某大型露天矿山采剥计划编制方法

周晓将，毕惠珍

(洛阳栾川钼业集团股份有限公司， 河南 洛阳市 471500)

0 引 言

露天采剥计划按时间跨度分为长期计划、年度计划与短期采剥计划。长期计划指矿山整个服务期间采剥顺序的安排，年度计划指一年内的采剥顺序安排，要细分到季[1]。月度生产作业计划、五日预报计划及日配矿执行计划属短期采剥计划范畴。年采剥计划是五年规划指标的具体化，短期采剥计划是年计划分步实施的基础和依靠。

1 矿山简介

1.1 矿区地质

矿区是一个由地采转露采的老矿山，是一个典型的钼钨共生矿床[2]。钼矿体位于岩体内外接触带上，矽卡岩与辉钼矿化在空间上共生[3]。含矿岩石主要为矽卡岩，其次为长英角岩、透辉石斜长石角岩和花岗岩；矿石类型以侵染状和细脉状为主；矿体呈似层状，钼矿化强度沿倾向表现为北强南弱；沿走向表现为东强西弱。钨矿化强度在水平方向上表现为北强南弱，东弱西强。在垂直方向上钨矿化呈现出上贫下富的规律性变化[4]。

1.2 矿山开采现状

矿区平面分布面积达 2.06 km2，平均厚度182.44 m。矿床开采技术条件中等，可选性较好。钼矿地质储量达20亿t，位居亚洲第一，世界第三。自上世纪六十年代至 2005年底前以地采为主，为合理利用资源，上世纪90年代初，开始露天建设，2006年7月形成30000 t/d的露天生产规模[5]。

根据采场现阶段开采现状，按采场空区赋存情况及矿石可选性和品位高低将采场分为南部区、中部区、北部区三个采剥区域（见图 1），南部区为1318水平以上、横V线以南范围内，区域内主要存在D区空区群，岩性以硅灰石角岩型为主，矿石品位为高钼低钨类为主。中部区为 1318水平以上、横V线以南范围内，中部区为难选矿石集中区，区域内基本无空区，岩性以透斜角岩型为主，矿石品位为低钼高钨类为主。北部区为1318（含）水平以下，区域内主要存在E区空区群，岩性以矽卡岩型为主，矿石品位为高钼高钨类为主。

图1 采剥区域分区图

2 年度及短期采剥计划编制

2.1 年度采剥计划

每年9月份，矿山公司技术科、地测科、安全地压科、生产销售科配合生产管理部，依据“矿山总体设计”和集团总部下年度生产经营目标、结合各选矿公司生产能力和矿山公司本年度1～9月各项生产指标完成情况，编制“__年度矿山采剥计划”。计划内容主要包括：采剥总量、采矿量、剥离量、出矿品位、剥采比，穿孔量、爆破量、运输功、采空区处理方案、设备配置、计划编制说明、采剥计划图（见图2）。

图2 2019年采剥计划图

2.2 季度生产作业计划

每季度最后一个月的 20日开始，技术科根据“__年度矿山采剥计划”，结合矿山公司本季度生产完成情况，编制下一季度的“__季度生产作业计划”。计划主要内容包括：采剥总量、采矿量、剥离量、出矿品位、剥采比、穿孔量、爆破量、运输功、采空区处理计划、设备配置、计划编制说明、采剥计划图等。编制完成后，由生产、技术副经理组织技术科、生产销售科、地测科、安全地压科、各车间进行会审通过后，季度末由技术科下达实施。

2.3 月生产作业计划

每月 20日开始，技术科根据“季度生产作业计划”，结合当月生产实际情况，编制下月“__月生产作业计划”。计划主要内容包括：上月份的生产情况概括、总结分析、本月份的重点工作和技术组织措施；月采剥技术计划综合平面图；月主要采剥技术计划指标；各项技术经济指标；各台阶爆破量；各台阶采出矿、岩量；穿孔量；单台电铲/挖掘机铲装量；运输功；排土场设置。编制完成后，月末由技术科下达实施。

2.4 原矿五日预报

每月月末，生产销售科依据“__月生产作业计划”和地测科提供的台阶矿石质量分布图，编制《原矿五日预报》，每五日预报一次。《原矿五日预报》内容包括：各台阶具体作业量、品位、岩性、氧化率，当期计划与上期计划偏差率。编制完成后，报生产销售科长审核，生产副经理审批后执行。

