李 建，王中民

(中冶長(zhǎng)天國(guó)際工程有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007)

礦山開采設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往存在技術(shù)上可行而經(jīng)濟(jì)上不易區(qū)分的開拓方案，礦床開拓設(shè)計(jì)就是要從中選出最優(yōu)方案［1］。由于礦床開拓設(shè)計(jì)涉及到提升方式、總圖布置等眾多復(fù)雜因素，往往很難輕易判斷出方案的優(yōu)劣，因此，必須在理論和實(shí)踐基礎(chǔ)上，采取定量與定性相結(jié)合的綜合分析比較法才能選出最優(yōu)的礦床開拓方案。

針對(duì)廣西大新錳礦北中部礦段的開采設(shè)計(jì)，相關(guān)工程技術(shù)人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘及與礦山技術(shù)人員的探討，經(jīng)過(guò)開拓方案初選、初步分析比較及方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較等詳細(xì)工作，最終確定了技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的開拓方案。

1 礦山概況

廣西大新錳礦地處云貴高原臺(tái)地南緣與廣西山地丘陵過(guò)渡的斜坡地帶，屬低山丘陵地形，最高海拔標(biāo)高為776 m，最低為350 m，地形西高東低，碳酸鹽巖出露區(qū)呈峰叢、坡立谷和弧峰等熔巖地貌，碎屑巖類出露區(qū)呈緩坡地貌。

該礦床系淺海相沉積型錳礦床，為近東西走向的向斜構(gòu)造，分為南部礦段與北中部礦段。北中部礦段礦體走向長(zhǎng)3～4 km，寬120～1 700 m，礦體賦存標(biāo)高為20～600 m，傾向延深570～180 m。礦體呈層狀產(chǎn)出，分3層，層位穩(wěn)定，其間有兩層夾層，自下而上稱Ⅰ礦層、夾一、Ⅱ礦層、夾二、Ⅲ礦層。Ⅰ礦層平均傾角20(°)，平均厚度1.5 m;(Ⅱ+Ⅲ)礦層平均傾角17(°)，平均厚度2.5 m;夾一平均厚度為14 m，夾二厚度為0.1 ～0.3 m。

礦層頂?shù)装寮皣鷰r由硅質(zhì)巖、泥灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r與鈣質(zhì)泥巖組成。原生巖的抗壓強(qiáng)度均大于60 MPa，屬堅(jiān)硬的巖石類型，力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)固。

北中部礦段錳礦資源儲(chǔ)量約3 000萬(wàn)t，屬緩傾斜薄礦體，設(shè)計(jì)選用的采礦方法為房柱法，中段高度25 m。因?yàn)榈V體薄，礦塊出礦能力小，經(jīng)過(guò)產(chǎn)量驗(yàn)證，設(shè)計(jì)原礦開采規(guī)模確定為50萬(wàn)t/a。同時(shí)，考慮到該礦段設(shè)計(jì)利用儲(chǔ)量大、服務(wù)年限長(zhǎng)，具備分期建設(shè)條件，故設(shè)計(jì)以160 m為界，分前期和后期，本次開拓方案只服務(wù)到160 m水平。

2 開拓方案的選擇

由于礦區(qū)所處區(qū)域?qū)偾鹆甑孛?，地形?fù)雜，且礦體薄，露天開采的剝采比大，經(jīng)濟(jì)上不合理，不宜采用露天開采方式。

2.1 開拓方案的初選

根據(jù)礦床賦存條件、地表地形條件、生產(chǎn)能力等因素，在初選開拓方案時(shí)，優(yōu)先考慮是否能采用平硐開拓方案。經(jīng)分析研究，由于大部分礦體埋藏在地表侵蝕基準(zhǔn)面以下，采用平硐開拓?zé)o法滿足生產(chǎn)能力的要求?？紤]到該礦體屬緩傾斜礦體，若采用下盤豎井方案則深部石門太長(zhǎng)，若采用上盤豎井方案又需留設(shè)大量的保安礦柱、資源損失較大，故豎井開拓方案不適合該礦段。最后，根據(jù)礦體的賦存條件，參照國(guó)內(nèi)類似礦山的經(jīng)驗(yàn)，確定采用斜井開拓方式。根據(jù)提升方式的不同又有串車提升與箕斗提升兩個(gè)方案可供選擇。

1)方案1——串車提升

采用串車斜井開拓方式。從西往東布置4條串車斜井，其中3條斜井作為主井，提升礦石;另1條串車斜井作為副井，負(fù)責(zé)運(yùn)送人員與提升廢石。

各中段礦石由電機(jī)車牽引1.0 m3翻轉(zhuǎn)式礦車運(yùn)至井底車場(chǎng)后經(jīng)主斜井提升至地表，經(jīng)地面人工推車運(yùn)至井口原礦堆場(chǎng)，再由自卸汽車運(yùn)至選廠破碎站。汽車平均運(yùn)距6.5 km。

