我國固體非能源礦產(chǎn)開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)探討

陳慶發(fā)，鐘瓊英，韋才壽，范劍輝，唐秀偉，牛文靜

(廣西大學(xué)資源與冶金學(xué)院，廣西 南寧 530004)

我國固體非能源礦產(chǎn)開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)探討

陳慶發(fā)，鐘瓊英，韋才壽，范劍輝，唐秀偉，牛文靜

(廣西大學(xué)資源與冶金學(xué)院，廣西 南寧 530004)

摘要：固體非能源礦產(chǎn)是不可再生資源，為促進礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展，我國亟待出臺固體非能源礦產(chǎn)開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)。以充分利用開采區(qū)域內(nèi)的礦產(chǎn)資源為出發(fā)點，礦山企業(yè)為基本評價單位，開采回采率評價工作可操作性為根本原則，通過著重考慮露天、地下、露天-地下聯(lián)合等3種開采方式的技術(shù)特點與開采回采率評價工作要求，統(tǒng)計分析教材、手冊、規(guī)范、國土資源部相關(guān)文件等資料，結(jié)合筆者提出的“年限評價開采回采率”定義，綜合制定出不同開采方式下我國固體非能源礦產(chǎn)開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)。研究成果可為我國固體非能源礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用規(guī)范化與宏觀調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：固體非能源礦產(chǎn)；開采回采率；評價標(biāo)準(zhǔn)；開采方式

隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，礦產(chǎn)資源正以極其驚人的速度消耗，資源短缺問題越來越嚴(yán)重[1]。造成該嚴(yán)峻形勢的主要原因是目前我國的礦產(chǎn)資源綜合利用水平低下。為促進礦產(chǎn)資源的綜合利用和有效保護，國土資源部建議開展了我國固體非能源礦產(chǎn)(非煤礦產(chǎn))開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)研究[2]。

開采回采率作為衡量礦產(chǎn)資源綜合利用程度的指標(biāo)之一，過去對其重視程度不夠，全國范圍內(nèi)尚未形成統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn)。在回采率評價研究方面，劉永興等[3]、嚴(yán)碩等[4]曾提出用模糊數(shù)學(xué)方法評價礦山合理回采率指標(biāo)，但模糊數(shù)學(xué)方法因計算復(fù)雜不易被礦產(chǎn)管理者或礦山技術(shù)人員掌握；任傳鵬[5]運用礦產(chǎn)資源經(jīng)濟學(xué)、規(guī)制經(jīng)濟學(xué)和現(xiàn)代管理學(xué)的理論和方法，開展了地下煤礦開采回采率影響因素研究，并制定了煤炭開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)，但煤炭資源還與一般固體非能源礦產(chǎn)資源在稟賦特征和開采方式上存在較大差別，有關(guān)評價標(biāo)準(zhǔn)制定方法難以直接推廣至固體非能源礦產(chǎn)。

廣西大學(xué)承擔(dān)了國土資源部國家公益性行業(yè)科研專項課題“固體非能源礦產(chǎn)開采回采率評價研究”(201211067-5)，著重考慮露天、地下、露天-地下聯(lián)合等3種開采方式的技術(shù)特點，并結(jié)合開采回采率評價工作要求，對我國固體非能源礦產(chǎn)開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)進行探討，以期能為我國固體非能源礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用與宏觀調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。

1開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)制定的原則、類型及主要依據(jù)

1.1評價標(biāo)準(zhǔn)制定的原則

通過征求國土資源部有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、專家對開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)制定的意見與建議，結(jié)合《國土資源標(biāo)準(zhǔn)化手冊》中關(guān)于國土資源標(biāo)準(zhǔn)編寫要求[6]，確定了回采率評價標(biāo)準(zhǔn)制定的4項原則：①指標(biāo)中等偏上水平，既要符合當(dāng)前的生產(chǎn)技術(shù)水平，又要能引導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展和進步；②指標(biāo)可量化，必須能夠采用數(shù)據(jù)具體表示，并能夠檢測、測算出來；③要有充分的依據(jù)、試驗驗證結(jié)果或經(jīng)驗數(shù)據(jù)等；④標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)指標(biāo)要與現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的指標(biāo)相協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

