应用工程经济原理选择采矿方法.pdf

Se rie s No ． 41 5 J a n u a r y 2 0 1 1 金 属 矿 山 METAL MI NE 总 第4 1 5 期 2 0 1 1 年第 1 期 应 用工程 经济原理选择 采矿 方 法 许正元 西藏中凯控股集团有限公司 摘要针对传统的采矿方法3 步选择法存在的弊端， 把工程经济原理中的盈亏平衡点法和价值工程法引入 采矿方法选择中， 把原来定性的比较进化成定量的分析， 用直观的数字来评价采矿方法的优劣。 关键词 工程经济原理 采矿方法盈亏平衡 点 价值工程 S e l e c t i o n o f M i n i ng M e t ho d wi t h App l i c a t i o n o f Eng i n e e r i n g Ec o no m i c Pr i nc i pl e Xu Zh e n g y ua n T i b e t Z h o n g k a i H o l d i n g G r o u p C o ． ， L t d ． Ab s t r a c t I n v i e w o f d i s a d v a n t a g e s o f t r a d i t i o n a l t h r e e s t e p s e l e c t i o n me t h o d f o r mi n i n g me t h o d，t h e b r e a k e v e n p o i n t me t h o d a n d t h e v a l u e e n g i n e e ri n g me t h o d i n e n g i n e e ri n g e c o n o mi c p rin c i p l e a r e i n t r o d u c e d i n t o t h e s e l e c t i o n o f mi n i n g me t h o d ．T h e o ri gin a l q u a l i t a t i v e c o m p a r i s o n i s d e v e l o p e d i n t o t h e q u a n t i t a t i v e e v a l u a t i o n ， w h i c h C a l l i n t u i t i v e l y e s t i m a t e t h e me ri t s a n d d e me ri t s o f mi n i n g me t h o d wi t h f i g u r e s ． Ke y wo r d s E n g i n e e ri n g e c o n o mi c p ri n c i p l e ，Mi n i n g me t h o d，T h e b r e a k e v e n p o i n t ，Va l u e e n g i n e e r i n g 通常在采矿方法选择上有 2种弊端 一是一些 矿山， 特别是老矿 ， 因循规守旧， 只是按生产 习惯套 用某种采矿方法 ， 很少去进行按步骤的方法选择 ， 只 图方便省事 ， 不愿创新冒风险 ， 因而难以改善技术经 济指标 ， 提高资源 回收率 ， 增加经济效益 ； 二是矿山 设计人员也是照搬 书本 、 手册 ， 按老模式 去评 价项 目， 搞方案设计 ， 拘泥于定性分析或 简单 的主观判 决， 不能根据本矿 的具体条件 “ 因矿生法” ， 往往事 倍功半。因而要克服上述采矿方法选择上存在的弊 端， 笔者认为采矿方法方案确定应该引入现代综合 分析法 ， 即工程经济原理 中的盈亏平衡点法和价值 工程法 。 1 盈亏平衡点法 通常是在 2种方案之 中进行选择 其中一个方 案在一组条件下可能更为经济 ， 而另一个方案在另 一 组条件下可能更为经济。通过变换在该组条件下 的某一变量值 ， 并使 2方案之 问的所 有其他不同点 保持不变， 就可为该变量找到一个使得 2个方案经 济上相同的值 ， 这个值就称之为盈亏平衡点。在采 矿方法选择 中经常遇到这样 的情况 一种采矿方 法 矿石的损失和贫化率低 ， 但矿石的成本高 ， 另一种采 矿方法矿石成本低 ， 但矿石损失 和贫化率大。