【矿业澳洲点评】本文以国外某大型铜钴矿矿床地质模型、采剥及选冶技术条件等为依据，采用国际惯用方法估算储量，并对该矿山矿石截止品位的选取阐明观点；在此基础上，对露天开采终了境界内的矿石和岩石分别进行了开拓运输方案比选，该研究方法和过程可为同类型矿山提供参考和借鉴。
《国外某铜钴矿储量确定及开拓运输方案研究》
某铜钴矿位于著名的中非铜矿带，该铜矿带是世界上最大的成矿带之一。该铜钴矿目前已达勘探阶段，探获资源如下：探明的+控制的资源达到166000千吨，平均地质品位TCu为1.60%，ASCu为1.4%，TCo为0.19%；
推断的资源为6030千吨，平均地质品位TCu为1.28%，ASCu为0.94%，TCo为0.15%。矿区工程地质条件较好，上下盘围岩较稳固，矿区水文地质、环境地质条件均为中等。矿区所在地区为亚热带气候，每年的5-10月是旱季，11月到次年4月是雨季。矿区交通便利，供水（水源距矿区3千米）、供电（从国家电网接入）、通讯条件均较好。据已完成的矿石选冶试验，本矿矿石酸溶性铜含量较高，适宜采用搅拌浸出、萃取、电积工艺产出阴极铜，选冶回收率高达94%；矿石中所含钴元素也可回收，选冶回收率可达63%左右，产品为粗制氢氧化钴。本文依据该矿体资源情况及开采技术条件，对其储量进行了估算，并在此基础上对矿石和废石的开拓运输方案进行了比选，为同类型矿山的开采提供参考和借鉴。
【1 矿区概况】
【1.1 矿体赋存状态及资源】
矿区按当量酸铜EqASCu（EqASCu=ASCu+1.62×TCo）圈定矿化域，并按截止品位EqASCu=0.5%确定矿体边界。矿体走向NE60度，走向长约1300m，矿体整体倾向南，倾角较大，整体倾角约70度。矿体赋存标高890-1340m，矿体倾向延深200-450m，平均厚度约230m。
【1.2 开采条件】
矿区所在地公路交通便利，进出口产品主要是通过公路经由赞比亚至坦桑尼亚的达累斯萨拉姆港或经由赞比亚、津巴布韦至南非的德班港转口完成。矿区所在地区为亚热带气候。矿区海拔约1400m，年平均温度20.1摄氏度。年平均最低温度14摄氏度，年平均最高温度27摄氏度，冬季昼夜温差变化较大，年平均降雨量1220-1420mm，主要是大雷雨，短时急雨。
矿区工程地质条件较好，上下盘围岩较稳固，矿区水文地质、环境地质条件均为中等。水源地距矿区3千米，具备供电条件的上级变电站距矿区70千米，矿区内移动电话、无线网络通讯条件较好。
【1.3 开采方式】
从上述矿床赋存状态及开采技术条件分析可见：矿体埋藏较浅，局部出露地表，且矿体厚大集中，岩性较好，适合大规模露天开采。
【2 储量估算】
储量估算主要是借助矿业软件进行境界优化，确定矿体最优开采境界，依据最优境界圈定终了境界，该终了境界内的可采矿量即为储量。
【2.1 储量估算基础参数】
在矿体地质模型已经建立，储量估算方式也已确定的前提下，储量估算结果主要取决于境界优化所用的技术经济参数。该参数是矿体开采经济背景和社会背景的体现，比如开采成本在中国国内与在刚果（金）矿区所在地会有较大差异，主要是材料、人工的价格，以及考虑到存在的社会风险，所以本铜钴矿的实际开采成本较国内同类型矿山要高许多。储量估算的基础参数除了包括采选冶成本及其他相关成本，另一个重要参数即露采境界边坡角。本次储量估算参考了矿区所在地在建和在产矿山的实际成本，边坡角取值则直接引用矿山先前完成的《边坡稳定研究报告》中的推荐值，即上盘48度，下盘47度。成本参数见表2。
【2.2 储量估算原则】
储量估算所依据的露采境界通过境界优化确定，境界优化的原则如下：
