投资前期T矿验证矿山产能方法的探讨

时间：2024-07-28

牛世刚

(新疆八钢矿业资源有限公司，新疆乌鲁木齐 830022)

0 引言

基于铁矿石保供，B钢铁公司拟与国外T矿开展合作开发事宜。出于保密的要求，前期无法聘请设计院对T矿开展相关研究工作，为了加快推进项目，B钢铁公司充分发挥自有技术人员的作用，以所获得的地质资料为基础，通过采用多种方法对矿山可能达到的产能进行验证，为企业前期的决策工作提供了可靠的依据，也为后期矿山生产中如何实现最大的经济效益起到了指导的作用。

1 T矿概况

1.1 自然地理条件

矿区地处山区，海拔1 900～2 200 m，山谷中仅有草本植被，为山羊放牧之地。气候为寒冷半干燥气候，冬季长且非常寒冷，矿区是该地区最寒冷的地区之一，冬季最低温度可达零下 50 ℃或更低，夏季短而炎热，夏季温度可达 43 ℃或更高，降水很少，年降雨量仅 130 mm，矿区虽然交通条件较好，但是由于冬季天气寒冷，工作条件非常艰苦，每年10月份需要停工冬休。

1.2 矿山地质情况

该矿矿带由磁铁矿、赤铁矿和褐铁矿组成，呈透镜状，厚10 m，沿北西向延伸，走向长 4 km，宽2 km。从地质建造上而言，矿体赋存于变质板岩中，夹辉绿岩质凝灰岩和灰岩地层(露头上可见孔雀石变质作用)，并被大量岩脉切穿。根据已有研究可知，赤铁矿石发育角砾岩化和褐铁矿化，铁品位(TFe%)为 8%～48.55%，此外，还含有少量的铜、铅和镍金属。该矿矿床是矽卡岩型磁铁矿床，总体来说，磁铁矿矽卡岩矿体产于钙质硅酸盐接触变质带中，钙质磁铁矿矽卡岩形成于岛弧环境，与铁镁质(闪长岩)侵入体密切相关，磁铁矿矽卡岩形成于大陆边缘造山带，与过渡带白云质容矿岩石中的长英质深成侵入岩相伴，或者在区域上与富铜或富钨的矽卡岩矿床密切相关。

1.3 地质勘探情况

2013～2014年实施了两个阶段的槽探工程，2013年共完成了17个探槽，总长度为374.4 m；在 2014 年共完成了37个探槽，总长度为3 745 m。探槽布置与矿体垂直，从而揭露与含矿岩石的接触界限。探槽的宽度和深度分别为1 m左右，共完成了54个探槽，采集了1 736个样品。

2012～2014年实施了3个阶段的钻探工程，2012年完成了4个钻孔，总长度为793.4 m，孔深为125～314 m；2013年完成了8个钻孔，总长度为11 039 m，孔深为60～323 m，使用的是中国制造的HYDX-5A和HYDX6-A钻杆；2014年完成了46个钻孔，总长度为11 039 m，孔深为 150～520 m，钻孔密度为100 m×100 m，方位角为225°，倾角为60°，钻孔切穿矿体，该阶段一共取样3 351个，样品的分析工作均由该国最优技术实力的实验室完成。

2014年Micromine咨询服务某公司按照《JORC2012规范》，利用勘探数据建立矿体模型，并利用模型以TFe15%为边界品位对资源量进行了估算，该铁矿项目资源量估算和技术报告显示，铁矿石资源量为6 997.20 万t，资源量统计情况见表1。

表1 资源量统计表

2 矿山产能验证

2.1 资源量核实

通过上述情况可以看出，Micromine 咨询服务某公司提供的铁矿石资源量为边界品位(TFe%)为15%的量，通过调研该国对铁矿最低工业品位的要求与我国一致，工业基础也比较落后，因此，需要对资源量重新进行估算圈定。通过获得的地质数据资料，建立地质数据库、矿体实体模型、块体模型，地质模型见图1。经过计算,以TFe 25%为边界品位估算铁矿石资源量有2 543.47 万t。

