某萬t級超深金礦擴建工程開采方案論證

朱利平

（中國瑞林工程技術有限公司，江西 南昌 330031）

某萬t級超深金礦擴建工程開采方案論證

朱利平

（中國瑞林工程技術有限公司，江西 南昌 330031）

針對某萬t級超深金礦擴建工程，提出了3種開采方案，從資源分布、合理服務年限、提升運輸及充填排水設備可靠性、建設周期、建井技術及施工裝備水平、投資、成本效益等方面對方案進行了比較分析，同時充分考慮深井開采的高溫、巖爆預防所帶來的施工難度等影響因素，通過綜合分析比較，提出了科學合理的開采方案。

擴建工程；開采方案；深井開采；開采成本；綜合分析評估

1 引言

某金礦位于山東省萊州市金城鎮(zhèn)境內，西南距萊州市35km。該礦山是一座具有多年開采史的、由小到大滾動發(fā)展起來的、我國深井開采的大型黃金礦山。礦山自1976年建礦以來，為適應生產發(fā)展的需要，經多期改擴建，于1998年形成1250t/d設計能力，第四期盲豎井及相應配套工程計劃于2013年底投入運行。

2010年11月山東黃金礦業(yè)股份公司成功收購金石公司71t黃金資源與16.7km2探礦權，并交由某金礦建設開發(fā)，為礦山的發(fā)展壯大提供了難得資源基礎。某金礦以此為契機，根據(jù)某礦區(qū)礦產資源現(xiàn)狀和新收購的滕家礦區(qū)詳查區(qū)探明的資源條件，適時地提出了綜合改造新城礦區(qū)和新建滕家礦區(qū)的改擴建計劃。

某金礦含滕家、西草坡-曲家以及新城三個礦區(qū)的整合礦區(qū)。滕家礦區(qū)資源量占礦田總資源量的33.36%，礦體埋藏深度分布在-730～-1330m水平，而主要集中在-1280m以上，尤以-1230m以上資源量達2942.5萬t。曲家礦區(qū)資源量占礦田總資源量的31.41%，礦體賦存深度深、范圍廣，深度上自-780m水平至-1880m水平之間均有分布。新城礦區(qū)資源量占礦田總資源量的23.72%。新城礦區(qū)礦石深度上分布范圍-430～1580m之間，其中在-530～-780m范圍內礦石量為1650萬t，占整個詳查區(qū)礦石量的近70%。

礦區(qū)位于膠東半島西北部，為我國最重要的金礦集中產區(qū)，其大地構造位置處于華北板塊東南緣，魯東隆起之膠北隆起區(qū)西緣，沂沭斷裂帶東側。區(qū)內地層簡單，斷裂構造發(fā)育，巖漿巖廣布。

2 方案初選

根據(jù)礦區(qū)概況，對礦山整體開發(fā)來說，若采用不分期建設，其井深將達2000m以上。而-1230m以下資源主要分布在曲家礦區(qū)，礦體在深度上分布深，在走向上長在600～1000m之間，每百米中段礦量在250～300萬t左右，中段生產能力有下降趨勢［1］。因此，對某金礦整體開發(fā)宜采用分期建設，亦即根據(jù)現(xiàn)有技術經濟條件，采用分期延深分段提升的方式更為快捷、可靠、經濟，且前者實踐可為后者積累經驗［2-3］。

為此，對礦山一次開采深度進行以下三個方案進行比較，通過方案技術分析，經濟上考慮三個方案不同的服務年限、不同的基建時間所引起的投資、成本、利潤等差異［4］，采用費用現(xiàn)值法［5］（可比）進行綜合比較論證工作，見表1。

