试论堆积型铝土矿采剥计划.pdf

S u p p l ． S e p t e m b e r 2 0 0 5 金鬣母灿 M 玎A L M I N E 增刊 2 0 0 5 年9 月 试论堆积型铝土矿采剥计划 韦立凡 中国铝业公司广西分公司矿山部 摘要岩溶堆积型铝土矿是一种新的矿床类型，在开采技术、配矿工艺等方面都均有别于其它风化沉积铝 土矿床，采剥计划编制的内容和方法也与传统的铝矿山有较大区别。本文根据堆积型铝土矿矿体的赋存条件，结 合生产工艺技术的要求，阐明堆积型铝土矿采剥计划的编制、实施、调整及总结，对同类型矿床的矿山企业有较高 的参考价值。 关键词堆积型铝土矿规划采剥计划 在矿产资源开采过程中，合理地安排各个资源 及其工作量，对企业实现长期均衡、稳定地生产有着 极其重要的意义。为此，国内外的大部分先进矿山， 都非常重视采矿计划工作。 岩溶堆积型铝土矿是原生高硫铝土矿在强烈的 岩溶发展过程中形成的次生沉积改造矿床，在我国 广西、越南一带分布广泛，在我国铝资源中占有重要 地位。对于这种储量丰富、类型独特的新矿床，从工 业指标的评价、开采技术的研究、选矿配矿技术、复 垦技术到矿石的冶炼等过程都有其独特的地方。由 于堆积型铝土矿采场多而分散，点多面广，各矿体 采场 的矿石储量、品位变动幅度大、采矿方法多 样等特点，其采剥技术计划也与传统的铝矿山有很 大的不同，合理地做好资源的规划及计划，是科学地 利用这一矿产资源的前提。 1 堆积型铝土矿的特点 岩溶堆积型铝土矿是原生沉积铝土矿在岩溶发 育过程中，经风化淋滤、崩解、重力搬运后在各种地 貌单元的岩溶洼地、坡地、谷地中重新堆积而成。在 成矿过程中，有害组份硫被淋失，矿石由高硫铝土矿 转变为高铁铝土矿，从而提高了工业利用价值。但 与此同时，也混入了大量细粒级的胶结物，使矿床含 矿层 第四纪松散堆积物 在组成上除了大于1m m 的铝土矿石 约占4 0 ％ ，还混杂了大量小于1I 砌 的碎屑和粘土。 堆积型铝土矿床主要地质特征可概括为矿体 大小不一，连续性差，矿体极为分散，分布点多面广； 矿体埋藏浅，总体上覆盖层较薄，部份直接出露于地 表；矿层平均厚度不大，但变化幅度大 从半米到十 几米不等 ；底板或为粘土，或为灰岩 石牙 ，顶、底 板均起伏变化多端；矿石与泥土共生，原矿含泥量高 达6 0 ％左右，故称泥巴矿 ；矿体品位变化大，含矿 率 每立方米原矿含铝矿石量 、铝硅比在平面上和 垂直方向上均变化不一；矿石已破碎，无需爆破即可 直接铲装；矿石类型为中铝、低硅、高铁一水硬铝石， 铝硅比变化幅度较大。 堆积型铝土矿的采剥计划特点与矿床独特的地 质特征有着紧密的联系。 2 堆积型铝土矿采剥计划的种类 按计划的时间跨度，采剥计划可分为长远规划、 年度采剥计划、季度采剥计划、月度采剥计划、旬计 划、日计划。长远规划常有5a 规划、1 0a 规划、1 5a 规划等，但由于受地质勘探、征地等因素的影响，超 过5a 以上的规划由于时间跨度大、不确定的影响 因素多，规划结果也较为粗糙，对企业在生产过程中 的指导意义不大，故仅用于大型的资源规划课题中， 不属于生产过程中的采剥计划范畴。从平果铝土矿 近l Oa 的生产实践看，在长远规划中，以5a 采场规 划最能合理地揭示出资源拓展的方向及下一步要进 行的生探、征地、采场单体设计等采剥工作，故本文 所谈的长远规划仅指采场的5a 规划。 