基于3dmine的大型露天矿盲小矿体采矿方法研究

张进涛，杨 超，赵江文

（云南华联锌铟股份有限公司，云南 马关 663701）

针对矿体的不同厚度及不同的倾角等采取必要的采矿方式，即开采剥离的方式及大型设备的铲运推进方式。本文通过采用3dmine软件在现有的地质勘探钻孔的基础上，构建并推测出盲小矿体的赋存形态，并结合现有的开采台阶等采矿方面的现状，采取灵活的爆破工艺与铲装方式开采，完美地解决了盲矿体的开采问题[1，2]。

1 铜曼矿段盲矿体分布情况

图1 盲小矿体矿石质量预报图(含剖面)

铜街-曼家寨矿段露天采场内出露的盲小矿体在采区内呈透镜状、条带状分布于田蓬组地层（∈2t2-2、∈2t2-1）F1断裂组的断裂夹持带中，矿体主要赋存于F1断裂组次级断裂的破碎带内，走向最长140m，最短20m，平均走向长65m。矿体最大厚度33m，最小厚度1.68m，平均厚度8.27m，矿体总体规模较小。以往露天采剥方法的研究主要针对采剥过程中的开采顺序及其时空关系展开，通常按照设计的台阶高度一次开挖形成出入沟，并由上往下逐一采剥每一台阶内的矿岩。传统的露天采矿方法针对此类极薄细脉状矿体不能在降低采矿损失率、贫化率的同时提高大型设备生产效率间取得有益效果，在地质条件复杂的矿山将逐渐淘汰。地质技术员经过一年多时间的摸索，总结出岩粉分层取样的经验方法，快速取代以往的全孔取样法，并进一步在3Dmine软件中改进增加废石资源的相关预报，矿体赋存位置、矿体形态特征一目了然，盲小矿体开采无地质资料可依据的时代结束，该方法目前已成为探找盲小矿体的主要方法之一（图1）。

2 大型设备开采盲小矿体的开采方法

由于铜曼采场的排土场均位于开采境界的东部，为了保证运输道路的通畅以及运距最短的原则，采掘带布置方向均是从东向西推进，这样的推进方式铲装、运输设备作业效率高。

曼家寨采场剥离区域内的零星盲小矿体较小且多，矿石性质变化大，没有针对该类型矿石的采矿方法，且人员及设备不足等问题，盲小矿体的开采基本沿用人工开采的方法。

采矿方法必须与被采矿体的形态和产状相适应，车间针对如何利用挖掘设备在既保证高效回采零星盲小矿体的同时又能降低现有的贫化损失开展了大量研究工作，把复杂问题简单化，并从中总结制定出了一套针对矿体厚度在0.8-2m，产状不规则的矿体的开采方法。

第一步骤：需确定电铲作业的采掘带宽度，这一步也是最重要的，关系到后续铲装设备的效率以及爆破储备区域的布置，计算方法如下：

将采区划分为n条采掘带，采剥设备条带式作业；结合理论公式及主要铲装设备确定合理的采掘带宽度，即：

Rwf：铲装设备站立水平最大挖掘半径；单位（m）;查询铲装设备额定参数可得；Rxm：铲装设备最大卸载半径；单位（m）;查询铲装设备额定参数可得；f：铲杆规格利用系数，f=0.8-0.9；c：外侧台阶坡底线至线路中心线距离，单位（m）；c=2-3m；h：台阶高度，单位（m），查询矿山设计参数；α：台阶坡面角，单位（°），查询矿山设计参数

第二步骤：提出了一种横向采剥、纵向爆破兼尾随爆破技术方案。挖掘设备按照固定的采掘带宽度横向采掘，新台阶的初次爆破选择纵向爆破，完成新台阶准备后的爆破方式选择尾随爆破，改变以往沿单一采掘带顺序爆破的方法，爆破工作面处于前后两个区域内，构建一前一后的采掘区和待装区，让电铲始终处于爆破储备充足的区域，将电铲因遇矿无工作面作业的时间降至最低。

图2 纵向爆破示意图

第三步骤：依据前期所开展的各项工作，结合盲小矿体产状选择相应采矿方法。

（1）缓倾斜、倾斜盲小矿体采矿方法。此种方法为目前最常用的盲小矿体采矿方法，适用于倾角为5°-55°的缓倾斜、倾斜矿体。利用矿石质量预报成果在开采前对盲小矿体区域进行放线标注说明，若矿体赋存于台阶中上部，则提前安排挖掘机从上一平台隔离矿石上盘围岩，围岩量少时则用挖机抛甩至电铲铲装区域。电铲先剥离第一条采掘带内的废土，当推进至矿岩接触部位时，及时安排现场管理人员取样化验，若化验结果判定为含矿物料，则快速移动电铲至第二采掘带继续剥离废土，此时调动挖掘机自矿体上盘分层反装矿岩，矿用卡车由上一台阶的运输平台运出，按此方法反装第一采掘带内的所有盲小矿体。电铲和液压反铲挖掘机在不同采掘带间交替循环作业，直至该水平台阶内的矿岩铲装结束（如图3所示）。

