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露天矿规模是露天矿山设计最重要的依据。矿山规模确定的不合理,将给矿山生产和经济效益带来长期的不良影响[1-2]。国内在确定露天矿山生产能力方面大致经历了三个阶段:计划经济时期的资源需求定量确定、改革初期的综合考虑协商定制、市场化阶段的利润最大化,前两阶段均是在人为确定生产能力前提下,根据经验对矿山固定资产合理利用及技术可行两方面进行验证,所得生产规模往往远离经济最优点[3]。国外生产规模确定主要目标是经济最优化,1992年美国BCavender提出利用净现值(NPV)或内部收益率(IRR)来动态评价矿山生产规模,据1998年Bhappu及Guzman统计,在采矿业公司中,55%采用IRR、40%采用NPV作为确定生产规模方案的经济比较指标[4]。建立在动态经济模型基础上的规模最优化寻找远比仅对固定投资分析的静态经济分析合理得多。利用动态经济指标评价矿山生产规模的难点在于如何确定矿山现金流情况和规模方案的可实现性[5]。本文尝试利用三维可视化的进度计划编排软件Minesched,按照一定的排产原则及生产技术参数要求,对多组规模方案进行排产规划,获得矿山年现金流入、流出量,比较各方案IRR,获得技术上可行、经济上最优的矿山生产能力。
1生产能力动态综合优化方法
矿山生产能力动态综合优化主要分为三步:规模方案制定、进度计划编排及经济效益分析。规模方案是优化的基础,其合理性制约着后期工作。本文在参考传统矿山规模预测方法基础上,根据矿山实际情况进行规模方案制定。利用先进快捷的MineSched软件编排进度计划,根据其可视化效果控制排产进度,最后计算分析各方案经济效益指标并确定矿山规模。
1.1规模方案制定目前在设计中广泛应用按储量保证服务年限确定露天矿的生产能力[3],矿石生产能力与储量保证服务年限关系如下。式中A为矿山生产规模,万吨/年;T为矿山服务年限,年;Q为露天境界内工业储量,万吨;η为矿石损失率;ρ为贫化率;K为资源储量备用系数,露采矿山一般取1.1~1.3。矿山生产规模受矿山服务年限及贫化、损失率制约,其中贫化、损失率可由对比及经验方式获取,因此确定A值即是寻找T值。确定开采周期的方法主要有国内经验值法、国外经验公式法以及类比法等。1)国内经验值法。表1为设计手册推荐的金属类露采矿山合理服务年限值[6]。根据推荐的服务年限值,带入公式(1)可得到此时的矿山极限生产规模A1。2)国外经验公式法。经济学家Taylor根据多年的设计经验,对于矿山经济寿命与资源储量的关系归纳为下列经验公式。该式实际上是经验上的储量、矿山生产规模及矿山经济寿命之间的匹配关系[3]。依公式(1)、(2)可得出不同储量下的矿山经济寿命及合理生产规模之间的关系,如图1和图2所示。已知矿山境界工业储量便可得到最小生产规模A2和最大生产规模A3。3)类比法。类比法也是矿山规模确定的一种有效途径,根据相近矿种、储量规模、剥采比、岩性等条件通过类比可获得可能的生产规模A4。
1.2进度计划编排开采顺序和开采工艺是组成进度计划的基础元素。矿岩不同的开采顺序不仅影响均衡剥采比,还会影响出矿品位,进而影响经济效益,因此在排进度计划之前必须根据矿山实际情况优化开采顺序和开采强度,最后根据一定的排产原则及开采工艺参数对各规模方案编排进度计划[7]。MineSched是较为专业的矿山进度计划编制软件,其工作基础是已进行物理属性、品位及经济参数赋值后的矿床块体模型,所有操作过程都是对块体模型的再编辑,将时间属性赋予每个矿岩块,最终以三维实体模型、块体模型及报表形式输出结果,用于计算分析[8-9]。
1.3经济效益分析IRR是使项目从开始建设到寿命期末各年净现金流量现值之和等于零时的折现率,其经济涵义是指以投资项目所承担的最高资金成本来反映的报酬率,反映了投资的使用效率,被普遍认为是一种比较科学的投资方案评价方法[10]。内部收益率的计算公式如下。式中t为项目计算期;(CI-CO)t为第t年的现金流量,其中CI为现金流入量,CO为现金流出量。
2应用实例
2.1矿山概况某矿为一大型、隐伏~半隐伏斑岩型铜矿床,矿体埋藏浅,矿床水文、工程地质条件简单,环境地质条件良好,适于露天采矿。根据矿山地表数据及原始勘探数据,建立图3所示的矿床块体模型,该模型已具有物理属性、品位及经济参数等信息。