1.2評價標(biāo)準(zhǔn)類型的劃分

在開采回采率諸多影響因素中，開采方式無疑是影響最大的因素。礦山開采方式主要包括地下開采、露天開采和聯(lián)合開采等3種。通常露天礦山開采回采率要遠高于地下開采回采率，聯(lián)合開采礦山開采回采率則受露天礦山和地下礦山開采回采率水平的共同影響。因此，在當(dāng)前社會經(jīng)濟發(fā)展水平下，固體非能源礦產(chǎn)開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)可劃分為露天礦山開采回采率、地下礦山開采回采率和聯(lián)合開采礦山開采回采率3類評價標(biāo)準(zhǔn)。

1.3評價標(biāo)準(zhǔn)制定的依據(jù)

評價標(biāo)準(zhǔn)制定依據(jù)的基礎(chǔ)資料主要有：《有色金屬采礦設(shè)計規(guī)范》[7]，《冶金礦山采礦設(shè)計規(guī)范》[8]，《采礦設(shè)計手冊》[9]，《采礦手冊》[10]；此外，還有國土資源部發(fā)布的有關(guān)文件，以及采礦工程專業(yè)教材、論文、網(wǎng)站等。

2露天礦山開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)研究

2.1《采礦設(shè)計手冊》露天礦山開采回采率指標(biāo)及變化分析

通過對《采礦設(shè)計手冊》中統(tǒng)計出的部分露天礦山開采回采率分析可知，其平均值達到了95.63%；通過將我國2004年和2011年4月份部分重點露天礦山開采回采率數(shù)據(jù)與《采礦設(shè)計手冊》中數(shù)據(jù)進行全面對比分析可知：隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，露天開采生產(chǎn)能力不斷提高，開采成本不斷降低，但回采率整體水平變化不大，維持在95.5%左右，部分礦山達到了99%；露天開采礦石回采率水平主要受礦體特征的影響，受礦體產(chǎn)狀和夾層的影響最大。一般來說，礦體產(chǎn)狀越穩(wěn)定，開采回采率水平越高，礦體產(chǎn)狀越復(fù)雜，開采回采率越低；同樣，礦體夾層越少，開采回采率水平越高，礦體夾層越多，開采回采率水平越低。

2.2現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中露天礦山開采回采率指標(biāo)規(guī)定分析

現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定是確定露天礦山開采回采率指標(biāo)的重要依據(jù)。按照《有色金屬采礦設(shè)計規(guī)范》對損失率的規(guī)定，確定出有色金屬露天礦山開采回采率指標(biāo)為：礦體賦存條件簡單的礦床，開采回采率指標(biāo)不低于95%；礦體賦存條件復(fù)雜的礦床，開采回采率指標(biāo)不低于92%；礦體分枝復(fù)合嚴(yán)重的礦床，開采回采率指標(biāo)不低于90%。按照《冶金礦山采礦設(shè)計規(guī)范》對損失率的規(guī)定，確定出冶金礦山露天礦山開采回采率指標(biāo)為：人工裝運的礦山，開采回采率指標(biāo)不低于97%；產(chǎn)狀規(guī)整、夾層少的露天礦，開采回采率指標(biāo)不低于95%；產(chǎn)狀不規(guī)整、夾層多或品級復(fù)雜的露天礦，開采回采率指標(biāo)不低于85%。

通過對《有色金屬采礦設(shè)計規(guī)范》和《冶金礦山采礦設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)露天開采礦山回采率指標(biāo)規(guī)定進行分析可知，兩個標(biāo)準(zhǔn)都主要依據(jù)礦體的賦存復(fù)雜程度對不同開采條件下露天礦山的回采率指標(biāo)進行劃分，這符合露天開采礦山開采回采率特征，所規(guī)定的相關(guān)指標(biāo)也與我國目前大多數(shù)礦山所能達到指標(biāo)相適應(yīng)，但兩個標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定并非完全一致?！队猩饘俨傻V設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定主要適用于有色金屬礦山領(lǐng)域，《冶金礦山采礦設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)規(guī)定適用范圍更廣，除了適用于有色金屬礦山領(lǐng)域外，還適用于黑色金屬礦山和非金屬礦山領(lǐng)域。