岩溶堆积型铝土矿床矿体埋藏条件和分布特点 决定了其回采方式为平面拓展性露天机械开采，也 是与传统的露采矿山垂直下降式开采方式的一大区 别。岩溶堆积型铝土矿采场的扩展是以洗矿厂为中 韦立凡 1 9 6 9 一 ，男，中国铝业公司广西分公司矿山部，工程师 5 3 1 4 0 0 广西平果县。 2 5 万方数据 增刊金赢矽山2 0 0 5 年9 月 心放射状向外围扩展，由于矿层平均厚度较薄，平面 推进速度快。 从平果铝土矿近1 0a 的生产实践看，堆积型铝 土矿快速的平面推进特点使旬计划与实际生产极易 产生较大偏差，采场工作面变化快、采剥工作量的变 化、工程机械的状态及天气的变化极大地影响旬计 划的执行，因此旬采剥计划、日采剥计划一般是在月 计划下达后由执行部门进行灵活的分解、细化，而不 再单独编制采场的旬、日采剥计划。 综上，堆积型铝土矿采剥计划的编制是以5a 采场规划、年度采剥技术计划、季度采场计划、月度 生产计划为重点，一级指导一级，既规定了方向和原 则，又可灵活的分解调整，这四大采剥计划用以指导 实际生产的生产探矿、征地、开拓、采准、回采、石牙 爆破、工程复垦等采剥工作的合理有序进行。从平 果铝土矿近十年的生产实践看，编制好、执行好这四 大采剥计划是顺利完成各项采剥工作任务的关键。 3 堆积型铝土矿采剥计划的编制 3 ．15a 采场规划 由于堆积型铝土矿分布广，矿体、采场分散，有 必要进行采场的长远规划 五年规划 ，以确定未来 将要进行的开拓、征地、生产探矿等工作方向。规划 的点多面广，数据量大，计算繁杂，手工无法完成，因 此，堆积型铝土矿的采剥计划必需以计算机辅助完 成。以配矿为核心，以线性规划为模型编制采场的 出矿排产计划。 5a 规划以年为规划时间单位，以采场为规划单 元。先以多目标线性规划程序按给定的约束进行自 动计算排产 预计划 ，然后按每年的铝土矿产量及 供矿铝硅比，再考虑其它约束条件 如采场的出矿 能力、强化开采、工艺矿量的比例、铝硅比的均衡 等 ，以从近到远为原则进行手工谪整。5a 采场规 划的多目标线性规划模型为 M i nz P 1 d i d j P 2 豸 露 P ， 豸 露 ， 只为优先因子 x 1 瓦 l m 训B l ，心Q 1 } ， 恐 x 。 2 枷n { B 2 ，札Q z } ， x 。 恐。 m 汛{ B 。，Ⅳd Q 。} ， x 1 五 ⋯ 以 恐。 1 G ，， A ￡1 一点二s i l C 1 x 1 A 岛一五二s i 2 C 2 五 ⋯ A ￡。一点，s i 。 c 。盖j d i d o ， C 1 X l C 2 五 ⋯ C 。x 。 d i d ； - ，， ．2 6 ． 5 1 x 1 S 2 x 2 ⋯ s 。x 。 d ；一d ； M ， X l ，五，⋯，五n 1 ≥0 ， 1 上式中的各字母含意每年生产天数％；计划生产 的洗后矿总量 计划量 为，，t ；计划生产的洗后矿 A ／S 为K ；洗矿处理能力为G ，t ；设有n 个可采单元 采场 ，采场序号为l ，2 ，3 ，⋯，n ，各采场所对应的 采出原矿量 t x 。，五，⋯，x 。； 保有原矿量 t B l ，曰2 ，⋯，B 。； 出矿 含泥铝土矿 能力 ∥d Q ，，Q ，⋯，Q 。； 运距 m ．