基于大平掌矿露天采矿工艺的研究
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作者: 宋存华
【摘 要】大平掌铜矿资源规模属中型，矿体分布和产状较复杂，开采方法确定后对其开采工艺未进行合理研究，本文在遵循国家资源利用循环化、资源消费减量化、环保绿色化的矿业发展新要求下，对矿床开采的技术条件进行深入研究，确定经济合理的开采顺序和采剥工艺。
【关键词】露天采矿;开采工艺;采剥设备;环境保护
0.引言
云南思茅山水铜业有限公司是由玉溪矿业有限公司、（香港）励晶金属有限公司、云南鼎泰投资有限公司和云南易门经一工贸有限责任公司共同投资重组的一家中外合资公司，目前拥有大平掌铜矿采矿权和大平掌外围铜多金属普查、大凹子铜多金属普查、景谷中合铜多金属普查三个探矿权，是集探、采、选为一体，以铜、锌为主的矿产资源开发企业。
1.大平掌铜矿地质概况
大平掌铜矿是一座以铜为主，并伴生锌、金、银，铁等多种金属元素的中大型露采矿山。采区出露地层主要为上泥盆统－下石炭统大凹子组（DCd）的第一段（DCd1）顶部和第二段（DCd２）。大凹子组第一段顶部为块状硫化物及放射虫硅质岩、硅质凝灰岩，是矿区v1矿体的产出层位，其下部被次火山岩流纹斑岩侵入，矿区v2矿体即产于流纹斑岩。大凹子组第二段出露于矿区中部，岩性为灰绿色英安岩。矿区总体为一北西走向的背斜构造，由于受断裂、斜长花岗斑岩及流纹斑岩侵入破坏，背斜形态不完整。采区出露断层较多，但多为小断层，对矿体影响不大。只有2-12线之间发育较好的纵段断层和4-6线处发育横断层对v1矿体有一定影响，但错距都不大只有20米。大平掌铜多金属矿产于大凹子组凝灰岩和流纹岩中，矿区圈出两个矿体，两者的地质特征有明显差异。V1矿体由块状硫化物矿石组成，呈不规则的透镜状或构造块体，分布在V2矿体及流纹岩之上，与下伏V2矿体不完全重叠，与顶板英安岩之间常见凝灰岩，接触面呈波状。V2矿体由细脉状和浸染状矿石组成，产于流纹斑岩顶部流纹岩中，连续分布，中部厚边部薄，饼状透镜状。两个矿体分布于19至20勘探线间，走向北西，向北东波状缓倾斜，倾角10°－25°，局部大于35°。矿体总体长2000米，宽100－670米，埋深从地表到280米标高，矿体厚度2－50米。V1矿体主要由7个矿体构成，V2矿体主要由4个矿体构成。
2.矿产资源
根据玉溪矿业矿山研究院提交《大平掌铜多金属矿床三维可视化模型创建及资源储量评价报告》结果：核实累计查明工业加低品位111b+122b+331+332+333类矿石量3646万t，铜金属量300149t、铜品位0.81%，锌金属量182092t、锌品位0.5%，金金属量7757kg、金品位0.21g/t，银金属量307406kg、银品位8.36g/t。
截止2010年底，累计开采消耗铜矿石量450万吨，铜金属量40649t平均品位0.90%；保有111b+122b+331+332+333类铜矿石量3196万吨，金属量259500t，平均品位0.81%。
3．采矿
3.1开采现状
大平掌矿区开采范围为大凹子矿段的13～21号勘探线和大平掌矿段的1～20号勘探线。大凹子矿段共开采消耗铜矿石量约87.98万t,铜金属量3017t,大凹子矿段的矿体大部分已开采，只有少量的残留矿体，待后期条件成熟时开采，目前矿山对大凹子矿段的采空区已进行回填；大平掌矿段为今后开采的主要区域。目前矿山的实际采矿能力为6000t/d、实际选矿能力为4000t/d。矿山采用露天开采方式开采，由于前期缺乏系统的规划，采剥严重失调，导致矿山生产能力与选厂处理规模不匹配；2006年3月云南思茅山水铜业有限公司成立后，公司不断加大矿山剥离，解决历年“剥离欠帐”问题。2007年全年剥离土石方工程量：1100万m3，供矿50万t，尚有20万t存矿；2008年剥离土石方工程量：1100万m3，供矿54万t，铜品位为：1.5% ，锌的原矿品位：2.5% ，采矿标高降至1240m，存矿50万t。2009年全年剥离土石方工程量：1000万m3，采矿最低标高1140m，供矿82万t，尚有120万t存矿。2010年全年剥离土石方工程量：1100万m3，采矿最低标高1110m，供矿110万t，尚有220万t存矿（处理量与采矿量不一致）。
3.2大平掌矿露天边坡地质条件
大平掌矿露天采场边坡主要分布情况：西南帮和东北帮主要出露在流纹斑岩中；西北帮和东南帮以1100m标高为界，上部为英安岩，下部为流纹斑岩；东南帮1260-1300出露部分第四系残坡积物；最终边坡地层出露情况见图1、图2。