2.3國土部門文件對露天礦山開采回采率規(guī)定

為加強對礦產(chǎn)資源 “三率”的監(jiān)督管理，促進礦山企業(yè)節(jié)約與綜合利用資源，到目前為止，國土資源部已出臺了三個與開采回采率指標(biāo)有關(guān)的重要文件，即《關(guān)于四川攀西釩鈦磁鐵礦開發(fā)利用“三率”指標(biāo)要求(試行)的公告》[11]、《金礦、磷礦和高嶺土礦三種礦產(chǎn)資源開發(fā)的“三率”要求》[12-13]、《鐵、銅、鉛、鋅、稀土、鉀鹽和螢石等礦產(chǎn)資源合理開發(fā)利用“三率”最低指標(biāo)要求(試行)》[14]，這些文件對釩鈦磁鐵礦、金礦、磷礦、高嶺土、鐵、銅、鉛、鋅、稀土、鉀鹽和螢石等礦種的露天礦山開采回采率最低指標(biāo)進行了明確規(guī)定，有關(guān)具體指標(biāo)將直接作為制定固體非能源礦產(chǎn)開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

由國土資源部發(fā)布的文件內(nèi)容知，所提出的開采回采率指標(biāo)基于傳統(tǒng)定義，即指“當(dāng)年開采區(qū)域范圍內(nèi)采出的礦石量與動用資源儲量的比例”。由于評價工作的需要，筆者提出“年限評價開采回采率”概念，即指“評價年限內(nèi)整個礦山采出的礦石量與動用的可采工業(yè)儲量的比例”。將傳統(tǒng)定義與筆者提出的“年限評價開采回采率”相比較，前者將客觀因素引起的不可避免損失的儲量納入計算范圍，所得計算數(shù)據(jù)可能比按“年限評價開采回采率”概念計算數(shù)據(jù)小，但考慮到現(xiàn)代正規(guī)露天開采設(shè)計中開采回采率指標(biāo)一般都較高，客觀因素引起不可避免損失的儲量與可采工業(yè)儲量相比，比值一般較小。為能使開采回采率評價有一個共同的衡量尺度，從有利于評價礦產(chǎn)資源露天開發(fā)程度的角度出發(fā)，在制定固體非能源礦產(chǎn)露天礦山年限評價開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)時參照有關(guān)文件關(guān)于“開采回采率”的規(guī)定進行。

2.4露天開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)確定

對比分析我國露天礦山開采回采率指標(biāo)參數(shù)變化情況，參考我國現(xiàn)行有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)對露天礦山開采回采率指標(biāo)具體要求，遵照國土資源部發(fā)布文件中對特定礦種的回采率硬性要求，本著評價標(biāo)準(zhǔn)制定的基本原則，制定出我國固體非能源礦產(chǎn)露天礦山開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

表1　固體非能源礦產(chǎn)露天礦山開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)表

注：帶“*”為國土資源部門特別規(guī)定的礦種。

3地下礦山開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)研究

3.1《采礦設(shè)計手冊》推薦地下礦山開采回采率指標(biāo)分析

地下采礦方法分為空場法、崩落法和充填法等3類。不同采礦方法其開采回采率差別較大，一般來說，充填采礦方法開采回采率水平最高，空場法最低。為便于制定標(biāo)準(zhǔn)，分析過程中取礦塊回采率指標(biāo)?！恫傻V設(shè)計手冊》推薦的礦塊回采率參數(shù)如表2所示。

3.2現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對地下礦山開采回采率指標(biāo)規(guī)定分析

現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定是確定地下礦山開采回采率指標(biāo)的重要依據(jù)。目前，對地下礦山礦塊開采回采率指標(biāo)有明確要求的標(biāo)準(zhǔn)有《有色金屬采礦設(shè)計規(guī)范》和《冶金礦山采礦設(shè)計規(guī)范》，具體指標(biāo)要求分別如表3和表4所示。

