分期分区开采在国外某露天金矿开采设计中的应用

摘要：针对某露天金矿开采初期以开采氧化矿为主，推迟混合矿和硫化矿开采时间，并合理安排Ⅰ、Ⅱ号矿化带采矿计划等现状，设计应用分期分区开采工艺。在已确定的开采境界内，划分出若干个分区，合理安排各分区的采剥顺序，以达到推迟剥离洪峰，均衡生产剥采比的目的。详细介绍了该露天金矿分期分区开采工艺、采剥工艺、开采延伸速度、基建进度等。采用分期分区开采工艺，选择合理的首采区段，可减少基建工程量，提高矿山开采经济效益。

关键词：露天开采;分期;分区;开采顺序;采剥计划;剥采比

中图分类号：TD854文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2021）06-0052-03doi：10.11792/hj20210610

引 言

某露天金矿位于塔吉克斯坦共和国境内，目前拥有2处金矿的探矿权证。经过多年的勘查工作，目前探明储量50 t以上，是十分具有开发前景的特大型露天开采金矿。本文研究区域位于其中一处探矿权范围内，矿体具有埋藏浅、厚大连续、品位相对较高的特点。按矿石中有用矿物种类划分，可分为氧化矿、混合矿和硫化矿3种。矿石加工技术分别为氧化矿采用堆浸工艺，混合矿和硫化矿采用浮选工艺。

由于氧化矿与混合矿、硫化矿选矿工艺不同，若不同类型的矿石同时开采利用，需同时建设堆浸场、浮选厂、尾矿库、冶炼厂及配套设施，导致矿山建设投资过大、建设时间过长，降低矿床开发整体经济效益。因此，在开采初期，如何能经济合理尽可能多的回采氧化矿，同时推迟混合矿和硫化矿开采时间，并合理安排Ⅰ、Ⅱ号矿化带采矿计划，均衡生产剥采比，是该矿山需要解决的难题。

针对该矿山需要解决的问题，本文采用分期开采技术，实现了“以矿养矿，滚动发展”的目标;并根据矿化带分布情况，划分出4个采区，优化了开采顺序，提高了开采计划的合理性。

1 工程背景

矿区属大起伏中高山区地貌，山脉总体走向呈东西向，山体海拔标高一般为3 500～4 000 m，地形切割较强，沟谷坡降大而急，自然山坡坡度陡，一般为30°左右，局部为悬崖峭壁。矿区属大陆性高寒气候，温差大，冬季大雪封山，进入礦区时间一般为5月中旬至10月初。

矿区共发现2条含金矿化带，编号为Ⅰ、Ⅱ号矿化带，矿化带大致相互平行产出，沿灰岩上下盘分布。Ⅰ号矿化带位于灰岩下盘，地表出露长度1 100 m，宽50～236 m;Ⅱ号矿化带位于灰岩上盘，平面上与Ⅰ号矿化带大致平行分布，地表出露长度800 m，宽50～320 m。矿石总量17 143 657 t，平均金品位2.03×10-6，金金属量34 745.779 kg。

矿床内无较大的地表水体。矿体均位于当地侵蚀基准面以上，地形有利于自然排水，矿床以裂隙含水层充水为主，属直接充水的裂隙充水矿床，主要充水含水层富水性较弱，构造破碎带分布规模较小、富水性较弱;地下水补给范围条件较差，水文地质边界较简单，属水文地质条件简单的矿床。

矿床的地层岩性较复杂，开采的矿体为层状、似层状含矿砂岩组，浅部为氧化矿层，属完整性差或破碎的软弱岩组，中下部的原生矿体属完整性中等的半坚硬—坚硬岩组，稳定性较好;采场的开采台阶边坡局部地段存在发育不稳定的层理和裂隙结构面，并分布有软弱夹层，对露天采场边坡的稳定性构成较大的影响，矿山开采时易发生崩塌、滑坡等矿山工程地质问题;综合矿床工程地质条件为中等复杂，矿区工程地质勘探类型为第三类中等型。

2 分期开采

为降低矿山建设投资，按照整体开发，分步实施的原则，决定采用分期开采的方式。矿床开采初期（一期），以开采氧化矿（堆浸）为主;开采后期（二期），以开采混合矿和硫化矿（浮选）为主。

1）露天开采终了境界。露天开采终了境界按氧化矿、混合矿、硫化矿统一开发进行设计;采用澳大利亚Micromine公司的矿业软件，依据确定的技术经济指标进行境界圈定及优化，优化过程中通过调节收入成本因子，得到30个优化境界方案;优化境界由小到大，由浅至深，相互嵌套，逐渐扩展。根据境界内矿石量及矿岩总量计算结果，通过对每个优化境界进行计算分析，综合进行境界方案比较，最终选定12号境界方案。依据选取的边坡参数，进行开拓系统布置等采矿境界设计工作，形成露天开采终了境界。露天开采终了境界参数见表1。

2）一期境界。一期境界按照开采氧化矿设计，采用澳大利亚Micromine公司的矿业软件，输入开发氧化矿的技术经济指标，进行境界优化，得出开发氧化矿境界方案。结合露天开采终了境界，圈定出以开采氧化矿为主的一期境界。一期境界参数见表2，一期境界与二期境界（露天开采终了境界）相对关系见图1。

3 分区开采

3.1 采区划分

矿区共有2条含金矿化带，分别为Ⅰ、Ⅱ号矿化带;Ⅱ号矿化带位于境界的东北侧（上部），Ⅰ号矿化带位于境界的西南侧（下部）。设计共划分为4个开采分区，分别为一期Ⅱ号矿化带分区、一期Ⅰ号矿化带分区、二期Ⅱ号矿化带分区、二期Ⅰ号矿化带分区。一期境界分区位置关系见图2、二期境界分区位置关系见图3。一期境界、二期境界分区矿岩量见表3。