2.2规模方案该矿属有色特大型露天矿山,根据表1,其合理服务年限应大于30年,矿石开采损失率取4%,贫化率为3%,资源储量备用系数取1.1,根据矿山储量,当年工作时间330d时,由式(1)可得此时极限规模A1为11.31万吨/天。由Taylor经验公式计算得A2、A3分别为11.3万吨/天、8.41万吨/天。根据以上计算可知,该矿估算产能空间在(8.41~11.31)万吨/天。矿山预选的单套选矿设备能力为7.5万吨/天、5万吨/天两种型号,以5万吨/天选矿设备能力为步距时,式(3)中的X取值3.41,考虑到经验估算的不确定性及规模效应的存在,Y取值8.69,可确定4种规模方案,即5万吨/天、10万吨/天、15万吨/天、20万吨/天。以7.5万吨/天选矿设备能力为步距时,可确定3种规模方案,即7.5万吨/天、15万吨/天、22.5万吨/天。
2.3进度计划矿山以中间山沟为界分为东西两部分,东部矿石品位高、上部剥离少,列为前期主采区。矿体沿中间山沟有出露,该区域覆盖层较薄,故开采推进顺序为东部由西往东、西部由东往西。在保证备采及开拓矿量的前提下,尽量压低前期剥离量。工作面宽度不小于80m,工作线长度不小于200m,台阶高度为15m。选场设备分批投入,投产年每年投入一套选矿系列,其选矿能力利用系数取0.8,例如15万吨方案,分两年投入两套选矿设备,第一年一个7.5万吨/天系列,则第一年产能为6万吨/天,第二年投入第二套设备,其中第一套系列已可达产,则此时产能为13.5万吨/天,其他方案亦同。利用MineSched软件,根据上述原则及参数对矿区编排进度计划。图4所示为15万吨方案经排进度计划后输出的矿床块模型,不同颜色表示不同开采年采剥的矿岩块。
2.4最优规模确定根据进度计划结果可获得各规模方案的矿山基建工程量、年矿岩采剥量、年出矿品位等信息。根据基建工程量可估算基建投资,由矿山年矿岩采剥量及服务年限可进行设备投资计算,根据年平均出矿品位、采出矿量及金属售价计算年现金流入量,统计年废石剥离量,计算剥离成本,按式(4)可得到各产能方案IRR,计算结果如图5所示。由图5可知,除方案AⅠ、AⅡ的IRR小于12%外,其余方案IRR均满足矿业行业内部收益率要求,其中AⅣ的IRR值最大,即在该生产规模情况下,矿山可获得最好的效益回报。最后两方案的IRR之所以变小,是由于其最大剥采比无法得到有效平衡,设备投资过大,而利用率却很低。方案AⅣ较好的平衡了剥采比,最大剥采比平衡时间为13年,与设备寿命基本相当,提高了设备利用率,在综合考虑矿山效益及均衡投资的情况下,最终确定方案AⅣ为最优生产能力,即15万吨/天,相对于传统验证所得的10万吨/天,生产能力提高了50%,内部收益率增加了约3个百分点。
关键词:露天采矿 采矿技术 采矿设备 发展趋势
1 露天采矿技术概述
1.1 露天开采技术、工艺更加成熟
目前,我国有大约80%的大型露天矿已经进入到深凹开采的阶段,这就造成了作业环境的日益恶化,而且受到开采技术条件以及设备生产能力的影响,开采效率低,成本高。因此,为使这一现状得到有效的改善,必须要从提升露天开采整体生产能力的角度出发,充分运用科学技术,促进开采效率的提升。分期开采陡帮扩帮技术具有初期剥离量小、基建工程量小、建设周期短等特点,在露天开采工程中获得广泛的应用。
1.2 爆破技术
爆破作业是露天开采中一道重要的工序,逐孔起爆技术、大区间微差爆破、孔内微差爆破、控制减震爆破技术等都得到广泛的应用,并且使难爆矿岩的破碎块度问题和爆破减震问题得到了有效的解决。随着各种新型的炸药以及爆破器材的产生,如:铵油炸药及各种衍生含水炸药、防水浆状炸药、非电导爆管、数码雷管等,新型爆破材料和器材的运用使得爆破精度不断提高,爆破质量也不断提升,在爆破安全方面也获得了更为有效的保障,大型露天矿山穿孔爆破工艺数字化系统研究和应用,实现了传统穿孔爆破工艺技术的变革。
2 露天采矿技术及设备发展历程
当今,露天开采技术又上了一个新的里程碑,以下就对相关的一些技术介绍给大家,希望对大家有所帮助。
2.1 穿孔爆破技术
以往传统的穿孔爆破工艺技术,被使用在上个世纪美国等发达国家的采矿作业中,这种技术运用的设备较简单,且价格便宜,因此被广泛应用在中小型的露天矿山。随着爆破技术和相邻学科的发展,特别是岩体结构力学、岩石动力学、断裂损伤力学和计算机模拟爆破技术的发展,使爆破理论的研究更实用化、系统化了,穿孔技术的核心部分已经逐渐向自动化功能不断延伸和发展。
2.2 采装运输工艺技术
装运工程技术的发展是在设备连续化发展的基础之上进行的,在电铲和液压铲的共同施工的条件下,对露天矿山进行开采作业,这种设备的性能特点使其具有很大的产能和可靠性。运用在矿山地质软、硬两种土岩中,同时这种设备的灵活性比较好,且价格低廉,受到广大矿山开采商的青睐。
