矿体二次圈定在国外大型露天矿山的实践应用

陈兴海，王子风，李天奇

(华刚矿业股份有限公司，北京 100039)

SICOMINES铜钴矿是中国企业集团和刚果(金)政府共同成立的合资公司进行开发的矿山资源项目。矿区位于刚果(金)卢阿拉巴省会科卢韦齐(Kolwezi)市西南，直线距离约11 km，矿区面积10.91 km2。经地质勘探，该矿区可利用的资源/储量铜金属近千万吨，铜平均品位3.47%，为世界级的特大型铜钴矿床[1]。

矿区地层为新元古代加丹加系罗安群的浅海相细碎屑岩和化学沉积岩，主要为白云岩、页岩、黏土岩、砂岩等。矿体受地层控制明显，主矿体层状特征明显；在构造发育、岩石破碎强烈部位，存在少量表生富集的小铜、钴矿体，产状较陡。目前矿区工程控制的矿化范围超过3 km2，主铜矿体2条，中间为夹石层，其他小铜矿体83条、钴矿体117条。

1 二次圈定的含义

矿体圈定一般分为一次圈定、二次圈定及最终圈定，其中二次圈定与采矿生产活动最为密切。一次圈定为采场单体设计提供地质资料；二次圈定为矿体回采提供准确的地质资料；最终圈定是地质总结、成矿规律研究、探采对比综合整理的结果[2-3]。

目前国内外大型露天矿山主要采用中深孔爆破、分段采掘的开采方案，矿体二次圈定是在原有探矿工程的基础上，利用中深孔的潜孔钻机或者牙轮钻机得到炮孔岩粉进行补充探矿，通过现场地质编录、岩粉取样、样品化验分析、绘制爆区品位平面图，对矿体进行圈定以提高回采地质资料的精度，降低矿石的损失、贫化，从而降低采矿成本[4-7]。

2 二次圈定的步骤及方法

SICOMINES铜钴矿为超大型露天矿山，设计开采台阶高度15 m，生产地质取样以炮孔取样为主，孔深一般17 m，孔距7.5 m，排距6.5 m。矿体二次圈定工作由地质人员完成，具体方法如下：

1)依据爆破设计图大致圈定矿岩界线并进行布样，矿体连续部位采用隔孔取样，矿岩界线部位连续取样，1个孔为1个样，做铜、钴化验分析，以圈定矿岩界线；矿体外侧至铜含量≥0.7%之间部位选取有代表性钻孔岩粉采样，以圈定高品位废石界线。

2)取样点及化验数据均录入岩粉数据库，相应的台阶号、化验编号、样品编号一并输入，并经专人检查、核对。

3)采用RTK全站仪实测爆区每个炮孔平面坐标，并输入数据库，绘制炮孔平面图；尔后根据爆区终孔实测图键入每个炮孔样品编号和品位数据，最后绘制成爆区品位平面图。

4)矿体二次圈定边界品位按照Cu≥1%，最小矿块单元=15 m×15 m×15 m(相当于4个炮孔)，最小夹石剔除厚度4 m。采取游动式，把每个矿块单元缩小成15 m×7.5 m×15 m(相当于2个炮孔)，沿矿体边部且垂直矿岩边界使其平均品位平衡到Cu≥1%，靠近废石孔的边则为矿岩的分界，逐一进行，其连线为矿岩分界线，以去低留高的原则，使其规整。

5)爆区矿块品位平面图上的矿岩界线拐点坐标由地质和测量人员采用RTK全站仪进行现场标定，做好标识；同时，对矿石区域内的品位点，经测量放点后插标志牌并标定铜品位，以指导生产作业。

3 二次圈定的效果

矿山自2014年开始生产以来，共完成1 066区爆破地质编录和素描；共完成地质取样(仅炮孔岩粉)50 878件；完成826区矿石爆破区域的矿体二次圈定和现场放线及标识工作。对比2014～2017年已开采的11个台阶矿体二次圈定前后矿石量及金属量(表1)，二次圈定后采出的矿石量比一次圈定的铜矿石量共减少了61.8万t，铜金属量则累计增加了17 289t。

表1 SICOMINES铜钴矿采场二次圈定前后矿量对比表Table 1 Comparison list of ore reserves secondary delineation in SICOMINES copper-cobalt deposit

