露天礦生產計劃

1、露天礦生產計劃第一節(jié)露天礦生產能力露天礦生產能力指每年采出的礦石量和剝離的礦石 量。露天礦生產能力直接影響到礦山設備的選型、設備數(shù) 量、勞動力及材料需求等，從經濟角度講，它直接影響到 礦山的投資與生產經營成本。因此，生產能力是露天開采 的一個重要參數(shù)。影響露天礦生產能力的主要因素有： 礦體自然條件，即礦物在礦床中的分布、品位和儲量。開采技術條件，即開采程序、裝備水平、生產組織與管 理水平等。市場，即礦產品的市場需求及產品價格。經濟效益，即礦山企業(yè)在市場經濟環(huán)境中所追求的主 要目標。一、根據(jù)儲量估算生產能力礦床自然條件是不可更改的，是確定生產能力（實 際上也是確定所有其它開采參數(shù)）的基礎。礦床中

2、可采礦 石儲量及其品位 是確定生產能力的主要 影響 因素。定性 地講，儲量大的礦床為大規(guī)模開采提供了用武之地，故生 產能力也高。另一方面，低品位礦床只有達到足夠的規(guī)模 才能實現(xiàn)足夠的利潤，即所謂的規(guī)模效益。在粗略估算露 天礦生產能力時，國外常采用經驗公式一泰勒公式計算。t=6.5 4R（16 - 1）Pa=R/t（16 - 2）式中，t為礦山服務年限（年），R為礦床可采礦石儲量 （百萬噸），p為礦石年產量。表16 1給出了國內外一些礦 山的設計生產能力與泰勒公式估算值的對比。二、根據(jù)開采技術條件驗證生產能力開采技術條件是可變的，開采程序設計、設備選型 以及組織與管理均是由人來完成的。由于人為因

3、素的影 響，在相同的自然條件下，礦山可能達到的生產能力會有 較大的差別。一些礦山達不到設計生產能力，其主要原因 是開采程序不合理 或生產組織與管理不 善，未能發(fā)揮出 可能達到的生產潛能。在 給定的自然條件下，開采技術條 件決定了露天礦可能達到的生產能力。表16-1 一些礦山設計生產能力與泰勒公式計算結果對比礦山名稱儲量（萬 t ）設計生產能力（萬 t/a）泰勒公式 計算值（萬t/a）美國雙峰銅礦44700013701490加 拿大卡羅爾鐵20000049004650加拿大賴特山鐵18000044504285澳大利亞紐曼.山14000040003500前蘇聯(lián)南部采詵14450030503610前

4、蘇聯(lián)朱哈依洛233701000935中國南芬鐵礦3400010001215中國大孤山鐵國白云鄂博采技術條件對生產能力的作用體現(xiàn)在礦山工程 延伸速度和臺階水平推進速度。露天礦可能達到的生產能 力與垂直延伸速度的關系為：P = 卜（1+ P）（16 - 3）式中，V為礦山工程延伸速度（米/年），H為臺階高度（米），Tb為有代表性的水平分層礦量，門為礦石回采率（%） , p為廢石 混入率（%）。露天采場的垂直延伸需要用臺階的水平推進來保證，當 采用位于礦體下盤礦巖接觸帶的移動坑線布置時，延伸速 度與水平推進速度之間的關系為：i Vh （ctg 0

5、+ ctg q）（16 - 4）式中，V為臺階水平推進速度，0和0分別為上下盤工 作幫坡角。二者關系見圖16 1從上章內容可知，采場延伸 速度還取決于掘溝速度。露天礦可能達到的延伸速度和水平推進速度最終取決 于可能布置的挖掘機數(shù)量及挖掘機的臺班工作效率。可能布置的挖掘機總數(shù)決定了礦巖生產能力，其中可能布置的 采礦挖掘機數(shù)決定了礦石生產能力。一個圖16 - 1采場延深速度與臺階水平推進速度關系示意圖臺階可能布置的挖掘機數(shù)七為：(16 - 5)=NL /Lcs b式中，L為一個臺階的工作線長度，L為一臺挖掘機正 常作業(yè)所需的工作線長度（即采區(qū)長度）；若L為一個臺 階的采礦工作線長度，則N s為一個

6、臺階上可能入布置的采礦 挖掘機數(shù)。S對于產狀較為規(guī)整且較厚的傾斜礦體，可根據(jù)圖16 2估 算可能同時采礦的臺階數(shù)Nbo(16 - 6)N ,七 * , b 1土 tg9 - ctg W + Hct/圖16 - 2 同時采礦臺階數(shù)示意圖式中，B為礦體水平厚度，W為工作平盤寬度，H為臺階高 度，。為工作幫坡角，Y為礦體傾角，a為臺階坡面角。由下盤 向上盤推進時，第一項分母為+，由上盤向下盤推進時， 第一項分母為“一”。露天礦可能達到的生產能力為：=NP N q（16 - 7）式中，Ns為一個臺階可能布置1的采礦挖掘機數(shù)，q為挖掘 機臺年效率。值得指出的是，礦石生產能力必須由與之相適應的巖 石剝離能

