馮俊超

（中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 沈陽 110015）

露天開采境界的不斷延伸和擴(kuò)展，使得采礦量和剝巖量相應(yīng)增加，故要確定露天開采境界，其實(shí)質(zhì)是控制剝采比的大小，使其不超過經(jīng)濟(jì)合理界限值。而這里所指的經(jīng)濟(jì)合理界限值就是經(jīng)濟(jì)合理剝采比，對于露天礦而言，開采1 t 礦石在經(jīng)濟(jì)上所允許的最大剝離量，即保證露天礦在不虧損的前提下，單位礦石可允許分?jǐn)偟膭冸x量[1]。

經(jīng)濟(jì)合理剝采比代表的含義是在露天開采范圍內(nèi)所限定的最大剝采比，即如果露天開采剝采比大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比則經(jīng)濟(jì)性降低[2-3]。確定合理的經(jīng)濟(jì)剝采比是圈定露天礦開采境界的關(guān)鍵因素[4]，通過確定的經(jīng)濟(jì)合理剝采比，可按境界剝采比小于等于經(jīng)濟(jì)合理剝采比的原則圈定露天礦開采境界[5-6]。因此，經(jīng)濟(jì)合理剝采比的大小直接影響到露天礦的采出資源量和礦產(chǎn)資源的利用程度。我國油頁巖開發(fā)利用的公司多為采、煉一體化工業(yè)企業(yè)，最終將頁巖油作為產(chǎn)品進(jìn)行銷售。頁巖油市場價(jià)格波動(dòng)較大，因此，結(jié)合當(dāng)前頁巖油市場價(jià)格，計(jì)算露天礦的經(jīng)濟(jì)合理剝采比十分必要，準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)合理剝采比對于礦山境界優(yōu)化具有十分重要的意義。

1 經(jīng)濟(jì)合理剝采比計(jì)算方法

經(jīng)濟(jì)剝采比的計(jì)算分析方法分為3 種[7]，分別為成本比較法、盈利比較法和價(jià)格法，在市場經(jīng)濟(jì)條件下，用價(jià)格法計(jì)算經(jīng)濟(jì)剝采比已經(jīng)成為主流[8-9]。

1）成本比較法。成本比較法是以露天開采和井工開采單位礦石成本相等為計(jì)算基礎(chǔ)。優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)較少，計(jì)算方法簡單。缺點(diǎn)：未考慮露天開采和井工開采礦石貧化損失的差別。適用條件：露天開采和井工開采礦石貧化損失近似相等的情況。

2）盈利比較法。盈利比較法是以露天開采和井工開采相同礦石單位工業(yè)儲(chǔ)量盈利相等為計(jì)算基礎(chǔ)。優(yōu)點(diǎn)：考慮到露天開采和井工開采礦石貧化損失差別以及產(chǎn)品質(zhì)量。缺點(diǎn)：所需數(shù)據(jù)較多，且不易準(zhǔn)確確定。適用條件：露天開采和井工開采礦石的貧化損失差別較大的情況。

3）價(jià)格法。價(jià)格法以礦石的市場價(jià)格為計(jì)算基礎(chǔ)。優(yōu)點(diǎn)：將經(jīng)濟(jì)合理剝采比與礦石價(jià)格緊密聯(lián)系起來。缺點(diǎn)：受礦石價(jià)格影響明顯。適用條件：只進(jìn)行露天開采的礦山。

所研究露天礦礦體傾角較大，屬于急傾斜礦體，礦床在山頂出露地表，傾向延深深度較大，適合露天開采，且深部礦體儲(chǔ)量較小、厚度較薄，走向上分布不連續(xù)。當(dāng)前采用的開采方式為露天開采，且后期不具備地下開采的條件。同時(shí)，本礦采出的礦石將煉制為頁巖油產(chǎn)品進(jìn)行銷售，而頁巖油受國際油價(jià)影響，價(jià)格變化較大。因此，經(jīng)研究確定本礦適合采用價(jià)格法計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比。