表2　《采礦設(shè)計手冊》推薦地下礦山礦塊開采回采率指標(biāo)參數(shù)表

表3　《有色金屬采礦設(shè)計規(guī)范》對地下礦山礦塊

3.3地下礦山開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)確定

對于地下礦山而言，開采損失影響因素多，損失率較大，且不同礦山開采技術(shù)條件相差較大，造成礦石開采損失形式多樣。為了使評價指標(biāo)具有統(tǒng)一對比性，避免因客觀因素引起礦石損失的人為操作因素干擾，固體非能源礦產(chǎn)地下礦山開采回采率評價推薦采用“年限評價開采回采率”指標(biāo)，重點考慮各礦塊(采區(qū))集合的開采回采率，以相關(guān)教材、手冊與規(guī)范相關(guān)指標(biāo)為重點參考，綜合制定出地下礦山年限評價開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)，如表5所示。

表4　《冶金礦山采礦設(shè)計規(guī)范》地下礦山礦

表5　地下礦山年限評價開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)表

若同一礦山在不同區(qū)域采用了多種不同采礦方法，對于這類礦山礦塊的開采回采率指標(biāo)則需要考慮各種不同采礦方法的回采率指標(biāo)后綜合確定，宜采用加權(quán)平均的方法確定綜合指標(biāo)。

設(shè)最低合格指標(biāo)Kmin、最高合格指標(biāo)Kmax，具體計算方法為見式(1)、式(2)。

(1)

(2)

不合格等級開采回采率指標(biāo)范圍為：[0～Kmin]；合格等級開采回采率指標(biāo)范圍為：[Kmin～Kmax]；優(yōu)秀等級開采回采率指標(biāo)范圍為：[Kmax～100%]。

4露天-地下聯(lián)合開采礦山開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)研究

4.1聯(lián)合開采礦山開采回采率評價要求

露天-地下聯(lián)合開采按其生產(chǎn)發(fā)展情況有全面聯(lián)合開采，先露采后地采過渡時期的聯(lián)合開采和先地采后露采過渡時期的聯(lián)合開采等3種形式[15]。不同聯(lián)合開采形式的開采過程具有其自身特殊情況，需制定相適應(yīng)的評價要求和標(biāo)準(zhǔn)。

1)全面聯(lián)合開采回采率評價要求。對于全面聯(lián)合開采礦山，在不回采暫留境界礦柱的評價年限內(nèi)，應(yīng)嚴(yán)格對照表1和表5分別對露天開采與地下開采進行單獨評價，境界礦柱暫留儲量不計入動用儲量范圍，但必須嚴(yán)格計算出境界礦柱暫留儲量。在露天開采下降到坑底時，開采暫留境界礦柱采用露天或者地下開采方式則視具體情況而定，開采暫留境界礦柱的回采率評價根據(jù)選定的開采方式對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進行。

2)露天轉(zhuǎn)地下聯(lián)合開采回采率評價要求。露天轉(zhuǎn)地下聯(lián)合開采的開采方案眾多，開采回采率評價時需要根據(jù)所選定開采方案是否暫留有境界礦柱和臨時間柱不同情況進行。對于暫留有境界礦柱和臨時間柱的開采方案，露天和地下開采的回采率評價分別進行評價，在未開采境界礦柱和臨時間柱時，礦柱暫留儲量不計入動用儲量范圍，即地下開采第一階段的動用儲量則主要指礦房范圍內(nèi)的儲量，但要嚴(yán)格計算礦柱暫留儲量。當(dāng)露天開采結(jié)束后，境界礦柱和臨時間柱同時開采，其開采回采率評價要根據(jù)選定的具體開采方式的對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進行。對于不留設(shè)有境界礦柱和臨時礦柱的開采方案，則根據(jù)具體的采礦方法嚴(yán)格對照表1和表5分別對露天開采與地下開采進行單獨評價。

3)地下轉(zhuǎn)露天聯(lián)合開采回采率評價要求。地下轉(zhuǎn)露天開采的過渡時期，不需要留設(shè)有境界礦柱和間柱，露天和地下開采的開采方案相對比較獨立。因此，露天開采轉(zhuǎn)地下聯(lián)合開采的回采率評價按照各自的標(biāo)準(zhǔn)分別進行。對露天轉(zhuǎn)地下或地下轉(zhuǎn)露天的礦山，在聯(lián)合開采過渡時期結(jié)束后，礦山只存在一種開采方式，此時開采回采評價則按照具體某種開采方式的標(biāo)準(zhǔn)進行。

