生產(chǎn)露天礦山擴(kuò)幫開采境界合理性的分析

文振明

(中冶北方工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116600)

0 引言

目前我國(guó)大部分的大型露天鐵礦山經(jīng)多次設(shè)計(jì)和改造，均已進(jìn)入深凹開采階段。例如，鞍鋼礦業(yè)公司齊大山鐵礦采場(chǎng)深度300 m以上；本鋼南芬鐵礦采場(chǎng)深度約400 m；太鋼尖山鐵礦采場(chǎng)深度約300 m。

這些大型露天鐵礦山，隨著勘探程度的提高，在深部相應(yīng)獲得了一定類型和數(shù)量的資源/儲(chǔ)量。經(jīng)調(diào)整開拓運(yùn)輸系統(tǒng)、改進(jìn)露天采剝工藝、邊坡穩(wěn)定控制等措施后，具備露天礦擴(kuò)幫延深的技術(shù)條件。而露天礦山擴(kuò)幫開采境界是礦山生產(chǎn)依據(jù)的基礎(chǔ)，關(guān)系到礦山的投資收益和開采的經(jīng)濟(jì)效益，因此，確定生產(chǎn)露天礦山擴(kuò)幫開采境界的合理性至關(guān)重要。生產(chǎn)露天礦山擴(kuò)幫開采境界的確定涉及礦體賦存條件、礦區(qū)資源條件、后期是否轉(zhuǎn)入井下開采、礦山正常的生產(chǎn)接續(xù)、當(dāng)前開采裝備水平、擴(kuò)幫過渡的時(shí)機(jī)和礦山的外部條件等多種因素，與新建礦山露天境界需考慮的因素有很大的區(qū)別。因此，對(duì)生產(chǎn)露天礦山擴(kuò)幫開采境界的確定需要從多方面進(jìn)行分析比較論證，并對(duì)多方案進(jìn)行優(yōu)化，選出適合具體礦山的最佳露天擴(kuò)幫開采境界，從而達(dá)到資源的有效利用，并創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 擴(kuò)幫境界合理性分析實(shí)例

1.1 礦山概況

國(guó)內(nèi)某露天鐵礦是一個(gè)規(guī)模巨大的鞍山式沉積變質(zhì)貧鐵礦床，資源儲(chǔ)量豐富，全礦床地質(zhì)儲(chǔ)量17.63億t，全礦床地質(zhì)平均品位30.35%。經(jīng)過多年的開采，截止到2019年末露天境界內(nèi)礦石量約1.6億t，根據(jù)目前的礦山開采計(jì)劃，服務(wù)年限不足10年。

露天開采境界外賦存大量的掛幫礦和深部礦石資源，為了開采回收這部分資源，在當(dāng)前鐵精礦市場(chǎng)行情下，是擴(kuò)幫露天開采還是直接轉(zhuǎn)入井下開采，需進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。從而為礦山下一步對(duì)資源綜合利用的決策提供依據(jù)。

1.2 確定露天開采境界

按照境界剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比的原則圈定擴(kuò)幫露天開采境界。經(jīng)濟(jì)合理剝采比的計(jì)算方法有多種，不同方法適用于不同的開采條件，主要有成本比較法、儲(chǔ)量盈利比較法和盈虧平衡法[1]。

成本比較法以露天開采與地下開采的礦石成本為計(jì)算基礎(chǔ)；儲(chǔ)量盈利比較法綜合比較露天和地下開采的盈利情況，來保證圈定范圍內(nèi)的礦量采用露天方式開采獲取的利潤(rùn)優(yōu)于采用地下方式開采獲取的利潤(rùn)；盈虧平衡法適用于單一露天開采的情況，保證圈定的露天境界經(jīng)濟(jì)合理。根據(jù)礦山實(shí)際經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，參考國(guó)內(nèi)地采礦山生產(chǎn)成本，經(jīng)計(jì)算確定的經(jīng)濟(jì)合理剝采比見表1。

表1 經(jīng)濟(jì)合理剝采比計(jì)算表

根據(jù)礦山的實(shí)際情況，境界外賦存有大量的資源，后期肯定轉(zhuǎn)入井下開采，因此，該礦適合采用盈利比較法計(jì)算的經(jīng)濟(jì)合理剝采比，確定露天開采境界，保證礦山開采的整體利潤(rùn)最大化。

設(shè)計(jì)根據(jù)建立的礦區(qū)三維數(shù)字模型，并依據(jù)礦山采剝計(jì)劃圖、境界邊坡參數(shù)和經(jīng)濟(jì)參數(shù)作為設(shè)計(jì)境界的基礎(chǔ)，利用Whittle軟件根據(jù)收益因子調(diào)整生成一系列境界，按經(jīng)濟(jì)合理剝采比4.87 t/t，最終確定擴(kuò)幫方案終了境界露天底標(biāo)高為-345 m，平均剝采比2.21 t/t。擴(kuò)幫方案對(duì)比原境界增加礦石量7 854 萬t，增加巖石量約2.2 億t。境界礦量對(duì)比見表2，擴(kuò)幫境界示意圖見圖1。

