嘉能可在刚果民主共和国(DRC)主要拥有以下两个矿山:
(1) Kamoto铜矿 (Kamoto Copper Company, KCC)。该矿位于Lualaba省的Kolwezi地区,Glencore持有75%的股份,国有企业Gécamines持有25%。KCC有两个露天矿:KOV和Mashamba East以及一个地下矿Kamoto地下矿。此外还有Kamoto浓缩厂(KTC),每年处理1200万吨硫化矿石;Luilu冶炼厂,负责进一步加工浓缩的矿石,采用焚烧、浸出和电解精炼等工艺,生产最终的铜和钴产品。
(2) Mutanda矿 (Mutanda Mining SARL, MUMI)。该矿也位于Lualaba省,目前由Glencore全资拥有,刚果政府计划在未来获得该资产的一部分股份。Mutanda矿是一个集成的铜和钴生产商,运营三个露天矿坑。
这两个矿山使Glencore在刚果的铜和钴市场中占据了重要地位,并对全球绿色能源转型产生了重大影响。
Kamoto地下铜矿位于刚果民主共和国的前卡坦加省,靠近Musonoi,是全球最大的活跃钴矿之一。该矿主要由Kamoto铜公司(KCC)运营,该公司是 Glencore(75%)与国有企业Gécamines (25%)的合资企业。Kamoto矿的开采始于1969年,曾在1980年代每年生产300万吨矿石。到1990年关闭时,累计生产了5930万吨矿石,铜品位为4.21%,钴品位为0.37%。2006年,经过可行性研究确认该矿可以以较低成本重新开采,2018年,由于检测到放射性物质,Kamoto矿的采矿活动一度暂停。
Kamoto地下铜矿不仅是刚果的重要经济支柱,也是全球钴供应链中的关键环节,但其环境管理和社会责任问题仍需持续关注和改进。Luilu冶炼厂曾因直接向Luilu河排放酸性废水而受到批评,导致下游水域生态受到严重影响。该地区的尾矿堆积也造成了空气污染,并对当地居民的生活产生了负面影响。
Kamoto铜矿的主要采矿方法包括:
(1) 房柱法 (Room and Pillar):这一传统的采矿方法在Kamoto矿的OBS和OBI层中应用。该方法通过留存“柱”来支撑矿体,减少坍塌风险。
(2) 横向深孔回采 (Transverse Longhole Retreat):这种方法用于矿区适用于倾角在12°到55°之间的区域,如1、6、7区和Etang South,通过横向开采逐步回收矿石,并在采完后进行充填。
(3) 纵向深孔回采 (Longitudinal Longhole Retreat):此方法主要用于倾角大于55°的Etang North矿体,通过纵向开采提取矿石,同样会在采完后进行充填。
这些技术的结合使得Kamoto铜矿能够高效地开采丰富的铜和钴资源,同时也考虑到矿区的安全性和环境影响。随着技术的进步,Kamoto铜矿正在引入新技术,例如新近部署的接近检测技术 (Proximity Detection Technology, PDT),旨在提高地下作业的安全性和效率。这种技术将与矿业数据平台同步,为运营提供实时视图,从而优化采矿过程。
1990年9月,Kamoto矿的一个矿段发生了大面积塌方,该矿段有两个厚而叠加的矿体,当时采用的是房柱采矿法,在孤立的矿块中进行开采。房的宽度为15米,上部矿体留下了长15米、宽10米、高12米的矿柱,下部矿体留下了高14米的矿柱。由于首先开采的矿块中有些矿柱不稳定,因此决定用非泥化的回填材料部分或全部充填开采区域。遗憾的是,这一决定并没有根据该采矿方法开拓阶段遇到的岩体分类对矿柱强度进行重新评估,因此需要根据 Kamoto 房和矿柱坍塌情况确定矿柱强度。
对 Kamoto 矿柱强度评估的反分析结合了岩石工程学中的几种方法,如岩体分类、岩体强度和岩柱应力以及强度。Bieniawski 岩体分类法(1976 年)用于确定矿体各层的地质强度指数(GSI)。利用这一概念,结合完整岩石的强度和Hoek-Brown破坏准则,对岩体特性进行了评估,如强度、弹性模量、泊松比、内聚力、摩擦角和Hoek-Brown常数,这些估计值被用作 Kamoto 房柱模型的输入数据。
矿柱的强度值是通过解析方法和数值模拟确定的。在解析法中,采用 Ryder Ozay(1990)提出的方法和 Palmstom (1997 年)开发的岩石质量指数(RMI)分别评估了 Kamoto 岩石立方体试样的强度。在研究区域采用了用于硬岩矿柱设计的修正Salamon公式和Obert-Duvall公式【矿柱强度估算---Obert-Duvall公式(Pillar Strength Formula)】来评估矿柱强度。在数值模拟中,使用 MansimW 的弹性边界元代码,根据塌方前编辑的真实矿山图纸生成 Kamoto 房和矿柱区域的弹性模型,以计算作用在矿柱上的采矿诱导应力。在这项工作中假设的条件下,数值分析表明,在大规模坍塌机制开始时,作用于矿柱边缘的极限平均应力在上矿体和下矿体中分别估计为 35MPa和 43MPa。这些数值比Salamon公式计算出的数值高出约 2.7 倍,比Obert-Duvall公式计算出的强度值高出约 1.3 倍。
[1] (1998) Determination of pillar strength from Kamoto room and pillar collapse by numerical approach