1）矿石中Cu、Co两种元素均可回收，优化时采用当量铜指标EqASCu，将Co按回收率和产品价格指标折算为EqASCu，储量估算境界优化指标EqASCu=ASCu+1.62×TCo（1.62为TCo折算至ASCu的当量系数）；
2）在满足安全生产的前提下，以模型中控制以上级别资源量为境界优化对象，境界中包含的推断级别资源全部计为废石；
3）以“净现值最大”作为判断最优境界的标准。
【2.3 储量估算过程】
储量估算过程的最重要环节即是境界优化，本次估算采用美国Mine Sight矿业软件，以已有地质模型为基础，按拟定的技经参数、边坡参数，依据不同的产品价格（本文指阴极铜价格，产品中含钴价值已按当量折算成阴极铜）生成一系列“嵌套坑”，再从这些“嵌套坑”中依据拟定的规模和生产计划选出净现值最大的境界，即最优境界。目前国际公认的软件均具备计算境界净现值，推荐最优境界的功能，但估算储量还有一个关键指标—截止品位。
本文中截止品位是指截止EqASCu品位，该指标决定了最优境界的矿岩界限。应该说软件推荐最优境界时依据了各境界的净现值，该净现值的计算必定有个确定矿岩界限的截止品位，但笔者做过统计，即使用不同的截止品位统计这一系列“嵌套坑”的矿岩量，再计算各境界的净现值，最优境界不会发生变化，也就是在境界优化过程中，截止品位不是决定最优境界的因素。
基于此，推算：按软件推荐的最优境界，矿山研究和设计人员有必要确定其今后开采的截止品位，本次储量估算将矿石的盈亏平衡品位作为截止品位，认为在最优境界已经确定的情况下，按表2中的技经参数计算出吨矿盈亏平衡品位即为矿岩界限。该品位以上的矿石经选冶处理后，有利可获；该品位以下矿石虽然属矿石资源，但因对其选冶处理后“入不敷出”，所以作为废石堆排。
本次储量估算共计算了12个境界方案，软件推荐的最优境界只是理论上的“露天壳体”，实际开采时还应结合露天采矿设计规范的要求，布置采场内运输道路，布置满足边坡安全要求的平台，即圈定终了境界。按拟定的截止品位统计的终了境界内的可采矿量即为可采储量。
【2.4 储量估算结果】
按软件推荐的最优境界，以及道路、边坡参数圈定的终了境界见图3和图4。
储量估算结果如下：当截止品位Cut-off EqASCu=1.41%，该品位以上的矿石即为储量，境界内储量为67181.8千吨，平均地质品位TCu=2.30%，ASCu=2.06%，TCo=0.223%。
本矿境界内低于截止品位的探明的加上控制的级别资源（0.5%≤EqASCu≤1.41%）有65677.5千吨，为低品位矿石，其平均地质品位TCu=0.91%，ASCu=0.84%，TCo=0.135%。终了境界内含有推断级别地质资源量（EqASCu≥0.5%）为3241.2千吨，平均地质品位TCu=1.16%，ASCu=1.02%，TCo=0.195%。终了境界内纯废石147443千吨，平均剥采比为3.22t/t。
需要说的是截止品位是一个动态的技经指标，其随着市场经济环境的不同也会发生变化，比如产品价格上涨，其余成本参数不变，则截止品位会下降，反之增大。所以矿山实际生产中有必要根据市场环境适时调整截止品位，以使矿山尽可能获利最大，然而截止品位变化了，矿山储量也会随之变化。
【3 开拓运输方案比选】
