矿床技术因素与参数的确定

1、第三章矿床技术因素与参数的确定第一节矿床工业指标的确定一、工业指标概述工业指标是指在当前技术经济条件下，矿床达到工业利用所规定的综合指标。也就是说，是矿山企业对矿产质量和采选（冶）技术经济条件所提出的要求，是合理圈定矿体，计算矿产储量，正确进行矿床技术经济评价，保证综合利用矿产资源，减少损失、提高回收率，从而获得最佳经济效益的重要依据。工业指标的内容（1）边界品位是用以圈定矿体的单个样品中，有用组份含量的最低标准，是划分矿与非矿界限的最低品位。在使用中均以单个样品来衡量，即圈定的矿体中，除去不可剔除的非矿夹石外，每个样品的品位都必须大于或等于规定的边界品位，边界品位应该高于选矿后尾矿中的有用组

2、份含量。（2）最低工业品位一般是指工业上可利用的矿石（矿物）按单个工程或块段计算的最低平均品位。从经济意义上讲，它是保证圈定的工业矿体的平均品位能够等于或大于企业开采所要求的矿石质量和利润指标的品位。（3）矿床平均品位指矿床工业矿石的总平均品位。用以衡量整个矿区（或矿床）矿石有用组份的贫富程度和工业开采价值的实际技术指标。（4）综合工业品位当矿床中含有两种或两种以上矿产，其中任何一种都达不到各自单独的工业品位要求，但其品位都在边界品位以上，技术上可以回收时，则应按等价原则折算为某一主要组份的等价品位，或按几种矿产品的综合价格制定综合工业品位，并据以确定相应的边界品位。（5）矿石类型、品级矿石类

3、型可以分为自然类型和工业类型，前者根据矿石的物质组分、结构、构造划分；后者是在自然类型的基础上，根据工业上矿石选、冶加工方法和工艺流程不同而划分的矿石类型。矿石品级是指对某一自然类型或工业类型的矿石或矿物，根据其有用和有害组份的含量、物理技术性能的差异，以至不同的用途或要求等所划分的等级。该指标对综合利用资源，降低成本和能源消耗，提高产品质量极为重要。（6）伴生有用组份含量、伴生有益组份含量。伴生有用组份含量：在矿床中与主要有用组份相伴生、不具备单独开采价值，但在对主要有用组份进行采、选、冶加工过程中可以同时回收，并具有单独的产品或产值的组分含量的最低要求。伴生有益组份含量：那些在矿石中有利于

4、主要组份进行选、冶加工，或在主要组份进行加工时能提高其产品质量的组份的含量。（7）有害组份平均允许含量。是指对矿石在采、选、冶加工过程中起不良影响，甚至影响产品质量的组份所要求的最大平均允许含量，也是衡量矿石质量和利用性能的重要指标。（8）矿石或矿物的物理技术性能方面的要求在评价某些矿产时，需对矿石或矿物的物理技术性能进行测定，并提出不同的特殊质量要求，作为矿产质量评价的一项重要指标，特别是对一些直接利用矿石或矿物的非金属矿产，这是十分重要的质量指标。（9）最低可采厚度是指当矿石质量达到要求时，在当前技术经济条件下，可以开采利用的单个矿体的最小厚度要求。小于这个厚度的矿体，一般情况下由于无法开

5、采，不能圈入矿体内。（10）最大允许夹石厚度是指矿体或矿层内的非矿夹层、矿体（层）内的岩层达不到边界品位的矿化夹层（或夹石）的最大允许厚度。厚度大于该指标的，作为夹石予以剔除；反之，则圈入矿体，参与储量计算。（11）最低工业米百分值简称米百分值，也称米克吨值。是指最低可采厚度与最低工业品位的乘积值。仅用于圈定厚度大于最小可采厚度而品位大于最低工业品位的矿体。当矿体厚度与矿石品位的乘积大于或等于该指标时，可将其圈入矿体，参与储量计算。一个矿床能不能开采和值不值得开采，是矿床技术经济评价要解决的基本问题。而且，对于特殊的矿床，在其外部建设条件和内部的开采条件既定的前提下，影响矿床开发经济效果的主要