3 露天分期开采陡帮扩帮技术,开采工艺已基本成熟,运输方式走多样化、高效化的特色
3.1分期开采陡帮扩帮是相对于全境界而言,其特点是临时工作帮坡角一般在20?~35?之间,有时也可以达到40?以上。而传统的水平分层采剥法的工作帮坡角缓,当采用汽车运输时Φ=12?~18?。缓帮开采的主要特点是:基建剥离工程量大,投产时间、新水平准备时间长,生产剥采比大,初期投资高,经济效果不佳,边坡暴露时间早,维护工程量大。而分期开采陡帮扩帮法是把采场分成采矿区段和扩帮剥岩区段,采矿工作面和扩帮工作面分别在不同标高各自进行独立作业,其间留有较陡的工作帮,并同时保证采矿和扩帮相适应。分期陡帮扩帮法的最大优点是可降低露天矿的初期生产剥采比,减少基建剥离量,早见矿、早投产,推迟剥离洪峰,有利于矿山的发展。
3.2 高台阶开采
露天矿高台阶开采理论,是将露天矿的台阶高度从现在的10m~15m提高到30m~80m,中心目的是为了提高露天矿的开采强度,减少采准工程,提高效率,减少同时工作台阶数,提升集中化开采程度。而建立新的露天开采模型和工艺技术,如何在高台阶的条件下研发出全新的穿孔爆破设备和工艺技术,制造出高效,挖掘高度高的采装设备,国内外的经验证明,露天矿实行高台阶开采,可以增加分层矿量,加快下降速度,相应提高露天矿的生产能力,减少剥岩工作水平数,有利于集中作业,减少采场内运输线路修筑和维修工作量。本人认为,根据我国露天矿大型化改造的客观条件,台阶高度要逐步过渡到15m,并进行18m段高试验是可行的。
4 露天采矿设备的未来发展方向
4.1 设备逐渐大型化
就矿业本身而言,一座大型矿山开采时要动用大量的人力物力,管理不好会造成很大的浪费,正是考虑到这一点,我们对于矿业的开发开采要不断推广机械化、自动化、大型化和智能化。这样做即有效地提升了工作效率,也是矿业发展的必然趋势。在采用先进的大型设备的同时我们不能满足于现状,要大力的推动改革创新,真正做到改革完善发生在我们身边时时刻刻,只有这样才能不断的推动技术的不断地发展,才会有更先进的设备产生,更先进的技术来替代传统的技术。
4.2 设备应用智能化
实现矿山的基础信息采集、传输、存储和表述的数字化,矿山地质测量过程的可视化、数字化,开采设计、生产计划编制的数字化和生产经营参数的最优化,生产调度指挥的数字化是矿山信息化的发展方向。通过将采矿设备的智能化与目前的电子信息化相连接,促进采矿系统的功能更加完善、健全。
4.3 露天采矿设备的不断发展促进了采矿工艺技术的革命
随着露天采矿设备向着大型化和智能化的方向不断发展,要求新的采矿工艺技术要适应大型化、集中化、智能化的作业条件,矿山的运输系统要向连续化和半连续的发展方向进行研发。
4.3.1 穿孔设备的大型化和智能化升级为在露天矿推广应用大区间微差挤压爆破技术提供了前置条件
随着大型智能化钻机不断投入使用,使钻孔效率、精度不断提高,大区间微差爆破技术和压碴逐孔起爆技术得到广泛应用,改善爆破质量,减少了爆破频率,提高了爆破效率和生产效率。
4.3.2 应用深凹露天矿新的高效工艺技术改造老矿山
提高露天矿的最终边坡角,采用并段或多级并段的靠帮工艺,采用高台阶或分条开采(多分期开采)技术以提高工作帮的帮坡角,降低生产剥采比,节约建设成本和生产成本,是露天矿建设和发展的方向。我国露天采场最终边坡角一般均小于45?,比国外同类矿山小5 ?左右。
4.3.3 积极改造现有凹下露天矿山的运输系统,积极发展联合运输
首先是在深凹采场,采用间断―连续生产工艺,使用胶带运输机运输矿岩,在采场内设半固定破碎站,如大孤山铁矿,石人沟铁矿已建成,并发挥重要作用。其次,对现在使用铁路运输的采场,增设转载站,采用铁路―汽车联合运输;对于采用单一运输的采场,当延深高差大时,可考虑汽车―胶带联合运输系统。
4.3.4 增加露天矿山开采的安全性
大量的大型露天采矿设备的投入和使用,大大减少了设备的投入总量,降低采场内
的设备密度,减少操作人员,一般可使人工费降低 20%以上。 同时,随着设备的安全功能和相应安全功能的可靠性的不断改善,使露天开采的本质安全不断提高。
5 结语
随着科学技术的不断进步,露天采矿工艺技术也在不断的变革,采矿设备也逐渐向着大型化和智能化方向的发展,设备的不断进步同时又促进了采矿工艺技术的不断变革。采用高效率大型采、装、运矿山设备,逐步实现矿山辅助作业机械化,逐步缩小和发达国家的差距,通过对老矿挖潜和技术改造,保持和扩大现有矿山的生产规模十分重要。
参考文献:
[1] 池洪斌.露天采矿技术及发展方向探讨[J].中国新技术新产品,2011(4).
