利用计算机辅助经济分析选择采矿方法.pdf

不 矽 亥 暂， {，牌 磊 一 多 6利用计算机辅助经济分析选择采矿方法 R． R． 9 - 蓐． ， 尺尺 ‘ 阿曼 苏丹 卡布斯 大 学 彳 ’ 一 ， J 摘要矿 山设计 的 目的 在 于确 定开拓 方式 、 选择 一种或 多种采矿 方 法回采 矿石 。其 中一 部分 是 采矿 生产 计 划 ， 包括采 矿 工作 量 、 生产 成 本和 预计 的年 收 。本 文 旨在 利 用所 开发 的计 算机 模型 ． 对矿山设计的速些方面进行检验 。这些模型可对连续矿体的单个或争十采场进行设计 并 完成 经济分 析 关 键词矿 山设计计 算机 模粗经济分折 C , c mp e r a s s i s t e d e c o n o mic a n a ly s i st o s e l e c t a s t o pn gme t h o d R ． R，Ta t iya ＆ 】 I t a I ． Q 日 b o 0 s U n i v e r s i t y ， s l d n a 0 f 0 m锄 g I 3 “ RACT T h e u 】 e a h n o f ami n e d e s i g ni s e r mi n et h e d e 阳I 。 P n I ltw o r ki n v o l v e d a n d陀s 0 忸优 s r e q u i e d b y 8 d o n g 0 仆 e n l o r s p e c i fic a l t e r n a t i v e s．A p a r t 0 f t h e p r o c e s si st h e p r 0 d n o f Ⅱ 1 i r Ii 】 l唱 p i a n O, e s C O rt s ，a I l o u t J r te o ft h e a m mt o f诎a n d i n v o l v e d a Bw 以 留 p 日 ft h e r 脚咖 鹄 e p e c t e d． p a p e a i mst o曲【 I l et h e s e a s p e c t s o f m i n e d e s ％ n u s i n gt h et e m pt e r I n D d 出 d e 印e d ． m瞄e 如 a r c c a p a 。 f 出 n g a r ． d p 巳 n g ∞0 唧 I a l y s i s f o r 0 1b O I “ n r e s t o p e s f o r a o m 试r L u 0 u s。 b KE Y WORDSⅡ 1 i r Ie d e s i 舭 ．c o m u t l “ Ⅻ 蒯 i r Ig．e c 0 I ． Ⅲ I a l y s i s l 目 的 利用计算机辅助经济分析系统对一采铜 联台企业 的一 小部 分矿 床采用 1 分段 空场 法、 2 深孔空场 潜孔 采矿法、 3 留点柱的 水平分割法 进行 了模拟 回采 的经济 分析 以 选择最佳 的采矿方 法。 本文 提 出 的经 济 分 析包 括 下 面 一些 内 容 1 按一种 采矿方 法预 测单 个采 场的单 位采矿成本 ； - 3 2 2 按一定 的矿 山产量计算利润 ， 并在生 产边界利润和 现值计 算基 础上 ， 同 其它 采矿 方法进行 比较 3 选择 一种 最佳采矿方法 。 分析程 序由具有 带图形功能 的 F o r t r a n 7 7 语言编写。 2 输入数据 。 输人数据分模型参数和设 计参数两种 。 模 型参数指矿体在某特定水平 的形状和 矿体倾角。 世 界 采 矿 快 报i 第} 5 卷 1 9 年 第3 期 总 第蜘期 1 i 维普资讯 设计参数包 括采场 设计 的技术 指标 、 采 场尺寸 、 设备 尺寸 、 各 工作面 尺寸 及其方 位 。 