s l ，S 2 ，⋯，| s 。； 平均A 1 2 0 3 ％ A ￡1 ，A ￡2 ，⋯，A 工。； ， 平均S i 0 2 ％ s i l ，J s i 2 ，⋯，s i 。； 净矿产出率 ％ c ，，c 2 ，⋯，c 。； C i 1 0 0 聪／磁， 2 其中，压为采场初始保有净矿量，％；Ⅸ为采场初 始保有含泥铝土矿量，％；d 、d i 分别为软约束及运 输功目标加上的正负偏差；M 为期望每年达到的运 输功。 按每年的生产量和质量对计划进行调整后，得 到采场的5a 规划表。采场的5a 规划表可以揭示 出第一年必须要安排的主要采剥工作。因为根据露 天矿对保有量的要求，开拓矿量需保有一年，备采矿 量需保有半年。在5a 规划中，第1 年的采场属开 拓矿量的采场 其中要有半年的备采矿量 ，故安排 在第1 年生产的采场必须已完成生产勘探、征地、采 场单体设计及固定公路 延伸 设计、开拓，其中还 应有半年的量已做好采准工作；第2 年的采场必须 已完成生产勘探、征地、采场单体设计及固定公路 延伸 设计，正等待开拓 修固定路及采场剥离 ； 第3 年的采场必须已完成生产勘探、征地，正等待采 场单体设计及固定公路 延伸 设计；第4 年的采场 必须已完成生产勘探，正等待征地；第5 年的采场等 待生产勘探，其流程如下。 生产勘探一征地一采场单体设计及固定公路 延 伸 设计一开拓 修固定路及采场剥离 一采准。 3 ．2 年度采剥技术计戈 f ’ 编制年度采剥计划之前必须先编制五年采场规 划，年度采场计划 如表1 的安排原则上应与5 a 采 场规划中第一年安排的采场相同，编排时以季度为 时间单位、以采带为采场配矿单元，同样以多目标线 性规划加上手工调整完成。在手工进行年度采场计 划的编排调整时，要考虑各季度的产量安排要合理、 铝硅比的安排要均衡、各种工艺矿量的配置要合理、 万方数据 韦立凡试论堆积型铝土矿采剥计划2 0 0 5 年9 月 同时还要充分利用好雨季矿量等其它与生产相关的 因素。 年度采场计划编制完成后，结合生产实际及人 员设备工艺状况，编排出年度的供矿计划、年度堆场 存矿计划、年度采准剥离计划、年度工程复垦计划、 年度公路延伸计划、年度生产勘探计划、年度征地计 划、年度采剥人员及设备平衡计划、年度生产技术经 济指标等，这些子计划共同形成年度采剥技术计划。 3 ．3 季度采场计划 季度采场计划原则上从年度采剥技术计划中分 解，以月为时间单位、以采场为配矿单元，同时要结 合矿山各季度的生产持点进行编制，如平果铝士矿 生产的“四季歌”“一季度开门红、二季度双过半、 三季度稳好产、四季度完成全年任务并为下年作准 备”就很贴合堆积型铝土矿的生产实际。在编翩季 度计划时，除了要考虑编制年计划时的影响因素外， 还要结合节假日安排各月的产量，如一季度有春节、 二季度有五一节、三季度是雨季、四季度有国庆节。 在编制季度计划时，要在执行年度采剥计划的前提 下，结合矿部、公司的季度工作总体思路灵活调整安 排，以完成年度采剥技术计划为目标，对本年度已完 成的采剥工作要做到心中有数、未完成的采剥工作 要统筹安排。 3 ．4 月度生产计划 月度采场计划是月度生产计划的一项重要内 容，月度采场计划以旬为时间单位，以采带为配矿单 元进行编排。