4.2聯(lián)合開采礦山開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)確定

對于露天與地下聯(lián)合開采的礦山，由于露天開采與地下開采的回采率有很大差別，在進行開采回采率評價時，為了能夠有效督促礦山企業(yè)充分利用所有開采區(qū)域內(nèi)的礦產(chǎn)資源，全面提高礦產(chǎn)資源的綜合利用水平，避免出現(xiàn)大量回采露天礦產(chǎn)以彌補地下資源回采率低下的現(xiàn)象，規(guī)定以露天與地下開采方式中較低的等級作為衡量聯(lián)合開采礦山企業(yè)總體回采率等級標(biāo)準(zhǔn)，而不以綜合整體的資源開采回采率情況作為標(biāo)準(zhǔn)，具體標(biāo)準(zhǔn)見表6。

表6　露天-地下聯(lián)合開采年限評價回采率評價等級標(biāo)準(zhǔn)表

5結(jié)論

1)以采礦設(shè)計手冊及國家公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，全面分析了我國露天礦山開采回采率指標(biāo)水平，嚴(yán)格遵照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和國土資源部發(fā)布的相關(guān)文件，制定出我國露天礦山開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)將固體非能源礦產(chǎn)劃分為黑色金屬及非金屬、有色金屬、國家指定礦種等幾種類型，主要以露天礦山礦體賦存復(fù)雜程度為基本條件，對每種類型不同賦存條件的礦體分別制定相應(yīng)指標(biāo)。

2)由于地下礦山開采損失形式多樣，損失量較大，為了使開采回采率評價指標(biāo)具有統(tǒng)一對比性，避免因客觀因素引起礦石損失的人為操作因素干擾，采用考慮礦塊(采區(qū))集合的“年限開采回采率”定義，通過參考相關(guān)教材、手冊及規(guī)范相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)，制定出地下礦山開采回采率評價標(biāo)準(zhǔn)。

3)針對露天-地下聯(lián)合開采不同聯(lián)合形式的特殊情況，重點考慮回采方案是否暫留礦柱的情形，提出了不同聯(lián)合形式在不同回采時期評價要求。從充分利用礦產(chǎn)資源的角度出發(fā)，確定聯(lián)合開采的礦山企業(yè)總體回采率等級以露天開采和地下開采中等級較低的作為標(biāo)準(zhǔn)。

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Study on mining recovery evaluation criteria of solid non-energy mineral resources in China

CHEN Qing-fa，ZHONG Qiong-ying，WEI Cai-shou，F(xiàn)AN Jian-hui，TANG Xiu-wei，NIU Wen-jing

(College of Resources and Metallurgy，Guangxi University，Nanning 530004，China)

Abstract:Solid non-energy mineral resources are non-renewable resources，it is urgent to carry out the mining recovery evaluation criteria of non-energy mineral resources in china，in order to promote the sustainable development of mineral resources.Taking the optimum use of mineral resources in mining area as fundamental principle，mining recovery evaluation maneuverability as starting point，mining enterprises as the basic evaluation units，focus on considering technical features and evaluation requirements of the three mining methods of open-pit mining，underground mining，combined open-pit and underground mining，combing with the definition of “Year evaluation mining recovery” which proposed by the author，mining recovery evaluation criteria of solid non-energy mineral resources in china under different mining methods are comprehensively formulated，through the statistical analysis of teaching materials，manuals，standards，documents of Ministry of Land and Resources et al.The research results can provide a viable basis for the standardized development and utilization macro-management of solid non-energy mineral resources in china.

Key words：solid non-energy mineral；mining recovery；evaluation criteria；mining method

收稿日期：2015-03-24

基金項目：國土資源部公益性行業(yè)科研專項課題資助(編號：201211067-5)

作者簡介：陳慶發(fā)(1979-)，男，漢族，河南鄲城人，博士，教授，從事采礦工程的教學(xué)與科研工作。E-mail：chqf98121@163.com。

中圖分類號：TD353

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-4051(2016)02-0110-06