当矿山储量估算完成，开拓运输方案则成了确定矿山开采方案的最重要内容。业内统计数据显示，对露采矿山，尤其是深凹露天矿，运输成本占矿石开采成本的60%-70%。细分来看，本矿终了境界内包括3种物料，矿石（即前述“储量”）、低品位矿石和废石。矿石进选厂和冶炼厂进行处理，低品位矿石在目前市场环境下不具备选冶处理价值（低于盈亏平衡品位），考虑先将其单独堆存，待市场环境向好再进行处理。废石直接运至废石场堆排。矿石65677.5千吨，低品位矿石65677.5千吨，废石为150684.2千吨。下文即对本矿矿石和废石分别进行开拓运输方案比选。
【3.1 矿岩开拓运输条件】
本矿属典型的深凹露天矿，拟定的废石场位于采场东北角，选厂粗碎站位于采场西北侧，露天采场周围地形南高北低，但高差相差范围不大。采场最高开采标高为1362m，封闭圈标高为1300m，最低标高为970m，采深最大达392m，封闭圈以下采深达330m。采场矿石出入沟口标高为1300m，废石出入沟口标高为1321m，矿石出入沟口至选厂粗碎站的运距为0.4千米，至低品位矿石堆场的运距为1.5千米，废石出入沟口至废石场边缘的最近距离为0.3千米。矿石主要赋存标高为1300-1015m，该范围内矿量占境界内可采矿量的90%以上，所以矿石运输是重车上坡。
境界内除低品位矿石以外的废石量为150684.2千吨，主要赋存标高为1315-1195m，该范围内矿量占境界内可采矿量的78%，废石重心位于1270m标高，废石运输基本为重车上坡。
矿岩运距随着采深的加大而增长，根据采场矿岩运输道路布置情况，每下降一个台阶（高度15m），需要增加的运距为234m，则深部矿岩的运距将达到和超过5千米。境界内可采矿量的90％赋存在1300-1015m标高之间，矿石的分布较为集中和均衡，境界内废石则主要赋在封闭圈附近100m的深度范围内，该范围以下的台阶（1195-970m）废石量急剧减少，所以，上部废石运量大、运距相对较短，下部废石运量小，但运距较大。
【3.2 矿石开拓运输方案】
拟定的矿石生产规模为4500千吨/年，生产计划为：投产第1年达生产能力60%，第2年80%，第3年达产，稳产13年，减产1年，服务年限共16年。目前可以考虑矿石的开拓运输方式有3种：
1）全汽车运输方案。采场内的矿石均采用汽车运至选厂粗碎站。
2）汽车+固定破碎站+胶带运输方案。在矿石出入沟口附近设固定破碎站，采场矿石由汽车运至固定破碎站破碎后，再由胶带运至选厂。
3）汽车+半固定破碎站+胶带运输。该方案较方案2实现了破碎站由采场外到采场内的移设，可以大幅减少采场内的矿石汽车运距。
考虑到矿石出入沟口至选厂粗碎站的运距仅为0.4千米，在矿石出入沟口附近设置固定破碎站，采用汽车+固定破碎站+胶带方案可节省的汽车运距较小，因此该方案不纳入进一步的方案比选。全汽车运输方案机动灵活、适应性强、便于管理，但至采场深部时，运距增加，导致运营费用增大。
汽车+半固定破碎站+胶带运输方案中破碎站移设计划如下：因最初开采的几个台阶品位“铜低钴高”，需在生产第1-6年实施配矿，此期间半固定破碎站设于选厂。生产第6年末，半固定破碎站移至采场内1210m标高终了边帮适当位置处，服务第7-11年。生产第11年末，半固定破碎站移至采场1120m终了边帮适当位置处，服务第12-16年。下面针对方案Ⅰ和方案Ⅲ进行详细比较。见表3。
