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)
长沙矿山研究院
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