生產露天礦山擴幫開采境界合理性的分析

文振明

(中冶北方工程技術有限公司，遼寧 大連 116600)

0 引言

目前我國大部分的大型露天鐵礦山經多次設計和改造，均已進入深凹開采階段。例如，鞍鋼礦業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，在深部相應獲得了一定類型和數量的資源/儲量。經調整開拓運輸系統、改進露天采剝工藝、邊坡穩定控制等措施后，具備露天礦擴幫延深的技術條件。而露天礦山擴幫開采境界是礦山生產依據的基礎，關系到礦山的投資收益和開采的經濟效益，因此，確定生產露天礦山擴幫開采境界的合理性至關重要。生產露天礦山擴幫開采境界的確定涉及礦體賦存條件、礦區資源條件、后期是否轉入井下開采、礦山正常的生產接續、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別。因此，對生產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，并創造最大的經濟效益。

1 擴幫境界合理性分析實例

1.1 礦山概況

國內某露天鐵礦是一個規模巨大的鞍山式沉積變質貧鐵礦床，資源儲量豐富，全礦床地質儲量17.63億t，全礦床地質平均品位30.35%。經過多年的開采，截止到2019年末露天境界內礦石量約1.6億t，根據目前的礦山開采計劃，服務年限不足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入井下開采，需進行全面的技術經濟分析。從而為礦山下一步對資源綜合利用的決策提供依據。

1.2 確定露天開采境界

按照境界剝采比不大于經濟合理剝采比的原則圈定擴幫露天開采境界。經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；儲量盈利比較法綜合比較露天和地下開采的盈利情況，來保證圈定范圍內的礦量采用露天方式開采獲取的利潤優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濟合理。根據礦山實際經濟指標，參考國內地采礦山生產成本，經計算確定的經濟合理剝采比見表1。

表1 經濟合理剝采比計算表

根據礦山的實際情況，境界外賦存有大量的資源，后期肯定轉入井下開采，因此，該礦適合采用盈利比較法計算的經濟合理剝采比，確定露天開采境界，保證礦山開采的整體利潤最大化。

設計根據建立的礦區三維數字模型，并依據礦山采剝計劃圖、境界邊坡參數和經濟參數作為設計境界的基礎，利用Whittle軟件根據收益因子調整生成一系列境界，按經濟合理剝采比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—開采現狀；3—不擴幫開采境界；4—擴幫開采境界；5—不擴幫境界內礦石；6—不擴幫境界內巖石；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，遠小于計算的經濟合理剝采比4.87 t/t，可增加礦山露天開采服務年限。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，利用經濟合理剝采比確定的露天境界，實際上是采用的靜態計算,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,需要進行詳細的經濟分析。

1.4 擴幫開采境界經濟效益分析

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剝采比增加等，是決定擴幫過渡開采境界經濟合理性的重要參數，必須妥善解決。上述各主要參數之間相互聯系，較為復雜，只有通過詳細的排產驗證，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濟效益計算表

續表3

通過編制詳細的擴幫開采方案，確定逐年礦巖產量，并計算逐年的礦巖成本、經濟效益的計算結果可知，按8%的貼現率計算，貼現后可盈利2.37 億元,但財務內部收益率僅為10.6%，說明擴幫開采境界效益一般，抗風險能力較差。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，通過動態的經濟效益計算結果分析，按照境界剝采比不大于經濟合理剝采比所確定的生產礦山擴幫露天開采境界并不完全合理。

2 結語

1)露天礦合理的境界是礦山開采中非常重要的依據，它直接影響企業的經濟效益。要實現企業利益最大化，就要充分考慮影響礦山露天開采境界確定的各種因素，根據技術上可行，經濟上合理的準則，經多方案比較后確定合理的適合具體礦山的開采境界。

2)對于生產露天礦山進行露天擴幫開采境界確定時，除了需要考慮經濟合理剝采比計算外，還應根據礦體的賦存條件，進行擴幫方案經濟效益分析、考慮后期轉井下經濟效益分析，計算不同情況下的礦山經濟效益，并在此基礎上根據礦山實際開采情況和資金情況進行選擇判斷。

3)生產露天礦擴幫開采要慎重，需要考慮露天礦的生產接續、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，不應按照新建礦山的原則進行境界選擇。應該考慮后期轉井下開采，還應該進行整體經濟性分析。根據礦山實際情況，以企業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。