这时 38 可以用每吨工业矿量的收益作为经济效果指标 ， 确 定出采矿方法的使用界限 临界品位。大于临界 品位的矿段 ， 可以使用高成本 、 低损失贫化率的采矿 方法 ， 小于临界品位的矿段 ， 应使用低成本高损失贫 化率的采矿方法。 每吨工业矿量的收益 D可按下列公式计算 D 1一叩 ／ 1一P [ C 1一 P ／ sc l c 2 一c 3 ] ， 式中， 7 7 为矿石损失率 ， ％； P为矿石贫化率 ， ％ ； O Z 为 矿石 品位 ， ％； ， 为精矿品位 ， ％； 为选矿 回收率 ， ％； C为精矿价格 ， 元 ／ t ； C 。 为矿石开采成本 ， 元 ／ t ； C 为矿石地 面运输 费 ， 元 ／ t ； C 为矿石选冶成本 ， 元／ t 。 例如， 某铜矿床开采， 充填采矿法和崩落采矿法 均可采用。一般矿石品位高时 ， 使用充填法有利 ， 矿 石品位较低时 ， 应用崩落法较为合理 。此 时可分别 列出 2种采矿方法的单位收益的计算式 ， 将不 同的 矿石品位代入后， 即可得出如图 1 所示的2条曲线 A和 ， 其交点 C 所对应的品位 为2种采 许正元 1 9 6 4 一 ， 男 ， 西藏中凯控股集 团有限公 司生产技术 部， 工程 师 ， 8 5 0 0 0 0西藏拉萨市金珠西路 1 8 9号 。 许正元 应用工程经济原理选择采矿方法 2 0 1 1 年第 1 期 矿法的使用界限。 矿石品位高于 时， 采用方案 B； 低于 时 ， 采用方案 A。该法尤其适用于有色金属 矿床的采矿方法选择。 0 u K 矿石品位 n， ％ 图 1 用盈亏平衡点 法选 择采矿法示意 2 价值工程法 价值工程法在采矿方法选择 中应用的实质 ， 是 把参加 比较 的各种采矿方法的技 术经济指标 ， 通过 价值工程法 ， 评定 出各指标的功能重要程度 ， 求出无 量纲的功能数值 ， 得出各采矿方法 的功能分值 ， 再按 各采矿方法价值系数高低 ， 排列出采矿方法的优劣 顺序 ， 选 出最优方案。 下面以某铜矿床为例 ， 说明价值工程法的实质 和应用步骤 。 1 矿床的地质条件 和开采技术条件。该 矿床 为一厚大缓倾斜 矿床 ， 赋存 于矽 卡岩和硅角 岩 中。 矿体厚度 8～ 5 0 m， 倾角为 2 O 。 ， 矿石致密坚硬 ， f 1 2 ， 矿岩均稳 ， 矿体埋藏较深 ， 地表不许陷落。 2 采矿方 法初选。 由于地表 不许陷落 ， 不能 采用崩落法 ， 而选用 空场法嗣后充填采空区。矿房 宽 1 5 m， 矿柱宽 8 m， 段高 3 5 m。初选 的方法有分 层回采的房柱法 、分段凿岩的阶段矿房法及垂直深 孔落矿 的阶段矿房法。 3 确定参与比较的项 目。该矿是在厚大矿体 中回采矿房 ， 故各采矿方法 的损失贫化指标相差较 小 ， 可以不参与 比较。选取参与 比较 的指标 为安全 程度 、 矿房生产能力 、 采场工人劳动生产率 、 炸药 消 耗 、 采准工作量 、 施工难易程度 、 通风条件及采矿成 本等 8项。 4 定性指标的量化。安全程度 、 施工难易程度 及通风条件等定性指标 ， 采用专家评分法， 对初选的 3 个方法方案的优劣度 ， 按 1 0分制进行评分， 汇总后 取其平均值。该矿定性指标的评分汇总见表 1 。 5 确定技术经济指标 。通过计算或按类似条 件的矿山资料 ， 确定各采矿方法的技术经济指标 ， 见 表 2 。 6 确定 比较项 目的重要程度。上述技术经济 指标 的重要程度是不同的 ， 可请专 家按 0 ， 1评分法 对参与 比较项 目的重要程度进行评 比， 即以一个项 目对其他各个项 目一一对 比， 在 2个项 目中认为重 要的得 1分 ， 不重要 的得 0分 ，不能在两个对 比项 目中都得 1分或都 得 0分 ， 只能在 0与 1中选 取。 每位专家填写一张如表 3所示的评分表 。将各功能 分数相加后 ， 最重要功能得最高分 ， 但最不重要的功 能合计值不能得 0分 ， 如得 0分 ， 则每个功能分别增 加 1分。然后 ， 再将全体参加评价人员 的评分表 中 的评价值 g 汇总于表 4中。从表4得出各项功能 的 平均评价值 g 。 从表 4可看出， 该矿具体条件下 ， 各项功能的重 要程度排列顺序为 A， ， 日， F， D， C， G ， E。 