7、力來保證，因此有必要依據(jù)可能布置的總挖掘機 臺數(shù)和生產剝采比驗證礦巖總生產能力。依據(jù)上述開采技術條件對生產能力的檢驗只是初步驗 證。生產過程中是否能夠達到所確定的生產能力要靠詳細 的生產計劃作最后驗證。三、市場與經濟效益在較發(fā)育的市場經濟環(huán)境中，礦山企業(yè)的產品（原礦、 精礦或金屬）也象其它工業(yè)產品一樣要在市場上出售。在 確定一個礦山的生產能力時必須考慮其產品的市場價格 和市場對礦產品的需求。對于絕大多數(shù)礦產品來說，其產 品是具有競爭性的，即市場對礦產品的總需求量遠遠高于 任何一個礦山企業(yè)的產量，單個礦山產量的大小不會影響 其產品的市場價格。因此，礦產品的市場價格通常被看作 已知數(shù)，價格對礦山生

8、產能力的影響是通過經濟效益間接 起作用的。市場對一個給定礦山的生產能力的直接約束體 現(xiàn)在其對該礦山所生產產品的需求（即產品銷路）。大部分 礦山企業(yè)有自己的較為穩(wěn)定的長期客戶、短期客戶和潛在 客戶。在確定生產能力時應對礦產品的近、遠期銷路作深 入的分析評價，以使礦山產品能以正常的市場價格全部出 售。我國現(xiàn)時正處在經濟轉軌時期，礦產品市場不發(fā)育， 大多數(shù)礦山企業(yè)還未以獨立競爭者的身份進入市場，而是 作為冶金公司的下屬企業(yè)為本公司提供礦石。因此，我國 大部分礦山的生產能力現(xiàn)時主要考慮上級公司對礦石的 需求。然而大部分冶金一礦山聯(lián)合企業(yè)的最終產品（如鋼 鐵產品）已進入市場，一些鋼鐵企業(yè)近幾年出現(xiàn)大量產

9、品 積壓的根本原因在于沒有正確評價市場對其產品的需求 而盲目追求產量。一個在市場上獨立競爭的礦山企業(yè)，其生產經營的主 要目標是獲得最大經濟效益，從動態(tài)經濟角度評價礦山企業(yè)經濟效益的常用指標是礦山壽命期內能實現(xiàn)的總凈現(xiàn)值 (NPV)。NPV= -,v+ PV ,n(16 - 8)式中，PV和PV分別為礦山投資產品的負現(xiàn)值和礦山經營獲得的正0現(xiàn)值。in(16 - 9)PV -Jout(1+ d)ii=1(16 - 10)式中，n為基建期（年），q為第i年的基建投資，d為折現(xiàn) 率, N為包括基建期在內的礦山壽命，m為開始有銷售收入 的年份，馬為第j年的現(xiàn)金流量，即第j年的銷售收入減去 生產成本和稅收

10、的余額。隨著生產能力的增加，基建投資增加，PV 隨之增加； 然而，生產能力的增加會提高年銷售收入，并在一定的生 產能力范圍內使單位生產成本降低，故各年的現(xiàn)金流量Fj 隨生產能力增加而增加，導致pv 的增加pv 、pv 和 J NPV與生產能力的關系如圖16 - 3所示。OUt 圖16- 3 NPV與生產能力關系示意圖從圖中可以看出，生產能力太低時，由于正現(xiàn)值PV太 小，不足以抵銷負現(xiàn)值，NPV為負。如果生產能力太高由 于投資太大而導致負現(xiàn)值大于正現(xiàn)值，NPV也為負。因此， 對于給定的可采儲量及其品位，存在一個使礦山總經濟效 益NPV最大的礦山生產能力P *，即最優(yōu)生產能力。求最優(yōu)生 產能力是屬

11、于礦山系統(tǒng)工程領域的一個優(yōu)化問題，這里不 作介紹。最后需要指出的是，由于選場的生產能力是一定的， 采場的礦石設計生產能力一般被看作在礦山整個開采壽 命期不變的常數(shù)。由于受市場及礦物品位在礦床中的分布 特點的影響，恒定不變的生產能力不一定是使礦床總開采 效益(NPV)最大的最佳選擇，從純經濟角度講，生產能力的確 定應是找出使總NPV最大的每一生產時期的生產能力。第二節(jié)邊界品位的確定簡言之，邊界品位是區(qū)分礦石與廢石（或稱巖石）的臨界品位，礦 床中高于邊界品位的塊段為礦石，低于邊界品位的塊段為廢石。從第十三 章中介紹的品位一礦量曲線可知，邊界品位的選擇直接影響到礦石儲量， 進而影響礦山的生產規(guī)模、最

12、終開采境界、設備選型和礦山生產壽命。因 此，邊界品位是一個對礦山總體經濟效益有重大影響的技術經濟參數(shù)。國內礦山一直采用“雙指標”邊界品位，即“地質邊界品位”和“最小工業(yè)品位”，前者小于后者。品位高于最小工業(yè)品位的塊段有工業(yè) 開采價值，是開采加工的對象，稱為 表內礦；品位介于二者之間的礦段稱 為表外礦；品位低于地質邊界品位的塊段為廢石。國際上通用的是“單指 標”邊界品位，只區(qū)分礦石與廢石，沒有表內礦和表外礦之分。單指標邊界 品位相當于雙指標邊界品位中的最低工業(yè)品位，但又不完全等同。實際 上，邊界品位的作用是在兩種不同的情況下作出正確選擇：即采還是不 采；采出后是送往選廠還是送往排土場。由于在市場

