紫金山金矿露天开采的几个特点.pdf

2006年第3期/第27卷 黄 金 GOLD 采 矿 工 程27 紫金山金矿露天开采的几个特点 刘献华 紫金矿业集团股份有限公司 摘要紫金山金矿于1993年首先进行地下开采,几经扩建后1997年转向露天开采,当年实施 上部矿体覆盖层揭顶大爆破,低成本大批量剥离废石; 2000年全部转为露天开采,并使用陡帮开采 工艺,以减少基建剥岩及费用投入;利用采场附近高阶段大容量排土场,实现30多个台阶同时排土 作业;采场内多条高度大于200m放矿溜井,平硐电机车或1 132m长距离胶带机输送矿石,降低采 场矿石运输距离和成本。其露天开采的几个显著特点值得类似矿山鉴借。 关键词揭顶大爆破;陡帮开采;溜井-平硐运输;高阶段排土;紫金山金矿 中图分类号 TD854 文献标识码B 文章编号 1001 - 12772006 03 - 0027 - 04 0 概 述 紫金山金矿位于福建省上杭县县城西北14. 7km 处,海拔500～1 000m,地形陡峻,山坡坡度25以上。 矿石工业类型为氧化次生低品位金矿石。1994年地 质详查工作结束后,按一般工业指标边界品位110 10 - 6 ,块段最低工业品位31010 - 6 ,矿区最低工 业品位51010 - 6计算 ,福建省储委批准紫金山金矿 西北矿段金矿床工业储量为5. 45t,平均品位4. 24 10 - 6 ,是一个小型岩金矿床。后经近10年坑道生产 勘探和补充地质勘探,尤其是经过多年工业试验与生 产实践证明紫金山金矿床的所有矿石均为全岩矿化 与全岩氧化,且氧化程度深,堆浸与炭浸选矿回收率 在80以上,所以2000年提交西北矿段地质勘探报 告时工业指标按边界品位0. 510 - 6 ,块段最低工业 品位11010 - 6 ,矿区最低工业品位1. 510 - 6计算 , 地质金属量大于153t,平均品位1. 2110 - 6 [1 ]。 2005年8月将原先划归个人开采的东南矿段A、B块 收归紫金山金矿开采后,重新规划露天开采境界时, 除去历年采出矿石量之外,把边界品位降至0. 3 10 - 6 ,仍 保 有 工 业 矿 石 量2. 89亿t,金 金 属 量 184. 26t,平均品位0. 6410 - 6。 紫金山金矿金矿石属于易选易浸的工业类型,在 10多年的开发过程中不断增大储量,由一个小型岩 金矿床发展成一个储量超百吨的国际超大型金矿床, 随着每年坑道勘探的深入,今后还将增加储量。 紫金山金矿的所有矿石均为花岗岩类型,以燕山 早期中细粒花岗岩为主,其次是火山侵入相的花岗闪 长斑岩、 隐爆角砾岩、 英安玢岩脉。矿石中主要矿物 为石英,占90以上,金属矿物占3 ,有褐铁矿、 自 然金、 金银矿;有用矿物主要是金,其它有害杂质含量 极低;矿石中以细粒和中粒金为主,占60以上,粗 粒和微细粒金为辅;并且裂隙金占75 ,隙间金占 17 ,包裹金仅占8。矿石多元素分析见表1。 收稿日期 2005 - 11 - 08 作者简介刘献华1956 - ,男,江西南康人,采矿高级工程师,现任紫金山金铜矿矿长兼党总支书记,从事矿山技术、 管理工作;福建省上杭县紫 金大道1号, 364200 D iscussion on the safety criterion of blasting vibration considering the effect of vibration frequency CaiLujun 1, 2 ,Ma Jianjun 1 , Jiang Bing 3 , Yu Jue 3 , ZhongQizhong 3 1. W uhan University of Science and Technology;2. W uhan University;3. Daye Iron M ine of W ISCO Abstract It is difficult to measure the danger of the blasting vibration if the effect of frequency is not taken into consideration in the safety criterion of blasting vibration. The action of frequency to the vibration is analysed in the pa2 per, and the new safety criterion considering the effect of frequency is suggested using the fractal theory . Based on