宋自平，宋伟韬，李健

(中国水利水电第十工程局有限公司， 四川 成都 610037)

0 引言

缅甸莱比塘露天铜矿为特大型露天矿山，生产期设计年采剥总量约2760万m3，其中年采矿石量3035万t。铜矿矿石密度为2.55 t/m3，矿石硬度系数ƒ=9～14，赋存较深，根据矿山的矿岩硬度和赋存条件，矿石开采采用台阶式分段开采工艺，采用牙轮钻机穿孔爆破、液压挖掘机采装、矿用自卸汽车运输。

在露天矿山台阶法开采中，对各台阶爆区内每个炮孔的钻孔岩粉进行取样化验，并以每个炮孔的化验结果作为该炮孔的平均品位作为矿石圈定的依据[1]。在矿石圈定中，水平断面法是最常用的矿石圈定划界方法。在莱比塘铜矿一直采用水平断面法中的传统多边形法为爆区矿石圈定划界[2]。但在实际生产过程中发现，采用多边形法的工作程序和规则进行矿石圈定划界，其矿体边线多呈锯齿状，与项目采用的大型采装设备的最小甄别参数不匹配，造成了较大的采矿贫化损失率。因此，非常有必要对矿石圈定方法进行优化研究。

1 传统多边形法矿石圈定规则

传统的多边形法矿石圈定法是将在同一个开采段高平面上的每一个取样炮孔置于一个多边形的中心进行矿石圈定[3]。多边形的形成由以下步骤完成：

（1）将炮孔的位置和品位信息标注在平面图上，如图1（a）所示；

（2）根据爆破设计参数和地质统计学分析，确定影响半径R。根据穿孔爆破参数，莱比塘铜矿取R=4.0 m；

（3）以每一个样品为中心，2R为半径画圆，落在圆内的样品点，即为相邻样品点；

（4）用直线将中心样品和相邻样品连起来，如图1（b）所示；

（5）在中心样品和每一相邻样品的连线中点作垂直于连线的直线，即二分线。二分线相交围城的多边形即为所求的多边形，如图1（c）所示；

（6）在爆区边缘上的样品，只在一侧有相邻样品，而在另一侧没有相邻样品。这时，在没有相邻样品的一侧，以中心样品为中心，画一半径为R的圆，然后在0、90°与±45°方向上分别做圆的切线，切线与有相邻样品一侧的二分线相交就形成所求的多边形，如图1（d）所示。

以每一样品为中心形成多边形后，在每一多边形内，矿石品位为常数，且等于其中心样品的品位。则第i个多边形矿体的重量Ti由下式计算：

式中，Si为第i个多边形的面积，γ为矿石容重，H为台阶高度，取15 m。

如果多边形的品位xi大于边界品位0.12%，则该多边形即为矿石多边形，所有矿石多边形的集合就形成了该爆区的矿体，如图2所示。

图1 传统多边形法矿石圈定规则示意

图2 爆区矿体圈定示意

爆区的矿石总量T为爆区内所有矿石多边形区 域台阶矿石重量之和，爆区的矿石平均品位为爆区内各矿石多边形的品位面积乘积之和除以爆区内矿石面积之和，即：

式中，xi为矿石多边形i的品位，n为爆区内矿石多边形个数。

2 传统矿石圈定边界线与铲装设备工作线对比

采用传统水平断面法的多边形法圈定爆区矿体是比较成熟和普遍采用的矿石圈定方法，但该方法在对矿石进行圈定时未考虑矿山大型铲装设备的铲斗宽度限制以及铲装设备的工作线特点，对采 用大型铲装设备的矿山来说会增大矿石的采矿贫化损失率。因此，传统多边形法不能有效地指导铲装设备对矿石边界线的控制，也不能很好地反映矿山实际的采矿技术和管理水平。

以莱比塘爆区L-53-3001为例，按照传统多边形法进行的矿石圈定如图3（a）所示，矿石量为24 286 m3。采用的挖掘机体型巨大，铲斗尺寸长×宽×深=3000 mm×2500 mm×2000 mm，设备的动作笨拙，很难对传统多边形法矿石圈定中的锯齿状边线进行准确控制，所以挖掘机的实际工作线不能准确按照多边形法圈出的矿石区域边界线进行采掘控制，造成矿石的采矿贫化损失率增大。挖掘机的实际工作路线见图3（b），将传统多边形法矿石圈定边线与挖掘机工作线作对比，结果如图3（c）所示。两者的差异部分见图3（d），其中实线部分为贫化矿量，虚线部分为损失矿量。

