基于MineSight软件的露天钨钼矿境界优化及应用

齐炎，陈振超，蔡序淦，永学艳

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌 330038）

露天境界的优化与圈定是露天矿开采设计中核心的内容。随着三维矿业软件的发展与推广，当前露天开采设计工作大多都依托软件进行高效设计。国际矿业软件MineSight在境界优化、境界圈定和生产进度计划编排上具有很大的优势，得到众多矿山设计人员的认可及应用[1-3]。为此，本文以某钨钼矿为例，利用三维矿业软件MineSight进行露天境界优化与研究，以期为矿山合理确定最优露天境界和开采方案提供支撑。

1 矿山基本概况

1.1 地理位置

某钨钼矿位于我国江西省境内、武功山区中部、大岗山的东侧，属于中低山区，东面松山一带为低山丘陵区。区内最高海拔542 m，河床标高190 m，相对高差352 m。矿区区域主干水系为同江河，发源于大岗山、狐仙洞等地，自西向东流入赣江。同江河的支流桐岭河流经矿区，并于同江口汇入同江河，全年河水的流量变化很大，矿区内所测最大流量为40.110 0 m3/s，最小流量为0.048 4 m3/s，全年平均流量1.175 0 m3/s，最高洪水位高出河床2～3 m。矿区北面有江口水库，库容量约3.72×109m3。矿山附近县城工业设施较为完善，社会协作条件较好。区内电源、水源较充足，交通也很便利。矿区水文地质、工程地质条件中等，环境地质条件较好。

该钨钼矿系石英网脉型钨矿床，现已完成详查工作。详查区内共查明332+333类资源/储量37 478 kt，有用组分主要是WO3和Mo。

1.2 资源概况

矿区内有9个规模较大的矿体，编号为V1、V2、V2-1、V3、V4、V5、V6、V19、V20,走向延 长为348～640 m，延深303～537 m，平均厚度为7.35～16.73 m。9个矿体资源/储量占全区的92.2%。矿体形态呈近于平行的不规则板状、厚板状。在网脉型矿体穿过矽卡岩部位，矿体厚度有增大现象。矿化标高为445～76 m。横剖面上，中部矿体工业矿化标高为400～0 m，南北两侧矿体工业矿化标高为400～200 m；纵剖面上以50线为中心，工业矿化深达标高为-76 m，东西两端矿化标高在200 m左右。矿钨矿化或钨矿体的形态展布，在空间上形成一个近倒立的锥体，如图1所示。

图1 矿体形态示意

详查区内共查明332+333类资源/储量37 478 kt。矿区内资源储量比例：1）控制的内蕴经济资源量（332）为13 197.3 kt，占总资源储量的35.9%；2）推断的内蕴经济资源量（333）为24 280.2 kt,占总资源储量的64.1%；3）矿区WO3总金属量为72 387.1 t、Mo金属量为7 993.1 t,WO3平均品位为0.193%、Mo平均品位为0.021%。地质资源量详见表1。

表1 矿区地质资源储量

1.3 开采条件分析

该矿床的各矿体与围岩无明显界线。主要的网脉型矿体均赋存于花岗岩中，矿体倾角陡，顶底板为中细粒花岗岩，具有花岗变晶结构、似斑状结构的特点。矿体走向延伸的两端围岩为变质砂岩，岩性致密坚硬。除个别断裂构造部位，岩石破碎松散需支护外，大部分顶板稳固性良好。综上所述，矿体顶底板岩石是较稳定的。

矿区属亚热带季风型气候，气候温和，四季更替分明，雨量充沛。4～6月为雨季，雨季平均总降水量为702 mm，平均总降水天数为55 d，雨季中大到暴雨的平均天数为10 d。年平均降雨量为1 627 mm，最大年降雨量为2 134 mm。全年平均总蒸发量为1 539 mm，相对湿度为81%。区内地质环境条件较好，山体坡度均小于40°，自然条件下不易产生滑坡、塌方危害，但受未来矿山开采和强降雨影响，仍存在引发地质灾害的事故隐患。总体来说，矿区水文地质、工程地质条件中等，环境地质条件较好。

从上述矿体赋存状态及开采技术条件分析可知：该矿详查区内矿体埋藏较浅，矿化集中，岩性坚硬，宜采用露天开采方式。

2 境界优化及圈定

2.1 境界优化

在露天境界优化工作前需确定产品价格、采选成本、采选回收率等技术经济参数，具体参数如表2所示。根据矿区详查报告对矿体顶底板的稳固性描述，矿岩抗压强度大，具有良好的物理力学性能。参考周边在产类似矿山的边坡参数，初步设定露天境界整体边坡角为50°。

表2 境界优化技术经济参数

根据三维矿体模型、矿区地形图、技术经济参数和边坡参数，采用MINTEC公司的MineSight软件开展露天境界优化工作，软件使用LG图论法，根据不同的产品价格计算产生了14个境界，露天境界矿岩量及净现值指标如表3所示。

表3 露天境界矿岩量及净现值指标

由表3可知，14个境界的净现值先增大，至3号境界达到峰值，之后逐渐下降。这表明3号境界的净现值最大。此外，采用价格法计算得出经济合理剥采比njh=2.20 t/t。3号境界的增量剥采比小于经济合理剥采比；4号境界较3号境界，其增量剥采比明显增大，且大于经济合理剥采比。综上所述：选择3号境界为最优境界。

2.2 终了露天境界圈定

终了露天境界圈定以3号露天境界为基础，同时考虑到选厂和排土场所处位置（选厂位于露天境界北部偏西，废石场位于露天境界西侧的低凹地段）、地表的地形条件、矿石和废石的运输方向，将终了境界出入沟口设在露天采场的北侧，实现矿石的顺向运输，也保证废石外部运距较短。圈定境界的参数如表4所示。

表4 露天境界圈定参数

根据上述参数对优选的3号境界进行了露天采场终了境界的圈定。由于开采标高116 m水平的底部边界尺寸不能满足设备摆布及运转的要求，最终确定128 m水平为露天开采最低标高。终了圈定的露天境界见图2。

图2 露天终了境界三维视图

终了境界出入沟口标高为272 m，坑底标高为128 m，最高开采标高为440 m，封闭圈标高为272 m。境界上口尺寸为506 m×485 m。对圈定的终了境界进行统计：境界内采出矿石量17 977.2 kt（包括332级别矿量和70%的333级别矿量），WO3的平均品位为0.194%，Mo平均品位为0.022%。其中，332级别矿石量为10 557.5 kt，333级别矿量为10 599.5 kt，剥离废石量为33 158.9 kt，平均剥采比为1.84 t/t。废石中含有333级别矿石量为3 179.9 kt，WO3的平均品位为0.191%，Mo的平均品位为0.019%。

3 结论

本文采用美国MINTEC公司的MineSight软件对某钨钼矿进行露天开采设计，以动态求取最大净现值的方式进行露天境界优化，并采用境界增量剥采比小于经济合理剥采比的原则进行复核。根据露天境界优化的结果，结合有色金属采矿设计规范、金属非金属矿山安全规程的要求，确定了适用于该钨钼矿的露天境界圈定参数。借助软件精确地统计了终了开采境界内的矿岩量、剥采比、矿石品位和分层矿岩量等数据。相比于采用传统手工方法确定最优露采境界，采用三维矿业软件使得开采设计和境界优化工作变得更加高效和精确，也便于今后开采实施过程对境界进行修改和资源量复核。