用于采场设 计的详 细参数 已在各 种文献 中讨 论过 ， 这 里不 再详 述 ， 下面讨 论用于经济分析 所需的额外参数。 矿体外形 采场边 界 、 地 质储 量和 品位 作为模 型参数考虑 ， 产量 、 回采率 、 采矿成本 、 加工 成本 和金 属价 格作为 设计参数考虑。 2 ． 1 采场形状、 地质储量和品位 根据利 用地 质统计 法估 算储 量 的原理 ， 提 出了一种基于增量分析的技术来确定采场 边界 ， 可为三种 要模拟 的采 矿方法 提 出矿床 的矿 化段 。为此 ， 用该技 术选 择 的采场 边界 可作为输人 参数 ， 所 选择 的采场模 型 能提供 采场矿量和品位 参数 ， 该 方法也 可考 虑采场 内 的央 石 。 如果考 虑假设 的采场边界或根据其它矿 石估算方法得 出边 界 ， 边界 内的矿 量和 品位 就可 以确定 。 2 2 采场可采储量 为 了获取 可采 储量 ， 则 应考 虑采 矿过 程 中可以达到 的采场矿量的总 回收率。 回收率 取决于岩层 条件 、 采矿方 法 和矿体 的几 何形 态 ， 没有标准 方 法可 以用 来 预测采场 矿石 的 回收率 ， 但 可 以利用 回采储 量 的累计百 分 比 和生产 矿石的品位 。为了确 定分段和深孔采 场的可采储 量 ， 利用 了几 年来 的矿石 回收率 数据 。对于分层 充填 法采场 ， 由于点柱 不能 回收 ， 用计算 出的 回收率来评 估可采储 量。 2 3 生产能力和服务年限 采场 、 由规则跨度 的采场组成 的采区、 中 段或整个矿 山的服务年限可根据生产能力和 年工作 日数估算 。在本 文 的分析 中， 假设年 工作 la为 3 0 0天 ， 每天分三班 作业 ， 并 且可 改 变生产能力 以获取矿 山不 同的经济效果 。 2 ． 4 成本和价格 2． 4 ． 1 采矿生产成本 在特 定 程 度 的机械 化 和 生产 能力 水平 下， 可以算出单位生产成本。爰场采准成本 、 世 界采矿快 报第 l 5卷1 9 9 9年第 3期总第 蝴期 计算时 ， 凿岩 、 爆破 、 出矿 和运输 成本 按 立方 米计 ； 而在计 算 回采 成 本 时 ， 凿 岩 以每米 计 算 ， 爆 破 、 出矿和运输成本 以吨计算 。 2． 4 ． 2单位成本计 算 单位时间 的设备 费用包括 电力 能 源 、 人员工 资、 备件 、 易耗品 和维修 费 ， 设 备使用 费用可从其 它矿 山获取 。 利用产量／ 人 班和每 台设备的费用／ 班 ， 可以计算每 台设备 的单位生产成 本 。 对 于机 械化程度不 同的上述三种采 矿方 法， 分别计算 了其单位生产成本。 2 ． 5 机械化 程度 机械化意味着 用设备 来 完成 井下作 业 ， 设备能力通常与其规格有关。针对不同程度 的机械化作业 ， 作 者对 边界 品位的影 响进行 了测试 ， 发 现 它对 矿 山经 济效 益 影 响很 大。 因此 ， 为标 明不 同的机械化水平 ， 配备 r设备 组合 。在大型 地下矿 山， 利用 斗容 很 大的铲 运机 、 多臂凿岩 台车 、 大型 自卸汽车等设 备是 不常见的。在所研 究 的这些矿 山中 ， 使用 的 设备类型是按下列方式组合的 1 级 机械 化 ， 使 用常 规 气 腿 式凿 岩 机 、 摆臂 式 装 载 机 、 电 机 车 运 输 和 直 径 5 O～ 6 0 r rl l n的 炮孔 。 ． 2 级 机 械化 ， 使 用 凿 岩 台车 、 无轨 运 输 设备 ， 如铲运 机 斗容 0 ． 7 6 m 3 或更 大 、 外形 低矮的 自卸汽 车和小 型汽 车 ， 采 场 钻 L 规格 与 1 级机械化相 同。 3级机 械化 ． 除采用 孔径 1 5 0～2 0 0 m m、 孔深 4 o m的潜孔钻机外 ， 其余设备 同 2级 机 械 化 。 2 ． 6 生产 率 矿 山生产率用产量／ 人 班来表示 。