礦體二次圈定在國外大型露天礦山的實踐應用

陳興海，王子風，李天奇

(華剛礦業股份有限公司，北京 100039)

SICOMINES銅鈷礦是中國企業集團和剛果(金)政府共同成立的合資公司進行開發的礦山資源項目。礦區位于剛果(金)盧阿拉巴省會科盧韋齊(Kolwezi)市西南，直線距離約11 km，礦區面積10.91 km2。經地質勘探，該礦區可利用的資源/儲量銅金屬近千萬噸，銅平均品位3.47%，為世界級的特大型銅鈷礦床[1]。

礦區地層為新元古代加丹加系羅安群的淺海相細碎屑巖和化學沉積巖，主要為白云巖、頁巖、黏土巖、砂巖等。礦體受地層控制明顯，主礦體層狀特征明顯；在構造發育、巖石破碎強烈部位，存在少量表生富集的小銅、鈷礦體，產狀較陡。目前礦區工程控制的礦化范圍超過3 km2，主銅礦體2條，中間為夾石層，其他小銅礦體83條、鈷礦體117條。

1 二次圈定的含義

礦體圈定一般分為一次圈定、二次圈定及最終圈定，其中二次圈定與采礦生產活動最為密切。一次圈定為采場單體設計提供地質資料；二次圈定為礦體回采提供準確的地質資料；最終圈定是地質總結、成礦規律研究、探采對比綜合整理的結果[2-3]。

目前國內外大型露天礦山主要采用中深孔爆破、分段采掘的開采方案，礦體二次圈定是在原有探礦工程的基礎上，利用中深孔的潛孔鉆機或者牙輪鉆機得到炮孔巖粉進行補充探礦，通過現場地質編錄、巖粉取樣、樣品化驗分析、繪制爆區品位平面圖，對礦體進行圈定以提高回采地質資料的精度，降低礦石的損失、貧化，從而降低采礦成本[4-7]。

2 二次圈定的步驟及方法

SICOMINES銅鈷礦為超大型露天礦山，設計開采臺階高度15 m，生產地質取樣以炮孔取樣為主，孔深一般17 m，孔距7.5 m，排距6.5 m。礦體二次圈定工作由地質人員完成，具體方法如下：

1)依據爆破設計圖大致圈定礦巖界線并進行布樣，礦體連續部位采用隔孔取樣，礦巖界線部位連續取樣，1個孔為1個樣，做銅、鈷化驗分析，以圈定礦巖界線；礦體外側至銅含量≥0.7%之間部位選取有代表性鉆孔巖粉采樣，以圈定高品位廢石界線。

2)取樣點及化驗數據均錄入巖粉數據庫，相應的臺階號、化驗編號、樣品編號一并輸入，并經專人檢查、核對。

3)采用RTK全站儀實測爆區每個炮孔平面坐標，并輸入數據庫，繪制炮孔平面圖；爾后根據爆區終孔實測圖鍵入每個炮孔樣品編號和品位數據，最后繪制成爆區品位平面圖。

4)礦體二次圈定邊界品位按照Cu≥1%，最小礦塊單元=15 m×15 m×15 m(相當于4個炮孔)，最小夾石剔除厚度4 m。采取游動式，把每個礦塊單元縮小成15 m×7.5 m×15 m(相當于2個炮孔)，沿礦體邊部且垂直礦巖邊界使其平均品位平衡到Cu≥1%，靠近廢石孔的邊則為礦巖的分界，逐一進行，其連線為礦巖分界線，以去低留高的原則，使其規整。

5)爆區礦塊品位平面圖上的礦巖界線拐點坐標由地質和測量人員采用RTK全站儀進行現場標定，做好標識；同時，對礦石區域內的品位點，經測量放點后插標志牌并標定銅品位，以指導生產作業。

3 二次圈定的效果

礦山自2014年開始生產以來，共完成1 066區爆破地質編錄和素描；共完成地質取樣(僅炮孔巖粉)50 878件；完成826區礦石爆破區域的礦體二次圈定和現場放線及標識工作。對比2014～2017年已開采的11個臺階礦體二次圈定前后礦石量及金屬量(表1)，二次圈定后采出的礦石量比一次圈定的銅礦石量共減少了61.8萬t，銅金屬量則累計增加了17 289t。

表1 SICOMINES銅鈷礦采場二次圈定前后礦量對比表Table 1 Comparison list of ore reserves secondary delineation in SICOMINES copper-cobalt deposit