方案Ⅰ：最低開采水平為-1230m；

方案Ⅱ：最低開采水平為-1330m；

方案Ⅲ：最低開采水平為-1430m。

表1 方案主要內容對比表

3 技術經濟比較

三個方案的技術經濟指標見表2。

從表2比較看出：

方案Ⅰ即最低開采水平為-1230m時，考慮資源可信度系數(shù)及貧化損失后，采出礦石量約5300萬t，服務年限17年，符合大型改擴建礦山服務年限的要求；從主井提升方面看，提升高度1401m，提升速度16.13m/s，主機采用國產設備基本可靠，主井凈直徑7.0m。據(jù)了解目前國內已建成的最深井在1200m以內，國內可借用的成熟生產經驗不多；另一方面，根據(jù)已完成的主井工勘資料對巖溫曲線的描述表明，在-1230m巖溫將達到35℃左右，至-1330m深時巖溫將達到39.3℃左右，而最低開采水平為-1230m時，主要采用加強通風的方式進行降溫，基本能滿足要求。從基建投資及提升、排水作業(yè)年經營費用來看都是最省的；從基建工期來看，基建時間6年，有利于某金礦生產的銜接，也是符合實際的，隨著井筒深度的加深，國內企業(yè)施工技術、難度及投資將進一步加大，尤其是國內尚無如此深度井筒的施工案例可循。

方案Ⅱ即最低開采水平為-1330m時，是在方案Ⅰ的基礎上加深100m，考慮資源可信度系數(shù)及貧化損失后，采出礦石量約5900萬t，比方案Ⅰ多采出礦石量約600萬t，服務年限延長約2年，即總服務年限達19年；但同時主井凈直徑需增大至7.2m，提升需采用全套進口設備，因而相應增加了工程量及投資，從表2看出僅增加投資1億元，同時由于深度加深，巖溫升高，采用加強通風的方式降溫難以滿足要求，需增加深井制冷降溫系統(tǒng)，相應的增加了投資和成本，也使提升、排水等成本增加；從基建工期來看，由于施工難度的加大，保守預計基建時間將增加3個月，使貸款利息增加2093萬元，同時因推遲投產損失利潤現(xiàn)值12449萬元。與方案Ⅰ相比，雖然延長2年生產期所獲利潤可以沖抵成本18717萬元，但費用現(xiàn)值還是增加13267.50萬元。而從目前礦山的管理水平及國內施工單位的技術水平來看，考慮到隨著井筒深度增加、提升運距的增加、巖溫、地壓升高以及不可預計的困難出現(xiàn)，導致勞動效率將進一步降低，因而相應的基建時間可能還會增加，若按工期增加6個月考慮，基建期利息增加4186萬元，推遲投產損失利潤現(xiàn)值24898萬元，費用現(xiàn)值則達120103.91萬元。與方案Ⅰ相比費用現(xiàn)值增加27809.49萬元。故從經濟上方案Ⅰ優(yōu)于方案Ⅱ，同時從技術上，隨著井筒深度的加深，國內企業(yè)施工技術難度及投資將進一步加大。

表2 一次開采深度方案綜合技術經濟比選表

方案Ⅲ即最低開采水平為-1430m時，是在方案Ⅰ的基礎上加深200m，考慮資源可信度系數(shù)及貧化損失后，采出礦石量約6330萬t，比方案Ⅰ多采出礦石量約1000萬t，服務年限延長約3年，即總服務年限20年；但同時主井凈直徑增大至7.2m，提升設備需全進口，因而相應增加了工程量及投資，從表2看出僅增加投資1.5億元，同時由于深度加深，巖溫升高，采用加強通風的方式降溫難以滿足要求，需增加深井制冷降溫系統(tǒng)，相應的增加了投資和采礦成本，也使提升、排水等成本增加；從基建工期來看，基建時間增加了6個月，使貸款利息增加4186萬元，同時因推遲投產損失利潤現(xiàn)值25327萬元。與方案Ⅰ相比，雖然延長3年生產期所獲利潤可以沖抵成本28282萬元，但費用現(xiàn)值還是增加28666.83萬元。而從目前礦山的管理水平及國內施工單位的技術水平來看，考慮到隨著井筒深度的增加、巖溫升高，勞動效率將會降低，因而相應的基建時間還會增加，若按工期增加12個月考慮，基建期利息增加8372萬元，推遲投產損失利潤現(xiàn)值50655萬元，費用現(xiàn)值則達150475.24萬元。與方案Ⅰ相比費用現(xiàn)值增加58180.82萬元。故從經濟上方案Ⅰ也是更優(yōu)于方案Ⅲ，同時從技術上，隨著井筒深度的不斷加深，不可預計的困難因素更多。