任何 一 个矿 山都 很难 满负荷 生产 ， 但设 备 的最 大 使用率可使生 产率更 高。设 计缺 陷 ， 不利 的 工作条件 ， 错误 的配置及滥用设备 、 不 良爆破 块度或缺Y _ _ i J II 练有素 人员 常是导致 生产率低 下 的原 因 。 3 3 维普资讯 2． 7采矿 固定 费用 人员工 资、 矿 山服务 费用 和 其它非 生 产 费用一并视为 固定费用 ， 并按年计算 。 2 8加工费用 可变费用和 固定加工费用都作为输 人参 数 ， 可变 的采 矿 和选 矿 厂单位 成本 已用 于计 算边界 品位 。 2． 9冶炼 回收率 为了估算最 终产 品 的产量 ， 给 定 了从选 矿厂到线材或最终 产品的加工 回收率 。在分 析 中使用 的加工 回收率数据一直采用过去采 矿公 司的生产数据 。 ． J 0 矿物／ 金属 回收率 在考虑金属或气 态 副产 品后 ， 扣 除 国 内 货物税 、 地 方 蜕或 矿 区 使用 费、 销售 费 用 之 后 ， 确定纯 金属价格 ， 以评估 总收入。 对矿石生 产 能力为 5 0 0 0 t ／ d进行 分析 。 假设在所考虑矿段服务期 间成本 和价格保持 变 。 年 固定费用 用来 计算 吨矿 总开 采成本 。 利用矿 山和选厂 的固定 和可变费用估算年赢 利 ， 同时输入利率分析 矿段 的净 现值 N P V ， 按 1 0 ％的年贴 现率计算 净现值。 3 采场设计和经济分析方法 三种采 矿方法的设计和经济分析方法如 附 图所示。这些方法一般具有下列特性 1 可用 于连续矿体 的一个或多个采场的 设计和经济分析 。首先进行单个采场的设计 和经济分析 ， 在此基础上 ， 进行 多采场设计和 总经济效益 分析 。 【 2 采场 设计 提供 了平面 、 横 剖面 和纵剖 面设计 图 ， 在采场设计 的基础上 ， 计算采 准和 回采工作量 。 3 首先计算采 准平 巷和 天井 的进 尺 ， 利 用这些工程 的具 体 数据 ， 计算采 准工 程 的总 体积 ， 采 场体积减 去该 体积后 即为采 矿量 。 4 在分段 采 场 ， 估 算 凿 岩 、 爆 破 及 装 运 量 34 - 5 在深孔采场 ， 除了上述各项外 ， 还需 计 算深 L 凿岩量 6 在分层充填采场 ， 矿石块度 、 采 场内及 各主要 开采 中段 的装 运 工作 也 需 考 虑。 同 时 ， 还包括必须 的充填和支护工作 。 7 一旦计算 了采场 回采 所有 必须 的工作 量 ， 根据生产费 用估 算采场 的 总开采 费用 及 吨矿生产成本 。 8 】 根 据生产费用 、 输 入 的可 变 费用 和 回 收率 ， 计算边界 品位 。 不 是 l是 l 计算总矿量、 品位和金属量 l l 计算采矿成本 生产或总成本 l 附 图分段 、 深 孔和分 层充填 采 矿法 采 场设计 与经 济 分析漉 程 图 9 上述工作重 复进行 ， 直到 完成 最 后一 个采场 的分析 。接着 ， 进行 包括 所 有采 场 的 采 区的总体经济分析 ， 包括 总 回采 量 、 平均 品 位 、 边 界 品 位 和 吨 矿 生 产 成本 。 q 根 据年产量计算采 区的服务年限 计 世界 采矿快 报第 l 5卷l g 9 9年第 3期总第 4 5 0期 音 维普资讯 算吨矿开采 成 本和生 产边界 利润 ， 根据年 收 入与支 出确定年效益 。 d 螂 设 在 采 区 的服务 年 限 内年 收 益 不 变 ， 按规定利率来估算 收益／ 亏损 的净现值。 ㈦ 根据设备性能指标及其价格计算所需 设备数 量 包括备 用设 备 和总投资 ， 该 计算 由专 门程 序 完 成 。 4经济分析 对于 6个连续 采 场 ， 用 质量分 析法 获得 的品位和储 量进行 计 算 ， 与 采场设 计 和经 济 分析 相关 的输 人参 数如前所述 模型参数保 持恒 定 ， 但设计参数 可以变化 。 4 1 经 济分 析结果 这些计算模 型 以表 l 一4的方式给 出 了 经济分析结 果 。