月度生产计划原则上是年度采剥技术 计划及季度计划的分解，但在实际编排过程中要充 分考虑工程设备及运输车辆的状况、供矿铝硅比的 要求、矿堆场的库存情况、剥离采准及工程复垦的安 排、雨季措施的实施及雨天出矿工作面的安排等因 素。 月度生产计划的内容应包括上月主要任务的完 成情况、上月生产的主要影响因素、本月采场公路的 修建安排、剥离采准及工程复垦计划、采场出矿计 划、完成本月工作的主要工作措施等内容。 4 堆积型铝土矿采剥计划的实施与控制 4 ．1 计划实施 5a 规划中各年度所揭示的采剥工作内容应安 排在第一年进行，这些工作任务的执行情况将会直 接影响新采场的生产探矿、征地、固定公路延伸及采 场的单体设计安排。特别是生产探矿及征地，手续 多、时间跨度长，要本着及早准备、及早与相关部门 沟通落实才能更好的完成这项工作。从平果铝土矿 一期十区采场来看，生产探矿、征地工作落实较好， 给生产带来了较大主动。年度采剥技术计划的内容 具体，操作性强，故要求与采剥工作相关的所有技 术、管理人员都应熟悉了解。通过月度计划和季度 计划的分解和安排实现年度计划的步步落实。在执 行过程中，要统筹安排好全年的开拓采准剥离任务， 同时在年初要出台“年度雨季生产安全环保措施” 予以下发执行。季度计划的实施要结合公司的要求 和矿部季度生产总体指导思想执行，同时要考虑各 季度的特点统筹安排各任务量。了解设备的大修隋 况及完好情况，对工程设备作好灵活的安排。要严 格执行月度计划，落实好采场定点定量出矿，职能科 室执行工艺员值班制，与生产部门的技术员，及时解 决生产过程中出现的采剥技术问题。各生产班要紧 密配合，做好技术交接班工作，上一班为下一班作好 必要的剥离采准工作。 4 ．2 计划调整 五年采场规划根据本年的生产实际情况、采场 的储量升级情况每年均进行一次调整，以便更贴合 实际情况，只有这样，编制出来的五年采场规划才更 科学地、准确地反映出未来采剥任务的所在，更具指 导意义。在年度、季度、月的生产量及质量要求有变 化时、征地任务不能如期完成、采场固定公路延伸不 能如期完成、采场的保有量与预计的相差较大 如 储量产生正变、负变等情况 等情况下，要调整年计 划、季计划、月的相应工作任务。 4 ．3 计划总结 由于5a 采场规划属滚动的规划 每年进行一 次 ，其总结实际就是下一次做规划时对上一次5a 规划的评估。而年度季度采剥计划的总结均通过召 开年度采剥总结会、季度采剥总结会进行体现，重点 对各采剥工作任务的完成情况进行分析说明，末完 成部分的原因分析及应对措施、不足之处及下一步 采剥工作重点。 而月度采剥计划的总结除了召开每月一次的采 剥技术总结会，还主要体现在月度采剥执行率上，要 求月度采剥计划执行率必须大于等于9 0 ％。月度 采剥执行率的计算方法 n 0 ．4 口 0 ．36 0 ．1c 0 ．2d 1 0 0 ％， 3 式中，口为采矿量总量完成率，大于1 时取l ，口 实 下转第3 5 页 万方数据 明世祥等无底柱分段崩落法在武钢地下铁矿中的应用实践2 0 0 5 年9 月 2 岩体加固技术。即通过注浆、预锚等手段来 提高岩体承载强度，来实现采场巷道围岩的自我支 承。 3 巷道支护技术。即通过有效的锚固手段和 外部支承结构来调整围岩受力状态，控制围岩变形， 以达到工程围岩的稳定。 4 ．2 优化生产矿量的保有期 生产准备矿量保有期是保证矿山生产持续连贯 的重要参数，其参数的选取对矿山生产经济指标有 重大影响。