劉國棟

(中國恩菲工程技術有限公司,北京 100038)

0 前言

筆者從事礦山設計咨詢的工作中,參與了多個國內(nèi)國外的礦山項目設計咨詢服務。對于礦山高階段設計,國內(nèi)設計模式與國外尤其是西方國家的存在不同。本文僅從筆者參與的國外某礦山高階段設計為例,就礦山高階段設計咨詢中,掘進進度、回采計劃的兩個方面,探討國內(nèi)外設計理念的差異,以達到取長補短,使設計咨詢成果中的礦山掘進(包括基建與生產(chǎn))進度、回采計劃,不僅作為項目指向性的參考指標,還應更貼近礦山基建生產(chǎn)運營實際。

1 案例礦山掘進進度、回采計劃編制分析

1.1 案例礦山概況

該銅礦按cutoff3%圈定工業(yè)礦體后,北西-南東向長7 km,北東-西南向?qū)?～1.2 km。埋深在250～900 m 之間,傾角5°～20°,礦體受沉積地層控制,總體呈背斜產(chǎn)出,形態(tài)近似馬鞍狀。礦體形態(tài)俯視如圖1 所示、剖面如圖2 所示。礦體品位3%～11%,平均6.09%,品位分布如圖3 所示。礦體真厚度3～14 m,平均5.3 m,真厚度如圖4 所示。該銅礦厚度、品位變化穩(wěn)定～較穩(wěn)定,總體上中部礦體厚度較大,品位高;四周礦體厚度薄,品位低。資源量表如表1 所示。

表1 礦床銅邊際品位≥3%資源量

圖1 礦體俯視投影圖

圖2 礦體沿走向剖面圖

圖3 品位分布餅狀圖

圖4 厚度分布餅狀圖

礦山生產(chǎn)規(guī)模為600 Mt/a,采用進路充填法、房柱控制放頂法回采工藝。

開拓系統(tǒng)為雙斜井方案即主膠帶斜井+無軌斜坡道,如圖5 所示。

圖5 開拓系統(tǒng)縱附視投影

1.2 礦山掘進計劃編制

案例礦山前期由國外西方設計公司完成了PEA、PFS 設計工作,因為某些原因需在國內(nèi)進行融資,委托國內(nèi)設計院完成符合中國要求的可行性研究融資報告。礦山設計工作人員熟悉國內(nèi)礦山掘進計劃編制的流程,國內(nèi)主要編制礦山基建進度計劃,礦山生產(chǎn)期間的掘進計劃,并不要逐年編制,只是采用“掘采比”這一技術經(jīng)濟指標替代了,換言之,沿用國內(nèi)設計習慣,投產(chǎn)、達產(chǎn)年的掘進工程量,按(掘采比m3/kt×年產(chǎn)量kt)計算得到,所以礦山達產(chǎn)年生產(chǎn)期間,每年的掘進工程量是一個不變的定值,這明顯與礦山實際生產(chǎn)運營情況不是完全契合的,這個環(huán)節(jié)上盡管不完美,但國內(nèi)礦山高階段設計,遵循國內(nèi)設計標準,對礦山開發(fā)起到了指導性作用。案例礦山國內(nèi)編制的掘進計劃,把各單項工程基建和生產(chǎn)掘進總量轉(zhuǎn)化成圖表形式,如圖6 所示。

圖6 礦山掘進計劃

反觀國外設計公司編制的案例礦山的掘進計劃,本文省略掘進工程(主膠帶斜井、主斜坡道、服務型硐室、風井、天井、聯(lián)絡巷道、采準采切等)各具體單項的工程量,把礦山總掘進工程量轉(zhuǎn)化成圖7。從圖中可以看出,礦山基建時間為3 年(-3～-1),第-1 年開始有了采準工程,第1 年開始礦塊內(nèi)采切,礦山見礦即投產(chǎn),繼而邊生產(chǎn)邊掘進,逐漸完善滿足6 Mt/a 所需的生產(chǎn)采場數(shù)量和礦山主體開拓工程,在圖7 中也可以根據(jù)各年掘進進尺,基本能判斷出礦山是在生產(chǎn)第4 年實現(xiàn)達產(chǎn),結(jié)合回采計劃圖表11,達產(chǎn)年的年掘進工程量是不同的。

圖7 礦山掘進計劃

國內(nèi)與國外編制的礦山掘進計劃,均是對礦山全生命周期的策劃,但是又存在明顯的不同。

國內(nèi)掘進是按可實現(xiàn)的礦山規(guī)模600 Mt/a,先建成完善的礦山開拓提升運輸、供電供氣、供排水、通風、充填系統(tǒng)及其滿足投產(chǎn)需求的采切工程,如圖8 所示;礦山先基建后生產(chǎn),基建工程量大,基建期投資多,基建期礦山一般沒有生產(chǎn),不產(chǎn)生現(xiàn)金流。而礦山生產(chǎn)期每年的的掘進計劃,按“掘采比”來預估,相當于用一個平均的年掘進工程量來替代生產(chǎn)期每年的掘進量,這與礦山實際年生產(chǎn)期掘進工程量是有偏差的。在設計中要做到最大程度的反映礦山實際年生產(chǎn)掘進量,“掘采比”的確定是非常重要的,也是很難精準把握的。國內(nèi)礦山高階段設計中,基建與生產(chǎn)掘進計劃,兩者比較起來,對基建的關注程度更高。