首 先 ， 给 出单 个 采场 的分析 结果 、 然后评价 采 区的 总体 经 济效果 。任何 生产能力 水平 即人 工效率 、 机械设 备效 率 的经 济分 析都 可 以被 计算 ， 本 文描述 的结果 是按 生产能力不大于 7 0 ％给出的。 表 1 垂 直走 向布置 的分 段采 场 采准工程计算输出明细表 采准 工程名 称 长度 m 放 矿点总 长 回采平 巷 溜矿槽 下盘 平 巷 水平 采 准工程 总量 垂 直采 准工程 总量 底 吉 I } 分 段凿岩 平巷 底 部 分 段 下盘 切 割 平 巷 和切割 天井 底 部分 段 总采准 量 上 都分段 凿岩平 巷 上部 分 段 下 盘切 割 平 巷 和 切割天 井 上 部分段 总采准 量 顶柱分段 采准量 顶柱分段 下盘 平巷 顶柱特 段 总采 准量 采场 总采 准量 8 8． 00 7 8 5 0 7 3． 6 0 3 6 5 0 3 6． 5 0 6 5． 3 5 3 7 8 4 5 1 2 1． 8 4 7 2 3 6 7 5 1 7 3 0 5 2 3 o 0 0 2 0 8 ∞ 8 0 0 3 8 3． 3 0‘ 3 0． 71 3 o． 0 0 2 2 4． 0 4 9 3 椰 3 0 8 7 1 21 4 7 【 05 6 8 5 *辅 助 平巷 世界采矿快报第 l 5 卷1 9 9 9 年第 3 期总第 4 5 0 期 表 2 采场 采准 工程量 和垂 直走 向布 置 的分段 采场 成本 分折 明细 表 释 R o _ I 阿曼 里亚尔 M 一 百 万里亚 尔 表 3 垂 直走 向布置 的分 段采 矿法 采 场技术 经济 指标 技术 经济指 标 量值 回采率 ， ％ 8 8 采 场 回采 量， t 平 均铜品 位 ， ％ 盅 属含量 ． t 总 收 ． R O 总采矿 费用 ， R O． 生产边 际利润 ． R O 2 7 0 3 0 9 0 0 【 ． 1 3 2 5 5 3 7 2 l 0 啪M 0 2 4 0 9 M 0 8 4 3t 8 I 表 4 垂 直走 向布 置 分段 采矿 法 采场 分析 矿段 总 的技 术经 济分折 明细 表 机械化 程度 ． 1 生产 章水平 7 0 ％ c u 边 界 品位 0 4 3 3 ％ 可变 成本 0 8 1 5 RO ／ t c u平均 品位 0 7 5 0 ％ 采场 总矿 量 1 3 8 4 7 2 ． 0 t 矿 石 日产量 5 t O t 1 。 方案一 分段 采场 拄 术经 济指标 盅 属 回收量 ． t 8 7 3 6 生 产边 际利润 MR O／ a 仅考 虑可变成 本 2 7 8 8 6 生产边 际利润 MR 0 ， Ⅱ 仅考 虑总采 矿成本 2 ． 】 6 0 6 生 产边 际利润 MR O／ a 考虑 采选成 本 一2 4 8 4 4 吨矿采 矿总成 本 r iO 【2 3 4 4 采选 吨矿 总成 本 a O4 3 3 1 1 被 分析矿 段的 t e v MR O 一2 ． 0 9 5 】 被 分析矿 段的鼹务 年限 0． 9 2 4 表 1 显 示 了 一个 采 场 的采 准 工 程 量 ， 这 包括 采场 内必须 的水平 和垂 直采 准工程。 表 2显示 了如表 1所述 的采 准 工程量 ， 3 5 维普资讯 以 表示 ， 详细描述 了如凿岩 、 爆破 、 出矿和 提 升工作 ， 每 项作 业 的单位成本 按机 械化程 度 l的生 产能力为 7 0 ％来计算 ， 并 计算 了总 的生产费用 、 吨矿开采成本 和边界品位。 除去产量 和各 采 场相 关的成 本 分析 外 ， 其 它技术经 济指标 如表 3 ． 包 括金属量 、 年收 益和 生 产边 际 利 润 只考 虑 生产 成 本 。因 此 ， 各采场 的经 济分析按该 方法进行 。 