露天矿爆区圈定对矿石损失贫化率影响的思考及建议

宋小美 苏富彬 坚润堂

【摘   要】矿石和废石之间的界线确定是否合理直接影响到矿石的损失贫化率。就目前爆区界线的圈定方法存在的问题，提出了将炮孔岩粉数据和地质勘探数据相结合建立爆区实体模型，以改进加权Voronoi图法对爆区矿石空间品位分布进行合理估值，以市场波动确定边际品位，采用计算机技术圈定爆区界线等建议。

【关键词】爆区圈定;损失贫化率;矿石界线

引言

矿产资源赋存于地下，与地质条件紧密相关。而地质环境的复杂性使得矿产资源赋存具有多样性，多种可用矿石元素并存、矿石品位分布不一、矿与石夹夹而生，因此，矿石的开采必然会伴随着矿石的损失和贫化。要提高矿产资源的综合利用率，就要控制矿石的损失贫化率。爆区的圈定是影响矿石损失贫化率的重要因素，关系到穿爆工艺的设计[1]、矿石铲装、矿石配矿优化等，这均会直接影响矿石和岩石的混合量，而目前大部分矿山企业在这方面并未进行深入地研究解决，基于此，本文对矿石开采爆区圈定对矿石的损失贫化的影响进行研究，为控制矿石损失贫化提出建议，提高矿石的综合利用率。

1.露天矿爆区的圈定

1.1爆区圈定的内涵

爆区圈定指在单元爆区中作为矿石铲装送入选厂的矿岩界线的圈定，并不是指根据边际品位确定的矿块与废石的边界。在实际的矿石开采过程，由于矿床的赋存的特殊性和作业技术的限制，无法做到矿石和废石完全分离，部分废石被当成矿石送入选厂或部分矿石被当成废石丢弃，这也是矿山开采中造成矿石损失贫化的重要原因。

1.2爆区圈定与矿石损失贫化的关系

矿岩界线是作业人员进行爆破设计和划定矿岩铲装界线的基础，是影响边界岩石混入量的重要因素，是控制矿石损失贫化率的重要因素。在矿石开采作业中，作业人员需要根据矿岩界线进行穿爆设计，然后根据爆堆的范围确定作为矿石铲装界线。矿岩界线不同，穿爆的方向设计不同，各爆堆的矿岩界线不同，铲装界线也不同[2]，从而影响矿石的损失贫化，特别是对于脉状矿床影响最为严重。矿岩界线圈定范围过大，虽然降低了损失贫化率，但是会增大开采剥采比，增加生产成本;矿岩界线圈定的范围过小，会导致增大矿石的损失贫化率。

2.爆区圈定的方法现状

目前各大矿山企业圈定爆区的方法主要有以下两种：

（1）以矿山地质勘探钻孔数据为基础，采用三维矿业软件圈定三维矿体模型，应用克里格插值法、距离幂次插值法等各种估值方法估算矿车各部段的品位，然后根据边际品位确定矿岩界线，最后结合当前设定的开采境界和开采推进方向，圈定作业爆区。矿山地质勘探钻孔数据是为了探明整个矿床的赋存情况而设定的，对于小面积的作业爆区而言，其精度远远不够，从而会导致圈出的作业爆区界线和矿岩界线存在一定的偏差，增加矿石的损失贫化率。

（2）以炮孔岩粉数据为基础数据，采用三维矿业软件和边际品位生成爆区实体，以炮孔岩粉化验的平均品位为该孔的全孔品位，每个岩粉钻孔的品位影响范围为到其相邻炮孔的距离的一半，然后根据边际品位确定矿岩边界，再由经验丰富的作业人员圈出铲装界线。由于岩粉钻孔是生产作业的数据，其精度明显较地质勘探数据准确，但是其根据Voronoi图法估值爆区内矿岩品位，和实际的矿床生成规律存在偏差，从而也会影响矿石损失贫化的控制，特别是对于细长脉状矿床。

3.通过爆区圈定提高矿石损失贫化率控制效果的几点建议

爆区的圈定影响着后续的作业顺序，而矿床的赋存情况并不是完全确定，矿床模型和炮孔模型均是根据勘探钻孔数据或炮孔岩粉数据和地质情况进行推测圈定，要有效地降低矿石损失贫化，必须从基础数据、矿床品位估值、矿山管理和技术水平等各方面进行管控。

