朱利平

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西 南昌 330031）

某萬t級超深金礦擴(kuò)建工程開采方案論證

朱利平

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西 南昌 330031）

針對某萬t級超深金礦擴(kuò)建工程，提出了3種開采方案，從資源分布、合理服務(wù)年限、提升運(yùn)輸及充填排水設(shè)備可靠性、建設(shè)周期、建井技術(shù)及施工裝備水平、投資、成本效益等方面對方案進(jìn)行了比較分析，同時(shí)充分考慮深井開采的高溫、巖爆預(yù)防所帶來的施工難度等影響因素，通過綜合分析比較，提出了科學(xué)合理的開采方案。

擴(kuò)建工程；開采方案；深井開采；開采成本；綜合分析評估

1 引言

某金礦位于山東省萊州市金城鎮(zhèn)境內(nèi)，西南距萊州市35km。該礦山是一座具有多年開采史的、由小到大滾動發(fā)展起來的、我國深井開采的大型黃金礦山。礦山自1976年建礦以來，為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，經(jīng)多期改擴(kuò)建，于1998年形成1250t/d設(shè)計(jì)能力，第四期盲豎井及相應(yīng)配套工程計(jì)劃于2013年底投入運(yùn)行。

2010年11月山東黃金礦業(yè)股份公司成功收購金石公司71t黃金資源與16.7km2探礦權(quán)，并交由某金礦建設(shè)開發(fā)，為礦山的發(fā)展壯大提供了難得資源基礎(chǔ)。某金礦以此為契機(jī)，根據(jù)某礦區(qū)礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀和新收購的滕家礦區(qū)詳查區(qū)探明的資源條件，適時(shí)地提出了綜合改造新城礦區(qū)和新建滕家礦區(qū)的改擴(kuò)建計(jì)劃。

某金礦含滕家、西草坡-曲家以及新城三個(gè)礦區(qū)的整合礦區(qū)。滕家礦區(qū)資源量占礦田總資源量的33.36%，礦體埋藏深度分布在-730～-1330m水平，而主要集中在-1280m以上，尤以-1230m以上資源量達(dá)2942.5萬t。曲家礦區(qū)資源量占礦田總資源量的31.41%，礦體賦存深度深、范圍廣，深度上自-780m水平至-1880m水平之間均有分布。新城礦區(qū)資源量占礦田總資源量的23.72%。新城礦區(qū)礦石深度上分布范圍-430～1580m之間，其中在-530～-780m范圍內(nèi)礦石量為1650萬t，占整個(gè)詳查區(qū)礦石量的近70%。

礦區(qū)位于膠東半島西北部，為我國最重要的金礦集中產(chǎn)區(qū)，其大地構(gòu)造位置處于華北板塊東南緣，魯東隆起之膠北隆起區(qū)西緣，沂沭斷裂帶東側(cè)。區(qū)內(nèi)地層簡單，斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿巖廣布。

2 方案初選

根據(jù)礦區(qū)概況，對礦山整體開發(fā)來說，若采用不分期建設(shè)，其井深將達(dá)2000m以上。而-1230m以下資源主要分布在曲家礦區(qū)，礦體在深度上分布深，在走向上長在600～1000m之間，每百米中段礦量在250～300萬t左右，中段生產(chǎn)能力有下降趨勢［1］。因此，對某金礦整體開發(fā)宜采用分期建設(shè)，亦即根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，采用分期延深分段提升的方式更為快捷、可靠、經(jīng)濟(jì)，且前者實(shí)踐可為后者積累經(jīng)驗(yàn)［2-3］。

為此，對礦山一次開采深度進(jìn)行以下三個(gè)方案進(jìn)行比較，通過方案技術(shù)分析，經(jīng)濟(jì)上考慮三個(gè)方案不同的服務(wù)年限、不同的基建時(shí)間所引起的投資、成本、利潤等差異［4］，采用費(fèi)用現(xiàn)值法［5］（可比）進(jìn)行綜合比較論證工作，見表1。

