裕新多金屬礦基建剝離優(yōu)化設計方案研究

白春暉

(湖南瑤崗仙礦業(yè)有限責任公司， 湖南 郴州市 410001)

0 引言

為實現(xiàn)瑤崗仙鎢礦礦區(qū)及周邊社會可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)建設的裕新多金屬礦作為瑤崗仙鎢礦今后發(fā)展的接替礦山，被列為市重點建設開發(fā)項目。但在 2014年選礦廠基本建設完成后，因征地費用大幅度超投資，瑤崗仙鎢礦出現(xiàn)資金問題，導致該項目停建，企業(yè)經(jīng)濟損失嚴重，且已建成的選礦廠無礦可選。同時裕新多金屬礦在原基建剝離設計和生產(chǎn)中存在以下難題：①瑤崗仙鎢礦資源好、開采條件簡單，但林地征用手續(xù)因種種原因辦理難；②原露天基建施工圖設計僅僅考慮自上而下進行開采，基建剝離以巖土為主，幾乎無原生礦采出，不能滿足選礦廠試生產(chǎn)需要；③初期氧化礦泥化嚴重，已建選廠難以回收，且難以找到合適的、足夠大的堆場堆存氧化礦；④瑤崗仙鎢礦當前現(xiàn)金流緊張，資金要盡量用于關鍵工程。

因此，為解決上述問題，滿足選礦廠調(diào)試生產(chǎn)需要，本文科學有效地提出露天采場基建推進的同時，副產(chǎn)原生礦前2年盡量不采或延后采剝氧化礦的基建剝離優(yōu)化設計方案。該方案可滿足露天采場正常采剝和供原生礦的需要，形成礦山生產(chǎn)的良性循環(huán)，為類似礦山生產(chǎn)及設計提供借鑒。

1 開采技術條件

1.1 礦體特征

礦區(qū)東部、北部以及西部均為高山。露天境界內(nèi)地形最高標高為732 m，礦體出露標高為720 m，屬較緩地形，平均傾角為20°～30°。表層存在較薄的第四系及風化巖石，主要為風化殘積物。表土坡積物一般為0～6 m，且與礦體風化帶界線較明顯。裕新多金屬礦床呈層狀產(chǎn)出，走向大致北北東30°～35°，傾向南東，傾角為 30°～35°。

1.2 工程地質(zhì)條件

白鎢礦區(qū)內(nèi)構造比較簡單，巖石整體完整性較好。露天邊坡上的巖石主要為花崗巖、石英斑巖、輝綠巖等巖石，巖石抗壓、抗剪強度高，巖石致密堅硬，巖體穩(wěn)定性好。礦區(qū)內(nèi)斷層主要為 NW、NNW。礦區(qū)巖體物理力學參數(shù)見表1。礦區(qū)內(nèi)巖石可按穩(wěn)固程度分為3組。

表1 巖體物理力學參數(shù)

（1）不穩(wěn)固巖組，有氧化巖（土）和礦石。分布于礦體出露部分，氧化深度為10～20 m。此類巖（土）和礦石結構疏松、裂隙發(fā)育、濕度很大，易坍塌、崩落，在該類巖石地段采掘時，必須及時放坡或加固，在含水多，特別是疏松處，需進行超前支護。

（2）一般穩(wěn)固巖組，有結晶灰?guī)r及板巖、角頁巖互層兩種。根據(jù)地質(zhì)資料，結晶灰?guī)r在裂隙不太發(fā)育地段，不易發(fā)生坍塌；但在溶洞裂隙特別發(fā)育地段，常發(fā)生大塊陷落現(xiàn)象，為不穩(wěn)固巖性段。在板巖、角頁巖互層巖組中，常見沿層面滑動現(xiàn)象，但不嚴重，采用較稀疏的支護即可，當遇到破碎帶時，應及時支護。

（3）穩(wěn)固巖組，有原生矽卡巖及石英砂巖。該類巖石強度大，且裂隙孔隙均不發(fā)育，勘探期間施工的5號、6號坑均未支護，至今保存完好，但是在破碎帶掘進時，則必須注意支護。

1.3 水文地質(zhì)條件

礦區(qū)存在NE-SW褶皺構造，且具有導水性良好的喀斯特垂直循環(huán)帶。礦區(qū)從未發(fā)生大規(guī)模的山洪、泥石流、滑坡等地質(zhì)災害。故未來露天采場的主要水源為自然降雨，可利用自流排水。因此，礦區(qū)水文地質(zhì)條件較為簡單。

2 基建剝離優(yōu)化設計

2.1 露天邊坡基本技術參數(shù)

采用經(jīng)驗類比法，結合國內(nèi)外礦山開采經(jīng)驗以及原基建剝離設計方案，對該露天礦邊坡進行優(yōu)化設計，優(yōu)化設計的主要技術參數(shù)見表2。

表2 邊坡主要技術參數(shù)