3.1以炮孔岩粉化验数据和地质勘探钻孔数据为基础

炮孔岩粉化验数据是矿区生产数据，是最真实反映作业区的矿石的品位变化情况的，但是由于矿床赋存的复杂性，其又无法完全地反映矿床的真实的。虽然地质勘探数据主要是为了探明矿床赋存情况，但是其也是该矿床的基础数据，对于掌握矿床品位分布情况具有一定的参考意义。因此，可将炮孔岩粉数据和地质勘探钻孔数据作为爆区确定的基础数据，可提高矿石的损失贫矿控制效果。

3.2以改进加权Voronoi图法对爆区实体进行品位估值

以炮孔岩粉化验品位影响范围为其相邻炮孔距离的一半对爆区进行赋值，这与矿产的生成机理不符合。矿石的生成赋存受到地下水质情况、水的流向和地层情况等各方面的影响，从而使得矿石的品位分布并不是固定的，而每个炮孔的品位的影响范围各尽不同。同时Voronoi图法广泛用于研究空间目标和特征，要使爆区的品位估值尽可能地精确，应该对相应的炮孔数据的影响范围进行研究，掌握矿床的分布规律，从而根据炮孔的品位影响程度，确定其影响参数，采用改进的加权Voronoi法对爆区进行估值，提高矿块的品位估算精度，从而提高矿石损失贫化的预测精度。

3.3根据矿床的赋存情况和市场矿石价格确定边际品位

露天金属矿石多属于伴生矿床，即一个矿床往往伴随着多种金属矿石赋存，在某个区域可能对于主金属元素属于贫矿，而对于伴生金属而言却是属于富矿。同时矿石价格会随着市场的变动而变动，因此在确定矿石的边际品位时，不能只限用单一的边际品位，当某伴生金属的价值大于主金属元素的价值时，应以该伴生金属为主要金属元素确定爆区的边际品位和矿岩界线。

3.4应用计算机技术实现爆区的自动圈定

目前对爆区的圈定基本上均是由经验丰富的工程师根据以往的经验，在三维矿业软件或者CAD软件上进行人工的圈定，这往往具有人为不确定和经验的依附性，易导致矿岩界线圈定不合理，可能不该作为矿石运送入选厂的废石运送入选厂，增加选矿成本，或者该作为矿石的成为了废石造成损失。爆区的矿岩界线既要以边际品位画出的矿石矿体为依据，同时还要考虑矿石的铲装、爆破和矿石空间分布开采等等因素，特别是针对零星分布的高品位矿块，是否该作为矿石采出，亦或者作为废石放弃开采。因此，应将计算机技术应用于矿石圈定，根据实际矿石开采的情况，设定一定的限制条件，例如要满足矿山的剥采比、开采该矿块要剥离的废石成本、起爆方案的设计等等，实现爆区的圈定。

4.总结

以炮孔岩粉数据和地质勘探钻孔数据相结合生成爆区实体，采用更符合矿床生成规律的方法对爆区矿石品位进行估值，根据市场情况和矿石空间分布情况确定对应的边际品位，同时将计算机技术运用于爆区划定中，充分结合矿石开采的实际情况实现爆区界线圈定，这能降低矿石的损失贫化率，提高矿石的综合利用率。除此之外，要更好地控制矿石损失贫化，还要从开采技术方面进行控制，例如，根据圈定的爆区界线，制定相应的爆破方案，尽可能将矿石和废石分离，使铲装界线分明;或优化矿石开采顺序、台阶高度、推进方式等，以降低矿石损失贫化。

參考文献

[1]康春德，张海涛.露天矿山采矿损失贫化控制技术及应用[J].黄金，2019，40（01）：34-39.

[2]李金玲，王李管，陈鑫.露天台阶爆破矿岩交界处损失贫化控制系统[J].黄金科学技术，2016，24（03）：14-20.

[3]宋小美，戴晓江，孙长坤.炮孔数据库Voronoi图在多金属矿损失贫化率计算的应用[J].河南科学，2014，32（07）：1295-1299.

[4]高占义，王恒生，周泓.乌山铜钼矿分穿分爆采矿数字化系统及应用[J].黄金，2019，40（07）：48-53.

本文系百色学院2018年度校级科研项目“基于炮孔数据库Voronoi图和线性规划的露天矿爆区的自动化圈定”（项目编号：2018KN10）成果之一。

作者简介：宋小美（1987.9-），女，广西南宁人，教师，硕士研究生，研究方向为数字化矿石、算法。

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