[关键词]安全标准化 金属非金属矿山 系统
中图分类号:X9-65 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)24-0277-01
1 引言
矿山事故多发、重大事故频发、伤亡巨大和经济损失惨重一直是我国安全生产工作的重点[1]。党和国家非常重视全国金属非金属矿山的安全生产工作,同时在各级政府和企业的共同努力下,安全生产工作得到了很大的改善。但仍有部分金属非金属矿山开采不规范,工艺技术和设备落后,安全管理工作滞后,技术人员缺乏等,给安全生产工作带来很大的隐患,因此,在金属非金属矿山推行安全标准化势在必行。
2 安全标准化定义
安全标准化是指通过建立安全生产责任制,制定安全管理制度和操作规程,排查治理隐患和监控重大危险源,建立预防机制,规范生产行为,使各生产环节符合有关安全生产法律法规和标准规范的要求,人、机、物、环处于良好的生产状态,并持续改进,不断加强企业安全生产规范化建设[2]。
3 我国金属非金属矿山标准化的产生及发展过程
标准化是一项重要的、基础的管理和技术工作,是组织现代化生产的重要手段。上世纪80年代,冶金、机械、采矿等领域率先开展了企业安全生产标准化活动,分别推行了设备设施标准化、作业现场标准化和行为标准化。上世纪末,职业安全健康管理体系引入我国,使安全生产标准化不仅包括设备设施维护标准化、作业现场标准化、行为动作标准化,也开始了安全生产管理活动的标准化。
2004年8月开始,安监总局与南非国际风险控制协会建立与国际安全管理接轨的非金属矿山安全标准化体系展开合作,中国引进南非矿山标准化体系,通过安监总局直接领导,专家和相关单位参与标准制定,选择相关企业进行试点研究,开始了在中国矿山领域开展安全生产标准化工作。
2006年11月2日国家安全生产监督管理总局颁布了《金属非金属矿山安全标准化规范》(简称《规范》),并以安全生产行业标准(标准号为AQ2007―2006),于2007年7月1日起实施,《规范》结合矿山的安全生产实际与需求,针对金属非金属地下矿山、露天矿山、小型露天采石场和尾矿库4种不同的类型,分别制定了安全生产标准化实施指南。
为了便于矿山企业安全标准化工作的开展,规范安全标准化评定工作,2011年8月国家安全生产监督管理总局又制定了地下矿山、露天矿山、尾矿库和小型露天采石场这4类金属非金属矿山企业安全生产标准化评分办法。
至此,在金属非金属矿山企业创建安全标准化工作从国家政策法规方面已经基本完备。金属非金属矿山安全标准化创建过程按照“自愿与强制,监管结合、逐步推进”的原则,有计划,按步骤的在全国范围内开展[1]。
4 宁夏金属非金属矿山安全标准化建设
宁夏地区金属非金属矿山多为小微型露天矿山,调查显示:宁夏地区150家金属非金属矿山,其中年生产规模在50万吨以上的仅有7家(其中地下矿山1家),其余年生产规模都在50万吨以下。为了在宁夏地区开展金属非金属矿山安全标准化创建及达标工作,宁夏安监局在考虑国家安监总局的相关标准规范后,结合宁夏地区实际情况,制定了《宁夏回族自治区金属非金属矿山安全生产标准化评审标准》,此标准作为宁夏地区小微型露天矿山的评分标准。2011年,宁夏自治区人民政府下发了《自治区人民政府关于深入开展企业安全生产标准化建设的指导意见》(宁政发[2011]142号),同年,自治区安监局下发了《深入开展企业安全生产标准化建设实施意见》(宁安监办发[2011]193号)的文件,两个文件均对宁夏地区金属非金属矿山创建安全生产标准化达标工作提出了总体思路和工作目标,要求宁夏地区金属非金属矿山在2013年底前全部实现安全标准化达标工作。截止2013年底,宁夏达到金属非金属矿山二级企业的矿山共有7家(其中地下矿山1家),其余全部为金属非金属矿山三级达标企业。
5 存在问题及对策
5.1 存在问题
通过近几年在宁夏地区开展安全标准化工作,发现在标准化创建过程中主要存在以下几个问题:
(1)对安全标准化工作认识不足。大部分矿山对开展安全标准化工作重要性和必要性认识不足,未能理解开展安全标准化的意义,仅把取得安全标准化达标证书作为企业创建标准化的目的,存在“重考评,轻运行”的错误观念,而忽视了从根本上提高企业整体安全管理水平,缺乏主动开展标准化达标创建的积极性,造成企业安全管理主体责任不能真正落实。
