中国将在哈萨克斯坦建设15亿美元的铜冶炼厂,两座矿的边坡稳定性

计算岩土力学   2024-06-16 06:35:33

据报道,哈萨克斯坦(Kazakhstan)已与中国有色金属矿业(NFC)达成协议,建造一座预计年产能为30万吨的铜冶炼厂,该协议由KAZ Minerals Smelting和NFC与NFC Kazakhstan签署,NFC哈萨克斯坦将成为工艺设备的设计服务和采购供应商。该工厂将建在Abay地区的Aktogay村附近,原材料来自KAZ Minerals的Bozshakol铜矿和Aktogay铜矿,冶炼厂计划于2028年底投入使用。该协议标志着中国在扩大中亚基础设施项目投资方面又迈出了一步。2023年,中国对"一带一路"倡议的资金承诺达到1070亿美元,其中15%承诺给哈萨克斯坦,中国的目标是到2030年与中国的年度双向贸易额达到400亿美元,高于2022年的310亿美元。

Bozshakol铜矿和Aktogay铜矿均为露天开采,下面侧重介绍了这两个矿的岩土性质和边坡稳定性

Bozshakol矿

Bozshakol(博兹沙科尔)铜矿项目位于哈萨克斯坦(Kazakhstan)北部巴甫洛达尔州阿斯塔纳以东250公里处,由KAZ Minerals运营。就数量和价值而言,这是哈萨克斯坦(Kazakhstan)最大的单一铜矿开发项目,也是世界上最大的未开发铜矿床之一。

斑岩铜矿床位于中寒武纪Bozshakol岩浆弧内,由玄武岩和火山成因沉积岩组成。矿体还含有有价值的黄金和钼副产品。Bozshakol矿床包括小型闪长岩和石英闪长岩储量以及斑岩和调性斑岩的寒武纪晚期矿化前岩脉。该矿铜储量约为12.2亿吨,铜品位0.36%。据估计,该项目还含有525万盎司黄金和57000吨钼。

该项目于2011年8月获得批准,主要建设活动于2012年开始。该项目于2015年12月投产,创造了约1500个建筑工作岗位和1500多个运营工作岗位。中国国家开发银行和Samruk-Kazyna为这个18亿美元的项目提供了资金。Bozshakol项目预计在其40年的生产寿命内每年生产75000吨铜精矿。

Bozshakol矿采用露天开采工艺,将采用传统的钻孔和爆破采矿方法,通过卡车和铲车操作。露天矿由两个矿坑组成:主中央坑和东坑。主中央坑的矿山寿命为33年,而东矿坑预计将运营约20年。

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[1] (2023) Improvement of blasting practices to minimise wall damage at Bozshakol copper mine.

在大型露天矿中,由于爆破设计考虑不周、岩土条件不可预见,相邻的爆破活动往往会造成矿壁损坏。爆破后的破坏程度从轻微到严重不等,表现为拉伸裂缝的出现,以及导致顶峰恶化或更严重的护堤本身消失的严重backbreak。坑壁控制爆破实践对于最大限度地减少坑壁损坏的影响,从而降低与落石可能性、单台阶到多台阶稳定性相关的岩土工程风险,以及较少发生的整体坑壁稳定性至关重要。在某些情况下,相关风险可能会影响到关键的矿山基础设施,如长期运输斜坡。降低落石风险所需的补救工程会产生大量经济成本,这些工程包括从落石控制支持措施到矿山设计变更以及偏离矿山计划,这些工程通常会导致额外的废物清理和矿石延期或灭菌。

本文讨论了位于中亚哈萨克斯坦的博兹沙科尔露天矿的岩壁控制爆破实践的改进。本文特别关注修整爆破和预分裂,通过考虑各种岩土领域内的振动和爆破能量因素的影响,最大限度地减少对岩壁的破坏。岩体特征和地质结构等岩土工程信息的输入对于适当的墙体控制爆破设计考虑也起着重要作用。此外,还进行了振动监测,以评估以峰值颗粒速度表示的地面振动水平,并建立特定场地的相关性,以推荐每次延迟的最大装药重量。

尽管优先考虑墙体保护,但爆破也需要达到一定的破碎程度,以支持高效和高产的采矿率。通过跨学科合作,预计将满足破碎需求,同时在趾顶位置、工作面角度和护堤宽度的公差范围内实现最终的岩壁设计,并最大限度地减少岩壁扰动,从而提供更可靠的采矿计划。

[2] (2023) Three-dimensional geotechnical analysis on strongly altered sedimentary domain at Bozshakol copper mine.