方案Ⅰ：最低開采水平為-1230m；

方案Ⅱ：最低開采水平為-1330m；

方案Ⅲ：最低開采水平為-1430m。

表1 方案主要內(nèi)容對比表

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

三個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2。

從表2比較看出：

方案Ⅰ即最低開采水平為-1230m時(shí)，考慮資源可信度系數(shù)及貧化損失后，采出礦石量約5300萬t，服務(wù)年限17年，符合大型改擴(kuò)建礦山服務(wù)年限的要求；從主井提升方面看，提升高度1401m，提升速度16.13m/s，主機(jī)采用國產(chǎn)設(shè)備基本可靠，主井凈直徑7.0m。據(jù)了解目前國內(nèi)已建成的最深井在1200m以內(nèi)，國內(nèi)可借用的成熟生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)不多；另一方面，根據(jù)已完成的主井工勘資料對巖溫曲線的描述表明，在-1230m巖溫將達(dá)到35℃左右，至-1330m深時(shí)巖溫將達(dá)到39.3℃左右，而最低開采水平為-1230m時(shí)，主要采用加強(qiáng)通風(fēng)的方式進(jìn)行降溫，基本能滿足要求。從基建投資及提升、排水作業(yè)年經(jīng)營費(fèi)用來看都是最省的；從基建工期來看，基建時(shí)間6年，有利于某金礦生產(chǎn)的銜接，也是符合實(shí)際的，隨著井筒深度的加深，國內(nèi)企業(yè)施工技術(shù)、難度及投資將進(jìn)一步加大，尤其是國內(nèi)尚無如此深度井筒的施工案例可循。

方案Ⅱ即最低開采水平為-1330m時(shí)，是在方案Ⅰ的基礎(chǔ)上加深100m，考慮資源可信度系數(shù)及貧化損失后，采出礦石量約5900萬t，比方案Ⅰ多采出礦石量約600萬t，服務(wù)年限延長約2年，即總服務(wù)年限達(dá)19年；但同時(shí)主井凈直徑需增大至7.2m，提升需采用全套進(jìn)口設(shè)備，因而相應(yīng)增加了工程量及投資，從表2看出僅增加投資1億元，同時(shí)由于深度加深，巖溫升高，采用加強(qiáng)通風(fēng)的方式降溫難以滿足要求，需增加深井制冷降溫系統(tǒng)，相應(yīng)的增加了投資和成本，也使提升、排水等成本增加；從基建工期來看，由于施工難度的加大，保守預(yù)計(jì)基建時(shí)間將增加3個(gè)月，使貸款利息增加2093萬元，同時(shí)因推遲投產(chǎn)損失利潤現(xiàn)值12449萬元。與方案Ⅰ相比，雖然延長2年生產(chǎn)期所獲利潤可以沖抵成本18717萬元，但費(fèi)用現(xiàn)值還是增加13267.50萬元。而從目前礦山的管理水平及國內(nèi)施工單位的技術(shù)水平來看，考慮到隨著井筒深度增加、提升運(yùn)距的增加、巖溫、地壓升高以及不可預(yù)計(jì)的困難出現(xiàn)，導(dǎo)致勞動效率將進(jìn)一步降低，因而相應(yīng)的基建時(shí)間可能還會增加，若按工期增加6個(gè)月考慮，基建期利息增加4186萬元，推遲投產(chǎn)損失利潤現(xiàn)值24898萬元，費(fèi)用現(xiàn)值則達(dá)120103.91萬元。與方案Ⅰ相比費(fèi)用現(xiàn)值增加27809.49萬元。故從經(jīng)濟(jì)上方案Ⅰ優(yōu)于方案Ⅱ，同時(shí)從技術(shù)上，隨著井筒深度的加深，國內(nèi)企業(yè)施工技術(shù)難度及投資將進(jìn)一步加大。