據(jù)了解，國內目前井深在1300m左右的井筒施工采用普通法掘砌基本可滿足要求［6］，但隨著井筒深度的進一步加深，一般施工設備難以完成。由于國內能夠承擔如此深井的施工能力及裝備的企業(yè)極有限［7］，若進一步加大井深，將迫使施工單位必須研制和采用特殊設備（或特別定制設備）施工，這樣將會大大增加施工企業(yè)的裝備等一系列大幅投入，從而導致井筒施工造價的大幅增加［8］。

三個方案中主井、滕家副井、新城副井的井筒標高、深度、斷面參數(shù)見表3。

表3 井筒標高、深度、斷面參數(shù)表

從表3可以看出：方案Ⅰ中除主井外，新城副井、滕家副井及滕家回風井深度都在1300m以內；而方案Ⅱ和方案Ⅲ中主井、新城副井、滕家副井及滕家回風井井深均超過1300m，從而導致井筒施工造價的大幅增加。

4 方案比較結論

綜合以上分析，在考慮資源分布、合理服務年限、提升運輸設備可靠性、投資、經濟效益、建井技術及施工裝備水平等多方面因素及深井開采的高溫、巖爆預防和防治所帶來的投資和開采成本的增加、項目建設的投資效果等多方面因素，分期延深第一次最低開采水平為-1230m是適宜的，一方面節(jié)省前期投資、投產快、系統(tǒng)安全性提高、能夠取得較好的經濟效果；另一方面，隨著礦山深部資源的進一步探明和深部開采實踐經驗的探索積累，以及國內深井開采和裝備水平的科技進步和創(chuàng)新，將使后期的接替開發(fā)更具科學性、合理性、經濟性。故無論從經濟還是技術方面方案Ⅰ都具有優(yōu)勢，本研究推薦方案Ⅰ，即最低開采水平為-1230m是合理的。

［1］張建威. 西石門鐵礦深部開拓系統(tǒng)保安礦柱的安全技術評價［J］. 山東工業(yè)技術， 2015（5）：98-98.

［2］朱永東， 戚秀年， 高陽. 分期通風在深部開拓中的應用討論［J］. 科技風， 2015（5）：154-154.

［3］楊宏偉， 郝濤. 中村釩礦深部開拓設計［J］. 工業(yè)， 2015（1）：201-203.

［4］范利超， 周立輝， 李占金， 等. 黑山鐵礦深部開拓方案的比選研究［J］.現(xiàn)代礦業(yè)， 2012（11）：80-81.

［5］李黔， 羅曼， 汪軍. 開磷集團馬路坪礦的深部開拓系統(tǒng)方案［J］. 采礦技術， 2011（4）：9-10.

［6］黃鐵平. 河臺金礦高村礦床深部開采設計研究［J］. 采礦技術，2011（3）：40-43.

［7］昌增榮， 鐘鑒林， 彭先林. 青山礦深部開拓延深方案的分析與選?。跩］. 江西煤炭科技， 2011（3）：119-120.

［8］李含明. 銅山口銅礦深部開拓運輸方案研究［J］. 中國礦山工程，2011， 40（2）：6-8.

Exploitation Scheme Optimization of a 10000t/doverDeep Gold Mine Project

ZHU Li-ping
（China NERIN Engineering Co.， Ltd， Nanchang 330031， Jiangxi， China）

For deep exploitation scheme of 10000t/d expansion project， the paper proposed three kinds of mining plans by comparing and analyzing the distribution of resources， reasonable service life， hoist and transport and filling and drainage equipment， construction cycle， construction technology and construction equipment level， investment， cost efficiency， and fully considered the construction difficultieswhich caused by the high temperature mining， rock burst prevention. Through comprehensivecompare， the scientific and reasonable exploitation scheme was proposed.

extension project；mining plan；deep mining；cost of mining；comprehensive analysis andevaluation

TD85

C

1009-3842（2016）04-0045-05

2016-05-31

朱利平（1962-），男，江西南昌人，采礦高級工程師，主要從事礦山工程設計與研究工作。E-mail： zhuliping@nerin.com