廣西大新錳礦北中部礦段開拓方案的選擇

李 建，王中民

(中冶長天國際工程有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410007)

礦山開采設(shè)計過程中，往往存在技術(shù)上可行而經(jīng)濟上不易區(qū)分的開拓方案，礦床開拓設(shè)計就是要從中選出最優(yōu)方案［1］。由于礦床開拓設(shè)計涉及到提升方式、總圖布置等眾多復(fù)雜因素，往往很難輕易判斷出方案的優(yōu)劣，因此，必須在理論和實踐基礎(chǔ)上，采取定量與定性相結(jié)合的綜合分析比較法才能選出最優(yōu)的礦床開拓方案。

針對廣西大新錳礦北中部礦段的開采設(shè)計，相關(guān)工程技術(shù)人員通過現(xiàn)場踏勘及與礦山技術(shù)人員的探討，經(jīng)過開拓方案初選、初步分析比較及方案的技術(shù)經(jīng)濟比較等詳細工作，最終確定了技術(shù)可行、經(jīng)濟最優(yōu)的開拓方案。

1 礦山概況

廣西大新錳礦地處云貴高原臺地南緣與廣西山地丘陵過渡的斜坡地帶，屬低山丘陵地形，最高海拔標(biāo)高為776 m，最低為350 m，地形西高東低，碳酸鹽巖出露區(qū)呈峰叢、坡立谷和弧峰等熔巖地貌，碎屑巖類出露區(qū)呈緩坡地貌。

該礦床系淺海相沉積型錳礦床，為近東西走向的向斜構(gòu)造，分為南部礦段與北中部礦段。北中部礦段礦體走向長3～4 km，寬120～1 700 m，礦體賦存標(biāo)高為20～600 m，傾向延深570～180 m。礦體呈層狀產(chǎn)出，分3層，層位穩(wěn)定，其間有兩層夾層，自下而上稱Ⅰ礦層、夾一、Ⅱ礦層、夾二、Ⅲ礦層。Ⅰ礦層平均傾角20(°)，平均厚度1.5 m;(Ⅱ+Ⅲ)礦層平均傾角17(°)，平均厚度2.5 m;夾一平均厚度為14 m，夾二厚度為0.1 ～0.3 m。

礦層頂?shù)装寮皣鷰r由硅質(zhì)巖、泥灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r與鈣質(zhì)泥巖組成。原生巖的抗壓強度均大于60 MPa，屬堅硬的巖石類型，力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)固。

北中部礦段錳礦資源儲量約3 000萬t，屬緩傾斜薄礦體，設(shè)計選用的采礦方法為房柱法，中段高度25 m。因為礦體薄，礦塊出礦能力小，經(jīng)過產(chǎn)量驗證，設(shè)計原礦開采規(guī)模確定為50萬t/a。同時，考慮到該礦段設(shè)計利用儲量大、服務(wù)年限長，具備分期建設(shè)條件，故設(shè)計以160 m為界，分前期和后期，本次開拓方案只服務(wù)到160 m水平。

2 開拓方案的選擇

由于礦區(qū)所處區(qū)域?qū)偾鹆甑孛玻匦螐?fù)雜，且礦體薄，露天開采的剝采比大，經(jīng)濟上不合理，不宜采用露天開采方式。

2.1 開拓方案的初選

根據(jù)礦床賦存條件、地表地形條件、生產(chǎn)能力等因素，在初選開拓方案時，優(yōu)先考慮是否能采用平硐開拓方案。經(jīng)分析研究，由于大部分礦體埋藏在地表侵蝕基準(zhǔn)面以下，采用平硐開拓?zé)o法滿足生產(chǎn)能力的要求。考慮到該礦體屬緩傾斜礦體，若采用下盤豎井方案則深部石門太長，若采用上盤豎井方案又需留設(shè)大量的保安礦柱、資源損失較大，故豎井開拓方案不適合該礦段。最后，根據(jù)礦體的賦存條件，參照國內(nèi)類似礦山的經(jīng)驗，確定采用斜井開拓方式。根據(jù)提升方式的不同又有串車提升與箕斗提升兩個方案可供選擇。