13、經濟條件下礦山企業(yè) 的主要經營目的是獲取利潤，因此進行決策選擇的基本準則是經濟準則， 即在兩種選擇中選取經濟效益最好者。沒有開采價值的的塊段不會為礦山 企業(yè)帶來盈利，或不予開采，或采出后作為廢石送往排土場。當為了滿足 短期礦量需求將部分表外礦作為礦石送往選廠時，實質上是等于將單指標 邊界品位臨時降低了。故在任何時候，只要將某一塊段采出并送往選廠， 該塊段就是礦石，否則就是廢石，采用雙指標邊界品位將礦石劃分為表 內、表外礦是沒有意義的。本節(jié)討論的邊界品位是單指標邊界品位。一、 盈虧平衡品位計算一個給定塊段的品位越高，其開采價值就越大。只要塊段中所含礦物 的價值高于其開采與加工費用，將其作為礦石開

14、采加工就可以使礦山企業(yè) 的總盈利增加。使礦物的價值等于其開采加工費用的品位稱為 盈虧平衡品 位。當對一個礦段的處理存在兩種選擇時，應對兩種選擇進行比較，取最 有利者（盈利最大或虧損最小者）。使兩種選擇的經濟效益相等的品位稱為 兩種選擇之間的盈虧平衡品位。實踐中常將盈虧平衡品位作為邊界品位， 用來區(qū)分兩種選擇：即高于盈虧平衡品位時選擇A較選擇B更為有利。（一）價值與成本計算令M為一噸礦石的開采與加工成本；M為一噸品位為1的礦石被加工成 最終產品能夠帶來的經濟收入。當最終產品為金屬時Mc=Cm+Cp+Cr（16 -11）式中，C、C、C分別為一噸原礦的采礦成本、選礦成本和冶煉成 本。和七是按鈍噸原

15、礦計算的，而冶煉成本一般按每噸精礦計算：-g -r -C= -g - Cr(16 12)p式中，g為原礦品位，r為選礦回收率，g為精礦品位，C為每噸精礦 的冶煉成本。故PPrg - rMc = Cm + Cp + p q(16 - 13)p若金屬的售價為Pr，Mv可用下式計算Mv = rp rr Pr(16 - 14)當最終產品為精礦時：Mc= Cm +Cp(16 - 15)M = % - p(16 - 16)v g p p式中，Pp為每噸精礦售價。已揭露塊段的盈虧平衡品位設某一塊段已被揭露，這一塊段可以采也可以不采。這時需要做的決 策是采與不采，這兩種選擇間的盈虧平衡品位應滿足以下條件：開采

16、盈利=不開采盈利因為該塊段可以不采，所以要開采就是作為礦石開采，故開采盈利=gcMv - Mc若不予開采，盈利為零。所以有：g Mv - = 0 gc = VMc/Mv(16 - 17)當最終產品為金屬時，將式（16 - 13）和（16 - 14）代入上式得C + C g =mpr r p - Cp當最終產品為精礦時，(16 - 18)Cm + Cpr p(16 - 19)因此，當被揭露的塊段的品位大于g時，應將其作為礦石開采，否則 不予開采。（三）必采塊段的盈虧平衡品位如果某一塊段必須被開采（如為了揭露其下面的礦石），那么對該塊 段的決策選擇有：作為礦石開采后送往選廠或作為廢石采出后送往排土

17、 場。這兩種選擇間的盈虧平衡品位應滿足以下條件：作為礦石處理的盈利=作為廢石處理的盈利作為礦石處理時的盈利=g M -M ;作為廢石處理時的盈利=-W；即一噸廢石的排土成本，故有g Mv - Mc = - Wj即g =（M - Wc）/Mv （16 - 20）當最終產品為金屬時：g = -Wcrr r p 一-Cp r r g rp當最終產品為精礦時：(16 - 21)(16 - 22)(C + C - W )g g _ m p c p c r - p因此，當塊段品位高于g時，將其作為礦石送往選廠要比作為廢石送 c往排土場更為有利。值得注意的是，當塊段的品位剛剛高于g時，將其作 為礦石并不能獲

18、得盈利，然而既然塊段必須采出，將。其作為礦 石處理的虧損小于作為廢石處理的成本，故仍然將其劃為 礦石。(四)分期擴幫盈虧平衡品位采用分期開采時，從一個分期境界到下一個分期境界之間的區(qū)域稱為 分期擴幫區(qū)域。是否進行下一期擴幫，取決于開采分區(qū)擴幫區(qū)域是否能帶 來盈利。進行這一決策的盈虧平衡品位應滿足以下條件：擴幫盈利=不擴幫盈利當分期擴幫區(qū)域內礦石的平均品位為gc，剝采比為R時擴幫盈利=g M -M -RW不擴幫盈利=C0V C C故gcMv-Mc-RWc = 0即g c=(Mc+RWc)/Mv(16 - 23)當最終產品為金屬時：gc_ Cm+C 君(16-24)r r p Cp當最終產品為精礦