(2)不能做到全员参与。部分企业主要负责人或其他管理人员认为,安全标准化工作是安全管理部门的事。不明白安全标准化管理是一个全员、全过程、全方位、全天候的安全管理和监督,在标准化外部评审中大多数员工不理解甚至不知道标准化的基本概念。
(3)对作业现场风险分析和规范化管理重视不够。部分企业认为标准化的内容就是一些制度的简单堆积。只注重制度、台账资料的制定,不重视作业现场风险分析和规范化管理,导致作业现场的风险管理控制、生产装置维护保养、职业危害因素检测和危险、有害因素告知等方面不符合要求。
(4)企业员工文化水平低,缺乏安全意识,实施标准化投入不足。部分企业由于规模小、实力差、人员少且安全意识淡薄,短期行为严重。导致企业安全管理混乱,安全资金投入不足、生产装置简陋,工艺技术落后,作业人员资格不符等现象存在。企业员工本身文化水平与所从事工作的危险性不相适应。尽管通过一定的教育培训能有所改善,但要促使其从被动地接受安全管理到真正主动参与安全标准化管理,其难度显而易见。企业开展三级安全培训教育因安全管理人员职业技能和培训教育设施的缺乏,仅停留在抄几张试卷而已。
(5)管理水平落后,技术人才缺乏。在安全生产上既存在重视不够的问题,也存在不会管、管不好的问题。虽对安全生产重要性有所认识,主观上想搞好安全生产,但对如何搞好安全生产缺乏相应的业务知识和管理措施,不熟悉国家的安全生产法律法规,不懂安全专业知识,又缺少专业安全管理人员和科学的管理方法。
5.2 对策
针对以上突出问题,对宁夏地区金属非金属矿山安全标准化创建提出以下措施:
(1)对企业来说,最主要的是提高认识,落实企业安全生产主体责任。对各矿山来说,应提高对安全生产标准化创建的认识,将被动创建转化为主动创建。企业创建安全标准化工作,领导重视是关键,开展安全生产标准化工作涉及到企业的全员、全过程和全方位,因此,只有企业主要领导高度重视,才能在人、财、物等方面给予支持和投人,才能实现安全标准化顺利达标,从本质上提高企业安全管理水平。
(2)对政府和安全监管机构来说,应做到严格监管,加强宣传。政府和安全监管机构应加强对有关评审单位进行规范管理。同时要深入基层、企业,加强对重点地区和重点企业的专题服务指导。要加强安全专题教育,提高企业安全管理人员和从业人员的技能素质。要充分利用各类舆论媒体,积极宣传安全生产标准化建设的重要意义和具体标准要求,营造安全生产标准化建设的浓厚社会氛围。要建立公告制度,定期安全生产标准化建设进展情况和达标企业、关闭取缔企业名单;及时总结推广有关地区、有关部门和企业的经验做法,培育典型,示范引导,推进安全生产标准化建设工作广泛深入、扎实有效开展。
全面推进金属非金属矿山安全标准化创建进程,建立安全、高效型企业。
参考文献
1.露天煤矿开采技术发展现状
1.1世界露天开采技术发展现状及特点
世界经济发达国家煤炭工业现阶段发展特点是,依据本国煤田赋存条件超前发展露天采煤,世界露天采煤量占总采煤量的比重不断增加。开采条件好的国家露天开采比重均超过50%。加拿大88. 0% 、德国78.3%、,美国61.5%、俄罗斯56.1% 、南非52.9% 。逐渐形成了各具特点的露天采煤工艺,其中具有代表性的有美国、澳大利亚、俄罗斯及印度。
1.2我国露天煤矿技术发展现状
我国煤炭储量中适合露天开采的储量有641亿t,按经济剥采比褐煤4.0、烟煤6.0计算, 露天可采的经济储量约460亿t,主要分布在内蒙、云南、山西、新疆4大地区。其中内蒙250亿t;云南100亿t;山西70亿t; 新疆30亿t(其他地区10亿t)。储量勘探程度较高,均为精、详查储量,分布地区处在煤炭工业建设重点西移的战略规划区,可供特大型、大型露天矿区开发。可见煤炭资源并不是制约我国露天采煤发展的因素。我国露天采煤发展几经曲折,产量比重始终停留在3%—4%。近年来,露天煤矿产量占全国煤矿产量比重逐渐增加,由2002年的4%左右提高到2010年的9%左右。
2.现阶段露天煤矿开采工艺的特点
目前,露天矿常用的开采工艺系统主要根据开采的物料流是否连续进行划分,分为间断式( 亦称周期式)、连续式和半连续3 种,也有将其分为间断式和连续式2种的分类方法( 如美国露天采煤工艺分类法);也有根据开采工艺的主要环节(采掘、 运输、排卸)是否由不同设备完成分为独立式与合并式开采工艺系统两类。
露天煤矿开采工艺系统的发展主要取决于煤层的赋存条件和设备制造能力。 1980 年以来,我国新建的大型露天煤矿开采工艺系统的主要特点是:
