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智能矿山事业部海外项目拉斯邦巴斯铜矿爆破参数优化
时间:2020年11月20日
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  邦巴斯铜矿为五矿集团投资的最大的海外项目,资源储量大,矿体埋藏浅、矿石品位高,为不可多得的优质资源。邦巴斯铜矿采选装备先进,数字化、信息化、管控一体化程度高,现场的管理理念先进,运营团队精诚合作,相互尊重、支持,始终不断追求卓越,安全第一的观念深入人心。矿山2016年6月开始商业化运行,2017年产铜45万t,按产量位列全球第七大铜矿山。项目投产第二年便实现达产,迅速产出高品位的铜精矿,创造了显著的经济效益,极大地提升了集团公司乃至中国矿业企业在海外投资的信心,成为我国一路一带战略成功典范。

  为更好地进行露天爆破作业,保护露天边坡,谋划企业的发展,2019年,五矿资源有限公司(简称MMG)拉斯邦巴斯铜矿委托我院进行了“CIMR拉斯邦巴斯铜矿穿孔爆破及边坡参数优化”技术服务。

  技术服务以Ferrobamba铜矿为依托,该矿位于秘鲁,海拔3700~4600m,为拉斯邦巴斯公司拥有的特大型露天矿山,矿石生产量为14万t/d,采剥总量近50万t/d,其爆破技术由GeoBlast公司咨询、MMG澳大利亚总部的边坡委员会和技术团队支撑、拉斯邦巴斯及Orica(奥瑞凯)公司设计实施的,代表露天爆破的世界先进水平,要想在这种情况下体现我院的爆破技术优势,难度非常大。

  为确保技术服务能融合中国的爆破技术,获得良好的效果,院领导和智能矿山事业部领导对该项目十分重视,派遣经验丰富的肖木恩教授高工常驻矿山进行现场服务。

  我院技术人员对现场爆破设计和施工进行多次跟踪调查研究后,认为部分爆破方案以及爆破的孔网参数、装药结构、微差时间等多方面需要优化调整,以降低爆破成本,提高生产效率。

  

    我院工作人员(肖木恩教授)与邦巴斯人员在现场

  考虑到合同期只有半年,时间紧迫,无法全部完成爆破优化工作,为此计划首先从废石爆破和近边坡爆破技术两个方面的研究入手。经过我院和邦巴斯的共同研究、试验和调整,主要获得了以下成果:

  (1)全面调查研究了矿山的爆破设计和爆破施工,分析研究了爆破中存在的技术改进方向和改进点,提出了相应的技术改进方案和实施方案;

  (2)通过试验研究,将废石剥离爆破的炮孔孔距、排距均在原来基础上增加了约10%,并调整了装药结构,使单位炮孔消耗量降低了15.19~18.73 %,单位炸药消耗量降低了35.82~43.87 %,废石爆破直接成本降低了10.02~16.27 %。同时生产效率提高了约20.5%。

  

  典型的废石爆破试验效果

  

  废石爆破试验的装载效果

  (3)由于岩石破碎,节理裂隙非常发育,虽然矿山经过近3年的探索和试验,仍然存在边坡台阶坡面角与设计差距大的问题。矿山爆破后实际形成的台阶坡面角较设计普遍低10~20°,部分位置甚至低25°,从而影响了生产计划的实施,甚至影响到矿山开采的安全和成本,如果不能有效改善爆破效果,提高台阶坡面角,即将面临被迫降低露天边坡角的设计,增大剥离废石量,增加采矿成本的难题。

  项目研究认为,矿山边坡已经存在过度爆破现象,既增加了爆破成本,又对边坡的整体自稳能力破坏较大,不利于边坡的稳定和设计目标的实现,需要调整。我们在不同区域采用了不同的爆破方案,并在不同爆破方案中又调整炮孔布置方式、布置参数、装药结构、线装药密度等技术手段,经试验,台阶坡面角已部分达到设计要求,未达到设计要求的部分也有大幅改善,见下面统计对比表。

  近边坡爆破方案和试验结果与原爆破相比,大幅改善了台阶坡面角,使其能达到或接近设计;降低了台阶因过度爆破造成的过度破坏,提高了边坡的稳定性,使矿山开采更容易达到NPV最大的设计目标;同时也降低了边坡形成的成本。

  但合同期短,试验量少而不全面,如果继续试验,预计基本能达到设计要求。

  不同爆破方法形成的台阶坡面角正态分布结果对比表

参数

Fase02A

Fase04North

Fase04South

原预裂

爆破

试验预

裂爆破

原预裂

爆破

试验预

裂爆破

试验缓

冲爆破

原验预

裂爆破

试验缓

冲爆破

中心值 (μ)

58.01

64.61

60.51

68.79

62.29

62.04

64.94

最大值

60.65

65.17

70.09

74.91

72.83

69.42

65.19

最小值

54.00

62.03

42.79

56.96

52.74

51.93

64.06

标准差(σ)

2.299

0.659

11.110

3.391

5.907

3.774

0.248

台阶面角设计值

65

70

70

岩性

中硬岩

中硬岩 + 坚硬岩

软岩 + 中硬岩

  

  缓冲爆破试验效果与原爆破效果相比,目测无区别,实测效果有改善,但爆破成本降低约30%

  

  预裂爆破试验达到设计的台阶坡面角,效果明显高于原爆破,爆破成本与原爆破大体持平

  (4)按照2020年矿山预算的价格、废石爆破量和边坡形成长度,在保守计算条件下,2020年可节省废石爆破直接成本约7,535.2k$,节省边坡形成爆破直接成本2,825.8 k$,两项费用共节省10361.0 k$。

  2020年之后,尽管没有具体的爆破量,难以计算,但生产能力应该是加大的,爆破量也会随之加大,每年节省的直接成本应大于2020年。

  (5)生产效率的提高,边坡稳定性更好,能更好地实现NPV最大化的设计目标,这两方面带来的间接效益也是非常巨大的。

  这些研究成果均得到了拉斯邦巴斯外方和中方领导、技术人员的肯定,也得到了MMG边坡委员会和MMG长期计划部门的认可。

  由于项目时间短,内容多,任务重,为及时掌握试验情况,及时交流并调整试验参数,获得良好的试验效果,我院工作人员长期生活在矿山现场,克服了高原反应、生活饮食习惯不同的严重不适,克服了语言不通,交流不畅的困扰,克服了爆破现场晚上联线、早上6~7点钟起爆,技术人员需要凌晨3点钟起床工作,白天还要观察爆破效果、研究改进爆破效果的方法,每天工作约12小时等高强度工作方式,克服了双方电脑软件不同,相互不能直接调用文件等一系列困难,经历了双方从不太信任到信任的过程,在短短的半年时间内,取得了上述研究成果,难度非常大,用事实捍卫了我院在采矿领域国际先进的地位。

  (智能矿山事业部 林卫星)

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