2 礦石產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

礦石產(chǎn)品利用方式的不同，對經(jīng)濟(jì)合理剝采比的計(jì)算結(jié)果影響較大。該露天礦礦石產(chǎn)品為4 種，分別是：原生末礦、洗選廠篩分末礦、洗選廠末精礦以及洗選廠塊精礦。礦石產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 礦石產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

目前露天礦采出的原生末礦、洗選廠篩分末礦、洗選廠末精礦由于篩選工藝和煉油工藝的限制未得到利用，現(xiàn)場采取單獨(dú)堆存的處理方式，當(dāng)前，礦山僅對洗選廠塊精礦進(jìn)行利用。

未來，露天礦通過小顆粒風(fēng)選技術(shù)及小顆粒壓球技術(shù)將大幅降低噸油消耗的混合礦石量，進(jìn)而增大露天礦的經(jīng)濟(jì)合理剝采比。結(jié)合當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)際情況以及未來的發(fā)展方向，本次研究剝采比計(jì)算分為：塊精礦利用方案和礦石全利用方案。

3 塊精礦利用方案剝采比計(jì)算

塊精礦露天礦經(jīng)濟(jì)合理剝采比的計(jì)算公式為：

式中：Nkj為塊精礦經(jīng)濟(jì)合理剝采比，m3/t；A 為頁巖油市場價(jià)格，元/t；as為生產(chǎn)1 t 頁巖油的成本，元/t；Tt為生產(chǎn)1 t 頁巖油的混合礦量，元/t；pk為礦石的爆破、采剝單價(jià)，元/t；py為混合礦的爆破、采剝單價(jià)，元/m3。

1）基礎(chǔ)參數(shù)。塊精礦利用方案部分基礎(chǔ)參數(shù)為：①塊精礦的含油率為8.00%；②塊精礦的收油率為75.00%；③塊精礦產(chǎn)率為18.71%；④礦石的爆破、采剝單價(jià)pk為4.32 元/t；⑤混合礦的爆破、采剝單價(jià)py為10.50 元/m；⑥生產(chǎn)1 t 頁巖油的成本as為1 490.00 元/t。

2）混合礦量Tt。根據(jù)塊精礦含油率、塊精礦收油率、塊精礦產(chǎn)率，計(jì)算得出生產(chǎn)1 t 頁巖油所需混合礦量為89.08 t。

3）頁巖油市場價(jià)格A。經(jīng)市場調(diào)研，當(dāng)前頁巖油市場售價(jià)約為3 100 萬元/t。

根據(jù)上述計(jì)算公式和計(jì)算參數(shù)，對礦山僅利用塊精礦煉油的方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理剝采比進(jìn)行計(jì)算，得到本方案的經(jīng)濟(jì)合理剝采比為1.31 m3/t。

4 礦石全利用方案剝采比計(jì)算

礦石產(chǎn)品全利用方案中需要增加原生末礦、篩分末礦、末精礦的壓球成本，原生末礦、篩分末礦的風(fēng)選成本。礦石全利用露天礦經(jīng)濟(jì)合理剝采比的計(jì)算公式為：

式中：Nqj為礦石全利用經(jīng)濟(jì)合理剝采比，m3/t；A為頁巖油市場價(jià)格，元/t；as為生產(chǎn)1 t 頁巖油的成本，元/t；af為原生末礦、篩分末礦的單位風(fēng)選成本，元/t；ay為原生末礦、篩分末礦、末精礦的單位壓球成本，元/t；Tt為生產(chǎn)1 t 頁巖油的混合礦量，元/t；pk為礦石的爆破、采剝單價(jià)，元/t；py為混合礦的爆破、采剝單價(jià)，元/m3。

1）基礎(chǔ)參數(shù)。礦山全利用方案中生產(chǎn)1 t 頁巖油的成本as為1 490 元/t，礦石爆破、采剝單價(jià)pk為4.32 元/t，混合礦的爆破、采剝單價(jià)py為10.5 元/m3。礦石全利用方案其它基礎(chǔ)參數(shù)見表1。

表1 礦石全利用方案其它基礎(chǔ)參數(shù)