6、因素是工业指标，其中最为重要的是矿石主要有用元素的品位指标。如边界品位指标的高低会影响矿体形态、产状、厚度、规模、矿石质量及储量等。当边界品位降低时，矿石储量大、平均品位低、在相同服务年限条件下开采规模大、开采贫化率高、损失率低、选矿回收率低、单位精矿的采选投资和成本增高；反之，边界品位高时，储量减少、平均品位提高、开采规模变小、采矿贫化率低、损失率高、选矿回收率高、投资和成本也随之降低。确定工业指标的原则制定工业指标时，一般应遵循以下的主要原则：（1）充分考虑国家建设对某种矿产的需要程度，同时也要考虑国际市场的需求状况和价格趋势。（2）贯彻矿产资源保护和充分利用的方针。地下矿产资源不可再生，

7、必须严格保护，最大限度地回收利用。（3）保证矿山开采技术上可能和经济上合理。根据矿石的选、冶加工技术特性，考虑现有的生产技术和管理水平，科学技术发展的可能性，使选取的指标能保证矿石在加工技术上可能、经济上合理。对于矿化度不同的地段，应划分品级、贫富，以贯彻合理利用资源的方针，节约能源，降低成本，提高矿山开采经济效益。（4）保证矿体圈定的合理性和完整性。要充分考虑矿床地质特征和开采技术条件，选取的指标应尽量保持矿体的自然形态和矿化连续性，以有利于勘探开发和提高资源利用率。（5）贯彻资源综合评价、综合利用的方针。对含有多种有用组份的矿床，制定指标时，应根据其回收可能性及回收程度，对主要伴生有益组份

8、的价值进行综合考虑，以利于资源的综合利用。以上原则必须综合考虑，全面权衡，不能片面强调某一原则而忽视另一原则。二、边界品位及其确定方法边界品位是区分矿石与废石的标准界限，是对圈定矿体的单个样品有益组分含量的最低要求。我们知道，边界品位是圈定矿体的基础，它的高低对矿体的厚度、品位、矿体的形态和储量有直接影响。边界品位定得高，矿体平均品位也高，经济效益会好一些，但资源利用率会降低，并可能导致矿体形态复杂化，不利于开采。边界品位定得低，虽然资源利用率提高，但矿石品位下降，经营效果会变差些。因此，为了合理利用资源又获得较好的经济效益，确定合理的边界品位十分重要。边界品位的确定，首先要考虑技术上是否可行

9、，即必须高于选（冶）尾矿品位，其次要考虑经济合理性。确定的方法如下：（）类比法（经验法）。这是目前国内普遍采用的方法。该方法是建立在大量矿山生产实际资料的统计分析基础上的。一般的做法是要求边界品位大于或等于尾矿品位的倍。尾矿品位一般需要通过实验室连续试验取得，也就是说该选矿试验是可作为选矿流程设计依据的试验，否则就难以保证其正确性。（）经济分析法。是站在矿山开发生产的循环角度考查确定其高低。边界品位应不低于吨矿石回采、运输、选冶费用与吨矿石可获得金属价值的平衡品位，即：（）统计分析法。根据矿床勘查中单个样品的基本分析资料，将主要组分的不同含量划分成适当的品位区间值进行分组统计，然后计算出各品位

10、区间的样品及所占百分比。在此基础上做出频率频数统计图（即样品个数品位统计图）。从图上找出明显的变化点，然后结合各样品的品位分布情况和选矿试验成果中的尾矿品位，以及资源利用率等因素综合分析确定。要找出明显的变化点，关键在于确定恰当的品位区间划分值，而其中尤以接近各元素的一般边界品位和最低工业品位附近的区间划分最为重要。因为只有在这一范围内的频率频数统计才对边界品位的确定有重要意义。所以划分品位区间时，低品位部分划分值宜小，在全区平均品位以上的样品，品位区间可以适当大一些。例如湖南某铜矿，该铜矿产于红色砂岩和石灰岩中，以氧化矿为主，平均氧化率大于。原指标为边界品位，最低工业品位，对该矿产品位统计结

