

1 三维设计的运用

甲玛铜多金属矿为缓倾斜厚大矿体，储量集中，采用中深孔分段崩落分层矿房嗣后充填采矿法。

公司使用Surpac软件建立三维地质数据库、地表模型、矿体模型等，精确的计算出了矿区地质资源储量。同时该软件在辅助矿山开采设计、计划编排和生产管理等方面，带来了极大的便利。

Surpac软件在矿山地下开采阶段的运用，主要体现在采场剖切（包括采场布置、采准切割、三级储量报告）、中深孔凿岩爆破设计等方面。

2 采场剖切

利用Surpac三维矿业工程软件进行采场剖切，实现采场布置、矿房三级储量计算的目的，是采切、回采设计的前提。选择已圈定并估值的矿体及块体模型，设置合理的采场中线，以控制矿块、矿柱的位置及总体布局。

图1 双分层采场（已剔除夹石）矿房剖切三维模型

甲玛二期采矿二标、三标段一般布置双分层采场，如4420m～4465m水平，一个分层高度为20m、25m，矿房长58m，宽15m。沿矿房走向布置凿岩巷，矿房端部或中间位置设切割横巷、切割天井等工程。采场三维模型见图1。

在采场剖切过程中，调用甲玛块体模型，矿石属性中选择CuEQ（铜当量，以一定的折算系数将矿石中的Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag等折算为铜的量），剖切采场后生成采场报告，即得出三级矿量、体积及品位等信息。采场报告数据见表1。

表1 以铜当量(CuEQ)定义采场属性值的报告文件（部分数据）

3 中深孔凿岩爆破

3.1 实体运算

中深孔凿岩爆破设计工作，须在品位控制模型的基础上，结合现场实际展开。首先，把实测好的巷道、切割天井等通过数据处理，在Surpac中生成三维实体；再把实体模型与采场模型做相交运算，将巷道、天井从矿房中剔除；然后将已剔除巷道、天井的矿房，与巷道、天井三维实体模型保存成同一DTM文件，以便中深孔设计切剖面使用。以三标段3-2-4西采场为例，三维模型见图2。

3.2 中深孔凿岩爆破设计

3.2.1 炮孔参数

依据Simba系列1354型凿岩台车的钻具自身属性，并经现场试验及测量，凿岩最大孔深32m，钻机宽度1.5m，钻机中心高度取1.4m。

在切割横巷凿上向竖直孔，孔径φ80mm，炮孔排面角90°，排距0.8m～1.8m，孔底距0.8m～1.0m；在采场凿岩巷凿上向扇形孔，孔径φ80mm，炮孔排面角90°，排距1.5m～2.0m，孔底距2.0m～2.4m。

在Surpac软件中，以排距1.8m为准，分别以切割横巷的中线、采场中线剖切3-2-4西采场三维模型生成切割横巷剖面、矿房剖面若干。

图2 三标段3-2-4西采场三维模型

3.2.2 切割槽炮孔设计

在中深孔设计中，为防止透孔而影响装药及爆破效果，打眼时在孔底预留0.5m，即钻孔超深为-0.5m。

首先调入已切好的采场和巷道剖面文件，以钻机中心线作为参照，以孔距1.0m为标准调整钻机位置进行炮孔设计，装药时可手动调控。在设计过程中可以创建中深孔设计数据库，使用数据库辅助工作管理。拉槽排炮孔设计见图3。

图3 3-2-4西采场拉槽炮孔布置图

3.2.3 采场炮孔设计

进入中深孔设计模式，以3-2-4西采场第13剖面为例，打眼参数参照拉槽排炮孔，孔底距为2.2m，孔距公差0.2m，最小孔口距0.1m。先布置边孔，根据铜矿石自然安息角（35°～45°）及钻机属性，边孔角度定为45°。选择“在两孔之间”布置炮孔，叠代次数一般为5，软件将自动选择最优方案布孔，可根据实际情况调整单个炮孔位置及长度，相邻排面的炮孔应尽量交错布置。

在双分层采场布孔时，需要重新调整底部矿房的边界，使底部矿房的扇形孔穿入上部矿房以回收预留的桃形间柱（不穿透桃形间柱和巷道底板，超深为-0.5m）。采场炮孔设计见图4所示。

图4 3-2-4西采场第13排炮孔、装药设计图

完成炮孔设计后导出钻孔报告，以供现场施工使用。钻孔报告见表2。

表2 4440分层3-2-4西采场第13排钻孔（部分）报告

3.2.4 爆破设计

装药方式选择AECI运算法则，一般选择中间孔优先进行装填设计，软件根据优先孔自动计算其他炮孔的最优装药长度及填塞长度。4440分层3-2-4西采场以第7个孔优先装药，效果见图4。

最后生成爆破报告，见表3。

表3 4440分层3-2-4西采场第13排炮孔（部分）爆破报告

3.2.5 利用中深孔设计控制矿石贫化

在采矿过程中，剔除夹石的可行性受到矿体产状、矿化强度及采矿方法等因素的限制。崩落法开采过程中，由于一次爆破量大，矿石与夹石同时崩落，造成较大的矿石损失贫化。

一标段4460分层1-3-5采场为二步骤采场，高度30m，宽度15m。一步骤回采完成后，将空区、巷道及矿块实体相交运算，得出二步骤回采矿房。三维模型见图5。

图5 一标段4460分层1-3-5采场实体三维模型

该采场中1号夹石的走向与矿房一致，方位角为118°，倾向为东北4°～13°，以13°的倾角由采场两端向中间对称倾斜，从23号～36号剖面由凿岩巷揭露。根据该产状以及落矿后的散体分布较均匀，可分级出矿进行剔除。还可从中深孔设计方面进行优化，控制可剔除部分夹石的掺入量，降低贫化率。

以34号剖面为例，中深孔设计见图6。为剔除部分夹石，边孔1号孔倾角设为50°；结合现场铲运机出矿等制约条件，1、2、3号孔的装药方案为1号夹石层不装药，将药送入孔底及矿石部分，装药位置依次为9.6m～11.7m、7.7m～14.0m、6.0m～17.0m；1号与3号孔装填的顶部位置AB的倾角要求大于矿石自然安息角范围。相邻排（23号～36号剖面）之间合理调整装药位置，且该采场炮孔布置不穿入采场顶部的夹石边界，有效降低矿石贫化率。

图6 1-3-5采场第34排炮孔设计图

4 结论

①在Surpac地质三维建模的基础上，结合采矿方法进行采场剖切、三级储量报告，提供了经济合理、操作可行的开采设计方案；②利用Surpac三维可视化的特点对3-2-4采场进行中深孔设计，提供最优凿岩设计及合理的装药方案；③在中深孔设计方面，针对1-3-5采场的可剔除部分夹石进行设计优化，降低贫化率，弥补了崩落法落矿易造成较大贫化率的不足。

甲玛铜多金属矿还需要在矿体二次圈定方面做出更大的投入，以利用Surpac软件的优势来实现矿产资源回收的经济化、最大化，促进信息化、数字化矿山企业建设。