practical application, the paper proposes a simple with allowed velocity considering frequency taking place the single particle vibration velocity to distinguish the criterion of blasting vibration. Keywordsblasting vibration; safety criterion; main frequency of vibration; fractal theory编辑邢万芳 28 采 矿 工 程黄 金 表1 矿石多元素分析结果 成分 Al2O3SiO2TiO2Fe2O3Na2OK2O CaOMgOCu 含量/1. 7494. 940. 151. 900. 0150. 0370. 0530. 0290. 012 成分Ag3Au3PbZnBiAsS烧失 含量/2. 201. 710. 0130. 0060. 0000. 0160. 0370. 85 3 单位为g/t 由于紫金山金矿的矿石性质有其特殊性,即矿石 全部深度氧化,且不利于氰化的有害杂质极少,矿石 中又以裂隙金和隙间金占92 ,金粒以中细粒为主, 金粒形状多为粒状、 片状和树枝状,所以选择了方法 简单、 成本低廉、 无需大量设备的堆浸工艺为主,由于 矿石含泥率15以上,所以部分粉矿采用全泥氰化 炭浸法回收金。 矿石品位高于0. 510 - 6采用原矿破碎 洗矿 重选炭浸堆浸的联合工艺,而矿石品位低于 0. 510 - 6则采用矿石除去破碎作业外的联合工艺 , 以降低作业成本。重选回收率占总产金量的3～ 5 ,矿石氰化回收率近年有提高, 2005年后在83 以上。 紫金山金矿当年详查工作未结束因金属储量小 而划归上杭县矿产公司开发, 1993年便开始地下开 采。根据地形条件及矿石品位低而采用平硐-溜井 开拓,空场采矿法采矿,自卸汽车运矿,堆浸工艺选 矿,当年采出金矿石7 120t,入堆矿石平均品位2. 53 10 - 6 ,选矿回收率大于60 ,产金10. 62kg,实现利 润63万元。实现了当年建矿、 当年投产、 当年盈利。 1994年开始一期扩建工程建设,利用原地质详查时 的探矿巷道进行开拓; 1996年实施二期改扩建工程, 再次开凿平硐,并发现0号厚大矿体; 1997年进行三 期技改,开始转向露天开采,露天地下同时作业; 2000 年开始四期大规模技改工程,结束地下开采,全部转 为露天开采,采选生产能力达到976万t/a;并于 2002年开展固体废弃物综合利用与环保工程项 目 [2 ] ,即把低于0. 510 - 6的所谓剥离废石 ,采用不 卸堆的堆浸方式对作为北口环保大坝的坝体进行不 断加高加宽,以确保排土场不再发生安全环保事故。 1 露天开采特点 1. 1 揭顶大爆破 2000年提交的勘探报告称矿区东西长2. 3km, 南北宽1. 9km,面积4. 37km 2 ,由0, 1, 2, 3等4个工 业矿体组成,最大矿体长度1 150m,最大矿体厚度 172m。4个矿体中除1个出露地表外,其余3个矿体 埋深30～40m。矿区最高标高为麒麟顶1 138. 38m, 上部矿体的平均剥采比大于5. 0,为了实行露天开 采,在1997年9月特别邀请福州高能爆破公司设计 与施工揭顶大爆破。 在海拔860m、879m、898m和916m 4个不同标高 开凿装药硐室,实行剥岩定向抛掷大爆破。药室高度 不小于1. 5m,宽度不小于1. 0m, 4层硐室总长 2 155m,总装药量1 020t,施工数个月后于12月下旬 爆破。设计爆破矿岩量200万m 3 ,抛掷率大于60 , 达到了上部矿体低成本、 大批量剥离废石的目的。经 过这次揭顶大爆破,使露天采场的平均剥采比自 2001年以后降到1. 2∶1～1. 1∶1左右, 2005年后,由 于大量低品位矿石利用,生产剥采比又降至0. 5∶1。 这次揭顶大爆破既是我国岩金矿山最大装药量的爆 破,也是福建省矿山最大装药量的爆破。 1. 2 陡帮开采 自1999年年末结束地下开采全面实施露天开采 以来,由于是地方国营小矿山而没有大笔资金投入, 所以未进行大规模基建剥离。按设计需要基建剥岩 量876万m 3 ,投资1. 95亿元。基建期间,采取定点 采剥,按线推进,生产与基建紧密相结合的建矿方式, 并以生产盈利来确保基建任务完成的管理办法,采用 缓帮 8 ～15采矿,陡帮 31 ～38剥岩组合台阶 连续推进的陡帮采剥方式。应该说,在特定条件下采 用的陡帮开采工艺,给矿山带来了巨大的经济效益, 节省 基 建 剥 岩 量600万m 3 ,节 省 工 程 费 用 6 600万元 [3 ]。并且由社会上有资质、 有能力的 3～4 个工程队承包矿山所有穿爆、 铲装、 破碎与运输工作 而节省1亿多元设备投资。这些工程队共有KQ150 型潜孔钻机15台, 0. 6～2. 0m 3 液压挖掘机23台, ZL - 50型斗容3. 0m 3 前装机28台,以及8～40t自 卸汽车122台,完全可满足矿山年采剥总量1 600～ 2 000万m 3的生产要求。正由于此 ,紫金山金矿采用 多台阶、 多数量、 不同设备同时作业的方式,使用普通 工程机械解决了特大型露天开采的技术问题。 正如文献[ 4 ]所指出那样,陡帮开采有3大优 点其一节省大量基建剥岩与费用,也有利于提前投 产;其二可使大量基建剥岩均摊到各生产年度中去, 使生产剥采比均衡;其三可延缓最终边帮角及边帮在 矿山生产中后期出现,省去台阶维护费用。陡帮开采 工艺于2003年通过中国黄金协会组织的专家鉴定, 2006年第3期/第27卷采 矿 工 程29 并于翌年获黄金科技进步一等奖 [5]。 1. 3 高阶段排土 紫金山金矿地形陡峻,在露天采矿场的北口有一 个天然的大容量高阶段排土场。该排土场是一条切 割深度数百米的沟谷,若包括小山梁及其第二条名叫 大岩里的山沟在内,可容整个露天开采的排弃物,总 量达3～4亿t。而自1997年露天开采至2005年剥 岩总量已达111亿t。 该排土场最低排土标高为736m,与露天矿最高 台阶1 120m约有30余个台阶,标准台阶高度12m, 可同时多个台阶进行排土作业,且不用任何辅助排土 设备,如推土机,排土犁等。这一天然排土场,也是采 矿成本得以降低的优越条件。应该说,前几年的排弃 物品位在0. 510 - 6左右 ,现在仍有利用价值,如何 回收此部分资源,待今后排土场移动时研究解决。 1. 4 溜井 平硐运矿 紫金山金矿根据矿山地形条件和总图布置原则, 在露天开采中采用了经济合理的溜井 平硐联合运 输方式,这也是今后露天开采运输工艺的发展方 向 [6 ]。自 2000年至2003年先后在采场内为运输不 同品级矿石而建造了6条溜井,而下部平硐则根据作 业需要分别采用电机车或胶带运输机的运输方式,把 不同品级矿石运至金矿第二与第三选矿厂。这种运 输方式占矿山总矿石量的80。已有正在使用的6 条溜井及正在建造中的A、B块溜井概况见表2。 表2 紫金山金矿溜井概况表 溜井名称 井口标高 /m 出矿标高 /m 溜井高度 /m 平硐运输方式备 注 305760522238电机车高品位矿石 301772522250电机车高品位矿石 402856522334电机车高品位矿石 403904522382电机车高品位矿石 801880529351胶带运输机低品位矿石 901748521227胶带运输机低品位矿石 2601868532336胶带运输机2006年投产 C844523321电机车2006年投产 在采场中部建造3条运输固体废弃物即品位 低于0. 510 - 6 的溜井,使用低成本的连续运输方 式 胶带 运 输 机。胶 带 面 宽1 600mm,全 长 1 132m,坡度- 1. 3,带速2. 0m /s,设计输送能力 2 000t/h。而电机车有轨运输长度4. 3km,轨距 900mm,电机车黏着质量20t,直流500V供电,每辆电 机车牵引斗容12m 3 的矿车12节,一般每列车载重量 约200t, 2005年日均运输矿石量达2. 5万t。为把高 品位矿石运至第二选矿厂,在采场内布置4条溜井, 并在A、B块也正在建造一条运输高品位矿石的C 井,连同A、B块低品位的2601溜井在内,设计2006 年投入使用。使用溜井放矿,大大缩短了采场内运输 距离,对降低成本和增大矿山生产能力发挥了应有作 用。 1. 5 利用品位逐年降低 紫金山金矿随着开采年限延长,管理与技术水平 不断提高,而逐年增加采选矿石量。四期技改工程竣 工投产的2002年矿山实际生产能力已达976万t/a, 为设计采选规模700万t/a的1. 4倍; 2003年完成采 选矿岩量1 330万t, 2004年1 890万t, 2005年预计 达2 150万t,生产能力的扩大除需增加堆浸场地外, 还需要完善所有的其它配套设施。紫金山金矿自 2005年实施成本管理以来,采取多种措施及必要手 段千方百计降低成本,增加效益;随着良好的黄金市 场、 矿山生产能力增大、 成本降低而使入选矿石品位 逐年降低见表 3 。 表3 紫金山金矿主要技术指标对比 年 份 平均品位 /10 - 6 吨矿综合成本 / 元 t- 1 克金综合成本 / 元 g- 1 产金紫金矿业公司 /kg 利税紫金矿业公司 /万元 备 注 20013. 3917861. 70全国平均水平 20000. 93240. 1953. 284 1197 702 20011. 0339. 3452. 915 2629 877紫金矿业公司 20020. 91938. 5051. 597 81220 484对外公布资料 20030. 87338. 4956. 0610 75442 069 20040. 71138. 3759. 3813 04663 523 30 采 矿 工 程黄 金 紫金山金矿之所以逐年降低入选矿石品位,首先 得益于原始地质条件即全岩矿化与全岩氧化,其次也 得益于紫金矿业集团股份有限公司简称紫金矿业 公司研制成功的地质圈矿软件I DS,即距离平方反 比法,把露天采场内每个台阶潜孔钻机凿岩时炮孔时 所带出岩粉,进行全孔化验分析而得出一个品位,把 品位标注在图件上就能非常清晰地划分矿岩界线,也 便于储量计算。2000年以前把低于0. 510 - 6矿岩 当废石送去排土场, 2004年以后把0. 310 - 6的矿岩 当作矿石处理。以后入选矿石品位也可能降至0. 25 10 - 6或 0. 210 - 6 ,这除了生产成本低,回收率高 之外,还需要有一个比较高且稳定的国际金价。 2 结 语 紫金山金矿是在我国经济体制转型初期开始建 矿生产,所以没有享受到计划经济时代建设时的优厚 待遇,也没有太多的受到计划经济年代的许多“ 条条 框框 ” 束缚,建矿后马上实行股份制改造,从而加快 了紫金山金矿的开发速度。因此,加快其体制创新、 管理创新、 科技创新与建矿模式创新。 紫金山金矿从一个名不见经传的无名小矿,仅短 短的10余年时间一跃而成为中国第一大金矿,有资 料说紫金山金矿按黄金产量2003年已排名世界第 26位 [7 ] ,并拥有数个全国之最或全国第一包括单个 岩金矿山拥有地质储量最大,达184. 26t;岩金矿山采 出矿石品位全国最低, 2004年钻孔取样划入矿石范 畴品位为大于0. 310 - 6 ;矿山采选规模最大, 2005 年采出矿岩量2 150万t,相当于全国所有黄金矿 山总矿石量的一半以上;单个黄金矿山产量最高, 2004年达10. 72t, 2005年计划12t;矿山生产成本最 低, 2004年吨矿综合成本仅为全国平均水平1 /4左 右;尾矿品位最低, 2004年平均0. 12910 - 6 ,不足全 国平均水平1 /3;企业发展速度最快,从1993年产金 10. 6kg到2004年10. 72t,增长1 011倍,按开采矿石 量计从1993年0. 7万t到2005年2 150万t增长 3 071倍;人年平均劳动生产率最高,按2004年年末 职工总数986人计达1. 92万 t/ 人 a 。紫金山金 矿的入选矿石品位、 氰化回收率等方面已居世界领先 水平,但它又是一个非常特殊的例子,有许多不可比 因素。 紫金山金矿露天开采的几个特点是在特定条件 下出现的,并不具备代表性,但它又可以不断地促进 紫金山金矿向前发展,向更高的目标挺进,攀登更辉 煌的顶峰。 [参考文献] [1] 紫金矿业集团股份有限公司.福建省上杭县紫金山金矿区西北 矿段金矿地质勘探报告[R ].上杭 20001. 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Duringmining, spoil discharge was conduc2 ted in more than 30 stepped faces with the large spoil discharge field near the stope. Several ore chutes longer than 200m were used and level adit mining electric locomotives or 1 1322meter2width long distance belt conveyers were used to convey the ore so as to reduce the ore transportation distance and cost . The above2mentioned characteristics of opencastmining technique are worth accepting in similarmines . Keywordsoverburden blasting; steep opencasting; chute2level adit transportation; high2step discharge; Zijins2 han GoldMine编辑邢万芳