表 1 定性指标 专家评分汇总 房柱 法 5 通风条件 分段 凿岩 阶段矿房法 9 垂直 深孔 阶段矿房法 9 8 9 9 5 6 7． 0 o o 6 9 8 ． 6 2 5 6 6 8 ． 2 5 0 3 9 8 m 9 5 8 9 m m m 6 8 6 总第 4 1 5期 金 属 矿 山 2 0 1 1年第 1期 表 2 参与 比较的采矿方法技术经济指标 表 3 0 1评分 g 。 评价 人 注 表中代号 的指标名称与表 2的相I 叫。 7 计算参与 比较 的采矿方法功能分值 。在初 选 3种采矿方法中， 任选一种方法作为对 比的基准 ， 例如 ， 以深孔阶段矿房法作为基准 ， 即以表 4中的平 均评价值 g 为该法的基准指标 ， 与另 2种采矿方法 的相应指标对 比计算。对 于数值 大的指标为好者 正比关系 ， 基准指标作为分母 ； 对于数值小 的指 标为好者 反 比关 系 ， 基准指标作为分子 ， 所得 出 4 【 1 的比值再乘以基准方法相对应 的平均评价值 ， 即得 出所对 比采矿方法的该项指标的功能值 F F fM ／ M ． g i 或 F M ／M g j ， 式 中， 为所对 比采矿方法的对应指标得分 ； 为 基准采矿法的指标得分 ； g 为基准采矿法的各项平 均评价值； F ， F 为分别为正 比关系和反 比关 系 指标功能分值 。 按上式对 比计算结果 ， 列出参与 比较采矿方法 的各项指标功能分值表 5 。 表 5 参与比较采矿方法的功能分值 8 采矿方法的功能评价。根据某采矿方法各 项 的累计功能分值 ， 得 出所有采矿方法 的功能分值 总和 ， 据此求出各采矿方法 的功能评价系数 ， 成本系数 C 和价值系数 ， 从而完成采矿方法 评价工作。 功能评价系数 F ， 为某采矿方法 的功能评价 分值总和除以所有采矿方法的功能分值总和之商， 即 ， m F F ／∑F ， 式 中， m为参与 比较采矿方法数 目， 个 。 成本系数 C 为某采矿方法的成本 除以所有 采矿方法的成本总和之商 ， 即 ， m c c ／ ∑c 价值系数 为参 与比较采矿方法 的功能系 数 F 除以成本系数 G 之商， 即 F ／C ． 计算出参与 比较采矿方法的功能系数 、 成本 系 数和价值系数 ， 列于表 6中。 从表 6中可以明显看 出，垂直深孔阶段矿房法 许正元 应用工程经济原理选择采矿方法 2 0 1 1年第 1期 表 6 各采矿方 法的功能评价 系数 的价值系数最高 ， 为该矿的最优采矿法 。 3 结论 在安全 的基础上最大限度地 回收地下资源 ， 并 达到尽可能高的采矿强度 ， 获得最好的经济效益 ， 应 是采矿方法选择 的总体原则 。目前 ， 多数矿山仍沿 用多年的“ 三 大步” 选择法 ， 第 1步 ， 是依据矿床地 质特征 ， 结合生产 、 技术 、 安全及 国家需求情况进行 方案 的技术性 “ 初选 ” ； 第 2步 ， 是依 据技术经济参 考指标 、 国家或地 区经济 因素实行技 术经济分析 的 “ 中选 ” ； 第 3步 ， 是依据较详细 的技术 方案设计及 矿山具体情况进 行方案综合 分析 ， 最后确定 方案。 这种作法一是所依据的评价项 目、 计算公式 、 典型方 案等均显陈旧， 尤其在安全 因素方面卡得太死 ， 而在 上接第 2 6页 边坡岩石存在静水压力和动水力 ， 前者使裂隙产生 垂 向位移 ， 增加裂隙宽度 ； 后者产生拖曳力 ， 使裂隙 产生切 向位移 ； 均对岩石边坡 的稳定性产生不利影 响。裂隙水压 力的存在是 岩石边坡 破坏 的主要 原 因， 特别是对动水力要足够重视。 2 针对具有裂隙水压力的岩石边坡 ， 本研究 从塑性功角度对锚杆加 固此类边坡进行 了探讨 ， 推 导 了相应 的设计计算公式 ， 并给出了工程算例 ， 为此 类工程设计与研究提供了参考 。 参考文献 [ 1 ] 舒继森 ， 王兴中 ， 周毅勇 ．岩石边坡中滑动面水压分布假设的 改进 [ J ] ．中国矿业 大学学报 ， 2 0 0 4 ， 3 3 5 5 0 9 ． 5 1 2 ． [ 2 ] 柴军瑞 ， 仵彦卿 ．作用在裂 隙中的渗透力 分析 [ J ] ．工程地 质 学报 ， 2 0 0 1 ， 9 1 2 9 - 3 1 ． [ 3 ] 卢应发 ， 孙慧 ， 李 建林 ， 等 ．水 一岩石相 互作 用力学 参数 的 探讨[ J ] ． 岩石力学与工程学报， 2 0 0 9 ， 2 8 1 0 1 9 9 5 - 2 0 0 5 ． [ 4 ] 熊祥斌 ， 张楚汉 ， 王恩志 ．岩石单裂隙稳态渗 流研 究进展 [ J ] ． 岩石力学与工程学报 ， 2 0 0 9， 2 8 9 1 8 3 9 - 1 8 4 7 ． [ 5 ] 蒋宇静 ， 李博 ， 王刚 ， 等 ．岩石 裂隙渗 流特性 试验 研究 的 新进展 f J ] ．岩石力学与工程学报 ， 2 0 0 8． 2 7 1 2 2 3 7 7 - 2 3 8 6 ． 资源回收率方面又考虑得太低 二是在各步转换衔 接 中造成了文字 、 计算 、 图表 、 说明等在时 间和人力 上的浪费 ； 三是在评定中缺乏现代管理内容 ， 没有一 个“ 数量” 概念 ， 易因人而异。要实现采矿方法选择 的总体原则就必须紧密结合科学技术发展现状与现 代管理 内容 ， 确立少而精 的“ 综合分析” 及所遵循的 评价项 目， 最终将各种评 价 因素汇成一个 总的“ 数 量” 概念 ， 由抽象 的定性分析进化成定量分析 ， 用这 个“ 量” 的直观数字来评价采矿方法的优劣 。 [ 2] [ 3 ] [ 4 ] 参考文献 冶金 矿 山设 计参 考资料 编写 组 [ M] ． 北京 冶金工业 出版社 ， 1 9 7 2 ． 胡毓 达 ．实用 多 目标最 优化 [ M] ． 社 ， 1 9 9 0 ． 冶 金矿 山设计 参考 资料 上海 上海 科学技 术 出版 胡瑞玲 ．工程 师经 济学 [ M] ．哈尔滨 哈尔滨 工业 大学 出版 社 ， 1 9 8 4 ． 王玉浚 ．采矿系统优化与模拟 [ M] ．徐州 中国矿业大学 出版 社 ， 1 9 8 9 ． 收稿 日期2 0 1 0 一 l 1 ． 1 5 [ 6 ] 赵延林 ， 曹平 ， 汪 亦显 ， 等 ．裂 隙岩体 渗流 一损伤 一断裂耦 合模型及 其 应用 [ J ] ．岩 石 力学 与 工程 学 报 ， 2 0 0 8， 2 7 8 1 6 3 4， 1 6 43 ． [ 7 ] 赵明华 ， 刘小平 ， 黄立葵 ．降雨作用下路基裂隙 渗流分析 [ J ] ． 岩土力学 ， 2 0 0 9， 3 0 1 O 3 1 2 2 - 3 1 2 6 ． [ 8 ] 卢刚， 周志芳 ．降雨入渗下互层状裂隙岩体非饱和渗流分 析[ J ] ．岩土工程学报 ， 2 0 0 8 ， 3 0 9 1 3 9 9 1 4 0 3 ． [ 9 ] 丁继新 ， 尚彦军 ， 杨志法 ， 等 ．降雨 型滑坡预 报新方 法[ J ] ．岩 石力学与工程学报 ， 2 0 0 4， 2 3 2 1 3 7 3 8 ． 3 7 4 3 ． [ 1 O ] 张农 ， 许兴亮 ， 李桂 臣 ．巷 道围岩 裂隙 演化规 律及渗 流灾 害控 制[ J ] ．岩石力学 与工程学报 ， 2 0 0 9 ， 2 8 2 3 3 0 ． 3 3 5 ． [ 1 1 ] 王刚 ， 李术 才 ， 王明斌 ．渗透 压力 作用下 加锚 裂隙岩 体 围 岩稳 定性研 究[ J ] ．岩土力学 ， 2 0 0 9 ， 3 0 9 2 8 4 3 - 2 8 4 9 ． [ 1 2 ] 高玮 ．基于蚁群聚类算法 的岩石边 坡稳定性 分析 [ J ] ．岩 土力学 ， 2 0 0 9 ， 3 0 1 1 3 4 7 6 3 4 8 0 ． [ 1 3 ] 林杭 ， 曹平 ．锚 杆长 度对边 坡稳定 性影 响 的数 值分 析 [ J ] ．岩土工程学报 ， 2 0 0 9， 3 1 3 4 7 0 -4 7 4 ． [ 1 4 ] 庄心善 ， 胡 其 志 ， 何 世 秀 ．锚 杆 加 固岩 体 边坡 设计 法 分 析 [ J ] ． 岩石力学与工程学报 ， 2 0 0 2， 2 1 2 7 1 1 0 3 ． 1 1 0 5 ． [ 1 5 ] 李天斌 ．岩质工程高边坡稳定 性及其控 制的系统 研究 [ D] ． 成都 成都理工大学 ， 2 0 0 2 ． [ 1 6 ] 陈祖煜 ， 汪小 刚 ， 杨健 ， 等 ．岩 质边 坡稳 定 性分 析 原 理 方法 程序 [ M] ． 北京 中国水利水 电出版社 ， 2 0 0 5 ． 收稿 日期2 0 1 0 一 l l - 2 2 ． 41