(1) 剥离以单斗汽车工艺为主,5大露天煤矿( 伊敏河、霍林河、安太堡、黑岱沟、元宝山) 均采用了此类工艺; 后续建设的露天煤矿也纷纷采用单斗汽车工艺系统用于剥离;
(2) 表土剥离在条件适宜的矿山采用了连续工艺系统, 例如黑岱沟、元宝山、哈尔乌素, 布沼坝;
(3) 煤炭开采以半连续工艺系统为主,表3所列生产能力在百万t 以上、开采深度超过100 m 的露天煤矿莫不如此;
(4) 大型矿山均采用了综合开采工艺系统,即单一矿山采用两种或两种以上开采工艺系统同时运行;
(5) 具备条件的矿山开始考虑引进大型拉斗铲倒堆工艺,如黑岱沟、哈尔乌素等;
(6) 开采运输设备大型化趋势加速,单斗挖掘机由过去斗容34 m3 提高到25~27m3;运输汽车载重由20~232t提高到154~2190t。
露天开采工艺系统的发展,取决于开采设备制造能力的提高程度。我国露天采煤的年生产能力在全国煤炭生产能力中所占比例不高,一方面是煤层赋存条件复杂,适合露天开采的储量比例不高;另一方面设备制造能力跟不上,国外设备占据大部分份额。实际上,我国探明适于露天开采的煤炭储量已经超过400 亿t,加快露天开采矿山的建设速度,提高资源的利用率,对于我国这样一个人口大国,资源人均占有量远不及世界平均水平的国家来说意义十分重大。
3.露天煤矿开采技术发展趋势
露天煤矿开采技术是露天采煤科技发展的主题, 露天采煤工艺是发展露天采煤技术的最活跃的因素, 露天采煤工艺和技术的创新, 则是露天矿安全及生产能力得以充分发挥的重要保证。大型、新技术、综合工艺、集约化生产、绿色环保开采、数字智能化管理是未来露天采煤工艺和技术发展的主要趋向。
3.1设备大型化、开采集中化、生产规模化
坚持对优势煤炭资源实行集中化开采, 发挥大规模生产的优势, 提高煤炭开采的经济效益,实行大集团经营战略, 实现高度集约化经营。由大型企业集团占有煤炭生产、销售份额,是煤炭集约化开发一个重要趋势, 露天开采可实现优势资源的集约化开采, 实现大规模生产的高效益。
3.2基于传统开采模式上的创新
随着与露天煤炭开采相关的科学技术的日新月异的发展,基于传统开采模式的创新是大势所趋。这种技术与矿山生产协调有序发展,将会越来越多的吸纳其他科研成果和技术手段,促使相关学科交叉融合,催生新兴科技成果与技术手段。如,露天煤矿时效边坡分析与二次设计技术,以往露天煤矿边坡采用静态、均一、永久性设计,端帮边坡角缓;端帮设置运输通道,边坡进一步变缓,造成端帮压煤,并且多占用土地。
3.3露天煤矿绿色开采技术
露天煤矿开采环境问题复杂、多样、特殊、敏感,由于特定历史因素影响对矿业城市地质环境和生态环境的影响和破坏非常巨大。露天煤炭绿色开采技术是未来露天煤炭开采技术的发展趋势。
3.4露天煤炭开采数字化、自动化
如今,已有多种新技术可以供应并且可以用于露天开采, 其中不仅有先进的数字计算技术设备,而且还有精密可靠的全球卫星定位系统、高速高频双向无线数据通信技术、平面显示器等等。同时,这些新技术乃是目前正在开发的各种矿山控制系统的基础。
矿山数字化是国家战略资源安全保障体系的重要组成部分,是评价矿山资源生态环境的重要数据基础。数字矿山建设是资源可持续发展的重要基石,是化解高危行业风险的根本途径。数字矿山是建立在数字化、信息化、虚拟化、智能化、集成化基础上的,由计算机网络管理的管控一体化系统,它综合考虑生产、经营、管理、环境、资源、安全和效益等各种因素,使企业实现整体协调优化,在保障企业可持续发展的前提下,达到提高其整体效益、市场竞争力和适应能力的目的。数字矿山的最终目标是实现矿山的综合自动化。
4 结语
近年来,我们欣喜地看到,我国露天煤矿开采技术取得了长足的发展和进步。一是露天煤矿产量占全国煤矿产量比重逐渐增加。二是露天煤矿开采特点正在向高度集中化、集约化方向发展,开采工艺正在向多样化、综合化和半连续化方向发展。露天煤矿开采工艺由以单斗—铁道运输为主导向以单斗—卡车运输为主导的开采工艺发展,尤其是连续开采工艺和半连续开采工艺得到了迅速发展,吊斗铲倒堆开采工艺受到重视并开始实施。三是露天煤矿开采装备正在向大型化、系列化、自动化方向发展。四是露天煤矿边坡稳定与安全技术也从初始阶段的认识不足、认识不清到越来越受到重视,边坡稳定技术与手段越来越成熟、先进、有效,保障了露天煤矿的安全高效生产。这些,对发展露天采矿理论和新工艺、新设备的研究具有重要意义。
参考文献:
[1] 骆中洲. 露天采矿学[M] . 徐州: 中国矿业学院出版社, 1986.