19、時：g 上 + Cp + R W )gp(16 - 25)cr p因此，如果分期擴幫區(qū)域內礦石的平均品位高于g，將其開采更為有 利。必須注意的是，上面公式中用到剝采比R，這意味著在計算分期擴幫盈 虧品位前已經在該區(qū)域中進行了礦巖劃分，而礦巖劃分需要用到邊界品 位。如果決定開采分區(qū)擴幫區(qū)域，該區(qū)域變?yōu)楸夭蓞^(qū)域，因此將該區(qū)域內 每一塊段進行礦巖劃分的邊界品位是必采塊段盈虧平衡品位。這里需要強 調的是，計算分期擴幫盈虧平衡品位的目的不是為了區(qū)分礦巖，而是為了 決定是否開采整個分區(qū)擴幫區(qū)域。如果用必采塊段盈虧平衡品位進行礦巖 劃分后得到的礦石的平均品位高于分期擴幫盈虧平衡品位，開采分期擴幫 區(qū)域比不予

20、開采更為有利。二、最大現(xiàn)值法（Lane法）確定邊界品位以盈虧平衡品位作為邊界品位進行礦巖劃分時，只要開采與加工一個 單元地段能帶來盈利，就將其作為礦石開采。這樣劃分的結果是使總盈利 達到最大。因此，盈虧平衡品位的計算實質上是從靜態(tài)經濟觀點進行經濟 評價的。由于資金的時間價值（即同樣數(shù)額的盈利在當前和幾年后具有不 同的經濟效益），國際上通用的是動態(tài)經濟評價指標，即現(xiàn)值指標。所謂 現(xiàn)值就是將各年的金額用一給定的折現(xiàn)率折現(xiàn)到項目零點的和，即(16 - 26)PV =廠二 .1 (1+ d)i i=1式中，PV為現(xiàn)值，n為項目壽命（年），V為從項目零點算起i年 末的金額，d為折現(xiàn)率。若d=10%，第五

21、年末的金額為100，當前為項 目零點，則第五年的金額折現(xiàn)到當前為100/（1+0.1） 5=62。也就是說， 五年后的100元對現(xiàn)值的貢獻相當于當前的62元。確定邊界品位的最大現(xiàn) 值法就是以盈利的總現(xiàn)值最大為目標求每年應該采用的邊界品位。由于這一方法是由Lane在1964年首先發(fā)表的，故也稱為Lane法。（一）定義這里假設礦山企業(yè)是以金屬為最終產品的聯(lián)合企業(yè)，包括開采、選 礦和冶煉三個階段，每一階段具有自己的最大生產能力和單位生產成 本。為敘述方便，定義以下符號：M：采場最大生產能力，即每年能夠采出的最大礦巖總量。m：單位開采成本。它是開采單位物料（礦石或巖石）的成本，包括穿孔、爆破、采裝、運

22、輸、取樣化驗等成本。C：選廠最大生產能力，即選廠每年能夠處理的礦石（原礦）量。c：單位選礦成本，即選廠處理單位礦石（原礦）的成本。包括破碎、磨礦、浮選（磁選或其它流程）、取樣化驗等成 本。R：冶煉廠最大生產能力。為方便起見，冶煉廠的生產能力 以每年能夠生產的最終產品（金屬）表示，并假設送入冶 煉廠的精礦品位是常數(shù)。r：單位冶煉成本，即生產單位金屬的冶煉成本，包括冶 煉、精煉（有的金屬不需要精煉）、包裝、運輸、保險、銷 售等成本。f：不變成本，即在一定的產量范圍內與產量無關的成本，包括管理費用、 道路和建筑物的維修費用、租金等，但不包括設備折舊。不變成本 的 單位是元/年。s：最終產品單位售價。

23、y：綜合回收率，即選礦回收率和冶煉回收率的乘積。（二）盈利及現(xiàn)值計算設從現(xiàn)在起的一段時間增量內考慮開采的礦巖量為Q，這一時間增量為一年或幾個月。那么，發(fā)生的開采費用 為m Q。Q的一部分為礦石，雖然在邊界品位未知的情況下 無法確定Q中含有的礦石量，但可設Q中的礦石量為Q，故 選礦費用為c Q。設Q噸礦石經選冶后得到的最終產品量為 Q，那么冶煉費用為C r Q。若開采Q并將礦石加工成最終產品的時 間跨度為口即上面提到的時間增量），則不變費用為f T（T應該是 開采時間、選礦時間和冶煉時間中最大者）。這樣開采Q m的盈利P為：P =（s - r）Qr - c Q - m Q - f T（16 -

24、27）上式是計算盈利的基本公式。然而，我們的決策目標不 是總盈利最大，而是現(xiàn)值最大。所以需要構造一個開米Qm 可以帶來的現(xiàn)值增量（即開采Qm對總現(xiàn)值的貢獻量）的表 達式。m設折現(xiàn)率為d,從當前時間算起一直到礦山開采結束的 未來盈利折現(xiàn)到當前的最大現(xiàn)值為V，從開采完Q （即時間 T）算起一直到礦山開采結束的未來盈利折現(xiàn)到T的最大 現(xiàn)值為W。那么有V = W/（1 + d） + P /（1 + d） 或W + P = V（1 + d）由于d很小（一般為0 .1左右），（1 + d）可用泰勒級數(shù)的 一次項近似，即（1 + d） a 1 + T。故上式可以寫成W + AV（1 + Td 或V - w