各分区氧化矿量、混合矿量及剥采比见图4。

3.2 采剥工艺

采用陡帮剥离、缓帮采矿工艺。工作台阶高度10 m（个别矿体较薄、倾角较缓的地段台阶高度5 m），最小工作线长度100 m（采矿）、150 m（剥离）。陡帮开采工艺参数为：工作台阶坡面角70°，组合台阶内台阶数4个，最小工作平台宽度30 m，非工作平台宽度10 m，一次推进宽度20 m，工作帮坡角21°～28°。

山坡露天开采时，根据矿体倾向和地形条件，按阶段标高沿地形开段沟，沿矿体走向布置工作线，垂直走向单侧推进[1]。

3.3 开采延伸速度

岩石铲装选用斗容4.0 m3液压反铲挖掘机，矿石铲装选用斗容1.4 m3液压反铲挖掘机。液压反铲挖掘机质量轻、动作灵活、行走速度快，易于控制铲斗，装车效率高[2-3];此外，液压反铲挖掘机掘沟速度快，可缩短新水平准备时间，使矿山生产能力有保障。

露天采场全部为山坡露天，采剥作业面挖掘机布置紧张年份为生产第二年，出矿台阶主要集中在一期Ⅱ号矿化带分区3 900～3 940 m台阶，该生产年采矿作业下降40 m。剥离台阶主要集中在一期Ⅰ号矿化带分区3 800～4 000 m，该生产年剥离下降210 m。

由于氧化矿矿体出露地表或覆盖层较薄，采矿作业无需剥离大量岩石，即可揭露矿体;且采矿作业与剥离作业可实现分区作业，相互影响较小。采用分区开采可以最大限度保障采矿能力的达成。

3.4 基建进度

3.4.1 基建方案选取

一期境界分为2个开采分区，分别为一期Ⅱ号矿化带分区、一期Ⅰ号矿化带分区。因此，存在2个基建位置，3个基建方案：

1）方案一，基建剥离范围位于一期Ⅰ号矿化带分区，基建剥离工程量283.61万m3。

2）方案二，基建剥离范围位于一期Ⅱ号矿化带分区，基建剥离工程量204.83万m3。

3）方案三，一期Ⅱ号矿化带分区和一期Ⅰ号矿化带分区同时剥离，基建剥离工程量412.36万m3。

通过方案比较，推荐方案二，该方案基建工程量相对较少，可以降低基建投资，早日投产达产。

3.4.2 基建剥离

选择一期Ⅱ号矿化带分区作为首采区段。该区段剥采比相对较小、基建工程量相对较少。为获得投产标准所规定的二级矿量，基建终了最低台阶标高4 000 m，4 020 m以上台阶靠界。在4 000 m、4 010 m台阶形成备采矿量。

基建剥离工程量204.83万m3。其中，岩石190.11万m3，平均运距1.1 km;氧化矿7.38万m3，平均运距4.7 km;低品位氧化矿+混合矿7.34万m3，平均运距4.85 km。基建期副产氧化矿18.84万t，暂时堆存。

基建期结束，形成山坡开拓运输道路，台阶3 940 m以上已具备完成入车段沟工程的条件，可获得开拓矿量123.19万t，保有期1.4 a;备采矿量31.12万t，保有期3.5個月。

4 结 语

采用分期分区开采工艺，确定经济合理的氧化矿开采范围（一期境界），满足了矿山开发建设的需要;实现采矿作业和剥离作业在不同区域进行，减少采矿作业和剥离作业的相互影响，保障作业安全和采矿能力的达成，均衡生产剥采比;选择合理的首采区段，减少基建工程量，提高矿山经济效益。因此，分期分区开采较为适合该露天金矿的回采，也是今后国内外露天开采技术的发展趋势。

[参考文献]

[1] 罗绍裘.采矿设计手册：矿床开采卷[M].北京：中国建筑工业出版社，1987.

[2] 王运敏.现代采矿手册[M].北京：冶金工业出版社，2012.

[3] 王运敏.中国采矿设备手册[M].北京：科学出版社，2007.

Application of staged and zoned mining in mining design of an open-pit gold mine abroad

Jiao Jinwei

（Changchun Gold Design Institute Co.，Ltd.）

Abstract：In view of the present situation of the initial mining of an open-pit gold mine，such as mainly mining oxidized ores，postponing the mining time of mixed ore and sulphide ores，reasonably arranging the mining plan of No.Ⅰand No.Ⅱ mineralization zone，the staged and zoned mining technology is designed and applied.Within the settled mining boundary，several zones are divided and the mining and stripping sequence of each zone is arranged reasonably in order to delay the stripping peak and balance the stripping ratio.The paper in detail introduced the staged and zoned mining technology，mining and stripping process，mining extension rate and infrastructure progress and so on in the open-pit gold mine.The staged and zoned mining technology is used，and reasonable initial section is chosen so that the infrastructure project requires less work and the mine development is more profitable.

Keywords：open-pit mining;staged;zoned;mining sequence;mining and stripping plan;stripping ratio

收稿日期：2020-12-31; 修回日期：2021-04-08

作者简介：焦金伟（1985—），男，吉林临江人，高级工程师，从事金属矿山露天开采技术研究工作;长春市南湖大路4726号，长春黄金设计院有限公司，130012;E-mail：155145050@qq.com