[2] 张幼蒂,才庆祥, 李克民, 等. 世界露天开采技术发展特点及我国露天采煤科研规划建议[J]. 中国煤炭, 1996(10).
关键词:矿产资源,开发利用方案,编写与改进。
中图分类号:O741+.2 文献标识码:A 文章编号:
国土资源部于1999年下发了《关于加强对矿产资源开发利用方案审查的通知》,并制定了《矿产资源开发利用方案编写内容要求》和《矿产资源开发利用方案审查大纲》。该通知实施以来,对于贯彻矿产资源法,加强矿产资源开发利用源头管理,建立资源节约型、环境友好型资源开发利用模式,起到了十分重要的作用。十多年来,随着矿业权交易市场的逐步完善和矿产资源开发利用监督管理方式的规范化不断推进,对矿产资源开发利用方案的编写提出了新的要求。在认真总结矿产资源开发利用方案编写现状和矿产资源开发利用监督管理方式对矿产资源开发利用方案的新要求下,对矿产资源开发利用方案的编写与改进谈一点粗浅的看法。
一、编制开发利用方案的目的和意义
矿产资源开发利用方案是采矿权人取得采矿许可证前置条件,是国家加强矿产资源开发利用源头管理,建立资源节约型、环境友好型资源开发利用模式主要手段。矿产资源开发利用方案有以下三个方面的作用:一是对拟开采矿山从技术、工程和经济方面进行深入细致的分析研究、多方案比较,确定资源的利用方案、产品方向、利用率及效益的合理性和科学性,并从矿床开采、采选工艺、生产安全、环境保护、水土保持、“三废”处理等方面提出可行方案,为矿山企业宏观决策提供依据;二是对资源的科学利用进行综合论证,量化各项生产经济指标,为政府管理部门对矿山企业实施监督提供重要依据;三是提供矿业权评估的重要技术经济指标,有效实施矿业权有偿授予,维护矿业权公平交易的主要依据。
二、当前矿产资源开发利用方案编写中存在的问题
1、矿产品需求现状和预测和对项目的技术经济评价过简或缺失
根据据矿产资源开发利用方案编写要求,开发利用方案重点对资源储量利用、产品方向进行论证,并从矿床开采、采选工艺、环境保护等方面提出方案,来实现已确定的资源利用目标,要求对工程项目扼要综合评价,并提供综合技术经济指标,编写内容与项目可行性研究报告基本相同,技术经济评价环节稍低于投资项目进行可行性研究。当前,除国家项目和外资项目外,大多数矿山企业都没有对矿山投资项目进行可行性研究,矿产资源开发利用方案从某种意义来讲取代了可行性研究报告。
但是,较多时候,矿产资源开发利用方案对矿产品需求现状和预测和技术经济评价仅是一笔带过或缺失。由此导致方案矿山建设规模、设计利用资源储量的确定等都缺乏充分的理由。另外,一方面,矿产资源开发利用方案作为矿山企业宏观决策依据,自然要对资源如何利用、怎样发挥最大效益、如何合理地建设矿山进行技术经济论证;另一方面,政府管理部门依据矿产资源开发利用方案相关技术经济指标对矿山企业实施监督,比如根据项目投资额的大小确定矿山企业最小注册资金等,都必须有经技术经济评价的指标数据。由此,矿产资源开发利用方案编制时对矿产品需求现状和预测和项目技术经济评价是必要的。
2、矿山安全设施及措施要求模糊
矿产资源开发利用方案虽然主要是对资源的利用、开发效益、产品方向进行重点论证,对资源的开采方式、工艺、矿山安全、设备选择等只是一个宏观设想方案。但初步设计、开采方案与安全技术措施或开采设计与安全专篇均是在开发利用方案已确定的前提下,对资源的开采方式、工艺、矿山安全、设备选择等进行综合设计。根据矿山安全相关要求,矿山安全设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。当矿产资源开发利用方案中对矿山安全设施及措施要求不明确,而初步设计等提出更合理的设计方案,出现较大改变时,必然会影响到矿山企业按照方案实施,返过来必须重新编制开发利用方案。另外,矿山安全设施及措施的投入应作为矿山投资的一部分进行估算,而《矿产资源开发利用方案编写内容要求》对此未作明确要求,由此,较多方案在编写矿山安全设施及措施要求时较为模糊。
3、“设计利用资源储量”合理性论证不够严谨
地质报告提交资源量一般分为经济基础储量、边际经济基础储量、次边际经济资源量和内蕴经济资源量。方案编制过程中往往不加分析论证,对地质报告提交经济基础储量、边际经济基础储量和内蕴经济资源量全部作为设计利用资源储量利用或依据设计规范对内蕴经济资源量进行可信度系数调整后加以利用(《煤矿工业矿井设计规范》、《煤矿露天矿设计规范》和《有色金属采矿设计规范》均对此作了相关规定)。