25、= P - VTdV - W為開采Qm產生的現(xiàn)值增量，記為七則有V= P - VTd m將C1627）代人上式得mV= ( s - r)rQ- c Q- m Q - ( f + Vd)T (16 - 28)上式是現(xiàn)值增量的基本表達式。求作用于Q的最佳邊 界品位就是求使V最大的邊界品位。由于Q是在當前時點慮 的下一個時間增量T （如下一年）的開采量，那么將當前每開采一個Q對總現(xiàn)值的貢獻值因此，Vm最大與總現(xiàn)值最大是一致時點逐步（逐年）向后移， 最大意味著總現(xiàn)值最大。的。（三）受生產能力約束的最佳邊界品位企業(yè)由采、選、冶三個階段組成，每一階段有其自己的 最大生產能力。當不同階段成為整個生產過程的瓶

26、頸，即 其生產能力制約著整個企業(yè)的生產能力時，最佳邊界品位 也不同。1、采場生產能力約束下的最佳邊界品位當采場的生產能力制約著整個企業(yè)的生產能力時，時 間T是由開采時間決定的，即T = Q /M。式（16 - 2）變?yōu)椋簃=(s- r)Q - cQ - m+(16 - 29)由于Q為礦巖總量，不 邊界品位是使（s - r ） Q - r y Q （g為Qc的平均品位）， （s-r）Q r-cQc =（s-r）gy - cQ ：隨邊界品位變化。故使V最大的 c Q最大的邊界品位。由于。廣g故對于Qm中每一噸物料來說，只要其品位g能使(s-r)gy - c 0 ,就應將其作為礦石開采。所以，使V最

27、大的邊界品位gm應滿足(s - r ) g m y - c=0艮Pg = c / ( s - r ) y(16 - 30)gm即為采場生產能力約束下的最佳邊界品位。2、選廠生產能力約束下的最佳邊界品位當選廠生產能力制約著整個企業(yè)的生產能力時，時間T是由選礦時間決定的，即T=Qc / C。式(16 - 28)變?yōu)?16 - 31)V = ( s - r )r Q- c + ( f +Vd ) /C J-Qm Q 通過與上面同樣的分析，使vc最大的邊界品位為(16 - 32)f + Vd c +pg =c(s- r)y3、冶煉廠生產能力約束下的最佳邊界品位當冶煉生產能力制約著整個企業(yè)的生產能力時，

28、時間T 由冶煉時間給出，即T=Qr / R,式(16 - 28)變?yōu)?16 - 33)f +VdV = (s- r- )Q - cQ-mQ rR r c m使vr最大的邊界品位為:gr = 1f + Vd)(16 - 34)I F J y生產能力平衡條件下的邊界品位礦石量和金屬產量是邊界品位的函數(shù)。選定了邊界品 位，即可由品位的分布求出礦石量。礦石量與邊界品位的 關系曲線即為第十三章中提到的品位-礦量曲線。從品位 分布也可求得礦石的平均品位(即高于邊界品位的那部分物料的平均品位)，進而求得礦石中的金屬量，金屬量與 邊界品位的關系曲線稱為品位-金屬量曲線。使礦巖量之 比等于最大采選能力之比的邊界

29、品位是使采選生產能力 平衡的邊界品位，稱為采選平衡邊界品位，記為g , g 應 滿足下列條件：mc mcQ C苛=M(16 - 35)m也就是說，當采場與選廠均以最大生產能力滿負荷運行 時，在開采Q所需的時間 里，選 廠能夠處理的礦石恰好 是以g 為邊界品位得到的礦石量Q。同理，滿足條件cQ R苛=M(16 - 36)m的邊界品位稱為采冶平衡邊界品位，記為g 。滿足條件mrQROr = C(16 - 37)c的邊界品位稱為選冶平衡邊界品位，記為gcr。最佳邊界品位從上面的討論中得到六個邊界品位，即分別以采、 選、冶中一個階段 的生產能力為約束的邊界品位g、g和 g以及使每兩個階段生產能力達到平

30、衡的三個邊界品位g 、rg 和g 。最佳邊界品位是這六個邊界品位之一。 m c mr 首就考慮只有采場和選廠的情形。當邊界品位變化 時，Q與Q隨之變化。因此以采場生產能力為約束的現(xiàn)值 增量V和討選廠生產能力為約 束的現(xiàn)值增量V也隨之變化。當邊 界品位較低時V大于V，隨著邊界品位的增加，二者逐漸 靠近，當邊界品位等于g 時，V等于V，之后V小于V。這一 mcmcmc變化過程可用圖16 - 4表示。當同時考慮采、選雙重約束 時，在任一邊界品位處可獲得的最大現(xiàn)值增量是V和V的 較小者，即圖16件粗黑線所示的部分。在圖16 - 4所示的情形中，最佳邊界品位是粗黑線圍成的區(qū)域的最高點處的邊 界品位，即g

31、。還可能出眼現(xiàn)圖16 - 5和圖16 - 6所示的兩種情形。在圖16-所 示的情形中，最終邊界品位為g ；在圖16 -所示的情形中， 最終邊界品位為g?？偨Y上述討論，當同時考慮采場與選 廠時，最佳邊界品位G 可用下式求得：m c(16 - 38圖16 - 5七與Vc隨邊界品位變化示意圖（情形II）m c用同樣的分析可以得出當同時考慮采場與冶煉廠時的 最佳邊界品位Gmr。G = gifg gmrmmrm=gifg grmrr=gmrifg g Jm mr r(16 - 39)當同時考慮選廠與冶煉廠時的最佳邊界品位G c r為Gc廣 gr=gc=gcrifififg gc, Gmc=gc=0.4