2.2 基建剝離優(yōu)化設計方案

所有的采剝境界方案均在已征地范圍內(nèi)，但只有南588 m以上大采境界及北部排土場局部林地的征用手續(xù)已辦理好。因此，當前的采剝只能在南588 m以上大采境界內(nèi)開展工作。故基建剝離優(yōu)化設計的重點在 588 m及其以上標高，具體為：①南部588～660 m標高、3-1-0-2和6號勘探線間開展基建剝離，以滿足生產(chǎn)需要；②北東部 540～624 m標高、6-8-10-14號勘探線間開展基建剝離工作。經(jīng)3Dmine建模分析，基建采剝分 3個境界方案開展施工，由南向北依次命名為南588 m以上大采、北小采、北東部剝離。其優(yōu)化后的3Dmine俯視圖及征林范圍如圖1所示。

圖1 優(yōu)化后的3Dmine俯視圖及征林范圍

（1）南 588 m以上大采。指露天開采588～732 m，3-1-0-2號勘探線間礦體，其礦巖采剝量見表3。由表3可知，南588 m以上大采采出總礦量99.26萬m3，約229.23萬t，出礦品位為0.451%，占總礦量的85.1%。且標高672 m以上原生礦與氧化礦體積比相對較低，氧化礦較多，甚至在708 m以上無原生礦開采。根據(jù)現(xiàn)場礦體揭露情況可進一步減少672 m以上氧化礦的剝離量，以達到不采或延后開采氧化礦，盡量開采原生礦的生產(chǎn)目的。

表3 南588 m以上大采礦巖采剝量

（2）北小采。指露天開采588～624 m，6號勘探線附近礦體，其礦巖采剝量見表4。

表4 北小采礦巖采剝量

由表4可知，礦巖剝離量為5.94萬m3。采出總礦量3.96萬m3、出礦品位為0.414%，其中原生礦為3.74萬m3、出礦品位為0.399%，氧化礦為0.22萬m3、出礦品位為0.741%。剝離巖體總量為1.98萬m3。

（3）北東部剝離。指對北東部排土場附近山體的540～612 m標高、6-8-10-14號勘探線間重點開展基建剝離工作，其礦巖采剝量見表 5。由表 5可知，礦巖剝離量為109.8萬m3。采出氧化礦量0.42萬m3、出礦品位為0.485%。其中由于氧化礦難選，副產(chǎn)的氧化礦可暫時留存于排廢的576 m道路周邊平臺，基建期可暫不回采。

表5 北東部剝離礦巖采剝量

3 優(yōu)化設計注意事項

（1）基建剝離期，氧化礦盡量留存于臺階，推遲回采或不回采，優(yōu)先副產(chǎn)原生礦以滿足選礦廠試生產(chǎn)需求。

（2）盡快形成588 m、600 m、612 m生產(chǎn)作業(yè)平臺，確保向選礦廠穩(wěn)定提供1700～3500 t/d的原生礦供選礦廠試生產(chǎn)。

（3）利用新修建的臨時道路，其余設備重點轉(zhuǎn)向標高624～660 m間修建臨時通道，鏟裝剝離松散的表土和氧化礦，大部礦巖推排至624 m平臺并用卡車轉(zhuǎn)運，形成624 m、636 m、648 m、660 m平臺雛形。

（4）抓緊落實北東部剝離境界及排土場林地征用手續(xù)的辦理工作，北東部剝離境界下部搶救性開采，盡快協(xié)調(diào)停采和完善北部排土場初期壩及防排水措施工程的施工，確保北東部剝離境界剝離和排土的作業(yè)安全，防止?jié)L石、泥石流等傷害事故的發(fā)生。

4 結論

本文結合瑤崗仙裕新多金屬礦地質(zhì)地形資料以及原基建剝離設計方案，為滿足已建成選礦廠調(diào)試生產(chǎn)需要和解決氧化礦難以選別及無合適堆場堆存問題，提出露天采場基建推進的同時，優(yōu)先副產(chǎn)原生礦，而氧化礦盡量留存于臺階，推遲回采或不回采的基建剝離優(yōu)化方案，可為類似礦山提供借鑒。

（1）優(yōu)化后南588 m以上大采境界位于征地、林地使用范圍內(nèi)，比原南588 m以上大采境界少采原生礦3.03萬m3，少剝離氧化礦5.73萬m3，少剝表土4.12萬m3。顯著減少表土與氧化礦的剝離量，降低剝離標高32 m，有利于邊坡的整體穩(wěn)定性。

（2）在北東部剝離時，氧化礦可暫時留存于排廢的576 m道路周邊平臺。

（3）該基建剝離優(yōu)化方案充分考慮了風化成土、含泥高的氧化礦難以選別，且難以找到合適的、足夠大的堆場堆存氧化礦的生產(chǎn)難題，可優(yōu)先生產(chǎn)原生礦80萬t，從而滿足選礦廠試生產(chǎn)需求。