图1 地质模型

2.2 技术上可能的产能验证

根据地质报告及所获得的地质图件分析，矿区范围内地形比较平缓，沟谷切割不深，沟谷多呈“U”字型，属中低山丘地形，最高标高2 166 m，最低标高1 898 m，相对高差最高268 m。根据矿体赋存条件，矿体均出露到地表，埋藏不深，适于采用露天方式开采。

2.2.1 技术上可行产能确定的主要原则

1)以工业矿量为基础，对平均控制深度240 m以上的矿量分12 m高度的台阶计算见表2。

表2 分台阶矿量计算表

续表

2)2 m3液压铲台年综合效率取90～120 万t。

3)最小工作平台宽35 m。

4)矿石损失率为5%，废石混入率为5%，回收率95%。

5)出入沟纵坡坡度8%。

2.2.2 采场能力验证

1)按年下降速度验证。通过分段矿量估算，优势分层2 022～1 878 m水平之间以12 m为分段高度，平均分段矿量为138.68 万t；2 m3液压铲年掘沟速度为15.61 米/年，矿山露天开采可能达到生产能力按下式计算[1]：

式中：A—可能达到生产能力，万t/a；p—可采分层矿量，138.68万t；v—年下降速度，15.61米/年；h—台阶高度12 m；n—矿石回采率，取95%；e—废石混入率，取5%。

按此公式计算结果为181.32万t/a。

2)按采矿工作面可布置挖掘机台数验证。根据矿体赋存条件、地形特点以及技术上可行产能确定的主要原则，各工作水平采矿工作面可至少布置2台液压铲工作，2 m3液压铲效率为90～120 万t/台.a。因此，按可布置液压铲工作台数验证，可满足180 万t/a矿石规模要求。

综合上述技术分析验证，在技术上T矿矿石规模180 万t/a是可行的。

2.2.3 技术可行条件下境界圈定结论

以矿权范围界限及最终边坡角度43°为参考，对境界进行圈定后，通过矿岩量统计，境界内可采出矿量约1 700 万t，岩石量约27 578 万t，剥采比16.22 t/t，通过以上数据可以看出只考虑技术因素，圈定结果体现为剥采比过大不符合生产实际，需要进一步进行经济验证。

2.2 经济上合理的产能验证

经济上合理的产能验证，以解译估算的资源量为基础，采用了较先进的露天境界优化软件，优化圈定露天开采境界，尽可能多的圈进矿量，多回收矿产资源；所圈定的露天采矿场的最终边坡角不大于或等于露天边坡稳定所允许的角度，以保证露天采矿场的安全生产。其理论基础[2]是露天境界优化时，优化过程完全模拟了露天矿的开采过程，露天开采过程是一个使矿区内原始地貌连续发生变形的过程，在开采过程中，或是山包消失，或是形成深度和广度不断增加的坑体(即采场)，而采场的边坡必须能够在较长的时期内保持稳定，不发生滑坡。为满足边坡稳定性要求，边坡坡面与水平面的夹角(即最终边坡角)不能超过某一最大值，境界优化就是在最终边坡角对最终境界形态的约束下，自上而下模拟采矿过程并按照经济数据求得采出矿石时利润最大情况下的坑体(即采场)的具体位置。采取的方法是以露天的开采成本不大于井下的开采成本为原则，费用选取参照该地区具有优势竞争力矿山的成本费用情况，井下成本109.27 元/t，露天矿石开采成本44.68 元/t，岩石成本8.52 元/t；通过三维软件3Dmine对露天境界优化模拟，最优境界参数情况见表3。

表3 最优境界参数表

根据采矿工艺参数，圈定露天开采终了图后，经计算开采矿量1 063万t，岩石量6 165万t，采剥总量7 228万t，封闭圈以下深凹露天矿深度120 m，山坡露天矿高度120 m，露天开采终了图见图2，各分层矿岩量见表4。

表4 分层矿岩量表

图2 露天开采终了图

通过分层矿岩量表的统计，根据采矿工艺参数限制及下降速度的分析论证，矿山基建完成后产能约在105.40 万t/a。因此，通过技术和经济两方面综合验证，建议选取产能为100万t/a。