1)方案1——串車提升

采用串車斜井開拓方式。從西往東布置4條串車斜井，其中3條斜井作為主井，提升礦石;另1條串車斜井作為副井，負責(zé)運送人員與提升廢石。

各中段礦石由電機車牽引1.0 m3翻轉(zhuǎn)式礦車運至井底車場后經(jīng)主斜井提升至地表，經(jīng)地面人工推車運至井口原礦堆場，再由自卸汽車運至選廠破碎站。汽車平均運距6.5 km。

各中段廢石由電機車牽引1.0 m3翻轉(zhuǎn)式礦車運至副井井底車場后經(jīng)斜井提升至地表，經(jīng)地面人工推車運至井口廢石堆場，再由自卸汽車運至廢石場。

采用兩翼對角抽出式通風(fēng)系統(tǒng)，即從4條串車斜井進風(fēng)，從東、西端兩個回風(fēng)井回風(fēng)。

2)方案2——箕斗提升

該方案由箕斗斜井、專用進風(fēng)井與副井組成?；沸本鳛榈V石通道;副井為串車斜井，負責(zé)運送人員與提升廢石。

各中段礦石由電機車牽引1.2 m3側(cè)卸式礦車運至中段卸礦車場，經(jīng)礦石主溜井下放到箕斗裝礦硐室，由箕斗斜井提升至地表，通過地面人工推車運至井口原礦堆場，再由自卸汽車運至選廠破碎站。汽車運距6 km。

各中段廢石由電機車牽引1.0 m3翻轉(zhuǎn)式礦車運至副井井底車場后經(jīng)斜井提升至地表，經(jīng)地面人工推車運至井口廢石堆場，再由自卸汽車運至廢石場。

采用兩翼對角抽出式通風(fēng)系統(tǒng)，即從專用進風(fēng)井與副井進風(fēng)，東、西端兩個回風(fēng)井回風(fēng)。

2.2 開拓方案初步分析比較

方案1斜井為4條，進風(fēng)較分散，中段巷道采用單軌和錯車道形式，中段開拓工程量相對較少，礦石提升較分散，提升費用高;方案2斜井為3條，進風(fēng)相對集中，中段巷道采用雙軌形式，中段開拓工程量較大，礦石提升較集中，其提升費用低。

兩個方案在技術(shù)上均是合理、可行的，但各具優(yōu)勢，在經(jīng)濟上的優(yōu)劣則難于初步區(qū)分，需要進行詳細的技術(shù)經(jīng)濟比較才能確定其優(yōu)劣。方案比選是尋求合理的經(jīng)濟和技術(shù)方案的必要手段［2］，目的是尋找技術(shù)上可行、經(jīng)濟上最優(yōu)的方案，提高項目可行性。

2.2.1 工程量比較

由于提升方式的不同，兩個方案存在著基建工程量與生產(chǎn)設(shè)備方面的差異，其可比基建工程量主要包括井巷工程、地面道路與井口工業(yè)場地的總圖工程等，可比生產(chǎn)設(shè)備主要包括采礦運輸設(shè)備、提升設(shè)備等。

在確定可比工程量時，需要正確識別比較范圍。對兩個方案來說，方案2的箕斗斜井礦石提升方式不同于串車斜井，需設(shè)置溜礦系統(tǒng)，應(yīng)納入比較范圍;另外，由于礦石提升方式的不同，對中段運輸巷道工程量及運輸設(shè)備也會產(chǎn)生影響，故也應(yīng)將其納入比較范圍。兩方案的工程量比較結(jié)果見表1。

表1 方案工程量比較

從表1可以看出，方案1的井巷工程量較方案2少了 39 400 m3，而地面工程挖方量則多了36 300 m3，填方量多了43 000 m3?？杀染锕こ塘坎町惖闹饕颍弘m然方案1的斜井?dāng)?shù)量較多，但井筒斷面小，且沒有溜礦系統(tǒng)，中段巷道工程量也相對較少，故井巷工程量總體較方案2要少?？杀瓤倛D工程量差異的主要原因：由于方案1斜井多，各井口均需要布置相應(yīng)的工業(yè)場地及道路，雖然每個井口的工程量不一定多，但總的工程量要比方案2多。