圖8 國內(nèi)礦山基建工程

國外礦山掘進計劃編制中,不明確劃分基建掘進與生產(chǎn)掘進,而是為實現(xiàn)礦山規(guī)模600 Mt/a,采用貫穿整個礦山生命周期的掘進安排,不用“掘采比”預估年生產(chǎn)掘進量。若按國內(nèi)設計模式去分析理解,即其基建工程主要是主膠帶、斜坡道、服務型硐室工程,以及接近礦體的聯(lián)絡通道及采切工程,當建立起對應范圍內(nèi)的提升運輸、供電供氣、供排水、通風系統(tǒng),遵循見礦即投產(chǎn)原則,如圖9 所示。投產(chǎn)時并不是像國內(nèi)先構建其滿足600 Mt/a 的提升運輸、供電供氣、供排水、通風、充填的完整系統(tǒng),而是邊生產(chǎn)邊掘進,隨生產(chǎn)采場數(shù)不斷增加,產(chǎn)能逐漸加大,通風線路也不斷調(diào)整,直至滿足設計產(chǎn)能,才構筑起礦山600 Mt/a 的完整生產(chǎn)系統(tǒng),這之后是達產(chǎn)時間。這套設計模式特點是先期投資小,投產(chǎn)快,能盡快產(chǎn)生現(xiàn)金流,利于盡早收回投資。

圖9 國外礦山基建與投產(chǎn)

1.3 礦山回采計劃編制

由于國內(nèi)外在礦山掘進計劃安排上有差異,故而礦山回采計劃編制上也各有特點。案例礦山的國內(nèi)回采計劃,是按國內(nèi)標準進行編制。礦山基建完畢即滿足投產(chǎn)條件了,投產(chǎn)到達產(chǎn)按三年期過渡,達產(chǎn)期600 Mt/a 是在礦山生產(chǎn)能力論證可行的基礎上逐年安排,礦山后期減產(chǎn)按3～4 年考慮?；夭捎媱澣绫?、圖10 所示。國內(nèi)礦山回采計劃,是礦山生產(chǎn)期間的指向性指標,主要用于礦山經(jīng)濟效益的測算,在礦山實際生產(chǎn)中,投產(chǎn)、達產(chǎn)及減產(chǎn)階段量化指標是有波動的。

表2 回采計劃表

圖10 回采計劃圖

國外設計咨詢單位,在PEA、PFS 階段編制的該礦山回采進度計劃,如表3 及圖11 所示。表3 中“ -3～ -1”是礦山的基建時間,對應的采出礦量為基建副產(chǎn)礦石,“1～4”是投產(chǎn)過渡年份,“5～15”是達產(chǎn)年份,“16～24”礦山減產(chǎn)年份;從表3 中采出礦量一欄中的數(shù)字,也可反映出礦山從基建產(chǎn)生副產(chǎn)礦石,到投產(chǎn)年產(chǎn)量逐年爬升,直至實現(xiàn)達產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、減產(chǎn)至閉坑的生產(chǎn)全過程。其排產(chǎn)計劃是礦山生命周期內(nèi),在全部掘進工程及全部回采工藝完成的基礎上編制的。

圖11 回采計劃圖

表3 回采計劃表

案例礦山回采計劃編制中,國內(nèi)外雙方咨詢單位編制流程是一致的,但是在投產(chǎn)、達產(chǎn)及減產(chǎn)年的產(chǎn)量表達上方式和方法不同,其實反映的是兩種設計思維模式不一樣。

國內(nèi)咨詢單位編制的回采計劃,是基于礦山生產(chǎn)規(guī)模為600 Mt/a,并在構架起適配600 Mt/a 產(chǎn)能的生產(chǎn)系統(tǒng)后,對礦山從投產(chǎn)到達產(chǎn),按小型、中型、大型不同規(guī)模,借助于基建期的采切工程及礦山工程經(jīng)驗,安排幾年達產(chǎn);對于達產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)年,是依據(jù)設計中,驗證礦山600 Mt/a 可行的結(jié)論進行排產(chǎn);對于減產(chǎn)年也是根據(jù)礦山剩余礦體開采條件及工程經(jīng)驗確定的。

國外咨詢單位編制的回采計劃,是基于礦山規(guī)模600 Mt/a 的可行性,其投產(chǎn)是在掘進主要開拓工程,揭露首采礦體后,做采準、采切工作,并完善其局部回采所需的配套系統(tǒng)的背景下實現(xiàn)的。不同于國內(nèi)礦山先行完成600 Mt/a 齊備的坑內(nèi)系統(tǒng),目的是基建工程量及前期投入資金越少越好,盡早產(chǎn)生現(xiàn)金流。從投產(chǎn)到達產(chǎn)年產(chǎn)量的安排,由掘進工程進度及可以布置的有效采場數(shù)目確定。達產(chǎn)及穩(wěn)產(chǎn)期、減產(chǎn)期同樣如此。從圖11 可以看出,投達產(chǎn)是一個產(chǎn)能爬升的過程,達產(chǎn)及穩(wěn)產(chǎn)見表3 是在600 Mt/a 線上浮動的,減產(chǎn)期是一個相對柔和的下降過程。

2 結(jié)語

中外雙方對同一案例礦山的掘進進度與回采計劃的編制存在著差異,源于不同的國家存在不同的法律、宗教、標準、地域文化帶來的工程設計理念的不一樣。案例礦山工程項目外方PEA、PFS 階段的設計,與國內(nèi)可研比較,在掘進進度、排產(chǎn)計劃編制上,深度有過之。對于參與國際礦山工程項目咨詢,特別是與西方設計咨詢機構溝通,了解其設計思維模式,將其設計語言融合到國內(nèi)設計中是必要的。