表2 露天擴(kuò)幫境界礦量對(duì)比表

1—原始地表；2—開采現(xiàn)狀；3—不擴(kuò)幫開采境界；4—擴(kuò)幫開采境界；5—不擴(kuò)幫境界內(nèi)礦石；6—不擴(kuò)幫境界內(nèi)巖石；7—擴(kuò)幫境界增加的礦石；8—擴(kuò)幫境界增加的巖石；9—境界外礦石

1.3 擴(kuò)幫露天開采境界合理性分析

確定的擴(kuò)幫露天開采境界增加7 800 萬t礦石，增加巖石量約2.2 億t。增加部分的平均剝采比為2.8 t/t，遠(yuǎn)小于計(jì)算的經(jīng)濟(jì)合理剝采比4.87 t/t，可增加礦山露天開采服務(wù)年限。但是擴(kuò)幫開采境界的巖石均在上部，礦石均在下部，前期需要大量剝巖，擴(kuò)幫7至8年才能大量見礦。

因此，利用經(jīng)濟(jì)合理剝采比確定的露天境界，實(shí)際上是采用的靜態(tài)計(jì)算,確定的最終開采境界僅能作為參考境界。由于未曾考慮開采時(shí)間因素和開采過程,需要進(jìn)行詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)分析。

1.4 擴(kuò)幫開采境界經(jīng)濟(jì)效益分析

擴(kuò)幫開采境界如何擴(kuò)幫過渡，何時(shí)擴(kuò)幫過渡，如何均衡過渡期剝巖量及生產(chǎn)剝采比增加等，是決定擴(kuò)幫過渡開采境界經(jīng)濟(jì)合理性的重要參數(shù)，必須妥善解決。上述各主要參數(shù)之間相互聯(lián)系，較為復(fù)雜，只有通過詳細(xì)的排產(chǎn)驗(yàn)證，進(jìn)行多方案比較方能確定[2]。為了對(duì)擴(kuò)幫開采境界的合理性進(jìn)行分析，對(duì)擴(kuò)幫境界編制逐年礦巖產(chǎn)量，計(jì)算逐年成本和盈利情況，見表3。

表3 擴(kuò)幫開采境界逐年經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算表

續(xù)表3

通過編制詳細(xì)的擴(kuò)幫開采方案，確定逐年礦巖產(chǎn)量，并計(jì)算逐年的礦巖成本、經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算結(jié)果可知，按8%的貼現(xiàn)率計(jì)算，貼現(xiàn)后可盈利2.37 億元,但財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率僅為10.6%，說明擴(kuò)幫開采境界效益一般，抗風(fēng)險(xiǎn)能力較差。初期需要投資5 000萬元，前7年剝離巖石成本高達(dá)15.7 億元。而且礦山遲早要轉(zhuǎn)入地下開采，采用露天擴(kuò)幫開采方式還存在采場(chǎng)、排土場(chǎng)征地動(dòng)遷等一系列問題。因此，通過動(dòng)態(tài)的經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算結(jié)果分析，按照境界剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比所確定的生產(chǎn)礦山擴(kuò)幫露天開采境界并不完全合理。

2 結(jié)語

1)露天礦合理的境界是礦山開采中非常重要的依據(jù)，它直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。要實(shí)現(xiàn)企業(yè)利益最大化，就要充分考慮影響礦山露天開采境界確定的各種因素，根據(jù)技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的準(zhǔn)則，經(jīng)多方案比較后確定合理的適合具體礦山的開采境界。

2)對(duì)于生產(chǎn)露天礦山進(jìn)行露天擴(kuò)幫開采境界確定時(shí)，除了需要考慮經(jīng)濟(jì)合理剝采比計(jì)算外，還應(yīng)根據(jù)礦體的賦存條件，進(jìn)行擴(kuò)幫方案經(jīng)濟(jì)效益分析、考慮后期轉(zhuǎn)井下經(jīng)濟(jì)效益分析，計(jì)算不同情況下的礦山經(jīng)濟(jì)效益，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)礦山實(shí)際開采情況和資金情況進(jìn)行選擇判斷。

3)生產(chǎn)露天礦擴(kuò)幫開采要慎重，需要考慮露天礦的生產(chǎn)接續(xù)、合理的擴(kuò)幫位置、適時(shí)的擴(kuò)幫時(shí)機(jī)等因素。露天擴(kuò)幫開采一旦開始，意味著大量金錢的投入，半途而廢幾無可能[3]。

4)深凹露天擴(kuò)幫開采境界，不應(yīng)按照新建礦山的原則進(jìn)行境界選擇。應(yīng)該考慮后期轉(zhuǎn)井下開采，還應(yīng)該進(jìn)行整體經(jīng)濟(jì)性分析。根據(jù)礦山實(shí)際情況，以企業(yè)效益最大化為最終目標(biāo)，選擇合理的露天擴(kuò)幫開采的最終境界。