杨春雨

（中国黄金集团内蒙古矿业有限公司，内蒙古 呼伦贝尔 021400）

Whittle 软件是全球顶级的露天矿山境界优化软件，在境界优化方面享誉世界的软件，这款软件是由澳大利亚GENCOM 公司开发[1]。该软件将L-G 图论法和生产规划方法结合，提出了境界优化的4D 算法，其最大的特点是不仅从三维可视化结果输出，而且资金的时间价值也会得到体现，根据优化出来的境界所确定的NPV（净现值）最大化为准，综合考虑采矿经济技术参数、选矿经济技术参数、品位控制、边坡角、价格变动因子等参数。乌努格吐山铜钼矿位于内蒙古自治区满洲里市南西22km，矿区面积9.8 平方公里，铜金属储量300 万吨，钼金属储量60 万吨，为我国第四大铜钼伴生矿床。采用露天开采的方式进行采剥生产，采选能力已达8 万吨/日，年处理矿量约2800 万吨，年产金属铜7 万吨钼6 千吨，产值31.4 亿元。利用Surpac 与Whittle 软件实现境界优化主要步骤如图1 所示。

图1 应用Surpac 与Whittle 软件对境界进行优化流程图

1 地质模型参数

境界优化使用地质资源模型。模型包含矿岩种类、铜品位、钼品位、比重等属性数据，地质块体模型包括4560409个块，用户块尺寸10＊10＊7.5，最小块5＊5＊3.75。由于地质模型中还缺少一部分用于境界优化的属性，所以境界优化前需要在块体模型中增加边坡稳定、采剥成本调整属性、选矿成本调整属性等数据。模型在Surpac 中设置步骤由于篇幅限制不在赘述。

2 输出模型

Surpac 矿体模型输出Whittle 模型时如果改变了模型块尺寸会导致矿块品位稀释等变化，所以导出模型尺寸应与原模型相同，同时需要导出块体模型中矿石类型、品位、比重、采剥调整系数、选矿调整系数、区域属性。

操作步骤：块体模型＞＞块体模型＞＞导出＞＞至Whittle，弹出“输出到Whittle”对话框在，对话框中完成：导出快尺寸“10＊10＊7.5”、比重属性“sg”、模型及参数文件名“任意取”、岩石代码属性“cass”、MCAF 属性“mcaf”、PCAF 属性“pcaf”、区域属性“slope”、空气属性“air”、品级属性“cu”“mo”。

3 境界圈定

地质资源模型转成Whittle 模型后，利用Whittle 软件结合资源模型，结合整理收集的铜钼露天矿山完整的经营成本、采选技术指标、岩体力学性质、生产能力、市场行情等指标，优化生成矿山境界坑壳组，在其中选择出动态最优境界坑壳。

4 地质模型录入

打开Whittle 软件，选择新建工作项目，点击执行。wihttle 模型导入：

（1）新建一个项目名称，默认情况下，项目目录设置为任何在首选项中指定菜单。

（3）选择Whittle block model。

（4）选择不合并块体。

（5）最大净现值。

（6）确定选矿方式。

（7）核对块体尺寸。

注意：Whittle 软件对一些三维矿山软件生产的块体文件是兼容的，但是不推荐直接使用兼容文件，因为在使用兼容块体文件直接导入Whittle 过程中会发生块体合并的现象，导致整体矿块资源模型储量的变化。

Whittle 块体模型导入过程中，必须要保证不调整块体大小、矿块最小坐标。

（1）Whittle 在使用块体模型时，块体尺寸要和Surpac导出块体模型的块体尺寸一致，不然导入的块体尺寸大小会发生比例变化（例如z 值变成15 那么导入后的块体增加两倍），导致优化出的境界坑壳比例发生改变；

（2）最小左边x 坐标和y 坐标与Surpac 顺序不同，要填写正确。

（3）在Whittle 软件Block Modle 中填写说明、块体参数、块体框架规格、主要参数格式单位。

（4）核对导入资源模型块体尺寸、框架参数、坐标信息。

（5）统一设置质量、货币、品位单位。在格式选项卡中，改变矿岩质量单位为吨、改变货币种类为人民币、改变元素品位单位为%。

操作步骤：单击“Formats”，在Units 中选择“tonne”，Units of currency 中 选 择“RMB”，Element data 下Units 选择“%”。