11、果见表。三、最低工业品位及其确定方法最低工业品位又称最低可采品位，一般指工业上可以利用的矿石按单个工程或块段计算的最低平均品位。从经济上讲，它是保证圈出的工业矿体的平均品位能够等于或大于矿山企业，生产盈亏平衡点所要求的平均品位。国内常用的最低工业指标的制定方法有：类比法也称经验法。是参照类似矿山的矿床工业指标或国内现行的一般工业要求并结合矿区的具体条件来确定矿床的最低工业品位。该法的优点是简单易行，没有复杂的技术经济计算，但科学性差，指标的确定取决于工作人员的经验及全面综合判断能力。这种方法一般只用于规模小，矿床简单，矿体轮廓比较强，矿石加工技术也较容易或普查阶段的工作临时性参考指标被运用。动

12、态分析法按照不同品位方案，考虑资金的时间价值，计算出矿床开发建设和生产期间内净现值，进行比较，从而确定矿石最低工业品位，这是工业指标确定中的一个重要经济评价方法。西方国家普遍采用净现值法确定边界品位，完全是立足矿床开发的经济效果，是值得借鉴的。用净现值法确定的原则是：净现值的方案所对应的品位指标是该矿床的最低工业品位。采用净现值等于零时的品位为最低工业品位的出发点是既考虑经济效果，又考虑资源利用程度。由于在实际工作中，矿产资源利用程度的最大值和经济效果的最大值往往难于同时兼得。因而，一般情况下，确定矿石最低工业品位的经济原则，不应当是经济效果的最佳值，而是达到基本经济效果的指标值，从而尽量充分

13、利用矿产资源。所谓基本经济效果指标系指客观存在的（即类似企业实际达到的）或国家要求的经济效果，如投资回收期或基准收益率等。因此，采用净现值法，用基准收益率作为贴现率时，净现值等于零的品位为最低工业品位是合理的。采用动态分析法确定工业指标，是一种科学的评价方法。它是根据边界品位圈定的矿体，给出几个不同的矿床平均品位，重新圈定矿体并计算出几种相应可能开采的储量，并依此设定生产设计能力的大小和生产年限，并在此基础上，估算出投资规模、经营成本，计算出不同平均品位方案的经济指标如投资回收期、基准收益率（贴现率）。对不同方案的经济指标进行比较，选择既能保证企业预期的最低经济指标，又能最大限度利用资源的平均

14、品位方案，就是合理的工业指标。采用这种方法要经过多次试算，工作量大，往往要依靠计算机处理。方案对比法该方法是根据矿床特点，矿石品位的高低，分布均匀程度和可选性特点，按照已知同类矿床开采矿山的品位指标，用几组边界品位和最低工业品位，选择矿床中代表性地段分别计算储量和平均品位，然后根据国家需要，资源利用程度，生产规模，采、选加工技术条件，生产成本，投资效果等多方面因素，对各组指标方案进行综合对比，选择其中最合理的方案。方案对比法是在综合考虑一系列技术经济指标的基础上选出其中最合理的品位指标方案，其对比因素比较全面，方法是比较完善的，它适用于各种类型的矿床，适用于矿床勘探和开采的各个阶段。其缺点是用

15、不同指标圈定矿体、计算储量、进行经济核算分析，工作量比较大。其次是各个方案边界品位的间隔不能很大，对比的方案局限于几个方案，因此常常带有主观性。对比的因素多既是优点又是缺点。因为对比因素多，就很难选出各个因素的指标都是最优的，结果只能选出次优方案。方案需要矿山采、选、冶技术经济资料较全，如果本矿床为非生产矿山，只好采用相类似的矿山技术经济资料，在这种情况下实质上是类比法。因此，在我国实际工作中，矿床进入矿山设计开采和可行性评价阶段，一般采用动态分析法；详细勘探后期及生产矿山试算品位指标时，常常综合使用价格法与方案对比法，从而选出合理的品位指标方案；而在普查或详查阶段仍多用类比法和统计法。第二节

16、矿床地质条件分析与评价对矿床进行技术经济评价，必须考虑矿床的规模大小、矿体的空间形态和赋存条件、水文地质、工程地质和环境地质等因素。正确地分析认识这些影响因素，是进行矿床技术经济评价的重要内容，也是影响矿床开发经济效益的重要因素。一、矿床规模与矿体空间特征矿床规模是用储量数字大小来表示的。不同种类的矿床其规模的划分标准是不一样的。一般将矿床规模划分为大型矿床、中型矿床和小型矿床。大型矿床在矿山生产能力的设计上，要设计成大型规模的矿山生产，中型矿床设计中型规模的矿山生产，小型矿床设计小型规模的矿山生产。矿床的储量与矿山生产能力及合理的服务年限存在一个经济合理的对应关系。矿体的空间特征系指矿体在三