對比看出，已采區域的礦石量盡管較設計減少4.5%，但采出金屬量增加了4.4%，實際是通過礦體二次圈定的礦石品位較設計提高了9%左右，說明二次圈定后的礦石貧化率大大降低。此外，對比看出，礦區上部礦體二次圈定與一次圈定相比，礦量和金屬量相對誤差都大于10%以上，局部臺階超過100%，說明上部礦體形態變化大，工程控制網度的不足造成一次圈定的精度和準確性較差，而隨著采掘深度的推進，主礦體逐步揭露，下部臺階礦體二次

圈定礦量及金屬量較一次圈定相比誤差也有所減小。根據SICOMINES銅鈷礦區儲量年報，截至2017年末，與地質勘探儲量報告相比，全區共累計探明新增銅礦石量813.1萬t，銅金屬量增加84 325 t，說明該礦山的資源還具有較大潛力。

結合采場D1245臺階探采對比圖(見圖1)可以看出，主礦體部位礦體界線除稍有微變動之外，通過二次圈定，發現在主礦體以東區域存在一條沿南北走向、連續的銅礦體，這為采場增加了可采礦量，同時減少了礦石損失，也為礦山創造了經濟效益。

4 分段取樣對二次圈定的優化

SICOMINES銅鈷礦生產地質取樣以巖粉取樣為主，按照設計是單孔15 m段高整段取樣、化驗以及礦體二次圈定。但實際生產中發現，由于礦體產狀及厚度變化，導致某些地質條件相對復雜或礦巖交界區域，15 m段孔上段7～8 m為礦，下段8～7 m為巖，或者下礦上巖，如仍采用全段取樣，一是二次礦體圈定的精度存在較大誤差，二是由于圍巖混入導致貧化率過高，礦石損失也加大。為降低損失貧化，同時避免增加生產成本，地質技術人員研究出了整段穿孔、分段取樣的解決方案。巖石部位遵照設計15 m全段高穿孔爆破和采掘，而在礦石部位采用15 m全段高穿孔，穿孔過程中按上段8 m、下段7 m分別收集巖粉樣品，并進行礦體二次圈定(見圖2)，同時，生產中采用分段采掘，配備靈活性較好的小型反鏟設備，既發揮了設備效率，又保證了礦石的質量。

圖1 SICOMINES銅鈷礦區1 245 m臺階探采對比圖Fig.1 Comparative diagram of prospecting and mining at 1 245 m bench in SICOMINES mine1—勘探鉆孔位置及品位；2—一次圈定礦塊及品位；3—爆區編號；4—巖粉品位；5—二次圈定礦巖界線

以上分段取樣的礦體二次圈定對比可以看出，由于礦體厚度及產狀變化，上下兩段礦體形態存在明顯差異，下段礦體較上段礦體的區域有所擴展，往北方向的偏移距離達11 m。按15 m整段取樣，存在由于上段圍巖的混入造成礦石貧化，同時由于品位降低，在靠近礦巖邊界的部位也會將造成部分礦石圈定為巖石，增加了礦石損失。因此，結合SICOMINES銅鈷礦的礦體特征，采用分段取樣法對礦體二次圈定進行優化，既能更準確地揭露礦體形態、對礦巖的劃分也更精準，降低了礦石的損失貧化，也提高了礦石回采率。

5 結論

1)礦體二次圈定工作是指導礦山生產的重要手段，它對查明礦體形態、產狀、掌握礦體的賦存規律、提高地質資料的可信度，從而對降低采礦過程中的貧化、損失，降低采礦成本，提高礦山的整體經濟效益，具有重要影響作用。

2)通過礦體二次圈定在剛果(金)SICOMINES銅鈷礦的應用，大大提高了礦石品位的可靠性和準確性，降低了礦石損失和貧化、增加了資源儲量，為礦山平穩生產提供了保障。

3)自二次圈定工作以來，由于科學管理、措施得當，二次圈定及時提供可靠資料，損失貧化指標不斷下降，礦石損失率實際已降低到3%、貧化率達到3.5%以下，較設計5%的指標，下降了2%和1.5%。按現階段礦山年處理原礦455萬 t計算，減少礦石損失達9萬 t，以入選平均品位3%測算，每年可直接獲得的經濟效益達到800萬美元以上。

圖2 采用分段取樣二次圈定礦體形態對比圖Fig.2 The morphological contrast diagram secondary delineation of ore body by subsection sampling1—二次圈定礦巖界線；2—地質界線及編號；3—爆區范圍；4—爆區編號；5—分段臺階；6—巖粉品位；7—二次圈定礦量及品位

4)實踐證明，礦體二次圈定不但是礦山企業降低損失貧化、提高經濟效益的重要途徑，而且為礦山進行探采對比和將來閉坑提供基礎地質資料，同時二次圈定的地質信息也是研究礦床成因、總結成礦規律、開展礦區深部及外圍找礦的重要參考資料。