32、由于 gmrgr, Gmr=gr=0.16 由 于 gcrgc,Gcr=gc=0.4 取中間者，得G = 0.4 可知，當邊界品位G = 0.4時，礦量Q = 600,金按最大生產能力計算三個階段所需時間T =mT = 600/50 = 1,2 T = 420/40 = 10.。5 所以選廠是瓶c生產能力的約束，不用計算時間也可以從G的選擇上確定G c = g意味著整個企業(yè)的生產能力受選廠 瓶頸階段。由于邊界品位G是受選廠生產能力約束下的邊 界品位，所以選廠滿負荷運行，年產量Q = 50。從表16 - 3 可知，當邊界品位為0.4時，總礦量G =600。因此，按所選 定的邊界品位開采，為選廠提

33、供50噸礦石所要求的采場 礦巖產量為Q = 50 x1000/600 = 83.噸。當邊界品位為0.4時，600 噸礦石所含的金屬量為420公斤。故50噸礦石產量所對應的 金屬產量為Q =420/600 x50=35公斤。 r年盈利為：P =(s-r)Q -cQ -mQ -fT= (25-5)X35-2 x50-1 x83.3-300 x 1=216.7將儲量開采完需要1000/83.3=12年。每年盈利為P, 12年的現(xiàn)值為：力2 p = 11746(1+ d)i -i=1以V = 1174.6計算新的 gc 和 g r 得：gc=0.576, g r=.0247。 品位不變，即 gm=0.

34、1, g 尸0.5, rg mr=0456, g 尸0： 6。依據(jù)最佳品位確定原則得G = 0.5由于G = g，mc 采場與選廠均以滿負荷運行，達到生產能力平衡。故Q=50, Q=10d從表16 - 3查得：當邊界品位為0.5時，總礦量 為50(/總金屬量為375o所以金屬年產量(0=375/500 x50=37.5 0 年盈利為P = 250 生產年限為10年，現(xiàn) 值為 V = 1254.7以V = 1254.7重復以上計算得到的最佳邊界品位為G =0.5與上次迭代結果相同。因此第一年的最佳邊界品位 為0.5采場、選廠和冶煉廠的產量分別為100 50和37.5, 經過第一年的開采，總礦巖量

35、變?yōu)?00噸，這900噸 的礦巖在各品位段的分布密度保持不變，表16 -變?yōu)楸?16 - 4以表16 -為新的品位分布，計算不同邊界品位(0.1 - 0.9)下的礦量與金屬量，以V = 0為初始現(xiàn)值，重復第一年 的步驟，可求得第二年的最佳邊界品位和采、選、冶三個 階段的產量。這樣逐年計算，最后結果列于表16 - 5o從此 表可以看出，前七年中，采場與選廠以滿負荷運行(生產 能力達到平衡)，此后，選廠變?yōu)槠款i。第三節(jié)采掘進度計劃編制采掘進度計劃編制是露天礦設計中一項十分重要的 工作，采掘進度計劃是指導露天礦正常生產和獲得盡可 能高的經濟效益的關鍵。目前國內編制采掘進度計劃 仍采用手工方法，雖然計

36、算機在近幾年開始被應用到這 一工作中，但在方法上仍無根本改變，計算機只是用于模 仿手工作業(yè)，計算機所起的作用被一些工程師稱為“計算 器加求積儀”。在發(fā)達國家，露天礦采掘進度計劃的編制 全部在計算機上完成，計算機不僅是工作平臺和設計手 段，而且使一些生產計劃優(yōu)化方法得到了應用，計算機 與優(yōu)化在提高礦山經濟效益方面發(fā)揮著越來越重要的作 用。本節(jié)只對國內外采掘進度計劃編制的一般方法與步驟 作簡要介紹。露天礦采掘進度計劃的編制目標與分類編制露天礦采掘進度計劃的總目標是確定一個技術上 可行的、能夠使礦床開采的總體經濟效益達到最大的、貫 穿于整個礦山開采壽命期的礦巖采剝順序。所謂礦床開 采的總體經濟效益最

37、大，從動態(tài)經濟觀點出發(fā)即是使礦 床開采中實現(xiàn)的總凈現(xiàn)值（NPV ）最大。所謂技術上可行 是指采掘進度計劃必須滿足一系列技術上的約束條件，主 要包括： 在每一個計劃期內為選廠提供較為穩(wěn)定的礦石量和 入選品位。每一計劃期的礦巖采剝量應與可利用的采剝設備的 生產能力相適應。各臺階水平的推進必須滿足正常生產要求的時空發(fā) 展關系，即最小工作平盤寬度、安全平臺寬度、工作臺 階的超前關系、采場延深與臺階水平推進的速度關系表16 - 4第一年末儲量品位分布表品位段（公斤/ 噸）儲量（噸）0 - 0.1900.1 - 0.2900.2 - 0.3900.3 - 0.4900.4 - 0.5900.5 - 0.6

38、900.6 - 0.7900.7 - 0.8900.8 - 0.9900.9 - 1.090總計900表16 - 最佳邊界品位的計算結果年邊界品 位礦巖產量礦石產量金屬 產量年盈 利現(xiàn)值10.51005037.5250125520.51005037.5250119430.51005037.5250112340.51005037.5250104150.51005037.525094760.51005037.525084070.51005037.525071680.49975037.124557390.46935036.5238414100.44895035.9229238110.4121138.