17、维空间上所具有的特征，如矿体的形态、产状、宽度、厚度埋藏深浅等。矿体的这些固有的因素很大程度上决定着矿床开发利用的方式方法。矿床埋藏的深浅决定是露天开采还是地下开采。一般来说露天开采比地下开采的成本要低。但这也不尽然，这要看矿床的具体赋存条件。有的矿床虽然埋藏浅，由于剥岩量大，其费用并不比地下开采经济合算，就得采用地下开采了。当然有些矿床埋藏深，就只能进行地下开采了。有的矿床可能上部适合露天开采，下部适合地下开采。无论采用哪种方式开采，都要在考虑矿体地质条件的情况下，进行经济比较和方案论证，选择正确的开采方法。矿体的空间形态特征还影响着矿床开采的开拓方案、采矿方法的选择、运输方式、开采深度的确

18、定、开采顺序的安排以及开采坑道、运输巷道长度和布置设计等。二、水文地质条件矿床水文地质调查成果，是矿床开采评估和设计的重要依据之一。矿床开采设计必须考虑矿床开采时的充水来源途径，涌水量预测值和供水水源。矿床充水条件包括充水水源、充水途径（或通道）和影响充水强度三个因素，它决定了一个矿床的水文地质条件复杂程度，正确查清、认识和评估这些因素对矿床的技术经济评价至关重要。矿床的充水水源矿床充水水源包括自然的大气降水、地表水、地下水及人为的老窑水等。若矿床充水水源以大气降水为主，则其矿坑涌水动态与当地降水的变化过程相一致，具明显的季节性和多年周期性变化规律，这类矿床只要掌握了该区气候特征，分析其矿坑涌

19、水量最大时期，就可以避免或减少经济损失。若查明是地表水作为矿井涌水水源，那么就要看地表水体的性质和规模及地表水体与矿体之间岩层的透水性能，矿体距地面水体的水平和垂直距离等。如果涌水水源为常年性大水体，则矿坑涌水量大而稳定；如果是季节性水体则涌水量随季节变化；如果地表水体与矿体之间岩层的透水性不强，则矿坑涌水量大，反之则小；如果矿体距地表水体愈近、垂距越小，则矿井涌水量愈大，反之则小。同时，采矿方法的影响也必须考虑，以免造成突水事故。查明了这些水文地质条件，在考虑排水设备和投资时就要予以酌情增减。如果是贮存于岩层中的地下水进入采矿巷道，成为矿井涌水的主要水源，那就要视其含水层的空隙性质及富水程度

20、决定矿坑涌水量。若是受裂隙充水的矿床，充水强度就小于孔隙水和岩溶水充水矿床；充水层厚且分布面积广者，涌水量大，反之则小；当涌水是以消耗储存量为主时，则排水初期涌水量大，之后水量逐渐减少，易于疏干，其对矿井威胁不大；如果以补给量为主，则随降落漏斗的形成渐趋稳定，可成为矿坑涌水的主要威胁。老窑水乡属于酸性的强腐蚀水，能破坏矿山设备，且这种水突水特点是短时间内大量涌入矿井，具有很大危害性，遇到以这种水为充水水源，则成本就要提高。矿床的充水途径矿床的充水途径分为渗透性通道和溃入性通道。水源充水通道若为渗入性通道，其量的大小，则取决于岩石的渗透性。如果通道是地层的孔隙，则透水性随颗粒的细度、圆度和分选度

21、的变化，此类通道对充水有一定的影响，若以地层的裂隙为通道，一般随深度增加而影响减少，贮存水量较小，渗透性能较差，这种通道一般对矿坑充水影响不大。溃入性通道主要指构造断裂和岩溶通道等。岩溶的发育与岩性、结构有密切关系，岩溶发育受裂隙控制，因此研究这种通道的关键，在于掌握岩溶发育规律和岩溶水的特性。岩溶通道对采矿影响很大，突然漏水常会造成人身伤亡和设备损失。构造断裂及隔水透水分析构造断裂带为充水通道时，其强度与断裂形成的力学性质、断裂两旁的岩性及规模、断裂带充填胶结等有关。在矿山，一般构造破碎带也常常是富水、富矿带，因为由于构造作用造成的破碎带常是很好的贮水空间，同时还是集水廊道。它常可沟通上下含

