石宝铁矿采场前期生产剥采比选取

代培虎　国　燕　司丽瑞

(包头市石宝铁矿集团有限责任公司)



石宝铁矿采场前期生产剥采比选取

代培虎国燕司丽瑞

(包头市石宝铁矿集团有限责任公司)

针对石宝铁矿面临采场改造中的生产成本增加、产品价格下降、公司经济效益下滑的问题，对采场生产剥采比的选取进行了研究和分析，提出了降低生产剥采比的生产组织措施。降低了生产成本，保证了公司的预期经济效益。

生产剥采比技术改造生产成本

石宝铁矿位于我国北部内蒙古达茂旗草原，隶属于包头市石宝铁矿集团有限责任公司，始建于1988年，以采选业为主，是内蒙古自治区最大的地方铁精粉生产企业。经过多年的发展，现已形成了年采矿400万t，生产铁精粉130万t生产规模。

截至2014年初，共形成两个相互独立的露天采场，分别为西采场和中东采场。西采场最低开采标高为1 572m，最高开采标高为1 690m，下部共有5个作业平台，生产剥采比为1.5t/t，相对2004年设计1 620m以上已全部靠帮。中东采场最低开采标高为1 560m，最高开采标高为1 710m，下部共有5个作业平台，生产剥采比为0.86t/t。相对2004年设计1 608m以上已全部靠帮。

矿山设计露天底标高为1 500m，距离闭坑还有5～6个台阶(台阶高度12m)，矿山已经进入后期开采阶段。

矿山深部地质勘探表明，矿体在1 500m以下有较大的延深，深部资源还可以延长矿山服务年限7a，使矿山稳产10a。采场继续向下延伸，需要修改原采场露天境界,设计推荐的生产剥采比由改造前的1.5t/t提高到3.5t/t，剥岩量大幅增加，生产状态发生了较大变化，采场的设备数量、设备效率、生产组织都需要重新核定,特别是对矿山的经济效益影响较大,需对剥采比进行优化选取。

1　确定合理的生产剥采比

(1)按照2014年中冶京诚(秦皇岛)工程技术有限公司对石宝铁矿采场境界扩帮技术改造工程设计，境界在西采场的南帮，最大外扩宽度254m,露天底向下延伸了72m,其中西采场向下延伸了84m，中、东采场向下延伸了36m。采场外扩后，新增矿石2 135.12万t，新增岩石9 288.98万t，增量剥采比为4.35t/t，全矿平均剥采比为2.43t/t。上部扩帮段采用陡帮开采，下部采矿段按正常的缓帮开采作业。生产剥采比为4.0t/t，采用p-v图均衡方法，初期按4.0t/t剥采比生产4a，第二均衡期为6a，生产剥采比为2.125t/t，后期(3a)生产剥采比小于1.17t/t。经设计综合，初步确定生产剥采比初期为3.5t/t，生产期为5a。

(2)鉴于2015年铁矿石的市场行情，矿山按3.5t/t组织扩帮作业成本压力较大。因此建议在保证矿山后期生产不会造成采剥失调的前提下，进一步降低生产剥采比。依据降低前期生产剥采比的分析，按较低的生产剥采比生产1～2a，然后按重新均衡的生产剥采比生产，要求矿山后期生产稳定可靠。

(3)根据矿山的成本压力区，矿山初期的生产剥采比为2.0～3.0t/t较为合适。设定先按 2.0,2.3,2.5,2.8和3.0t/t的生产剥采比生产2a，然后根据采场空间情况重新均衡生产剥采比。均衡方法采用p-v曲线图法,选取一个较为合理的方案，再通过编制采剥进度计划进行进一步验证采场空间关系，从而确定一个较优方案实施。

2　典型的生产剥采比均衡方案分析

2.1方案一

矿山按2.0t/t生产剥采比生产2a后，矿山结余的矿石量为3 537.51万t，岩石为8 854.43万t。依据各分层矿岩量数据利用p-v图法对该方案进行了生产剥采比均衡，见图1。

均衡期分为3个阶段，第一期为3a，生产剥采比为4.5t/t；第二期为3a，生产剥采比为3.5t/t；第三期为2a，生产剥采比为1.0t/t；以后降到0.5

图1　按剥采比2.0 t/t生产2 a后的p-v曲线

以下。该方案由于头2a生产剥采比较低，退后的剥岩量较多，均衡时，前3a的生产剥采比将达到4.5t/t左右，并且第二均衡期的生产剥采比也高达3.5t/t。虽然可以缓解前期成本压力，但是矿山生产组织较为复杂。

2.2方案二

按2.5t/t生产剥采比生产1a后，矿山结余的矿石量为3 857.51万t，岩石为9 494.43万t。依据上述各分层矿岩量数据，利用p-v图法对该方案进行了生产剥采比均衡，见图2。

图2　按剥采比2.5 t/t生产1 a后的p-v曲线

均衡期分为3个阶段，第一期为5a，生产剥采比为3.8t/t；第二期为3a，生产剥采比为2.8t/t；第三期为2a，生产剥采比为0.8t/t；以后降到0.5以下。该方案第一均衡期为5a，生产组织及人员配备较为合理，剥采比为3.8t/t，略高于3.5t/t。比较接近设计方案。

