文振明

(中冶北方工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116600)

0 引言

目前我國大部分的大型露天鐵礦山經(jīng)多次設(shè)計和改造，均已進入深凹開采階段。例如，鞍鋼礦業(yè)公司齊大山鐵礦采場深度300 m以上；本鋼南芬鐵礦采場深度約400 m；太鋼尖山鐵礦采場深度約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/儲量。經(jīng)調(diào)整開拓運輸系統(tǒng)、改進露天采剝工藝、邊坡穩(wěn)定控制等措施后，具備露天礦擴幫延深的技術(shù)條件。而露天礦山擴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)濟效益，因此，確定生產(chǎn)露天礦山擴幫開采境界的合理性至關(guān)重要。生產(chǎn)露天礦山擴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)、當前開采裝備水平、擴幫過渡的時機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，對生產(chǎn)露天礦山擴幫開采境界的確定需要從多方面進行分析比較論證，并對多方案進行優(yōu)化，選出適合具體礦山的最佳露天擴幫開采境界，從而達到資源的有效利用，并創(chuàng)造最大的經(jīng)濟效益。

1 擴幫境界合理性分析實例

1.1 礦山概況

國內(nèi)某露天鐵礦是一個規(guī)模巨大的鞍山式沉積變質(zhì)貧鐵礦床，資源儲量豐富，全礦床地質(zhì)儲量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，在當前鐵精礦市場行情下，是擴幫露天開采還是直接轉(zhuǎn)入井下開采，需進行全面的技術(shù)經(jīng)濟分析。從而為礦山下一步對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)濟合理剝采比的原則圈定擴幫露天開采境界。經(jīng)濟合理剝采比的計算方法有多種，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算基礎(chǔ)；儲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優(yōu)于采用地下方式開采獲取的利潤；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)濟合理。根據(jù)礦山實際經(jīng)濟指標，參考國內(nèi)地采礦山生產(chǎn)成本，經(jīng)計算確定的經(jīng)濟合理剝采比見表1。

表1 經(jīng)濟合理剝采比計算表

根據(jù)礦山的實際情況，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算的經(jīng)濟合理剝采比，確定露天開采境界，保證礦山開采的整體利潤最大化。

設(shè)計根據(jù)建立的礦區(qū)三維數(shù)字模型，并依據(jù)礦山采剝計劃圖、境界邊坡參數(shù)和經(jīng)濟參數(shù)作為設(shè)計境界的基礎(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)濟合理剝采比4.87 t/t，最終確定擴幫方案終了境界露天底標高為-345 m，平均剝采比2.21 t/t。擴幫方案對比原境界增加礦石量7 854 萬t，增加巖石量約2.2 億t。境界礦量對比見表2，擴幫境界示意圖見圖1。

表2 露天擴幫境界礦量對比表

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

1.3 擴幫露天開采境界合理性分析

確定的擴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，遠小于計算的經(jīng)濟合理剝采比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，擴幫7至8年才能大量見礦。

因此，利用經(jīng)濟合理剝采比確定的露天境界，實際上是采用的靜態(tài)計算,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間因素和開采過程,需要進行詳細的經(jīng)濟分析。

1.4 擴幫開采境界經(jīng)濟效益分析

擴幫開采境界如何擴幫過渡，何時擴幫過渡，如何均衡過渡期剝巖量及生產(chǎn)剝采比增加等，是決定擴幫過渡開采境界經(jīng)濟合理性的重要參數(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，只有通過詳細的排產(chǎn)驗證，進行多方案比較方能確定[2]。為了對擴幫開采境界的合理性進行分析，對擴幫境界編制逐年礦巖產(chǎn)量，計算逐年成本和盈利情況，見表3。

表3 擴幫開采境界逐年經(jīng)濟效益計算表

續(xù)表3

通過編制詳細的擴幫開采方案，確定逐年礦巖產(chǎn)量，并計算逐年的礦巖成本、經(jīng)濟效益的計算結(jié)果可知，按8%的貼現(xiàn)率計算，貼現(xiàn)后可盈利2.37 億元,但財務(wù)內(nèi)部收益率僅為10.6%，說明擴幫開采境界效益一般，抗風(fēng)險能力較差。初期需要投資5 000萬元，前7年剝離巖石成本高達15.7 億元。而且礦山遲早要轉(zhuǎn)入地下開采，采用露天擴幫開采方式還存在采場、排土場征地動遷等一系列問題。因此，通過動態(tài)的經(jīng)濟效益計算結(jié)果分析，按照境界剝采比不大于經(jīng)濟合理剝采比所確定的生產(chǎn)礦山擴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)濟效益。要實現(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)濟上合理的準則，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)對于生產(chǎn)露天礦山進行露天擴幫開采境界確定時，除了需要考慮經(jīng)濟合理剝采比計算外，還應(yīng)根據(jù)礦體的賦存條件，進行擴幫方案經(jīng)濟效益分析、考慮后期轉(zhuǎn)井下經(jīng)濟效益分析，計算不同情況下的礦山經(jīng)濟效益，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)礦山實際開采情況和資金情況進行選擇判斷。

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

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