玉龙铜矿露天开采底宽及采深计算方法研究

赵文奎

(西部矿业集团西藏玉龙铜业股份有限公司)

西藏玉龙铜矿是世界级的超大型斑岩型铜矿，位于迄今中国发现的最大的斑岩型铜矿带上。矿体较为厚大，产状不规则，总体呈“蘑菇”状，底部尖灭形态不明显。在设计玉龙铜矿露天开采境界时由于它特殊的产状，采用一般的以最小底宽为不变量来计算露天矿采深的方法不适用于玉龙铜矿露天开采底宽及采深计算。

在计算玉龙铜矿露天开采底宽和采深时，通过将采深确定为矿体尖灭的最低端，以采深为不变量，将底宽横向增加最小底宽的整数倍，计算出每增加1次底宽时的境界剥采比，将每次的境界剥采比与经济合理剥采比做对比，等于经济合理剥采比的境界剥采比相对应的底宽即为该横剖面图上合理的底宽，最后在地质平面图和纵剖面图上进行调整，由此确定出玉龙铜矿露天开采境界较为合理的底宽和采深。此种方法同样也适用于计算矿体特征跟玉龙铜矿相类似的厚大矿体露天开采的底宽和采深。

1 矿山概况

西藏玉龙铜矿属于世界级50座特大型矿山之一，矿体埋藏浅、储量大，适合于大规模露天开采。玉龙铜矿是目前中国少见的储量大、品位较高的斑岩、矽卡岩复合型铜矿，由Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ3个矿体组成。Ⅰ号矿体为主矿体，呈筒状，平面长轴约1.6 km，短轴约0.9 km，面积约0.85 km2，勘探深度3 900 m标高以上;Ⅱ矿体10线以南延长约0.9 km，沿勘探线方向平均延伸为212 m，平均厚度为31.49 m;Ⅴ矿体延长约2 km，勘探线平均延伸为302 m，平均厚度为38.78 m。初步探明铜金属储量650万t以上，远景储量达1 000万t［1］。玉龙铜矿的开发建设极大地缓解了中国铜资源的紧张状况，将成为中国又一个重要的铜矿基地，同时对于实现西藏的国民经济发展目标也是一项重要的战略举措。

2 参数选择

(1)根据《冶金矿山设计参考资料》［2］上册，经济合理剥采比选择njh=6～9 m3/m3，本矿位于西北地区，但其矿岩性质和规模与德兴铜矿相似，查《采矿设计手册》《矿床开采卷》上册［3］表1－1－1，参考德兴铜矿经济指标，经济合理剥采比确定为njh= 8.0 m3/m3。

(2)由于本矿的生产能力1 800万t/a，根据《采矿设计手册》《矿床开采卷》上册表3由设备规格确定最小底宽为35 m。

(3)玉龙铜矿区地质构造比较简单，根据矿区的地质条件、矿区的工程地质和水文地质，矿岩的物理性质，结合德兴的实际开采情况，查《金属矿床露天开采》［4］表5－3得出该露天采坑各边坡最终边坡角为45°。

(4)露天开采设计采用平装车方式装载，由于挖掘机挖掘爆破后的松散岩石时，台阶高度可以是挖掘机最大挖掘高度的1.25倍，所以确定台阶高度为15 m。

3 计算方法对比

以玉龙铜矿12号勘探线为例，将传统方法和改进方法进行对比分析，得出对于玉龙铜矿露天开采底宽和采深的最佳计算方法。

3.1 传统方法计算

在12号勘探线剖面图上将最小底宽放在矿体尖灭的最底部中间部位，此时底部标高为+4 140 m，按照事先选择的最终帮坡角将最小底宽的两端与地表相连接，按台阶高度纵向增加露天矿采深，如图1所示。

图1 12号勘探线底宽及采深传统计算方法

根据每一采深计算出相应的境界剥采比，计算结果如表1。

表1 每一采深所对应的境界剥采比

将表1内的境界剥采比与底部标高表示到坐标轴内，得出境界剥采比与经济合理剥采比相等时的理论底部标高为+4 000 m，即玉龙铜矿12号勘探线剖面图上合理的理论底宽为35 m，理论底部标高为+4 000 m。坐标轴如图2所示。

图2 境界剥采比与底部标高关系曲线

3.2 改进方法计算

在12号勘探线剖面图上将最小底宽放在矿体尖灭的最底部中间部位，此时底部标高为+4 140 m，按照事先选择的最终帮坡角将最小底宽的两端与地表相连接，按照2倍的倍数横向增加底宽的大小，如图3所示。

图3 12号勘探线底宽及采深改进计算方法

根据每一底宽计算出相应的境界剥采比，计算结果如表2。

表2 每一底宽所对应的境界剥采比

将表2内的境界剥采比与底宽表示到坐标轴内，得出境界剥采比与经济合理剥采比相等时的底宽为378 m，即玉龙铜矿12号勘探线剖面图上合理的底宽为378 m，底部标高为+4 140 m。坐标轴如图4所示。

4 结论

根据以上2种玉龙铜矿露天开采底宽及采深的计算方法对比，可以看出第2种方法较为直观和简便，且可以算出第1种传统方法计算出的露天开采12号勘探线剖面图境界内的平均剥采比为0.947，第2种改进方法计算出的露天开采12号勘探线剖面图境界内的平均剥采比为0.923，所以从资源的充分利用性和经济性来看，改进后的方法对玉龙铜矿露天开采底宽和采深的计算更为合适。

图4 境界剥采比与底宽关系曲线

通过对玉龙铜矿露天开采底宽及采深的计算方法研究，得出产状跟玉龙铜矿相似的厚大矿体露天开采时应尽量先根据最小底宽确定出底部标高，然后横向增加底宽的大小，计算出境界剥采比，然后用经济合理剥采比相比较得出合适的底宽，这样得出的结果在技术和经济上都较为合理。

［1］ 张文宽，王 毅，章奇志，等.西藏自治区江达县玉龙矿区铜矿勘探报告［R］.西藏自治区:西藏玉龙铜业股份有限公司，2009.

［2］ 《冶金矿山设计参考资料》编写组.冶金矿山设计参考资料:上册［M］.北京:冶金工业出版社，1974.

［3］ 张富民.采矿设计手册:矿床开采卷(上)［M］.北京:中国建筑工业出版社，1986.

［4］ 李宝祥.金属矿床露天开采［M］.北京:冶金工业出版社，1992.