各中段廢石由電機(jī)車牽引1.0 m3翻轉(zhuǎn)式礦車運(yùn)至副井井底車場(chǎng)后經(jīng)斜井提升至地表，經(jīng)地面人工推車運(yùn)至井口廢石堆場(chǎng)，再由自卸汽車運(yùn)至廢石場(chǎng)。

采用兩翼對(duì)角抽出式通風(fēng)系統(tǒng)，即從4條串車斜井進(jìn)風(fēng)，從東、西端兩個(gè)回風(fēng)井回風(fēng)。

2)方案2——箕斗提升

該方案由箕斗斜井、專用進(jìn)風(fēng)井與副井組成?；沸本鳛榈V石通道;副井為串車斜井，負(fù)責(zé)運(yùn)送人員與提升廢石。

各中段礦石由電機(jī)車牽引1.2 m3側(cè)卸式礦車運(yùn)至中段卸礦車場(chǎng)，經(jīng)礦石主溜井下放到箕斗裝礦硐室，由箕斗斜井提升至地表，通過(guò)地面人工推車運(yùn)至井口原礦堆場(chǎng)，再由自卸汽車運(yùn)至選廠破碎站。汽車運(yùn)距6 km。

各中段廢石由電機(jī)車牽引1.0 m3翻轉(zhuǎn)式礦車運(yùn)至副井井底車場(chǎng)后經(jīng)斜井提升至地表，經(jīng)地面人工推車運(yùn)至井口廢石堆場(chǎng)，再由自卸汽車運(yùn)至廢石場(chǎng)。

采用兩翼對(duì)角抽出式通風(fēng)系統(tǒng)，即從專用進(jìn)風(fēng)井與副井進(jìn)風(fēng)，東、西端兩個(gè)回風(fēng)井回風(fēng)。

2.2 開拓方案初步分析比較

方案1斜井為4條，進(jìn)風(fēng)較分散，中段巷道采用單軌和錯(cuò)車道形式，中段開拓工程量相對(duì)較少，礦石提升較分散，提升費(fèi)用高;方案2斜井為3條，進(jìn)風(fēng)相對(duì)集中，中段巷道采用雙軌形式，中段開拓工程量較大，礦石提升較集中，其提升費(fèi)用低。

兩個(gè)方案在技術(shù)上均是合理、可行的，但各具優(yōu)勢(shì)，在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)劣則難于初步區(qū)分，需要進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較才能確定其優(yōu)劣。方案比選是尋求合理的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方案的必要手段［2］，目的是尋找技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上最優(yōu)的方案，提高項(xiàng)目可行性。

2.2.1 工程量比較

由于提升方式的不同，兩個(gè)方案存在著基建工程量與生產(chǎn)設(shè)備方面的差異，其可比基建工程量主要包括井巷工程、地面道路與井口工業(yè)場(chǎng)地的總圖工程等，可比生產(chǎn)設(shè)備主要包括采礦運(yùn)輸設(shè)備、提升設(shè)備等。

在確定可比工程量時(shí)，需要正確識(shí)別比較范圍。對(duì)兩個(gè)方案來(lái)說(shuō)，方案2的箕斗斜井礦石提升方式不同于串車斜井，需設(shè)置溜礦系統(tǒng)，應(yīng)納入比較范圍;另外，由于礦石提升方式的不同，對(duì)中段運(yùn)輸巷道工程量及運(yùn)輸設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生影響，故也應(yīng)將其納入比較范圍。兩方案的工程量比較結(jié)果見表1。

表1 方案工程量比較

從表1可以看出，方案1的井巷工程量較方案2少了 39 400 m3，而地面工程挖方量則多了36 300 m3，填方量多了43 000 m3?？杀染锕こ塘坎町惖闹饕颍弘m然方案1的斜井?dāng)?shù)量較多，但井筒斷面小，且沒有溜礦系統(tǒng)，中段巷道工程量也相對(duì)較少，故井巷工程量總體較方案2要少。可比總圖工程量差異的主要原因：由于方案1斜井多，各井口均需要布置相應(yīng)的工業(yè)場(chǎng)地及道路，雖然每個(gè)井口的工程量不一定多，但總的工程量要比方案2多。

兩方案的可比主要設(shè)備比較。采礦運(yùn)輸設(shè)備方面：方案1需ZK7－7/250型電機(jī)車5輛，方案2需8輛;方案1需1 m3翻轉(zhuǎn)式礦車80輛，方案2需20輛;方案2需1.2 m3側(cè)卸式礦車75輛;方案2需1.2 m3礦車卸載曲軌1副。提升設(shè)備方面：方案1需主斜井提升系統(tǒng)3臺(tái)，方案2需1臺(tái);方案1和方案2各需副井提升機(jī)系統(tǒng)1臺(tái)。

