露天金属矿采选联合优化的研究进展

露天金属矿采选联合优化的研究进展

舒天配

云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山 663700

摘要：科学技术的发展，带动了矿业工程发展的进步，采矿工程、选矿工程、冶金工程是该行业中的三个核心方面，随着专业化程度的提高，上述三个方面之间的交互性逐渐下降，对资源开采工作造成了一定的阻碍。基于此，本文就露天金属矿采选联合优化展开研究，在初步了解采选联合优化的发展轨迹和关键技术后，从影响采选联合优化的因素入手，从目前的研究进展入手展开分析，以此明确未来的发展趋势。

关键词：露天金属矿；采选联合；破磨效率；炸药消耗

引言：从目前来看，借助最新的计算机模拟技术对露天金属矿采选联合优化进行分析，是目前开采企业的主要开采方向。根据过往实践经验来看，露天金属矿采选联合优化的落实，不仅提高了采选效率、降低了采选总成本，同时也保证了开采的安全，让企业可以获得最大的经济效益、社会效益以及环境效益。而针对露天金属矿采选可联合优化研究进展的分析综述，对构建完善的优化体系具有重要意义，值得进行展开性分析。

一、采选联合优化的发展轨迹

采选联合优化的前身是地下采选一体化，为了进一步强化地下采选工作质量，降低开采成本，逐渐演变为露天金属矿采选联合优化。在20世纪90年初初期，国外率先提出了采选联合优化理念，称为Mine to Mill(M2M)。纵观矿产资源产业链可知，期间需要经过多个阶段，分别为钻孔、爆破、铲装、运输、破碎、碾磨、提纯等，这其中钻孔、爆破就是采选阶段，这两个环节的生产效率、完成质量直接关系到后续工序环节工作的开展。而采选联合优化的主要工作内容就是根据开采场地的地层环境、岩石性质、构造发育情况以及所使用的炸药性能进行综合性分析，从而确定最优的参数数据和布置方案，以此降低成本，保证爆破后的破裂块度、爆堆形态、松散度、碎块内的损伤程度等因素最优，为后续的工序的开展奠定基础。从实际发展轨迹上看，采选联合可以分为三个阶段：第一阶段，20世纪90年代初期（1990-2000）。主要是利用计算机模拟分析分析，以此尽可能地降低成本。第二阶段，21世纪初期（2000-2010）。根据不同的矿区情况展开专项分析，融入了采矿爆破的块度模型。第三阶段，21世纪发展至今（2010-至今）。借助大数据技术、云计算技术、物联网技术，通过海量的地质数据，展开详细的分析，构建相应的采选联合友华模型，确保方案的科学性和准确性。

二、采选联合优化的关键技术

由上述内容可知，所谓的采选联合优化就是综合考虑采矿、选矿阶段所有的影响因素，并且构建相应的模型，总而找到最优的开采方案，以降低成本。而想要真正的实现采选联合优化，确保采选方案最优，必然需要应用到多种技术内容，主要包括爆破的优化设计、爆破效果的评价、破磨过程的控制及矿岩块度的实时监控等。第一，爆破优化设计软件。这种软件借助大数据技术，不仅可以完成爆破的方案设计，还可以对爆破进行预演模拟，保证爆破的安全性、准确性。尤其是在面对一些复杂程度较高的地质地况时，借助这一软件，能够保证参数数据的合理性，还可以对爆破后的情况进行初步的预测分析，帮助工作人员更好地开展爆破设计。市面上的常见爆破设计软件有：SHOT Plus 5、JKSim Blast、BLAST-CODE等，其中BLAST-CODE为国内北京科技大学开发的一款设计软件，在实际应用过程中，不仅计算多种复杂因素，还能够针对复杂地形进行设计，并且可以自动生成相应的数据信息表格、指令书以及布置图等，为工作人员创造了便捷的工作条件。第二，爆破效果分析预测。虽然一些爆破设计软件具备一定的预测技术，但也需要相应的分析软件展开全面系统的预测，以此保证爆破工程的合理性。从当前情况来看，MBM、DMC、Blo_Up、CDEM都是较为典型的爆破效果分析预测软件，这其中，CDEM是中国科学院研发的软件，可以实现连续-非连续数值模拟，进一步提高爆炸的精准性。而且借助该软件可以实现弹簧蛋刀的模拟，最终得到准确性较高的爆破参数。另外，机械破磨过程的分析、控制技术以及矿岩块度监控分析技术都是非常关键的部分，目前也在稳定发展。