点击“跑”矿体模型并核对导入块体参数。

5 优化指标录入

优化指标录入主要分为成本构成和技术指标两个方面。

成本构成：根据矿山的实际生产情况及未来几年降本增效计划由财务部门确定经营周期内完整的废石成本、矿石成本、管理费用、税费等成本的数据。

技术指标：根据选矿厂、采矿场实际生产指标及选矿试验报告的结果，结合公司未来几年科研技改计划目标确定增值税、金属回收率、金属价格、损失率、贫化率等技术经济指标。

坡度设置：

（1）新建Slope set 项目文件，对Slope set 项目命名。

（2）选择根据模型中分区数字，设定角度参数。

（3）选择根据模型中分区数字，录入对应角度限制数字。单击配置文件选项卡，顶部的数据窗格中，选择Add Profile，变化斜率38，按回车，继续添加配置文件，直到五个角度区域全部完成定义。本操作步骤可以使用岩性约束，岩性约束是根据矿山每个区域岩性的不同而赋值不同，在创建地质块体模型时添加并定义岩性识别属性；本步骤直接引用本矿山初步设计中的边坡角参数，不使用岩性约束。

坑壳设置：

注意：如果采矿损失率是3%，在采矿损失率（Mining Recovery Fraction）输入为0.97 倍。如果贫化率是3%，在采矿贫化率（Mining Dilution Fraction）输入为1.03 倍。

（2）在ore selection method(矿岩判断方式)选项卡中选择cash flow（现金流）；由于乌山选矿方式为单一浮选选矿工艺，在Processing Paths（选矿方式）确定为FX(浮选)，在Processing cost 选项卡中根据不同矿石类型录入选矿成本数值、回收率值；Block Processing Cost Adjustment factors（选矿调整系数）选项卡中选着“Model”（模型中提取）。

（3）在Selling 选项卡下，录入不同有价金属元素的selling price（销售价格）、sell cost(销售成本)。

注意：铜销售价格=铜金属价格＊销售系数/税费系数；钼销售价格=钼金属价格/税费系数。

（4）Optimization 选 项 卡 下，Settings、Optimization Control、Optimization Control 等选项卡使用默认选择。Output（输出选项卡）选择Produce nested pit shells，点击Add Range，在弹出对话框Start Factor 中录入数字“0.3”，End Factor中录入数字“1.9”Step Size中录入数字“0.2”。

执行“跑”，查看结果选择最优境界，最优境界选择体现矿山经营思路，各矿山经营规划不同，所以的本文不对如何选择最优境界进行阐述。

运用方案设置：

（1）新建Scenario。

操作步骤：New pit shells＞＞ADD＞＞Scenario。

（2）Scenario 项 目 文 件 下 的Mining、Processing、Selling、Stockpiles、Expressions、User Element 选 项卡都是用默认选项，其中Mining、Processing、Selling 选项卡是自动提取Pit Shells 节点信息。

（3）点击Time Costs，在Discount Rate per period选项卡中写入10。其余的选择默认值。

（4）点击Limits，在Mining Limit、Throughput Factors、Processing Method Limits等选项卡中根据矿山实际情况录入数字。

6 化坑壳组输出

（1）菜单中选择Other（其他），然后Export DXF（导出DXF），弹出对话框“Export DXF file”。

（2）在Export file（导出文件）框中，键入dxf 文件的名称。在选择Selected pitshells 框中，键入4(第四个使用成本倍数最接近1 倍数字)。

（3）使用Surpac 软件打开输出坑壳，以最大净现值坑壳为例（如图2所示），根据坑壳下一步可以进行露天矿坑设计。

图2 露天矿的矿坑图

本文应用Whittle 软件，对露天矿进行矿坑境界优化应用研究，对比Whittle 软件输出的每组坑壳，通过净现值、抗风险参数、根据资金的时间价值、为公司选出最需要的坑壳类型及制定相应生产经营方案提供决策依据。