2.3方案三

按2.5t/t生产剥采比生产2a后，矿山结余的矿石量为3 537.51万t，岩石8 543.43万t。依据上述各分层矿岩量数据，利用p-v图法对该方案进行了生产剥采比均衡，见图3。

均衡期分为3个阶段，第一期为3a，生产剥采比为4.5t/t；第二期为3a，生产剥采比为3.3t/t；第三期为3a，生产剥采比为1.0t/t；以后降到0.5以下。该方案均衡期结果与方案一较为相似。

2.4剥采比选择

上述分析表明，石宝铁矿前期如果按较低的生产剥采比生产，对矿山下一步的扩帮计划影响较大，生产剥采比会陡然升高，最高达到4.5t/t，生产剥采比的大幅升高，给矿山的设备投入、技术人员的配备和生产组织管理都会带来不便。从p-v曲线图可以看出，第一均衡期的生产剥采比均较高，并且均衡时间较短(3a左右)，给矿山管理造成影响。上述几个方案的特点是，随着生产剥采比的增加，矿山第一均衡期的时间逐渐增加，并且生产剥采比在逐渐减小。该矿扩帮作业是在空间小，开采强度大的条件下进行的，减少扩帮作业开采强度是保证技改工作完成的关键。据此，推荐采用按2.5t/t生产剥采比生产1a后，再重新均衡的方案。该方案均衡期分为3个阶段，第一期为5a，生产剥采比为3.8t/t；第二期为3a，生产剥采比为2.8t/t；第三期为2a，生产剥采比为0.8t/t；以后降到0.5以下。

图3　按剥采比2.5 t/t生产2 a后的p-v曲线

3　采场生产期空间关系模拟

为了验证均衡结果的合理性，对推荐方案作业条件编制了采剥进度计划，模拟采场生产期(10a)的空间关系。采剥进度计划为：矿石量按设计不变，320万t/a，主要调整岩石量。

2015年3个采场总剥采比2.5t/t，剥采总量1 120万t/a。中东采场矿石220万t，岩石440万t，剥采比2.0t/t；西采场矿石100万t，岩石360万t，剥采比3.6t/t。因剥岩量较小，西采场扩帮水平1 680～ 1 640m，中东采场计划主要在北帮扩帮及固定公路上,扩帮水平1 690～1 572m,贯通了矿石运输道路，南帮扩帮水平1 670～1 620m。

3.1第一期5 a(2016—2020年)

第一期3个采场剥采总量1 536万t/a，按剥采比3.8t/t排产，情况如下。

2016年中东采场矿石190万t，岩石380万t，东采场开拓1 560～1 548m新水平；西采场矿石130万t，岩石836万t，开拓1 560～1 548m新水平，东帮扩帮至1 650m水平。

2017年中东采场矿石180万t，岩石360万t，中采场开拓1548～1536m新水平;西采场矿石140万t，岩石856万t，东帮扩帮至1608m水平，贯通了西采场与中东采场的连接。

2018年中东采场矿石150万t，岩石300万t;西采场矿石170万t，岩石916万t，开拓1 548～1 536m新水平。

2019年中东采场矿石150万t，岩石300万t，中采场开拓1 536～1 524m新水平，东采场开拓1 548～1 536m新水平;西采场矿石170万t，岩石916万t，开拓1 536～1 524m新水平。

2020年中东采场矿石150万t，岩石300万t;西采场矿石170万t，岩石916万t，开拓1 524～1 512m新水平。

3.2第二期3 a(2021—2023年)

第二期3个采场剥采总量1 216万t/a，排产结果如下。

2021年中东采场矿石150万t，岩石300万t，中采场开拓1 524～1 512m新水平，东采场开拓1 536～ 1 524m新水平；西采场矿石170万t，岩石596万t，开拓1 512～1 500m新水平。

2022年中东采场因岩量锐减没有排产；西采场矿石140万t，岩石536万t，开拓1 500～1 488m新水平。

2023年西采场矿石170万t，岩石596万t，开拓1 488～1 476m新水平。

从排产情况来看：第一期5a(2017—2019年)剥采比3.8t/t，采场模拟生产空间比较紧凑，对生产组织管理要求较高；第二期中东采场、模拟生产空间较为宽松，剥采比有较大调整余地。

4　结　语

通过模拟生产验证，所选方案结果可行，但在实际生产中因诸多不确定因素影响必定会与模拟生产有出入，要根据生产实际情况予以适当调整，最终应以年计划为准，以月计划为指导来组织管理。2015年矿山按该研究方案制定了生产计划，经过1a的生产实施，矿山扩建改造工作已经全面展开，采场外的新建运输通道已经基本建成，2016年计划生产剥采比为3.0t/t，待铁精矿价格企稳回升后，适时将生产剥采比提高到预定数字，确保矿山生产稳定的开展。

2016-03-14)

代培虎(1975—)，男，工程师，014511 内蒙古包头市达茂旗石宝镇。