露天采场最终边坡出露的岩石主要英安斑岩和流纹岩。流纹岩被硅质胶结，硅化强，岩石坚硬，抗剪抗压强度高；英安岩致密坚硬、节理欠发育，具有较好的抗压强度。因此，从总体上来看，露天采场最终边坡通过的地层岩石坚硬，稳固性好。地层的产状和露天边坡的关系为：东北方向边坡与岩层产状逆向,西北和东南方向边坡地层近水平斜截边坡，西南方向边坡整体为流纹岩。从地层的产状和露天边坡的关系来看，不会在地层分界部位形成滑移面。地表有部分第四系残坡积物出露高度不大，对边坡稳定性影响不大。
图1 大平掌矿露天采场东西向边坡主要出露岩层图
图2大平掌矿露天采场南北向边坡主要出露岩层图
3.3露天境界
大平掌铜矿露天开采境界为南20勘探线至北3勘探线之间，开采标高为900-1340m，主要开采对象为V1、V2矿体。
大平掌露天矿各参数值：
①工作平台台阶高度10m，终了时合并台阶高度20m。
②安全清扫平台宽度12.5m。
③运输平台宽度15m。
④运输线路坡度10%。
⑤运输线路最小转弯半径15m。
⑥台阶坡面角：最终台阶坡面角为65°，工作台阶坡面角为75°。
3.4露天采剥工艺
根据大平掌矿露天开采最终境界，在1140台阶以上，矿体下盘紧临最终境界西南面，其上盘剥离量较大，故露天开采沿矿岩分界线上盘进沟，将露天坑分为上盘剥离帮及下盘采矿帮。采矿帮采取缓帮工艺，剥离帮采取组合台阶陡帮工艺。1140台阶以下各台阶矿体与夹石交互产出，不能明确划分采矿帮和剥离帮，因此，只能沿矿体下盘和端部布置折返道路向下开拓，布置2-3个工作台阶以缓帮工艺进行采矿和剔夹工作。
3.5矿床开拓及运输系统
3.5.1矿床开拓
大平掌矿露天采场以1060m标高为界，以上为山坡露天，以下为凹陷露天，山坡露天从1060m-1240m共18个台阶, 凹陷露天从900m-1060m共17个台阶。矿床开拓中，上部山坡露天采用直进式公路开拓。由于东北帮地势高，且与排土场之间的联系被深沟切断，因此，不能从矿体上盘剥离量大的东北帮进线，只能从西南帮进线，每一组合台阶接两条外部线路，台阶之间由内部设临时线接向上（或向下）接通上下台阶。凹陷露天开拓采用下盘和端部折返公路开拓，露天矿的总出入沟布置在1160m标高南部。
3.5.2矿岩运输系统
①山坡部分开拓线路布置：山坡露天的矿岩主要经过平台运输至直进公路，通过外部公路将矿岩分别运输至距采场1.32km左右西北方向的选矿厂和采场西南方向的排土场。
②凹陷露天矿岩通过下盘和端部折返公路运送至1160m总出入沟，再经外部公路将矿岩分别运送至选厂和排土场。
4.防排水
由于大平掌铜矿矿床开采采用露天公路开拓方式。开采过程露天坑有裂隙渗透水及大气降水，随季节不同水量有变化，雨季水量大。露天防排水工作主要有露天场外排水、山坡露天采场排水和凹陷露天排水。
5.露天开采中环境保护
5.1环境污染源及处理措施
5.1.1废气
露天采场凿岩、穿孔、爆破、铲装、运输工序是主要粉尘污染源。由于其排放的无组织性，难以准确计量，据国外及其它类似矿山实测资料类比，其生产设备的产尘强度大致如下：
自卸汽车：4－15g/s，挖掘机：2g/s，潜孔钻机：4.8g/s，破碎机：1.5g/s。上述作业粉尘被气流带走，形成局部含尘空气，随气流的迁移、扩散，将污染作业场所及附近环境。控制措施如下：
凿岩、穿孔采用阿特拉斯吸尘式钻机或采用湿式作业；配备洒水车对采、剥工作面、矿、岩石运输道路、废石场进行喷雾、洒水降尘、抑尘；产尘点操作工均配带防尘口罩，防止粉尘吸入人呼吸道。
5.1.2固体废弃物
露天采场固体废物主要是剥离废石。露天采场基建工程量：782.30万m3，其中矿石276.61万t，剥离废石689.48万m3；全期剥离废石6403.81万m3，目前暂时选有采场西侧1020－1264废石场、容量为119.85万m3；采场西南1144m以下沟谷内，容量为9575.80万m3，合计9695.65万m3，可满足露天开采全期排废需求。废石场周围修建截洪沟，下方修建拦渣坝，底部修建沟底排水涵洞（管），以防止废石排入河道。
废石场采取经常喷雾、洒水等措施，有效地减少扬尘对周围环境的影响。大平掌矿山对部分废石进行综合利用研究，如用于筑路，加工成建筑砂石加以利用等，有效地减少地面废石堆放量，减少对周围环境的污染影响。
5.1.3噪声
采矿场地面主要噪声源自浅孔凿岩机、矿石装载机等设备，噪声级为85-105dB（A）。作业过程中作业人员佩戴耳塞和开采设计中采用措施降低噪声水平。
5.2景观破坏和复土植被
大规模露天采矿及废石的堆存，不可避免地会造成建设地区土地及植被的破坏，影响这些地区的自然景观及生态环境。因此，待露采坑、废石场服务期满后，对其进行复土，植树种草恢复生态。
【参考文献】
［１］采矿手册．北京：冶金工业出版社，2010.
［２］大平掌矿露天开采境界优化及露天开采设计.玉溪科技开发研究有限公司,2009.
［３］大平掌及大凹子铜锌矿项目资源评价报告.Cube咨询有限公司,2007.
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