現代礦山開采規模優化及綜合工藝研究

李長富

（云南金沙礦業股份有限公司，云南 東川 654100）

礦山開采對于企業來說是一項風險性極大的投資活動，尤其對邊際礦床的開發風險遠遠高于其他行業。邊際礦床的開采風險不僅來源于自身復雜的自然條件，更受到國內外政治因素的影響，這也為企業投資帶來更大的風險性[1]。礦山開采首先需要進行開采規模設計，開采規模設計也是礦山開采目標的準則，通常以經濟準則為主。通常情況下不同的礦場自然條件與經濟環境都會存在較大差異，甚至存在同一礦床用不同目標進行優選時，結果自相矛盾的情況。這也就證明了經濟準則與相應經濟變化量范圍的合理選擇時十分重要的。因此，為保證礦產企業的經濟效益對現代礦山開采規模優化及綜合工藝進行研究。

1 現代礦山開采規模準則及優化分析

通常，規模經濟理論作為經濟學的基本理論之一，也是現代企業理論研究的重要范疇，主要研究經濟效益與生產規模的演變之間的數量關系。在其他條件不變的條件下，在企業現有生產規模上加入各生產要素投入量，那么這一工程的產出量會增加一倍多。并且隨著經濟規模的增加，時間成本會隨之減少，為企業帶來更多的經濟利潤。國內外關于規模經濟問題主要分為以下幾點。

（1）規模經濟的變動與邊際收益遞減規律( The law of Diminishing Marginal Return)是有區別的。邊際收益遞減規律主要是指在一定生產要素組合下，其他投入要素不變時，由某一要素變量所引起的收益變動情況。

（2）強調“大規模生產的優越性”，并不是說企業規模越大越好。大規模生產僅適用于稀缺性生產資源與預期市場有效需求增加到值得生產組織時才能達到節約與經濟效益的實現。

（3）制約規模經濟變動的因素大致分為市場需求、社會生產力水平、自然條件以及社協作條件四種。

（4）通常所說的“規模經濟”是指包括內在規模經濟、內在規模不經濟、外在規模經濟、外在規模不經濟四種情況在內的圍觀規模經濟。

礦山投產后生產規模為y（萬t），礦山存在年限為L（a），基建期D（a），基建總投入于D內每年初等額投入，貼現采用連續復利，將會得到以下公式：

其中PVINT為礦山凈支出現金現值總和，單位（萬元）；PVOUT為礦山凈收入現金現值總和，單位（萬元）；NPV為礦山凈現值總額，單位（萬元）；r為每噸礦石純收入，單位為（元/t）；s為貼現率；A為單位礦石可變投資，單位為（元/t）；Q為礦床可采工業儲量，單位（萬t）；KO為與規模無關的投資，單位（萬元）。

A/r投資回收水平的無量綱返本期；K為固定投資比重無量綱參數；b為無量綱服務年限率。由公式（3）與（7）得到：

由公式（2）、（3）（4），同時利用公式（8）、（9），可以得到：

B決定了礦山規模的大小，根據最優生產規模，需要求出最優年限b*。將q·b作為一個變量，并且q、d與b無關。導數為0的關于qb公式（11）求導得到：

其中：

若以現值比作為評價準則，由公式（3）、（8）、（9）、（11）可得到：

由此可知，現值比確定最優值，與無量綱參數q，k有關，與基建期無關。

以資金增值（CAR）率作為最優生產規模評價準則，由（1）、（8）、（9）可得 ：

以內部收益率（IRR）作為礦山最優生產規模評價準則，由PVINT=PVOUT可得：

礦山最優開采模型主要以經濟準則為選擇標準，不同的準則也會影響結果的不同。 若某一項參數固定，那由IRR法、NPV法、CAR法為標準所確定的最優開采規模增加。

2 現代化礦山開采綜合工藝

隨著現代礦山開采工業化程度的不斷提升，綠色與低碳環保成為開礦的主要原則。在開采過程中，將現代化采礦技術與設備相結合，才能推動采礦業更好發展。目前現代化礦山開采綜合工藝主要設備與系統有，井下遙控鏟運機、井下遙控礦車、井下遙控裝藥車、井下遙控鑿巖臺車、井下采礦管理系統、井下遠程遙控破碎系統、井下溜井料位檢測系統、井下車輛防碰撞系統、斜坡道信號系統、電機車無人駕駛系統、提升自動化系統、充填自動化系統、選礦自動化系統、排水自動化系統、供電自動化系統、避風自動化系統、井下無線通信系統、井下人員定系統、井下監測監控系統、井下人通信聯絡系統、井下地壓監測系統、采空區安全檢測系統、井下安全巡查系統、視頻監控數字化系統、尾礦庫在線檢測系統。

2.1 空場采礦工藝技術

在礦山開采中空場采礦技術作為較為普及的采礦技術，主要將礦區分為礦房與礦柱兩部分。開采過程中，主要開采順序為先開采礦房中資源，再開采礦柱中資源。在開采過程中，礦柱作為礦房回采支撐，開采借助敞空的形式。礦柱開采主要利用工具支撐，從而保證整個開采過程中礦房不會對產生較大影響。空場采礦技術在實際應用中能夠加大程度的提高開采率。

2.2 充填采礦工藝技術

填充采礦技術主要借助填充材料對采空區進行填補，一般應用于回采工作前進行。填充采礦適用于礦石和圍巖不穩固，不允許有較大暴露面的礦床；地表需要保護的礦床；稀有貴金屬或高品位的礦床；有自燃性的硫化礦床；賦存條件復雜的礦床等。在保證采空區支撐強度的同時，滿足礦區安全生產的需求。應用充填采礦技術能夠有效提高回采率，降低安全事故發生率，提高企業經濟效益。

2.3 巖體加固工藝技術

礦山開采通常會受到地質條件、氣候、機械設備等各種條件的制約，采礦區附近巖體會出現穩定的情況。為保證礦山開采工作的順利進行，需要借助錨索等工具對不穩定的頂板、溜井、圍巖等進行固定，即巖體加固技術。在實際應用過程中，為確保礦山開采的安全性，一般會將巖體加固技術與空場采礦技術、填充采礦技術相結合。

2.4 崩落采礦工藝技術

崩落采礦技術的應用能夠減小崩落礦洞中危險巖頂層崩塌的危險性，為礦山開采提供安全的施工條件。崩落采礦技術主要分為有底柱分段崩落法、無底柱分段崩落法。有底柱分段崩落法，需要對階段高度、漏斗間距、分段水平斷面尺寸、分段高度等一系列參數進行科學合理的設計。而無底柱分段崩落采礦技術因為較高的機械化水平，在使用過程中減少大量的人力物力，從而得到廣泛應用。

2.5 溶浸采礦工藝技術

現代礦山開采技術應用中，溶浸采礦技術作為一種化學技術有著廣泛應用。溶浸采礦技術需要對礦區地質的物理特性與化學特性進行勘查，從而選擇合適的溶浸液，將溶浸液灌入礦層后，溶浸液會與目標產物發生反應，實現礦物固態像液態的轉化。溶浸采礦技術作為目前開采率與安全性較高的一些技術，有著良好的發展前景。

3 結語

通過對現代化礦山開采規模優化與綜合工藝的研究，對礦山開采規模優化進行詳細的分析，為今后優化標準提供參考。為保障礦山開采效率與安全性，將現代化技術應用到礦山開采中，在提高采礦效率的同時，提高企業經濟效益。

[1]田大明,李林,王智能．深部接續開采高邊坡治理研究與實踐——以晉寧磷礦東采區為例[J]．化工礦物與加工, 2017,26(2)：39-42．