表2 一次開采深度方案綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選表

方案Ⅲ即最低開采水平為-1430m時(shí)，是在方案Ⅰ的基礎(chǔ)上加深200m，考慮資源可信度系數(shù)及貧化損失后，采出礦石量約6330萬t，比方案Ⅰ多采出礦石量約1000萬t，服務(wù)年限延長約3年，即總服務(wù)年限20年；但同時(shí)主井凈直徑增大至7.2m，提升設(shè)備需全進(jìn)口，因而相應(yīng)增加了工程量及投資，從表2看出僅增加投資1.5億元，同時(shí)由于深度加深，巖溫升高，采用加強(qiáng)通風(fēng)的方式降溫難以滿足要求，需增加深井制冷降溫系統(tǒng)，相應(yīng)的增加了投資和采礦成本，也使提升、排水等成本增加；從基建工期來看，基建時(shí)間增加了6個(gè)月，使貸款利息增加4186萬元，同時(shí)因推遲投產(chǎn)損失利潤現(xiàn)值25327萬元。與方案Ⅰ相比，雖然延長3年生產(chǎn)期所獲利潤可以沖抵成本28282萬元，但費(fèi)用現(xiàn)值還是增加28666.83萬元。而從目前礦山的管理水平及國內(nèi)施工單位的技術(shù)水平來看，考慮到隨著井筒深度的增加、巖溫升高，勞動效率將會降低，因而相應(yīng)的基建時(shí)間還會增加，若按工期增加12個(gè)月考慮，基建期利息增加8372萬元，推遲投產(chǎn)損失利潤現(xiàn)值50655萬元，費(fèi)用現(xiàn)值則達(dá)150475.24萬元。與方案Ⅰ相比費(fèi)用現(xiàn)值增加58180.82萬元。故從經(jīng)濟(jì)上方案Ⅰ也是更優(yōu)于方案Ⅲ，同時(shí)從技術(shù)上，隨著井筒深度的不斷加深，不可預(yù)計(jì)的困難因素更多。

據(jù)了解，國內(nèi)目前井深在1300m左右的井筒施工采用普通法掘砌基本可滿足要求［6］，但隨著井筒深度的進(jìn)一步加深，一般施工設(shè)備難以完成。由于國內(nèi)能夠承擔(dān)如此深井的施工能力及裝備的企業(yè)極有限［7］，若進(jìn)一步加大井深，將迫使施工單位必須研制和采用特殊設(shè)備（或特別定制設(shè)備）施工，這樣將會大大增加施工企業(yè)的裝備等一系列大幅投入，從而導(dǎo)致井筒施工造價(jià)的大幅增加［8］。

三個(gè)方案中主井、滕家副井、新城副井的井筒標(biāo)高、深度、斷面參數(shù)見表3。

表3 井筒標(biāo)高、深度、斷面參數(shù)表

從表3可以看出：方案Ⅰ中除主井外，新城副井、滕家副井及滕家回風(fēng)井深度都在1300m以內(nèi)；而方案Ⅱ和方案Ⅲ中主井、新城副井、滕家副井及滕家回風(fēng)井井深均超過1300m，從而導(dǎo)致井筒施工造價(jià)的大幅增加。

4 方案比較結(jié)論

綜合以上分析，在考慮資源分布、合理服務(wù)年限、提升運(yùn)輸設(shè)備可靠性、投資、經(jīng)濟(jì)效益、建井技術(shù)及施工裝備水平等多方面因素及深井開采的高溫、巖爆預(yù)防和防治所帶來的投資和開采成本的增加、項(xiàng)目建設(shè)的投資效果等多方面因素，分期延深第一次最低開采水平為-1230m是適宜的，一方面節(jié)省前期投資、投產(chǎn)快、系統(tǒng)安全性提高、能夠取得較好的經(jīng)濟(jì)效果；另一方面，隨著礦山深部資源的進(jìn)一步探明和深部開采實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的探索積累，以及國內(nèi)深井開采和裝備水平的科技進(jìn)步和創(chuàng)新，將使后期的接替開發(fā)更具科學(xué)性、合理性、經(jīng)濟(jì)性。故無論從經(jīng)濟(jì)還是技術(shù)方面方案Ⅰ都具有優(yōu)勢，本研究推薦方案Ⅰ，即最低開采水平為-1230m是合理的。

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Exploitation Scheme Optimization of a 10000t/doverDeep Gold Mine Project

ZHU Li-ping
（China NERIN Engineering Co.， Ltd， Nanchang 330031， Jiangxi， China）

For deep exploitation scheme of 10000t/d expansion project， the paper proposed three kinds of mining plans by comparing and analyzing the distribution of resources， reasonable service life， hoist and transport and filling and drainage equipment， construction cycle， construction technology and construction equipment level， investment， cost efficiency， and fully considered the construction difficultieswhich caused by the high temperature mining， rock burst prevention. Through comprehensivecompare， the scientific and reasonable exploitation scheme was proposed.

extension project；mining plan；deep mining；cost of mining；comprehensive analysis andevaluation

TD85

C

1009-3842（2016）04-0045-05

2016-05-31

朱利平（1962-），男，江西南昌人，采礦高級工程師，主要從事礦山工程設(shè)計(jì)與研究工作。E-mail： zhuliping@nerin.com