生产露天矿山扩帮开采境界合理性的分析

文振明

(中冶北方工程技术有限公司，辽宁 大连 116600)

0 引言

目前我国大部分的大型露天铁矿山经多次设计和改造，均已进入深凹开采阶段。例如，鞍钢矿业公司齐大山铁矿采场深度300 m以上；本钢南芬铁矿采场深度约400 m；太钢尖山铁矿采场深度约300 m。

这些大型露天铁矿山，随着勘探程度的提高，在深部相应获得了一定类型和数量的资源/储量。经调整开拓运输系统、改进露天采剥工艺、边坡稳定控制等措施后，具备露天矿扩帮延深的技术条件。而露天矿山扩帮开采境界是矿山生产依据的基础，关系到矿山的投资收益和开采的经济效益，因此，确定生产露天矿山扩帮开采境界的合理性至关重要。生产露天矿山扩帮开采境界的确定涉及矿体赋存条件、矿区资源条件、后期是否转入井下开采、矿山正常的生产接续、当前开采装备水平、扩帮过渡的时机和矿山的外部条件等多种因素，与新建矿山露天境界需考虑的因素有很大的区别。因此，对生产露天矿山扩帮开采境界的确定需要从多方面进行分析比较论证，并对多方案进行优化，选出适合具体矿山的最佳露天扩帮开采境界，从而达到资源的有效利用，并创造最大的经济效益。

1 扩帮境界合理性分析实例

1.1 矿山概况

国内某露天铁矿是一个规模巨大的鞍山式沉积变质贫铁矿床，资源储量丰富，全矿床地质储量17.63亿t，全矿床地质平均品位30.35%。经过多年的开采，截止到2019年末露天境界内矿石量约1.6亿t，根据目前的矿山开采计划，服务年限不足10年。

露天开采境界外赋存大量的挂帮矿和深部矿石资源，为了开采回收这部分资源，在当前铁精矿市场行情下，是扩帮露天开采还是直接转入井下开采，需进行全面的技术经济分析。从而为矿山下一步对资源综合利用的决策提供依据。

1.2 确定露天开采境界

按照境界剥采比不大于经济合理剥采比的原则圈定扩帮露天开采境界。经济合理剥采比的计算方法有多种，不同方法适用于不同的开采条件，主要有成本比较法、储量盈利比较法和盈亏平衡法[1]。

成本比较法以露天开采与地下开采的矿石成本为计算基础；储量盈利比较法综合比较露天和地下开采的盈利情况，来保证圈定范围内的矿量采用露天方式开采获取的利润优于采用地下方式开采获取的利润；盈亏平衡法适用于单一露天开采的情况，保证圈定的露天境界经济合理。根据矿山实际经济指标，参考国内地采矿山生产成本，经计算确定的经济合理剥采比见表1。

表1 经济合理剥采比计算表

根据矿山的实际情况，境界外赋存有大量的资源，后期肯定转入井下开采，因此，该矿适合采用盈利比较法计算的经济合理剥采比，确定露天开采境界，保证矿山开采的整体利润最大化。

设计根据建立的矿区三维数字模型，并依据矿山采剥计划图、境界边坡参数和经济参数作为设计境界的基础，利用Whittle软件根据收益因子调整生成一系列境界，按经济合理剥采比4.87 t/t，最终确定扩帮方案终了境界露天底标高为-345 m，平均剥采比2.21 t/t。扩帮方案对比原境界增加矿石量7 854 万t，增加岩石量约2.2 亿t。境界矿量对比见表2，扩帮境界示意图见图1。

表2 露天扩帮境界矿量对比表

1—原始地表；2—开采现状；3—不扩帮开采境界；4—扩帮开采境界；5—不扩帮境界内矿石；6—不扩帮境界内岩石；7—扩帮境界增加的矿石；8—扩帮境界增加的岩石；9—境界外矿石

1.3 扩帮露天开采境界合理性分析

确定的扩帮露天开采境界增加7 800 万t矿石，增加岩石量约2.2 亿t。增加部分的平均剥采比为2.8 t/t，远小于计算的经济合理剥采比4.87 t/t，可增加矿山露天开采服务年限。但是扩帮开采境界的岩石均在上部，矿石均在下部，前期需要大量剥岩，扩帮7至8年才能大量见矿。

因此，利用经济合理剥采比确定的露天境界，实际上是采用的静态计算,确定的最终开采境界仅能作为参考境界。由于未曾考虑开采时间因素和开采过程,需要进行详细的经济分析。

1.4 扩帮开采境界经济效益分析

扩帮开采境界如何扩帮过渡，何时扩帮过渡，如何均衡过渡期剥岩量及生产剥采比增加等，是决定扩帮过渡开采境界经济合理性的重要参数，必须妥善解决。上述各主要参数之间相互联系，较为复杂，只有通过详细的排产验证，进行多方案比较方能确定[2]。为了对扩帮开采境界的合理性进行分析，对扩帮境界编制逐年矿岩产量，计算逐年成本和盈利情况，见表3。

表3 扩帮开采境界逐年经济效益计算表

续表3

通过编制详细的扩帮开采方案，确定逐年矿岩产量，并计算逐年的矿岩成本、经济效益的计算结果可知，按8%的贴现率计算，贴现后可盈利2.37 亿元,但财务内部收益率仅为10.6%，说明扩帮开采境界效益一般，抗风险能力较差。初期需要投资5 000万元，前7年剥离岩石成本高达15.7 亿元。而且矿山迟早要转入地下开采，采用露天扩帮开采方式还存在采场、排土场征地动迁等一系列问题。因此，通过动态的经济效益计算结果分析，按照境界剥采比不大于经济合理剥采比所确定的生产矿山扩帮露天开采境界并不完全合理。

2 结语

1)露天矿合理的境界是矿山开采中非常重要的依据，它直接影响企业的经济效益。要实现企业利益最大化，就要充分考虑影响矿山露天开采境界确定的各种因素，根据技术上可行，经济上合理的准则，经多方案比较后确定合理的适合具体矿山的开采境界。

2)对于生产露天矿山进行露天扩帮开采境界确定时，除了需要考虑经济合理剥采比计算外，还应根据矿体的赋存条件，进行扩帮方案经济效益分析、考虑后期转井下经济效益分析，计算不同情况下的矿山经济效益，并在此基础上根据矿山实际开采情况和资金情况进行选择判断。

3)生产露天矿扩帮开采要慎重，需要考虑露天矿的生产接续、合理的扩帮位置、适时的扩帮时机等因素。露天扩帮开采一旦开始，意味着大量金钱的投入，半途而废几无可能[3]。

4)深凹露天扩帮开采境界，不应按照新建矿山的原则进行境界选择。应该考虑后期转井下开采，还应该进行整体经济性分析。根据矿山实际情况，以企业效益最大化为最终目标，选择合理的露天扩帮开采的最终境界。