从费用现值来看，方案Ⅲ较方案Ⅰ少436.61万元，可见采用汽车+半固定破碎站+胶带方案较全汽车方案更优，但优势不甚明显。从年平均运距来看，生产第7-11年，方案Ⅰ和方案Ⅲ分别为3.33千米和1.51千米，生产第12-16年，方案Ⅰ和方案Ⅲ分别为4.46千米和1.27千米，可见将破碎站移设至采场后，汽车运输年平均运距减少较明显。但由于项目所在地实施方案Ⅲ时耗材（钢材、胶带）较昂贵，尤其当地电价较高（按1.17元/kWh），使得胶带运输的运营费用达到1.2元/t•千米和1.4元/t•千米，这与中国国内一般工况下的胶带运输运营费0.6元/t•千米相比，差异较大。另外，项目所在地柴油价格略高于国内，汽车运输的运营费用为1.4元/t•千米，该成本稍高于国内一般采用的1.1元/t•千米成本指标。所以从运营费用来看，由于地域的原因，使得汽车+半固定破碎站+胶带运输方案较全汽车方案优势不明显，但如果电价有所下降，则方案Ⅲ的优势会更加突出。
【3.3 废石开拓运输方案】
本矿废石运量大，达150684.2千吨。初步可选废石开拓运输方案与矿石运输方案类似，只不过设备方面增加了联合排土机。由于采场废石出入沟口距离拟定的废石场边缘最近仅0.3千米，所以坑口固定破碎站方案不再列入比较。仅对全汽车方案（方案1）和汽车+半固定破碎+排土机排土联合运输方案（方案2）进行详细比较。方案2中，综合考虑生产期间各年废石运量和运距情况，确定半固定破碎站移设位置：生产第1-6年，半固定破碎站首先置于废石出入沟口附近，废石经汽车运至破碎站破碎后，经胶带系统运至排土场，由排土机排土，生产第6年末，半固定破碎站移至采场1210m标高适当位置处，相应的增加胶带机长度，服务生产第7-16年。详细比较表见4。
方案Ⅰ较方案Ⅱ费用现值少23882.5万元，即全汽车方案更优。总的来看，由于破碎站的移动，使得方案Ⅱ采场内汽车运距较全汽车方案明显减少，但方案Ⅱ的起始设备投资较全汽车方案多17060万元，加之方案Ⅱ的胶带运输距离也较长，且胶带运输的运营费用较汽车运输降幅不大，从而使得全汽车方案费用现值更低。另一方面，由于境界内废石主要集中在上部，生产期前6年运量大，但运距相对较近，后期运距虽远，但年运量较少，也使得方案Ⅱ的优势未得到充分发挥。
【4 结论】
储量估算和矿岩开拓运输方案的确定是矿山研究和设计过程中最核心、最重要的内容，本文以国外某大型铜钴矿为例，对上述两方面进行了研究，现进行总结如下：
1）本储量估算方法和过程与国外咨询机构惯用的方法一致，即储量估算时，仅考虑以地质模型中探明的+控制的级别资源为基础，以项目所在地的采选冶等成本及产品价格，及以已有研究成果参数比如矿石选冶回收率、边坡角推荐值为依据，借助矿业软件，先进行境界优化确定最优境界，在此基础上圈定终了境界，终了境界内的可采矿量即为储量。
2）截止品位是确定储量过程中的又一个关键性指标，在矿业软件推荐了最优境界的基础上，截止品位则决定了矿岩界限，也决定了经济可采矿量——储量的多少。本矿截止品位采用了矿石的盈亏平衡品位，该品位是根据境界优化所依据的技经参数计算而得，当矿山市场环境发生变化，截止品位也会随之变化。
3）对矿岩开拓运输方案比选结果产生重大影响的一个因素即当地的经济环境。本矿由于项目所在地水泥、钢筋等材料价格昂贵，且电费较贵，所以使得矿石运输的汽车+半固定破碎站+胶带方案较全汽车方案仅有微弱优势，这与国内类似矿山相比，相差甚远。
4）废石运输方面，由于胶带运输的优势是运量能力强，单位运营成本低，所以运量越大、运距越远，服务年限越久的矿山越能发挥其优势，本矿废石主要集中在上部，生产后期运距虽远，但运量较少，且矿山服务年限也相对不长，所以胶带运输的优势未能充分发挥。
——骆贞江，永学艳
——中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌
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