39、85545依據(jù)每一計劃期的時間長度和計劃總時間跨度的不 同，露天礦采掘計劃可分為長遠計劃、短期計劃和日常作 業(yè)計劃。長遠計劃的每一計劃期一般為一年，計劃總時間跨度 為礦山整個開采壽命。長遠計劃是確定礦山基建規(guī)模、不 同時期的設備、人力和物資需求、財務收支和設備添置與 更新等的基本依據(jù)，也是對礦山項目進行可行性評價的重 要資料。長遠計劃基本上確定了礦山的整體生產目標與 開采順序，并且為制定短期計劃提供指導。沒有長遠計劃 的指導，短期計劃就會沒有“遠見”，出現(xiàn)所謂的“短期行 為，造成采剝失調，損害礦山的總體經濟效益。短期計劃的一個計劃期一般為一個季度（或幾個 月），其時間跨度一般為一年。短期計劃除

40、考慮前述的技 術約束外，還必須考慮諸如設備位置與移動、短期配礦、運 輸通道等更為具體的約束條件。短期計劃既是長遠計劃 的實現(xiàn)，又是對長遠計劃的可行性的檢驗。有時，短期計 劃會與長遠計劃有一定程度的出入。例如，在做某年的季 度采掘計劃時，為了滿足每一季度選廠對礦石產量與品 位的要求，四個季度的總采剝區(qū)域與長遠計劃中確定的 同一年的采剝區(qū)域不能完全重合。為了保證礦山的長遠生 產目標的實現(xiàn)，短期計劃與長遠計劃之間應出現(xiàn)盡可能小 的偏差。若偏差較大，說明長遠計劃難以實現(xiàn)，應對之進行 適當?shù)恼{整。日常作業(yè)計劃一般指月、周、日采掘計劃，它是短期計 劃的具體實現(xiàn)，為礦山的日常生產提供具體作業(yè)指令。我國礦山設

41、計院為新礦山做的采掘進度計劃是上述長 遠計劃。生產礦山編制的計劃一般分為五年（或三年）計 劃、年計劃、月計劃、旬（周）計劃和日（班）計劃。本節(jié)只介 紹設計中長遠計劃的編制。國內編制露天礦長遠采掘進度計劃的一般方法國內目前編制露天礦采掘進度計劃仍采用手工 方法，手工法需要的基礎資料主要有：地表地形圖：圖上繪有礦區(qū)地形等高線和主要地貌 特征。 圖紙比例一般為1： 1000或1： 200d 臺階分層平面圖：圖上繪有每一臺階水平的地質界 線（包括礦巖界線）和最終境界線。圖紙比例一般為1： 1000 或 1：2000。 分層礦巖量表：表中列出每一臺階水平在最終境界 線內的礦石和巖石量。表16 6是一礦巖

42、量表的示例。 開采要素：包括臺階高度、采掘帶寬度、采區(qū)長度和 最小工作平盤寬度、運輸?shù)缆芬兀▽挾群推露龋┑取Ｅ_階推進方式、采場延深方式、掘溝幾何要素及新水 平準備時間。挖掘機數(shù)量及其生產能力。選廠生產能力、入選品位及其它。編制采掘進度計劃從第一年開始，逐年進行。主要工 作是確定各水平在各年末的工作線位置、各年的礦巖采剝 量和相應的挖掘機配置。一般步驟為：第一步：在分層平面圖上逐水平確定年末工作線位置。 根據(jù)挖掘機的年生產能力，從露天礦上部第一個水 平分層平面圖開始，逐水平在圖紙上畫出年末工作 線的位置，求出挖掘機在 所涉及的臺階上的采掘 量并計算本年度的礦巖采剝量及礦石平均品位。然 后檢驗所

43、涉及各臺階水平的推進線位置與礦巖產 量及礦石品位是否滿足前述的各種約束條件，若不 滿足，則需要對年末推進線的位置做相應調整，進 行重新計算，直到找到一個滿足所有約束條件的可 行方案?？梢钥闯?，這是一個試錯過程，某一年的 年末工作線的最終位置往往需要多次調整才能得 以確定。借助于計算機輔助設計軟件，可以加速這 一過程。第二步：確定新水平投入生產的時間。露天礦在開采過程 中上下兩相鄰水平應保持足夠的超前關系，只有當 上水平推進到一定寬度，使下水平暴露出足夠的作 業(yè)面積后，才能在下水平開始掘溝。在上水平采出 這一面積所需的時間即為下水平滯后開采的時 間。多水平同時開采時，應注意各工作水平上推進 速度

44、的互相協(xié)調。在生產過程中，有時在上水平的 局部地段因運輸條件或其它因素的制約，會影響下 水平工作線的推進。一旦上水平條件允許，應迅速 將下水平工作線推進到正常位置，以免影響整個礦 山的發(fā)展程序。實質上，若計劃周密，生產組織得 力，這種不正常情況是可以避免的，因為運輸?shù)缆?也是采掘進度計劃編制時必須考慮的因素。第三步：編制采掘進度計劃表。從以上兩步的結果可以 得出各臺階水平的采剝量、挖掘機配置及挖掘機在 各水平的起止作業(yè)時間。將這些數(shù)據(jù)繪制成采掘 進度計劃表。表16 -7是基于表16 -6中礦巖量的采掘進 度計劃表局部。比1電鏟臺數(shù)357第四步：繪制露天礦采場年末綜合平面圖。采場年末綜 合平面圖