22、水层间的水力联系。对断层的研究，除通过地表及坑道的水文地质测绘和深部钻探外，还要重点在断裂带两侧进行抽水试验或连通试验等，以查明断层的透、隔水具体部位和其透水及富水程度。充水强度矿床充水的形成和充水强度变化除受充水水源和通道性质影响外，还与充水岩层出露和接受补给条件、矿床的边界条件、地质构造条件有关。边界条件包括侧向边界和顶底板条件，侧向边界性质、分布状态及其封闭程度是决定矿床开采时涌水量大小的重要因素，矿床及其相连含水层直接顶底板的隔透水条件，也是影响矿床充水强度关键因素。采矿方法对矿井涌水影响很大，例如，当采矿工作面上部有含水层、含水断裂、含水岩溶及地表水体时，就不能使用崩落法采矿，否则会

23、造成突水事故。若用充填法采矿，岩石的变形则小许多，且采矿对地面也无甚影响，含水层的疏干只限于采矿本身的地区和直接靠近该区的含水岩石，但成本是很高的，因此在选用采矿方法时必须考虑水文地质因素。由于采矿活动，周围的岩体平衡被打破了，露天采场挖出的大量土石在采场周围形成土堆和土沟，改变了区内的地形，采场切割含（隔）水层，破坏地下水天然渗透性能和途径。地下采掘使其上方岩层冒落、移动和破坏，在地面出现塌陷与开裂，使城乡建筑物及交通设备变形和破坏，矿床大量排水会造成地面沉降，会大幅度降低地下水位，与工农业生产发生矛盾，同时也会使水质污染日趋严重，再则矿山排出的废水也会污染环境，这些问题对矿区未来的开发建设

24、有深远的影响，在评价时要加以考虑。矿床开发的供水水源开发矿山所需的供水水源，一般直接利用地表水，当地表无水源时，也可将坑内涌水排至地表构筑物内，处理后做为供水水源，但无论如何，水质一定要合乎标准，生活用水要符合饮用水卫生标准，坑内用水以对设备最小侵蚀性为基准。查清了矿床的充水条件后，要进行矿坑涌水量的预测，它是确定矿床水文地质复杂程度的重要指标之一，对矿床的技术经济评价有很大的影响，是确定排水设备及生产能力的重要依据。进行涌水量预测，必须遵循三个原则：查明矿区水文地质条件；计算参数有代表性；正确选择数学模型。三、工程地质条件在进行矿床技术经济评价时，必须考虑矿区工程地质条件的复杂程度。按工程地

25、质条件的复杂程度，可将研究的矿区分为三类：即条件简单区、中等复杂区和非常复杂区。一类条件简单区：即工程地质条件简单的地区，地形特征为没有遭受明显侵蚀切割的平原或地形微弱起伏的区域。其地质结构由沉积岩、喷出岩或变质岩的简单组合而构成。地层剖面简单。各类岩石间的相互关系也简单，并且各层的厚度和延伸在区内都很稳定。岩层的产状是水平的或单向缓倾的，无构造破坏现象，岩石的密度、强度和稳定性不会引起任何麻烦，不需要特殊的研究和评价。岩石含水性微弱，地下水埋藏较深（一般大于），基岩水具有非承压性，含水层的出水量低。地质作用微弱，它们的发育不会对地区的稳定性造成危害，同样也不会有淹没和浸没的危险。该区的工程地

26、质条件在相当大的距离和范围内不显示任何明显的非均质性和变异性，它们对于矿床的开发利用是适宜的。二类中等复杂区：地形较复杂，且具有多种不同成因的地形形态的地区，各地形单元的表面具有明显的坡度和切割度。这类地区的地质结构是由各种沉积岩、喷出岩或变质岩构成的，或是由几种岩石的简单组合而成的。各岩层在走向和厚度上是相当稳定的，产状是水平的、单斜的或构成简单的褶曲，在地质构造上以褶皱变动为主。不同类型的岩石在密实度、强度和稳定性方面表现出一定的非均质性，在研究和评价时必须充分注意这点。与一类区相比，这类地区的水文地质条件要复杂得多。地下水埋藏较浅，有些地区甚至仅，在基岩剖面中，可区分出好几个含水层，地质