图3 缓倾斜、倾斜盲小矿体采矿方法示意图

（2）陡倾斜—平行采掘带走向盲小矿体采矿方法。该方法适用于倾角大于55°的陡倾斜矿体。该类型矿体在电铲剥离推进过程中只能看到矿体厚度面，根据矿石质量预报成果清楚掌握矿体产状形态，在此基础上结合电铲采掘带宽度运用开采单元划分技术，精确划分剥离单元与采矿单元，并采用技术交底单对电铲操作人员进行相关技术交底。安排4.5m³挖机移动至采矿单元作业，沿垂直矿体走向方向剥离矿石上覆废土，直至剥离完矿体上盘围岩完整揭露盲小矿体，再由1.6m³挖机移动至沿矿体走向方向采矿作业，该种布置方式能有效减少挖掘机的调动，直至所有盲小矿石采出，再移动电铲至原先第一剥离单元继续剥离推进，施工过程中严格遵循开采顺序，应注意工序3时4.5m³挖机剥离围岩时的矿体出露情况，灵活调节作业设备。遇到盲小矿体时依此方法类推循环作业。

（3）陡倾斜—垂直采掘带走向盲小矿体采矿方法。该方法适用于倾角大于55°的陡倾斜矿体。电铲沿第一采掘带方向内的剥离单元推进，当电铲推进至采矿单元边界时，电铲绕过采矿单元向前移动至剥离单元继续剥离推进；随后安排4.5m³挖机移动至电铲原先作业位置对采矿单元作业，沿垂直矿体走向方向剥离矿石上覆废土，直至完整剥离矿体两侧围岩；再由1.6m³挖机移动至沿矿体走向方向采矿作业，直至所有盲小矿石采出。

以上三种盲小矿体采矿方法具有以下优点：①利用爆破储备量的优化，结合各型号铲装设备的特点灵活调节设备在采剥推进区域内的作业顺序，使采矿、剥离作业至始至终处于一个高效运转的状态，解决以往电铲作业遇矿停机时间占比较大的问题，具有较高的生产效率；②用机械开采取代人工回采盲小矿体具有较高的安全性，成本更低，采出矿石量更多；③划分剥离单元与采矿单元，把复杂问题简单化。

3 实施效果

通过本项目研究采矿方法的实施，曼家寨采场矿体最小可采厚度由以往2m～4m降至1m，矿山开采损失率由5%下降至2%左右，贫化率由8%下降至5%左右，最大程度确保矿产资源的回采利用；且15m³电动液压铲的生产效率由去年3200m³/台班提升为3500m³/台班左右，接近该型号铲装设备的理论生产能力。与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较，其优势主要存在如下方面：①均衡了露天采矿规模化、设备大型化作业与开采盲小矿体损失、贫化率高的利弊，将如何降低采矿损失率、贫化率和提高矿山大型设备生产效率间达成共赢作为露天采矿技术水平高低的新标准；②改进国内大多数露天矿山仅研究采剥过程中的开采顺序、开采方式及施工布置时空关系变换的露天采剥方法；③并提出用液压反铲挖掘机开采取代以往厚度在0.8m～2m的矿石只能让人工回采的方法，在保证矿石最大限度不流失的前提下，进一步提高生产效率，降低生产成本；④对于目前国内外露天开采方法存在多种分类，命名混乱，褒贬不一的现象，我们研究制定出了自己独树一帜的高效采矿方法，在当前国内经济的发展常态下已处于国内领先。

4 小结

本文针对曼家寨现有盲小矿体传统工艺开采效率低，机械化程度低等特点，采用3dmine软件并结合现有的钻孔勘探资料的基础上，采取了不同的开采方式，得到了如下结论：①大型矿业软件3dmine为盲小矿体的赋存品味等提供了空间位置，给后期的开采提供了基础的地质及采矿资料。②针对盲小矿体的赋存状态，因地制宜地提出了不同的开采方式，即采用爆破方式及大型设备的铲装调度方式的结合，完美地解决了现有盲小矿体的开采方式。③通过对，解决了传统露天采矿方法回采此类盲小矿体时损失率、贫化率的控制与提高大型铲装设备生产效率的矛盾问题，能经济高效的回采该类型矿石，为公司带来可观经济效益和社会效益。

[1]何令纯,陈文祥．露天矿合理生产能力的确定[J]．金属矿山,2000,(2)：16-18．

[2]黄勇,胡庆雄,赵兴宽．多种因素变化的露天矿境界优化[J]．金属矿山,2011,(12)：35-38．