45、是以地表地形圖和分層平面圖為基礎， 將各水平年末推進線、運輸線路等加入圖中繪制而 成的。圖上有坐標網、勘探線、采場以外的地形和 礦巖運輸線路、已揭露的礦巖界線、年末各臺階水平 的工作線位置、采場內運輸線路等。該圖一般每年 繪制一張。從某一年末的采場綜合平面圖上，可以 清楚地看到該年末的采場現(xiàn)狀。圖16 8是某一露天礦 某年末的采場綜合平面圖。采掘進度計劃表和采場年末綜合平面圖組成了露天礦 采掘進度計劃的編制成果，是露天礦生產的指導性文件。 在實際生產中，由于品位儲量估算和礦體圈定的誤差、技 術經濟條件的變化、及不可預料情況的發(fā)生，常常需要對 原采掘進度計劃加以修改。圖16 - 8 某礦某年末采

46、場綜合平面圖國外采掘進度計劃編制方法發(fā)達國家的露天礦幾乎全采用分期開采，故編制長遠 采掘計劃主要包括確定每一分期的分期境界和各分期境 界內的臺階開采順序（包括分期間的過渡）。由于采掘計劃編制廣泛采用計算機來完成，所需的基礎資料在編制計 劃前均已轉換成一定格式的數(shù)據(jù)文件。這些資料主要包 括：三維塊狀品位模型文件：即應用第一章中介紹的估值 方法建立的礦床模型。地表地形等高線文件：即以閉合多邊形形式存儲的地 表地形等高線文件。地表地形離散模型文件：該模型是以地表地形等高線 文件為基礎，將礦區(qū)水平面CX-Y平面）離散成等尺寸 的二維模塊形成的。文件中記錄了每一模塊中心點處 的地表標高。二維模塊在X、Y

47、方向上的邊長應與三 維品位模型中模塊在同方向上的邊長相等，并且這兩 個模型中在X、Y方向上須實現(xiàn)模塊對齊。 最終境界等高線文件：即以閉合多邊形形式存儲的 最終境界等高線文件，每一臺階水平的境界形態(tài)用位 于臺階中線水平的一組多邊形描述。 最終境界離散模型文件：該模型與地表地形離散模 型相似，是二維塊狀模型，用于記錄最終境界在X - Y 平面上每一模塊中心處的標高。已知數(shù)據(jù)與約束條件文件：文件中存有編制采掘計劃 需要考慮的所有約束條件和用到的所有數(shù)據(jù)。如最大 采選能力、入選品位允許變化范圍、最小工作平盤寬 度、臺階要素、道路要素、價格、成本等。編制采掘進度計劃的一般步驟為：第一步：產生一個境界序列

48、。境界序列是由一系列大小、 形態(tài)不同的套嵌境界組成，境界的幫坡角為最終幫 坡角。每一境界的設計與最終境界相同，L G圖論 法和浮錐法是產生境界序列的常用方法。產生境界 序列的步驟為：k參照最終境界優(yōu)化時的金屬價格或成本）參 數(shù)，適當降低價格（或提高成本）以三維塊狀品位 模型為基礎，重新計算模型中每一模塊的價值，構 成新的三維價值模型。么應用L G圖論法 或浮錐法）在新的價值模型 上求最佳境界。由于新價值模型中模塊的價值比 求最終境界時所用模型中模塊的價值降低了，最 終境界內的一些模塊變得不再有開采價值而被 排除在境界之外，從而在降低價格或提高成本） 后得到的最優(yōu)境界小于最終境界，且被包含在最

49、終境界之內。&逐步降低金屬價格（或提高成本），重復以上步 驟，即可得到一系列由大到小的套嵌境界，有時 價格（或成本）的一次改變不會產生新的境界，即 變動后得到的最佳境界與變動前相同。另一種情 況是，一次價格（或成本）變動后所產生的境界與 變動前的境界相差太大，這時需要在兩次價格 （或成本）值之間插入更多的價格（或成本）值，以 便在兩境界之間獲得增量較適當?shù)闹虚g境界。所 產生的境界序列中相鄰兩個境界之間的增量最 好是較為穩(wěn)定的。第二步：確定分期境界。對得到的境界序列做初步技術、 經濟評價。例如，相鄰兩分期境界線在各水平的水 平距離應大于擴幫要求的最小工作平盤寬度；各 分期的平均剝采比應保持相對穩(wěn)定，以利于分期 間的過渡。經過技術經濟評價后，從境界序列中選 出合適的境界作為分期境界。第三步：后處理。上兩步中求得的分期境界是基于三維塊 狀價值模型的數(shù)學優(yōu)化解，需要對之進行必要的 后處理才能成為切實可行的設計方案。后處理包 括對局部境界線進行調整和光滑處理、加入運輸?shù)?路等。后處理工作一般是借助某些輔助設計軟件 在計算機上完成。圖16 9是一個分六期開采的假想