Bozshakol是位于哈萨克斯坦北部的一个大型露天铜矿。在最初的开采阶段在矿坑南帮复杂的剪切沉积岩体中出现了一系列多台阶不稳定现象,矿坑南帮的复杂剪切沉积岩体中出现了一系列多台阶不稳定现象。利用棱镜和雷达监测对这些不稳定性进行了安全管理。本文讨论了三维岩土工程反分析,该分析与一系列岩土工程勘察计划和实验室测试中获得的信息一起使用,以确定岩土工程模型中复杂材料的实际抗剪强度参数。随着岩土模型可信度的提高,正向分析得以完成,从而能够为未来的回推优化边坡,并为关键岩土域的边坡减压要求提供指导。

3. Aktogay铜矿

Aktogay铜矿位于哈萨克斯坦东部地区,距离中国边境约 250 公里,剩余开采年限约为 25 年。2021 年 10 月,第二座硫化物选矿厂投产,年硫化物加工设计能力翻了一番,达到 5000 万吨。

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[1] (2022) Geotechnical Domaining for the Aktogay Porphyry Deposit Supported by Machine Learning Techniques.

斑岩地质系统十分复杂,矿床类型也各不相同,相关的岩体条件通常变化很大,并伴有蚀变矿物组合的叠印,要进行可靠的岩土工程特征描述,就必须充分了解这些条件。许多斑岩型矿床的规模以及相关岩体的异质性需要大量的岩土工程数据集,才能准确地确定边坡设计范围并确定有意义的边坡设计。本文介绍了 KAZ 矿业公司位于哈萨克斯坦东部的 Aktogay 斑岩铜矿床岩土工程特征的案例研究。岩体条件受到氧化、蚀变、区域连续断层和主岩岩性的强烈影响。

为了支持 Aktogay 岩土工程域的划分,我们获得了大量历史勘探岩心照片和钻探数据。使用机器学习(ML)对岩心照片进行自动分类,为岩土领域模型提供信息。ML 工作流程利用现有的金刚石钻探岩心图像,主要根据破碎程度对 44,500 米岩心进行分类。与大多数传统岩土钻探数据集相比,这种钻孔密度提供了更好的空间分辨率。结合岩性、结构和蚀变模型,ML 数据集被用来定义不同岩体特征的区域,并补充详细的岩土工程测井和实验室测试数据集。ML 数据集证实了岩土工程观测结果,并可对岩体的薄弱和受损区域进行更可靠的评估,而这是仅使用岩土工程岩心记录所无法实现的。

[2] (2023) Rock slope design and residual risk management for Aktogay Copper Mine, Kazakhstan.

Aktogay是哈萨克斯坦的一个大型露天铜矿。从最初的范围界定和可行性研究到采矿期间的持续改进研究,已经完成了多项岩土工程勘察。边坡设计涉及不同阶段的稳定性分析。随着露天矿开采的进展,矿区的地面条件越来越明显,不确定性也逐渐减少。本文介绍了用于了解和交流岩土工程风险和机遇的边坡稳定性模拟方法,以便与复杂的采矿计划和顺序相结合。三维极限平衡和有限元分析相结合,被纳入未来边坡开挖阶段的边坡稳定性评估中。开发这些模型的目的是使其成为实际矿山开发过程的数字孪生模型,并随着工程地质特征的验证和新的暴露及额外的现场调查而进行日常更新。

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