27、作用发育也不普遍。总的说来，该区在不大的距离和范围内具有明显的非均质性和变异性，但对于各类大规模的矿山建设还是适宜的。在开发利用这些地区时，有必要平整场地，进行局部排水，预报地质作用的发展或限制其危害作用等方面的工作，同时还需进行较为详细的工程地质勘测工作。三类非常复杂区：具有多种多样不同成因的地形形态，整体上是不平坦的，被切割的或者是相当不平坦或被切割的。各地形单元有很大的表面坡度。区内地质结构复杂，是由岩浆岩、变质岩和沉积岩以复杂的相互关系和多种形式组合而成的，个别情况下，岩石的裂隙化和喀斯特化程度很高，结构疏松，透水性很强。在地质剖面中，可以见到强度低的软弱夹层。地质构造复杂，褶皱和断裂

28、发育。由于岩层在厚度和延伸方面的不稳定性，相变（经常是急剧的）以及断层，裂隙密集带和风化岩石的发育，地质结构的非均质性和变异性程度通常是相当高的，岩石的富水程度很高，地下水埋藏较浅。在基岩中可以划分出好几个具承压性质的含水层、含水带或含水综合体。地质作用广泛发育，总的说来，这类地区的工程地质条件以具很高的非均质性为特征，在矿山开发利用时，会遇到一定的困难，在这类区需进行大量的整治工作、场地平整和疏干等，还需进行详细程度更高的工程地质勘测。四、矿石质量特征矿石质量是指矿石的化学成分、矿物组成、结构构造（如颗粒和集合体的大小、形状、分布以及颗粒间的连晶等）、矿石中金属元素的赋存状态、矿石的物理化学

29、性质等。矿石的质量直接影响矿石可选性的难易程度，并进而影响矿山企业的经济效益。根据矿石的化学成分及矿物组成可以确定应该收回哪些有用成分（矿物及元素），应该去除哪些有害杂质（矿物及杂质）；根据矿石的结构构造及有用成分的赋存状态，可以判定磨矿的单体解离粒度，矿石的可选性及综合利用有用成分的可能性；根据矿石的物理化学性质，可以初步分析宜采用哪些选矿方法，选择最有效的选矿流程以及了解可能影响选别过程的因素等。总之，矿石的质量是选矿的重要依据。评价矿石质量是矿床技术经济评价不可缺少的重要内容。第三节采矿、选矿技术指标的评价与确定一、矿山开采方式的选择矿山企业是开采矿石或生产矿物原料的单位，一般包括管理一

30、个或几个露天采场，矿井和坑口以及保证生产所需要的各种辅助车间。按开采方式可以分为地下开采和露天开采。一个矿床选择坑（洞）采或露采，要依据矿山地形地面貌、矿床地质赋存条件及经济效益来确定。如果矿床出露地表或埋藏较浅，就适宜于露采。如果矿床埋藏较深，就只能用坑采。但有些矿床仅从埋藏条件看既可以露采，也可以坑采。一般说来露采比坑采成本要低一些，经济上合算一些。但也不尽然，如果露采的剥离量大，采矿成本高。这就要考虑用坑采，有的矿床可能一部分实行露采，另一部实行坑采。因此，对于一个矿床采用何种方式开采，要从地形地貌地质条件及经济效益等多方面来进行分析比较才能确定。二、矿山生产能力的确定矿山生产能力一般指

31、矿山选厂的日（或年）处理矿石量，矿山年生产能力与矿山规模的含义是相同的，但略有不同的是矿山规模是指矿山的设计生产能力，而矿山生产能力是矿山实际的正常情况的生产能力。矿山生产能力的确定，直接关系到矿山建设生产的时间、产品产量、正常持续生产时间和经济效果，还会影响到选矿厂和冶炼厂的原料供应等。因此，合理地确定矿山生产能力是矿山建设中的一个重要技术经济问题。矿山生产能力的确定主要取决于市场需求，矿床规模大小，矿床地质开采条件，矿山服务年限等因素。其中，矿床规模大小是主要考虑的因素。而矿床规模大小，又取决于矿床的边界品位和最低工业品位的确定。工业品位的确定又与矿山开采、选矿、基建投资、产品成本和经济效益有关。