2）混合礦量Tt。根據(jù)基礎(chǔ)參數(shù)計(jì)算得出生產(chǎn)1 t頁巖油需要的混合礦量為50.31 t。1 t 頁巖油由塊精礦煉制而成，需要的塊精礦量為16.67 t，1 t 塊精礦可練出的油量為0.06 t，塊精礦占混合礦的比例為18.71%；1 t 頁巖油由末精礦煉制而成，需要的末精礦量為21.76 t，1 t 末精礦可練出的油量為0.05 t，末精礦占混合礦的比例為6.24%；1 t 頁巖油由風(fēng)選后篩分末礦煉制而成，需要的風(fēng)選后篩分末礦量為25.60 t，1 t 風(fēng)選后篩分末礦量可練出的油量為0.04 t，風(fēng)選前的篩分末礦占混合礦的比例為30.00%，篩分末礦風(fēng)選的產(chǎn)率為40.00%，篩分末礦風(fēng)選的產(chǎn)率40.00%，風(fēng)選后的篩分末礦占混合礦的比例為12.00%；1 t 頁巖油由風(fēng)選后的原生末礦煉制而成，需要的風(fēng)選后原生末礦量為25.60 t，1 t 風(fēng)選后原生末礦量可練出的油量為0.04 t，風(fēng)選前原末礦占混合礦比例為7.00%，篩分末礦風(fēng)選的產(chǎn)率為40.00%，風(fēng)選后的篩分末礦占混合礦的比例為2.80%。

3）頁巖油市場價(jià)格A。經(jīng)市場調(diào)研，當(dāng)前頁巖油市場售價(jià)約為3 100 萬/t。

4）風(fēng)選成本af。根據(jù)基礎(chǔ)參數(shù)計(jì)算得出生產(chǎn)1 t頁巖油風(fēng)選成本為93.08 元。風(fēng)選成本參數(shù)：①1 t 礦石的風(fēng)選成本為5.00 元/t；②混合礦量為50.31 t；③風(fēng)選前原末礦占混合礦比例為7.00%；④原生末礦風(fēng)選量為3.52 t；⑤風(fēng)選前篩分末礦占混合礦比例為30.00%；⑥篩分末礦風(fēng)選量為15.09 t。

5）壓球成本ay。根據(jù)基礎(chǔ)參數(shù)計(jì)算得出壓球成本為108.88 元/t。壓球成本計(jì)算參數(shù)為：①1 t 礦石的壓球成本為11.26 元/t；②原生末礦壓球量為0.49 t；③原生末礦壓球比例為35.00%；④篩分末礦壓球量為6.04 t；⑤篩分末礦壓球比例為36.00%；⑥末精礦壓球量為3.14 t；⑦末精礦壓球比例為15.00%。

根據(jù)本方案的計(jì)算公式和計(jì)算參數(shù)，對礦山所有礦石產(chǎn)品全部利用的方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理剝采比進(jìn)行計(jì)算，得到本方案的經(jīng)濟(jì)合理剝采比為2.25 m3/t。

5 結(jié)語

1）研究的油頁巖露天礦當(dāng)前采用露天開采方式，且后期不具備地下開采條件。同時(shí)，作為采、煉一體化的油頁巖礦山企業(yè)，頁巖油的價(jià)格受國際油價(jià)影響較大，適宜采用價(jià)格法計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比。

2）多種礦石綜合開發(fā)利用，應(yīng)結(jié)合礦石利用情況分別計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理剝采比。

3）對于塊精礦利用方案計(jì)算得到的經(jīng)濟(jì)合理剝采比為1.31m3/t，生產(chǎn)1 t 頁巖油需要的混合礦量為89.08 t；對于產(chǎn)品全利用方案計(jì)算得到的經(jīng)濟(jì)合理剝采比為2.25 m3/t，生產(chǎn)1 t 頁巖油需要的混合礦量為50.31 t。礦石產(chǎn)品全利用，經(jīng)濟(jì)合理剝采比提高72%，噸油耗礦量降低44%。