2.5 日配矿计划编制与执行控制表

每日14:30之前，配矿管理员根据《原矿五日预报》，以配矿系统为平台，通过GPS定位技术提取各参与供矿铲装设备品位信息，结合月计划任务完成进度情况综合考虑各铲装点作业难易程度编制《日配矿计划编制与执行控制表》（见表 1）。主要内容包括：爆堆编号、铲装设备编号、原矿质量指标（钼品位、钨品位、铜品位、氧化率）、当日各碎矿站入矿量、岩性。计划编制完成后由地测科地质技术员审核，生产销售科科长审批。当班调度根据《日配矿计划》要求控制当班原矿质量。现场调度员监督作业设备是否按计划位置摆放，是否超范围作业。每日 10点前，由配矿管理员检查前日配矿执行完成情况并编写《日配矿计划执行反馈表》；《日配矿计划执行反馈表》主要反馈前一日原矿矿量、品位、氧化率、岩性配比等指标完成情况。

3 采剥计划编制中采用的技术手段

3.1 资料整理

收集矿山基础地质、测量资料，包括原始地勘地质模型、生产勘探模型、牙轮钻钻孔样模型、矿山地质剖面图、最新的采场现状模型与中长期期开采计划模型、对设备摆布有影响的空区模型、主要技术指标等方面。采用 Surpac、3DMine矿业工程软件作为地质、测量数据分析工具，选用西建大开发的基于 GPS配矿动态管理系统为配矿数据输入和输出平台。

表1 日配矿计划编制与执行控制计划表

3.2 数据分析

（1）基础数据分析，首先进行块体模型数据与矿山地质取样数据钼钨品位误差分析（见表2），其次以分析校对后的数据为基础指导年、季度采剥计划编制。

（2）对每个爆区进行统一编号，用十字开槽法对钻孔进行取样化验。炮孔品位数据按不同品位级别划分区域形成经纬度数据文件（见表 3）并导入配矿动态管理系统用于指导月生产作业计划和原矿五日预报编制。

表2 块体模型数据与矿山地质取样数据误差分析

表3 经纬度数据文件

（3）参与配矿的设备安装GPS定位设备，实时定位设备开采状态、实时显示设备铲装范围的矿岩性质并传输至数据中心。根据各爆堆点至各碎矿站的运距不同优选运距最短的计划方案。

（4）根据钼钨指标的相互关系配矿系统选用线性规划模型来进行自动化配矿[6]。配矿模型如下：

式中，δ表示钼钨金属量的偏差；cj为第j开采点与计划品位g的偏差，xij是第j开采点运到第i入站的矿石量；Aj是第 j开采点的最大能力；Qj为第 j开采点当班任务量；Qir为第i开采点的铲装能力；pj、ph和pi分别为第j开采点的推进品位、计划配入的最高品位和最低品位。

（5）矿岩量、品位、生产能力、推进位置等对矿山生产效益均有重要影响[7]。根据配矿模型给出的方案在满足钼矿供给前提下最大可能减少钨矿资源的损失，采用分支定界方法求解线性方程组得到最优的日配矿计划编制与执行控制计划表并导入动态监控系统。

4 存在问题

（1）采剥计划执行需通过生产部门全力配合，计划编制部门不直接面向生产。计划执行过程中往往因人为因素导致计划非不可抗力因素变更，计划完成度很难达预期效果。

（2）三维软件应用普及与投入力度不够，因软件使用数量的限制，导致大部分技术人员不能经常性的进行软件操作。

（3）技术人员使用习惯上存在问题，因各类矿业软件各有各的优缺点，在使用 Surpac还是3DMine或是CAD的问题上总是众说纷纭。

（4）公司现有配矿平台在数据统计方面计算便捷但不能与三维矿业软件交互工作，下一步应积极运用Minesched进行短期采剥计划编制[8]。

（5）采剥计划的可行与否来源于地测数据的准确与及时性，需要建立准确度高的勘探地质、生产地质数据库并及时更新复查。

（6）随着生产及公司决策的变化，采剥计划变更不能及时跟进，可能出现无计划或超计划开采状态。

5 结 语

世界先进国家矿业生产已进入4.0时代，我国也应将信息化生产作为主要发展方向[9]。采剥计划编制更应迎合时代的发展，编制程序和方法的选择对计划执行质量有着决定性影响。对生产成本高低影响极大，钼钨品位每提高或降低 1%，影响矿山经营成本近千万元。一份完善的采剥计划应有系统性的数据基础支持，包括对过往数据分析、未开采区域预测预报等方面。三道庄矿区近几年来采剥计划编制执行效果来看本计划编制方法具有依据性强、可操作性强、精度高、计划执行过程中原矿品位波动小等优点。