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一般露天矿的剥采比(露天矿山经济合理剥采比)

一般露天矿的剥采比(露天矿山经济合理剥采比) 效益比较法与露天矿剥采比

包括新开发的原生矿和砂矿,以及再生废石堆和尾矿库,露天采矿场是由图1所示的底部和边坡界定的开拓空室,决定了矿山的生产能力、服务年限和开拓方式。

图1露天矿剥离边界在剖面上的示意图。

图中黑色表示矿体,深灰色表示的范围为矿产品的增量,浅灰色表示的范围包括岩石剥离的增量。

1913年,德国开始控制水平煤层和铁矿上覆岩层的最大允许厚度。1929年,前苏联的Stephensenko确定境界剥采比和平均剥采比不应大于经济合理剥采比,提出了急倾斜矿体露天矿深度理论。后者已被世界各国采用多年[1]。

所谓剥采比,是露天开采境界内剥离岩石量与采出矿石量的比值,包括:

平均剥采比:总剥采岩石Vp与总矿石Ap的比值;

分层剥离比:水平分层中岩石剥离量与矿石量之比;

生产剥采比:某一时刻岩石剥采量与开采量的比值;

剥采比:岩石剥采增量△V与矿石剥采增量△A之比;

经济剥采比:经济允许的最大剥采比。

传统的确定露天开采境界的方法是根据开采、装载和运输的要求确定露天矿底部的宽度,依靠边坡的稳定性来保证运输的顺利进行,然后制定露天矿的最终方案。这只是设计一个露天采矿场的技术内容,还必须满足经济合理性的要求。在我看来,上述被矿业应用了近八十年的方法,至少有以下三点值得深入研究。

第一点是,除了国家剥采比是一个具体指标外,其余剥采比都是派生指标,不应与前者并列。例如,平均剥采比是开采边界内总剥采量与总开采量的比值,分层剥采比的加权值之和是全矿的剥采比,剥采比的产量是平均剥采比在时间上的发展。

第二点,任何剥比都要服从相应的经济规律,不存在不经济不合理的剥比。

再次,如果各种剥采比都有必要独立存在,就不应该模糊它们之间的关系。

陈晓卿等作者提到“境界剥采比不大于经济合理剥采比”的关键点是“境界层矿石露天开采成本不高于地面开采成本”[2]。将露天开采的经济效益标准与露天开采的经济效益标准联系起来是可能的,但这不是对问题的正面回答。其次,把生产成本与市场价格的比较作为开采边界的决定因素,只求使企业收支平衡有余,而不与宏观效益挂钩,这样在矿产品价格剧烈波动时就会迷失方向。由于传统剥离态概念的这些模糊性,必然会在矿产资源利用和投资控制上有所欠缺。笔者认为效益弹性法可以弥补这些不足,从而为露天矿设计者和经营者提供可以自由使用的工具。在技术可行的前提下,露天矿的设计有以下两个要点:

第一,根据目标市场价格,平均剥采比应保证露天矿能够入不敷出并有所盈利,即:

[1]

其中是从块段获得的产品数量;

是产品的目标市场价格;

是区块剥离、开采和加工的成本;

第二,在剥离边界上,矿产品增量与成本增量之比不低于矿产品的收益弹性指数[3],即:

[2]

这个约束的最优解是:

[3]

时变收益弹性指数是资源配置影子价格的倒数。这是前苏联专家斯蒂芬森科和现在大部分矿山设计规范都没有涉及的概念。根据效益弹性指标推导分层剥采比和生产剥采比的方法与此类似,此处不再赘述。

任何独立核算单位都需要量入为出,所以上述第一个要求和结果是明确的。但在企业的盈利方案中,剥采比的高低可能被总效益所掩盖,因此需要根据经济效益原则严格控制。

是在M块上设坑每米增加的矿石吨位;

是岩石剥离同时增加的吨位;

此时,是每吨矿石的加工成本;

此时是每吨岩石剥离的成本;

是此时矿石的品位;

此时为矿产品金属含量、采矿贫化率、金属选冶实收率的修正系数:

所以[3]的分母可以写成

[4]

式[3]的分子可以写成

[5]

反转公式[3]的分子和分母,得到:

[6]

将[4,5]进位到[6]。

() /= [7]

也就是

() = [8]

或者

- [9]

分[10]两边,得到经济合理的状态。M点剥离比的表达式为:

[10]

从公式[10]可以看出,如果以表示经济合理性的效益弹性指标为标准,则状态剥离比指标为其因变量。可见,矿山能否露天开采,如何确定其边界,可以在效益弹性指标的基础上优化方案,而最佳边界剥采比只是这个最优方案的剪影。

顾等人提出的实用边界优化算法,从整体合格矿量中剔除局部不合格矿块,与笔者提出的效益弹性法具有相同的技术效果。但本文选择方案的经济标准是净现值最大化[4],即着眼于企业的利润而不是宏观效益(见采矿对策7.1.4节),因此会损失一部分可开采的贫矿。

在过去宏观效益意识淡薄,没有掌握相应操作方法的情况下,用剥采比指标控制岩石剥采量是简单可行的。但目前矿业开发中强调宏观经济效应的意识已经比较清晰,计算技术可以说是绰绰有余。保留模糊的剥离比指标就像保留秸秆和小米的比例一样没有必要。建议今后改变[1,2,3]的收支平衡和效益弹性指标,优化露天开采方案。

[1]李宝祥等人编辑。:《金属矿床的露天开采》,冶金工业出版社,第一版,1979年。

[2]陈晓卿主编:金属矿床露天开采。冶金工业出版社,2010年版,第136-137页。

[3]效益弹性指数是单位成本获得的矿产品数量的下限。——本文作者注。

[4]顾等:露天金属矿山境界优化实用算法。中国选矿与选煤网咨询频道。

 

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