图3 传统多边形法矿石圈定边线与挖掘机采掘线对比

根据图3，可以计算出该爆区矿石采矿贫化率为3.41%，采矿损失率为5.95%。露天矿山的采矿贫化率一般为5%～8%，采矿损失率一般为3%～5%。结合莱比塘现有的爆区管理数据，如果使用传统多边形法规则圈定各个爆区矿体，那么整个莱比塘所有见矿爆区的采矿贫化损失率平均约为5%～6%。

3 矿石圈定方法优化

传统多边形法圈定爆区矿体不满足莱比塘铜矿的生产要求，主要是由于传统多边形法圈定的矿体边界拐点过多，矿山为特大型露天矿山，选定的采矿设备均为大型设备，大型铲装设备的最小甄别宽度不能满足对拐点过多矿石边线的控制要求。因此，采用传统多边形法圈定矿石与项目采用的采矿设备和采矿工艺不匹配，会导致项目的采矿贫化损失率控制不理想[4]。

基于此，对矿石圈定的优化研究必须总结出一套既兼顾传统多边形矿石圈定法的圈矿特点，又更接近大型采装设备工作线特点的矿石圈定方法。具体圈定规则如下。

（1）利用Excel和3D Mine软件将附带穿孔信息的钻孔绘制在3D Mine软件绘图板上。

（2）根据现有的矿石爆区炮孔间排距8 m×6 m和爆破后的效果检查可以确定爆区最外侧一排炮孔的拉裂范围约为3.5 m，即可以确定最外侧一圈炮孔外3.5 m为该爆区边界。实际爆破时拉裂区的不均匀造成新爆区与相邻爆区之间可能出现空白或重叠区域。相邻爆区品位变化不大且重叠和空白区域很小，矿石圈定和计算时可以忽略不计，直接将相邻爆区外边线人为修改重合即可。

（3）根据爆破参数和地质统计学分析，确定影响半径R。本研究按照炮孔间排距设计参数确定为R=4.0 m。

（4）以每一个样品为中心，2R为半径画圆，落在圆内的样品点，即为相邻样品点。

（5）若相邻点之间样品属性相反（不同时为矿石，或不同时为废石），则做相邻点之间的中点，如图4所示。

图4 不同属性样品点中点标识

（6）依次连接所有相邻点的中点即为矿石或废石区域，如图5所示。

图5 矿石区域圈定

（7）在爆区边缘上的样品，只在一侧有相邻样品，而在另一侧没有相邻样品。如果有相邻点中点，则过最靠近爆区边缘的相邻点中点做爆区外边线垂线；如果无相邻点中点，则直接沿用爆区外边界即可，如图6所示。

图6 边缘样品圈矿处理

将按照新规则圈定出的矿体边界线与采用传统多边形法圈定的矿体边界进行对比，如图7所示。可以发现，矿石边线拐点明显减少，更符合大型铲装设备实际工作线的特点。本文将此矿石圈定的新规则命名为“相邻点中点多边形法”矿石圈定法。

利用计算机计算爆区圈定出的矿石区域面积S，矿石炮孔的见矿厚度为hi，炮孔矿石品位为xi，γ为矿石容重。则爆区的矿石储量T和平均品位X为：

用此种方法回归验证以前所有矿石爆区储量， 得出莱比塘铜矿目前各爆区的综合采矿贫化损失率约为2.7%，与选矿厂反馈的金属浸出数据基本 吻合。

图7 相邻点中点法与传统多边形法圈矿路径对比

由图7可知，采用相邻点中点法的规则进行爆区矿石圈定，既结合了大型挖掘机铲装的实际工作线情况，便于更准确地控制矿体采装边线，又更适合爆区矿体圈定和储量计算，能更好地指导现场采 矿生产[5]。

4 结论

（1）矿山的矿石圈定对采矿贫化损失率的控制起着重要作用，它也对矿山开采金属量的计算有重要影响。

（2）采用传统多边形法圈定矿石时矿石边界的锯齿状拐点过多，与大型采矿设备的工作线不匹配，会导致项目的采矿贫化损失率控制不理想。

（3）采用“相邻点中点多边形法”矿石圈定法进行矿石圈定，能使圈出的矿体边界线拐点明显减少，更符合大型铲装设备工作线的控制要求，将莱比塘铜矿采矿贫化损失率控制在2.7%左右。