兩方案的可比主要設(shè)備比較。采礦運輸設(shè)備方面：方案1需ZK7－7/250型電機車5輛，方案2需8輛;方案1需1 m3翻轉(zhuǎn)式礦車80輛，方案2需20輛;方案2需1.2 m3側(cè)卸式礦車75輛;方案2需1.2 m3礦車卸載曲軌1副。提升設(shè)備方面：方案1需主斜井提升系統(tǒng)3臺，方案2需1臺;方案1和方案2各需副井提升機系統(tǒng)1臺。

2.2.2 經(jīng)濟比較

方案經(jīng)濟比選可采用效益比選法、費用現(xiàn)值法和最低價格法。本次經(jīng)濟比選采用費用現(xiàn)值法，以費用現(xiàn)值較低的方案為優(yōu)。

所謂費用現(xiàn)值法，是以基準(zhǔn)折現(xiàn)率計算各備選方案在計算期內(nèi)全部費用的現(xiàn)值，并進行比較，費用現(xiàn)值最小的方案為最優(yōu)方案。費用現(xiàn)值法適用于效益相同但難以具體估算、經(jīng)營期相同但成本不同的項目比選［3］，其計算公式為：

式中PC——費用現(xiàn)值;

COt——第t年凈現(xiàn)金流出額;

ic——基準(zhǔn)折現(xiàn)率;

n——計算期。

兩方案的經(jīng)濟比較結(jié)果見表2。

表2 方案經(jīng)濟比較 萬元

從表2可以看出，方案1比方案2的可比投資要少5 120萬元，可比年經(jīng)營費則要多141萬元?？杀荣M用現(xiàn)值少2 460萬元。因此，從經(jīng)濟指標(biāo)上來看，方案1較優(yōu)。

2.2.3 優(yōu)缺點分析

兩個方案在技術(shù)上都是可行的，也有一定的經(jīng)濟合理性。方案1的優(yōu)點：礦石提升由3條斜井負擔(dān)，出礦連續(xù)性好，提升能力有保障，便于生產(chǎn)管理;井巷工程量小，基建時間短;斜井分區(qū)布置，礦石中段運輸距離短。缺點是單條串車斜井提升能力小，礦石提升斜井多，提升設(shè)備裝機容量大。方案2的優(yōu)點：礦石由箕斗斜井提升至地表，礦石提升集中，提升設(shè)備裝機容量小;缺點是礦石提升只由1條斜井負擔(dān)，提升不確定性較大，對生產(chǎn)管理組織要求高;井巷工程量大，基建時間長，施工難度較大。

綜上所述，在經(jīng)濟上，方案1優(yōu)于方案2;在技術(shù)上，雖然兩個方案各有其優(yōu)缺點，且在國內(nèi)礦山均被廣泛應(yīng)用，但方案1的井巷基建工程量少，基建時間相對要短，可實現(xiàn)“早投產(chǎn)、早達產(chǎn)”的建設(shè)目標(biāo)，在技術(shù)上有一定的優(yōu)勢。因此，最終選取方案1——串車提升。該方案便于分區(qū)開采，有利于生產(chǎn)安排，其生產(chǎn)能力更有保障，符合礦山持續(xù)發(fā)展的需求。

3 結(jié)論

通過本次方案比較可以看出，在運用綜合分析比較法選擇開拓方案的過程中，需要綜合考慮可比工程量、可比投資、可比年經(jīng)營費及可比費用現(xiàn)值才能確定某一方案的優(yōu)劣，具體應(yīng)該注意以下幾點。

1)在開拓方案初選階段應(yīng)全面了解礦山地形地貌、礦床賦存條件及外部條件等，提出技術(shù)上可行的若干方案，既不要遺漏技術(shù)上可行的方案，又不必將有明顯缺陷的方案列入比較。

2)開拓方案初步分析比較階段，為減少不必要的工作，無需對所有初選方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較。應(yīng)通過初步分析，選出2～3個在技術(shù)經(jīng)濟上難于區(qū)分的方案進行比較。

3)開拓方案的技術(shù)經(jīng)濟比較階段，應(yīng)著重注意識別方案的比較范圍，以便得出科學(xué)客觀的比較結(jié)果，為方案決策提供科的依據(jù)。

［1］解世俊.金屬礦床地下開采(第2版)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1986：71－72.

［2］國家發(fā)展改革委建設(shè)部.建設(shè)項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)(第3版)［M］.北京：中國計劃出版社，2006：30－31.

［3］傅家驥，仝允桓.工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟學(xué)(第3版)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1996：63－64.