对比看出，已采区域的矿石量尽管较设计减少4.5%，但采出金属量增加了4.4%，实际是通过矿体二次圈定的矿石品位较设计提高了9%左右，说明二次圈定后的矿石贫化率大大降低。此外，对比看出，矿区上部矿体二次圈定与一次圈定相比，矿量和金属量相对误差都大于10%以上，局部台阶超过100%，说明上部矿体形态变化大，工程控制网度的不足造成一次圈定的精度和准确性较差，而随着采掘深度的推进，主矿体逐步揭露，下部台阶矿体二次

圈定矿量及金属量较一次圈定相比误差也有所减小。根据SICOMINES铜钴矿区储量年报，截至2017年末，与地质勘探储量报告相比，全区共累计探明新增铜矿石量813.1万t，铜金属量增加84 325 t，说明该矿山的资源还具有较大潜力。

结合采场D1245台阶探采对比图(见图1)可以看出，主矿体部位矿体界线除稍有微变动之外，通过二次圈定，发现在主矿体以东区域存在一条沿南北走向、连续的铜矿体，这为采场增加了可采矿量，同时减少了矿石损失，也为矿山创造了经济效益。

4 分段取样对二次圈定的优化

SICOMINES铜钴矿生产地质取样以岩粉取样为主，按照设计是单孔15 m段高整段取样、化验以及矿体二次圈定。但实际生产中发现，由于矿体产状及厚度变化，导致某些地质条件相对复杂或矿岩交界区域，15 m段孔上段7～8 m为矿，下段8～7 m为岩，或者下矿上岩，如仍采用全段取样，一是二次矿体圈定的精度存在较大误差，二是由于围岩混入导致贫化率过高，矿石损失也加大。为降低损失贫化，同时避免增加生产成本，地质技术人员研究出了整段穿孔、分段取样的解决方案。岩石部位遵照设计15 m全段高穿孔爆破和采掘，而在矿石部位采用15 m全段高穿孔，穿孔过程中按上段8 m、下段7 m分别收集岩粉样品，并进行矿体二次圈定(见图2)，同时，生产中采用分段采掘，配备灵活性较好的小型反铲设备，既发挥了设备效率，又保证了矿石的质量。

图1 SICOMINES铜钴矿区1 245 m台阶探采对比图Fig.1 Comparative diagram of prospecting and mining at 1 245 m bench in SICOMINES mine1—勘探钻孔位置及品位；2—一次圈定矿块及品位；3—爆区编号；4—岩粉品位；5—二次圈定矿岩界线

以上分段取样的矿体二次圈定对比可以看出，由于矿体厚度及产状变化，上下两段矿体形态存在明显差异，下段矿体较上段矿体的区域有所扩展，往北方向的偏移距离达11 m。按15 m整段取样，存在由于上段围岩的混入造成矿石贫化，同时由于品位降低，在靠近矿岩边界的部位也会将造成部分矿石圈定为岩石，增加了矿石损失。因此，结合SICOMINES铜钴矿的矿体特征，采用分段取样法对矿体二次圈定进行优化，既能更准确地揭露矿体形态、对矿岩的划分也更精准，降低了矿石的损失贫化，也提高了矿石回采率。

5 结论

1)矿体二次圈定工作是指导矿山生产的重要手段，它对查明矿体形态、产状、掌握矿体的赋存规律、提高地质资料的可信度，从而对降低采矿过程中的贫化、损失，降低采矿成本，提高矿山的整体经济效益，具有重要影响作用。

2)通过矿体二次圈定在刚果(金)SICOMINES铜钴矿的应用，大大提高了矿石品位的可靠性和准确性，降低了矿石损失和贫化、增加了资源储量，为矿山平稳生产提供了保障。

3)自二次圈定工作以来，由于科学管理、措施得当，二次圈定及时提供可靠资料，损失贫化指标不断下降，矿石损失率实际已降低到3%、贫化率达到3.5%以下，较设计5%的指标，下降了2%和1.5%。按现阶段矿山年处理原矿455万 t计算，减少矿石损失达9万 t，以入选平均品位3%测算，每年可直接获得的经济效益达到800万美元以上。

图2 采用分段取样二次圈定矿体形态对比图Fig.2 The morphological contrast diagram secondary delineation of ore body by subsection sampling1—二次圈定矿岩界线；2—地质界线及编号；3—爆区范围；4—爆区编号；5—分段台阶；6—岩粉品位；7—二次圈定矿量及品位

4)实践证明，矿体二次圈定不但是矿山企业降低损失贫化、提高经济效益的重要途径，而且为矿山进行探采对比和将来闭坑提供基础地质资料，同时二次圈定的地质信息也是研究矿床成因、总结成矿规律、开展矿区深部及外围找矿的重要参考资料。