2.2.2 經(jīng)濟(jì)比較

方案經(jīng)濟(jì)比選可采用效益比選法、費(fèi)用現(xiàn)值法和最低價(jià)格法。本次經(jīng)濟(jì)比選采用費(fèi)用現(xiàn)值法，以費(fèi)用現(xiàn)值較低的方案為優(yōu)。

所謂費(fèi)用現(xiàn)值法，是以基準(zhǔn)折現(xiàn)率計(jì)算各備選方案在計(jì)算期內(nèi)全部費(fèi)用的現(xiàn)值，并進(jìn)行比較，費(fèi)用現(xiàn)值最小的方案為最優(yōu)方案。費(fèi)用現(xiàn)值法適用于效益相同但難以具體估算、經(jīng)營(yíng)期相同但成本不同的項(xiàng)目比選［3］，其計(jì)算公式為：

式中PC——費(fèi)用現(xiàn)值;

COt——第t年凈現(xiàn)金流出額;

ic——基準(zhǔn)折現(xiàn)率;

n——計(jì)算期。

兩方案的經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果見表2。

表2 方案經(jīng)濟(jì)比較 萬(wàn)元

從表2可以看出，方案1比方案2的可比投資要少5 120萬(wàn)元，可比年經(jīng)營(yíng)費(fèi)則要多141萬(wàn)元?？杀荣M(fèi)用現(xiàn)值少2 460萬(wàn)元。因此，從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上來(lái)看，方案1較優(yōu)。

2.2.3 優(yōu)缺點(diǎn)分析

兩個(gè)方案在技術(shù)上都是可行的，也有一定的經(jīng)濟(jì)合理性。方案1的優(yōu)點(diǎn)：礦石提升由3條斜井負(fù)擔(dān)，出礦連續(xù)性好，提升能力有保障，便于生產(chǎn)管理;井巷工程量小，基建時(shí)間短;斜井分區(qū)布置，礦石中段運(yùn)輸距離短。缺點(diǎn)是單條串車斜井提升能力小，礦石提升斜井多，提升設(shè)備裝機(jī)容量大。方案2的優(yōu)點(diǎn)：礦石由箕斗斜井提升至地表，礦石提升集中，提升設(shè)備裝機(jī)容量小;缺點(diǎn)是礦石提升只由1條斜井負(fù)擔(dān)，提升不確定性較大，對(duì)生產(chǎn)管理組織要求高;井巷工程量大，基建時(shí)間長(zhǎng)，施工難度較大。

綜上所述，在經(jīng)濟(jì)上，方案1優(yōu)于方案2;在技術(shù)上，雖然兩個(gè)方案各有其優(yōu)缺點(diǎn)，且在國(guó)內(nèi)礦山均被廣泛應(yīng)用，但方案1的井巷基建工程量少，基建時(shí)間相對(duì)要短，可實(shí)現(xiàn)“早投產(chǎn)、早達(dá)產(chǎn)”的建設(shè)目標(biāo)，在技術(shù)上有一定的優(yōu)勢(shì)。因此，最終選取方案1——串車提升。該方案便于分區(qū)開采，有利于生產(chǎn)安排，其生產(chǎn)能力更有保障，符合礦山持續(xù)發(fā)展的需求。

3 結(jié)論

通過(guò)本次方案比較可以看出，在運(yùn)用綜合分析比較法選擇開拓方案的過(guò)程中，需要綜合考慮可比工程量、可比投資、可比年經(jīng)營(yíng)費(fèi)及可比費(fèi)用現(xiàn)值才能確定某一方案的優(yōu)劣，具體應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)。

1)在開拓方案初選階段應(yīng)全面了解礦山地形地貌、礦床賦存條件及外部條件等，提出技術(shù)上可行的若干方案，既不要遺漏技術(shù)上可行的方案，又不必將有明顯缺陷的方案列入比較。

2)開拓方案初步分析比較階段，為減少不必要的工作，無(wú)需對(duì)所有初選方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。應(yīng)通過(guò)初步分析，選出2～3個(gè)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上難于區(qū)分的方案進(jìn)行比較。

3)開拓方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較階段，應(yīng)著重注意識(shí)別方案的比較范圍，以便得出科學(xué)客觀的比較結(jié)果，為方案決策提供科的依據(jù)。

［1］解世俊.金屬礦床地下開采(第2版)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1986：71－72.

［2］國(guó)家發(fā)展改革委建設(shè)部.建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)(第3版)［M］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2006：30－31.

［3］傅家驥，仝允桓.工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)(第3版)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1996：63－64.