表 4给 出 了被分 析 采 区 的经 济 分析 结 果 ， 显示 了总品位 、 可采矿量 、 开采 总费用 和 吨矿成本 ， 采 区服务年 限和 根据开采 该采 区 将 得出的净 现值。 4． 2 三种采矿方法的经 济比较 表 5列出 了三种采 矿方 法的技术经 济分 析结果汇总 。 表 5 兰种采矿浩技术经济分析 比较 技术经济参数 分段法深孔法 分崖充填 来 嚣总矿 量 ． M t F 均 品位 ． ％ 0 边 界品位 ． ％ 金属 I 亟 l 收量 ， t 生产 边际利 润 ， M R O ／ a 仅考虑 可变 采矿成 本 J 生 产边际 利润 ， MR O ／ a 考摩 总采矿 成 本 生产边 际利润 ， MR O ／ a 考 虑采 造成 车 分析果 区 N ， MR O 采 区服务年 限 ． I 3 8 6 I ． 5 8 6 I ． 3 2 2 0 7 5 0． 7 0 0、 7 ,6 0． 4 3 0 3 5 0 5I 宕 7 3 6 94 6 6 8 6 l 6 2． 7 8 8 6 2 8 9 5 2 2 5 8 9 0 2． 1 6 6 6 2． 2 6 7 2 1 96 1 0 2 4 8 4 4 2． 1 7 7 5 2． 7 6 5 8 2 ∞ 5 l 一 2 0 8 7 5 2． 2 2 8 3 0 9 2 4 I ． 0 5 7 0． 昭 I 从表 5可见 ， 在矿 山设计 阶段决策时 ， 利 用计算机模型可得出如下结论 深孔采场允许 的边 界品位 较其 它 两种 方法低 ， 可得到更大 的回采量 ， 更高的金属回 收率 ， 更 长的采场服务年限 ， 损失率最低。 当考虑了采矿总的可变成本时 ， 三种采 矿方法采矿 生产边 际利 润均 为正 值 ， 加 上采 矿固定成本同样也为正 的生产边际利润 。在 这两种情 况下 ， 深孔采 场的生 产边 际利润 最 3 6 高 ， 若计人选 厂总 费用 固定 和 可变 、 对 ， 生 产 边 际利 润 为 负 值 ． N P v的贴 现 率 为 1 0 ％ ． 矿床这 一部分 总体品位低 C u0 ． 7 7 ％ 是生产边际利 润为 负值 的一个 原 因 ， 然而 高 固定费用的选 厂也是原 因之 一。提高选矿 回 收率能扭转 这 一局面 。同样 ． 将 采场 生 产能 力提 高 到 5 0 1 3 O t ／ d以 上 分 析 中 已 考 虑 到 了 ， 也 能 扭 亏。 目 前 ， 矿 山 生 产 能 力 为 3 5 0 0 t ／ d ， 矿 山有 能力 达到这一 目标 。 三 种 采 矿 方 法 的 边 界 品 位 介 于c u 0 ． 3 5 ％ 0 ． 5 ％之 间， 针对这部 分矿 床建立起 来的边界 品位 与矿量 的关 系 ， 表 明进一 步 提 高边界品位将使 回收矿量显著减少 。 将生 产能 力从 7 0 ％提 高 到 1 0 0 ％ ， 并 不 能取得 正的生产边 际利 润 ， 这也 是不 切台 实 际 的 。 5结 论 计算机辅助采场设计和经济分析为采 矿 方法选择提供 了基础 ， 其矿床 的储 量是 通 过 地质统计或任何其它方法进行估算可获利开 采 的 。 利用该方法 ， 可 准确评 估 采准 和采 矿 活 动 ． 根据采矿 公 司的成本 报告 推导 出各 种作 业的单位 成本 ， 由此形 成 了选取采 矿方 法 经 济决策的依据。 此外 ． 计算 每个采场各 项作业 的能力 为 未来设计提供 了更准 确的 资料 ， 准 确性 的提 高可以把矿 山扩建或新建的投资风 险消 除或 降至最低程度 。 经济 可行 的采场 设计 同 多种 因 素相关 ， 今 天满 足一定经济要求的设计 明天可能 不再 可行 ， 反之亦然 。为此 ， 努力 保持 这些 采场的 设计模 型有足够 的适 应性 ， 利用 不 同的经 济 和设计参数相互 比较 ， 这种方法 能 在变 动 的 条件下提供多个方案 ， 以供择 优。 ● 王宁译姚必鸿枝 世界采矿快报第 l 5卷1 9 9 9年第 3 期总第4 5 O 期 维普资讯