矿产资源开发利用方案作为矿山企业宏观决策和政府管理部门实施监督依据,对内蕴经济资源量全部作为设计利用资源储量或进行可信度系数调整后加以利用,显然是不够严谨。矿产资源开发利用方案作为可行性研究报告替代,自然要对项目的可行性作出经济评价,在对项目的可行性评价同时自然确定了矿山资源量的经济类别,由此,对内蕴经济资源量的利用与否应该在进行充分的技术经济评价后加以确定,属经济的、边际经济的加以利用,属次边际经济的就不采用。
4、矿山建设规模过于注重委托方要求
合理的矿山建设规模是根据具体矿山资源储量规模、矿床赋存条件、开拓运输方式、采矿方法、工艺流程、设备和市场等条件,综合考虑投资、生产成本、矿山服务年限、投资回收期、矿山就业人数及资源的合理利用等确定的。特别是露天矿山,在产品堆场能够满足要求情况下,开采技术条件和市场因素对矿山生产规模的制约大大降低,设备选型、折旧与矿山服务年限成了确定矿山建设规模的主要因素。
然而,矿产资源开发利用方案编制时往往注重委托方要求,未对矿产品市场进行有效调查,忽略了设备利用率和人工效率,随意确定矿山建设规模,甚至为了降低方案的行政管理审批级别与编制资格级别降低矿山的设计规模。特别是露天建筑石料矿山的方案编制时,往往会人为的将矿山建设规模定在略低50万吨/年,甚至出现小数点后两位数的设计生产规模,而从主要生产设备的产能考虑,显然是不最合理的。从多年的矿产储量动态监管情况反馈,较多的建筑石料矿山产能远远大于设计的生产规模,当然这样的方案是不切实际的,也无从谈起指导矿山生产了,更不要说为政府管理部门对矿山企业实施监督提供重要依据和提供矿业权评估的重要技术经济指标,有效实施矿业权有偿授予,维护矿业权公平交易了。
三、矿产资源开发利用方案编写的改进
1、增加“投资估算及技术经济评价”章节,加强技术经济评价
矿产资源开发利用方案不但技术上要可行,而且经济上必须合理。建议在《矿产资源开发利用方案编写内容要求》中增加“投资估算及技术经济评价”章节,对投资估算及技术经济评价编写内容和工作深度作出规定。根据基建工程量、设施、设备、占地等估算矿山建设投资,计算年销售收入、总成本费用、利润总额、所得税、净利润和投资总额、投资利润率、销售利润率、投资还本期限等指标。通过这些指标初步可以判断项目经济上是否可行。从而进一步论证方案确定的生产规模、设计利用资源储量等指标是否合理。
2、增加“矿山安全设施及措施要求”章节,明确矿山安全设施及措施要求
建议在《矿产资源开发利用方案编写内容要求》增加“矿山安全设施及措施要求”章节,在矿产资源开发利用方案编制阶段就应根据矿山建设条件及生产特点,分析存在的主要危险、有害因素,确定应配套的安全设施以及应采取的对策措施。
3、加强矿山现状研究和矿产品需求现状和预测,提高开发利用方案的合理性
矿山建设规模、矿产品方案矿床开采、采选工艺、生产安全、环境保护、水土保持、“三废”处理等方案的确定均与矿山现状和矿产品需求相关。只有对矿山现状和矿产品需求充分了解后,才能提出符合矿山实际、合理可行的相关方案。
4、严把编制资格审查关,通过各种渠道的组织培训,提高开发利用方案编制的专业技术;严把方案审查关,提高开发利用方案质量。
四、总结
《矿产资源开发利用方案编写内容要求》和《矿产资源开发利用方案审查大纲》实施已有十多年,随着矿业权交易市场的逐步完善和矿产资源开发利用监督管理方式的规范化不断推进,特别有是矿产资源有偿取得制度实施以来,对矿产资源开发利用方案的编制提出了新的要求。文章对当前矿产资源开发利用方案编写中存在的问题进行了梳理,认为应在矿产资源开发利用方案编写内容中增加“投资估算及技术经济评价”和“矿山安全设施及措施要求”章节,完善矿产资源开发利用方案编写内容,使编写的矿产资源开发利用方案真正成为矿山企业宏观决策、政府管理部门对矿山企业实施监督和矿业权评估重要依据,成为维护矿产资源的国家所有权益,指导矿山有序、高效、合理开发矿产资源的主要技术性文件。
矿产资源的开采事关社会、环境、资源、安全等公共的利益。地矿行政管理、方案编制与评审的部门要切实按照规定的程序进行管理,要有科学、客观、公正地态度去编制与评审开发利用方案;对采矿权人来说,开采必须走规范化、集约化、科学化的路子,实实在在的按照开发利用方案去实施开采,以保证矿产资源在国民经济中的可持续发展,充分发挥其资源、社会、经济与环境的最大效益。
参考文献: