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确定露天开采境界的原则

2011-12-17 15:38:21 来源:采矿手册 点击数:0次 评论(0)
在矿床开采设计中,根据矿床的自然因素,可能遇到如下三种情况……
    在矿床开采设计中,根据矿床的自然因素,可能遇到如下三种情况:

    (1)矿床全部宜用地下开采;

    (2)矿床上部宜用露天开采,或下部只能用地下开采;

    (3)矿床全部宜用露天开采,或上部用露天开采而剩余部分暂不宜开采。

    对于后两种情况,需要确定合理露天开采境界,包括确定合理开采深度,露天采场底部平面周界及露天矿最终边坡角。

    露天开采境界的确定,实质上是剥采比大小的控制。因为随着露天开采境界的延深和扩大,可采储量增加了,但剥离岩量也相应地增大。合理的露天开采境界,就是指所控制的剥采比不超过经济上合理的剥采比。

    在露天矿境界设计中,需要控制的剥采比有平均剥采比、境界剥采比及生产剥采比等。剥采比的单位可用m 3/m 3、m 3/t或t/t表示。

    (1)平均剥采比(n p)是指露天开采境界内岩石总量与矿石总量之比值。

    (2)境界剥采比(n j),是指露天开采境界每增加一个单位深度所引起岩石增量与矿石增量之比值。

    (3)生产剥采比(n s),是指露天矿某一时期内所剥离的岩石量与所采出的矿石量之比值。按若干分期进行了均衡的生产剥采比,称均衡生产剥采比,其值在某一均衡期内被认为是固定的。

    (4)经济合理剥采比(n jH),是指露天开采在经济上最大允许的剥采比。它是一个理论上的极限值,是确定露天矿最终境界的重要技术经济依据。

    目前,关于确定经济合理剥采比的方法较多,归纳起来主要有两类:一是比较法,它是以露天开采和地下开采的经济效果作比较来计算的,用以划分矿床露天开采和地下开采的界线,如原矿成本比较法、产品成本比较法、储量盈利比较法、折算费用比较法等;另一是价格法,它是用露天开采成本和矿石价格作比较来计算的,在矿床只宜露天开采的场合,用以划分矿床露天开采部分和暂不宜开采部分的界线,如最低利润比较法、最高成本比较,回收投资比较法等。它们的计算方法、各瞬息万变的优缺点及适用条件。

    影响露天开采境界的主要因素有:

    (1)自然因素。包括矿床赋存条件,如矿体形态、大小、厚度、倾角等矿石种类及品位,矿石和围岩性质,地形、矿区附近的河流、工程和水文地质等。

    (2)技术组织因素。包括露天和地下开采技术水平、装备水平,矿山附近的铁路,主要建筑物和构筑物等。
 
    (3)经济因素。包括基建投资、基建时间和达产时间,矿石的开采成本和销售价格,开采过程矿石的贫化和损失,以及国民经济发展水平等。

    上述因素,对不同矿床条件,其影响程度是不同的,在确定露天开采境界时应综合考虑。

    确定露天开采境界有如下几种主要原则:

    一、境界剥采比不大于经济合理剥采比

    这一原则是n j≤n jH,其实质是在开采境界内边界层矿石的露天开采费用不超过地下开采费用,使整个矿床用露天和地下联合开采的总费用最小或总盈利最大,此原则在应用上简单方便,已为国内外露天矿设计普遍采用。其最大的缺点,是所确定的露天开采境界,不能直接控制露天矿的投资和生产成本(生产剥采比)。例如,对某些不连续的矿床或上薄下厚的矿床、或覆盖层很厚或地形复杂(如境界内有孤立山头等)的矿床,在应用该原则确定境界时,可能出现境界剥采比符合要求,而初期剥采比超过允许值的现象。为了防止出现虚假结论,一般需要用平均剥采比不大于经济合理剥采比,即n p≤n jH的原则进行校验。

    二、平均剥采比不大于经济合理剥采比

    平均剥采比不大于经济合理剥采比,即n p≤n jH。这一原则的实质,是使露天开采境界内全部储量用露天开采的总费用小于或等于地下开采该部分储量的总费用。用这一原则圈定的露天开采境界,较用n j≤n jH原则所圈定的要大,可能引起基建剥离量大、投资多、基建时间长,还可能使露天开采过程中某一时期生产剥采比超过允许值,使企业长期处于亏损状态。对某些贵重的有色、稀有金属矿床等,为了扩大露天开采以减少矿石的损失和贫化,可以采用这一原则来圈定露天开采境界,借以扩大露天开采储量。对近于水平的矿体或鸡窝状矿体也可采用此原则确定露天开采境界。

    三、生产剥采比不大于经济合理剥采比

    生产剥采比不大于经济合理剥采比,即n s≤n jH。这一原则的实质,是露天矿任一生产时期按正常作业的工作帮坡角进行生产时,其生产剥采比不超过经济合理剥采比,它反映了露天开采的生产剥采比的变化规律。用该原则圈定的露天开采境界,较用n j≤n jH原则圈定的要大,较n p≤n jH原则圈定的要小,能较好地反映露天开采的优越性。但是生产剥采比通常只能在圈定了露天开采境界,并且相应地确定了开拓方式和开采程序之后才能确定,因此,最大生产剥采比出现的时间、地点、数值及其变化规律都有很大的不确定性,给开采境界的确定带来一定的困难。

    四、根据对矿石的需要量和勘探程度确定露天开采境界

    这一原则一般适用于石灰石、白云石等剥离量小而储量大的非金属矿床及特厚延深大的铁矿床。

    应该指出,确定露天开采境界的诸原则,都是以经济合理剥采比为依据的,而经济合理剥采比与国民经济和科学技术水平密切相关,其值是变化的。因此,设计中圈定的露天开采境界,只是在一定时期,一定条件下的合理值。随着科学技术的进步和国民经济的不断发展,露天开采经济效益不断改善,经济合理剥采比趋向增大,原来设计的露天开采境界也往往会随之扩大和延深。一些服务年限较长的露天矿经济在开采后期需要扩帮延深或者进行二期开采,如大冶铁矿、铜绿山铜铁矿等就出现这种情况,如表1所示。

表1  大冶铁矿东露天采场、铜绿山铜铁矿一、二期采场几何尺寸
项目
单位
大冶铁矿东露天采场
铜绿山铜铁矿
原设计
二期扩建
原设计
二期扩建
采场最大深度标高
采场上口长度
采场上口宽度
采场底部长度
采场底部宽度
m
m
m
m
m
-96
2200
450
100
40
-163
2300
550
110
100
-100
620
480
265
60
-185
1500~1600
500~600
300
50~80
 
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