保有期过长将造成大量资金积压，同时 也会加重巷道的变形破坏，增加工程维护量。保有 量太少又会使矿山采掘失调，给生产带来被动。为 此必须将生产准备矿量的保有期保持在一个合理的 尺度内。武钢有些矿山的生产准备矿量过大，不能 适应软破矿体的围岩环境，各矿山应根据自身的矿 岩条件和生产能力进一步优化生产矿量保有期，使 其既能保持矿山生产平稳和连续，又能使基建资金 得以合理利用。 4 ．3 改进爆破技术降低炸药单耗 爆破是无底柱分段崩落法的一项重要而关键的 工序，其爆破质量优劣对采矿的各项指标都有影响。 目前各矿山仍存在着大块率高、悬顶频繁和切槽质 量差等问题。尖林山车间采区炸药单耗最高达到 O ．8k g ／t ，程潮铁矿炸药消耗也居高不下。几个矿 山的爆破现状说明，爆破技术需进一步研究，应积极 推广孔底起爆，粘性粒状炸药，聚能药包等先进的爆 破技术，以改善无底柱分段崩落法的爆破效果，降低 炸药单耗，提高采场强度。 5 结论 无底柱分段崩落法在武钢地下铁矿山的应用实 践表明，无论何种矿岩条件的矿体，只要因地制宜， 灵活应用其工艺技术，同样能获得理想的回采效果。 无底柱分段崩落法在武钢各矿山的应用过程中尽管 还存在不少的问题，但已完全适应了武钢矿山复杂 的地质条件，越来越显示出该方法的优越性。目前 各矿山都正在进行扩产基建，程潮和金山店两铁矿 山扩产后将达到4 0 0 万t 和3 0 0 万t 的生产规模，无 底柱采场的回采水平和采用的设备都将达到国内先 f 进水平。 参考文献 1 解世俊．金属矿山地下开采．北京冶金工业出版社，1 9 8 6 2 熊国华．无底柱分段崩落采矿法．北京冶金工业出版社，1 9 8 8 3 。布雷迪布朗著。冯树仁。等译．地下采矿岩石力学．北京煤 炭工业出版社，1 9 9 0 4 莫里森著，邵亿生译．地层控制原理．北京冶金工业出版社， 1 9 8 6 收稿日期2 0 0 5 旬7 旬8 上接第2 7 页 际采矿量／计划采矿量；6 为定点定量计划完成率，6 计划完成率在8 0 ％一1 2 0 ％之间的采带数／月 度计划采带总数；c 为出矿品位完成率，生产铝土矿 品位与计划出矿品位 A ／S 偏差 1 ．5 ，c 取1 0 0 ％； 偏差1 ．5 2 ．5 ，c 取9 0 ％；偏差2 ．5 3 ．5 ，c 取 8 0 ％；偏差3 ．5 以上，c 取5 0 ％；d 为剥离采准计划完 成率．d 实际完成量／计划量。 ， 5 结语 从广西平果铝土矿近十年的生产实践看，堆积 型铝土矿由于平面推进速率快，其采剥计划编制的 好坏直接影响企业生产的成本及效率。编制好五年 采场规划、年度采剥技术计划、季度、月度生产计划 对企业的生产具有很大的指导意义。采剥技术计划 编制以采场配矿为核心，采场的出矿要做到定点定 量出矿。雨季矿量对堆积型铝土矿是一个重要的生 产影响因素，编制采剥计划时必须予以充分考虑。 编制采剥计划时还应充分结合企业生产的总体指导 思想。采剥计划应严格执行，并做好总结工作，以利 于更好地编制、执行下一个采剥计划。 参考文献 l 李一智．露天开采．长沙中南工业大学出版社，1 9 盯 2 胡家骥．运筹学在露天矿采剥计划的应用．长沙中南工业大学 出版社，1 9 8 6 收稿日期2 0 0 5 旬6 一1 8 万方数据