三、影响采选联合优化的因素

根据过往露天金属矿的开采经验来看，爆破是最为关键的内容，而从上文中也能够看出，在采选联合优化发展过程中，对爆破这一环节投入了较大的经验。从国内外收集得到的信息中可知，澳大利亚、美国每年用在岩石破碎的炸药量均相对较高，其中澳大利亚为100t，美国为300t，相比较而言，中国的炸药量则保持在400t左右。超量的炸药使用不仅压缩了开采企业的经济效益，也会对周围环境造成一定的污染，必须要得到控制。根据调查后发现，这些炸药中85%都应用在采矿环节，尤其是爆破环节，需要消耗大量的炸药。在此背景下，超高强度爆破理念应运而生，就是利用最少的炸药，完成最大程度的爆破。这一理念指的是在保证安全性、爆破质量的基础上，通过加深爆破钻孔的方式，增加填塞长度，不仅可以提高本次爆破效果，也可以为下一次爆破奠定良好的基础，随着爆破次数的增加，产生的爆破效果越优。根据澳大利亚的调查数据显示，当爆破能量提升4-5倍时，机械能耗会降低25%以上，而生产效率将会提升25%甚至更多，以此至少节省20%的成本。除了上述内容之外，国外为了提高爆破效果展开了大量的研究，通过增加台阶高度、缩小炮孔直径、提高炸药单耗和爆速等指标上的变化，来降低能耗，提高采选效率效果。国内关于采选联合优化的工程实践研究相对较少，但也将破磨生产效率提升了20%。某开采企业经过了9个月的实验后，最终找到相对较优的采选联合优化方案，获取到直接经济效益210万。

四、采选联合优化的发展前景

未来随着科学技术的发展，露天金属矿采选联合优化方案还会得到进一步发展，借助数学模型构建技术、远程监控技术、无线通信技术等，打造出总成本最低的采选联合优化方案。另外，还可以借助大数据、云计算、物联网、人工智能、VR、AR等多项技术，实现对露天金属矿采选联合优化的统筹管理，确保数据的准确性，提高方案的可行性和科学性。比如，目前发展速度较快的智能机器人技术，将其应用在露天金属矿采选联合优化工作中，完成数据自动识别、图像分析、爆破优化等多个模块技术，打造出一体化的优化模型，减少优化环节，提高采选联合的一体化性，弱化采矿工程、选矿工程、冶金工程之间的壁垒，促进国家矿产行业得到进一步发挥在那。另外，借助一些便携性的采选设备，实时实地的手机工作参数开展作业，在最短时间内获取到最佳的工作指标，都是采选联合优化的未来发展方向。以国内某企业2019年的开采情况来看，依托上述技术，有效降低了勘探成本，勘探工作完成率达到了100%，勘探进尺2970m，取样1980个。

总结：综上所述，通过对过往实际工作经验总结分析露天金属矿采选联合优化方式，找到真正适合不同矿场情况的优化方案，扩大开采企业的利润空间，提供丰富的矿产资源是现阶段重点。根据实际开采经验来看，借助采选联合优化方式对露天金属矿采选方式进行调整，保证总成本上的降低，同时提高采选效率，为开采企业的综合发展奠定良好的基础。

参考文献：

[1]高占雷.露天金属矿采选联合优化的研究进展[J].世界有色金属,2020,No.542(02):59-60.

[2]王锐,赵丽君,贾建军.基于露天金属矿采选联合优化爆破参数的台阶试验[J].广东化工,2018,045(006):75-76,33.

[3]王锐,赵丽君,贾建军.基于露天金属矿采选联合优化爆破参数的台阶试验[J].广东化工,2018,045(006):75-76,33.