《金屬露天礦開采方案整體優(yōu)化設(shè)計(jì)規(guī)范》編制說明

《金屬露天礦開采方案整體優(yōu)化設(shè)計(jì)規(guī)范》

編制說明

一、標(biāo)準(zhǔn)制定的必要性

新時(shí)代全球礦業(yè)發(fā)展將全面進(jìn)入“綠色、低碳、智能、安全、高效”的全新

歷史階段。露天開采是我國(guó)礦產(chǎn)資源開采的重要方式，為解決我國(guó)露天開采面臨

的開采設(shè)計(jì)無法全要素整體優(yōu)化、礦產(chǎn)資源綜合利用效率低等迫切問題，規(guī)范露

天礦設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，大力發(fā)展露天礦多要素整體開采優(yōu)化技術(shù)，革新露天開采設(shè)

計(jì)及生產(chǎn)模式，提高礦山整體經(jīng)濟(jì)效益。

在露天礦的規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)踐中，傳統(tǒng)的做法是：先設(shè)計(jì)境界并確定生產(chǎn)能力，

然后編制采剝進(jìn)度計(jì)劃來確定每年的采、剝位置并進(jìn)行生產(chǎn)剝采比均衡，最后給

出滿足采剝計(jì)劃的設(shè)備配置（不考慮設(shè)備生產(chǎn)能力和運(yùn)營(yíng)成本隨役齡的變化）。

境界、生產(chǎn)能力、開采順序、開采壽命和設(shè)備配置五要素之間的設(shè)計(jì)是獨(dú)立進(jìn)行

的。然而，研究表明這五大要素是相互作用的，獨(dú)立的分別設(shè)計(jì)得不到全局最優(yōu)

方案。

鑒于此，該標(biāo)準(zhǔn)從經(jīng)濟(jì)效益最大化出發(fā)，兼顧資源綜合利用效率，形成了露

天礦多要素整體優(yōu)化規(guī)范，為我國(guó)露天礦精準(zhǔn)、高效開采和評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則及依據(jù)

1、按照GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)

和起草規(guī)則》要求進(jìn)行編寫。

2、參照相關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)定，在編制過程中著重考慮了科學(xué)性、適用性

和可操作性。

三、項(xiàng)目背景及工作情況

（一）任務(wù)來源

根據(jù)《中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》的有關(guān)規(guī)

定，經(jīng)中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)及相關(guān)專家技術(shù)審核，批準(zhǔn)《金屬

露天礦開采方案整體優(yōu)化設(shè)計(jì)規(guī)范》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃，計(jì)劃編號(hào)為：CI2023477。

本標(biāo)準(zhǔn)由東北大學(xué)提出，中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)歸口。

1

根據(jù)計(jì)劃要求，本標(biāo)準(zhǔn)完成時(shí)限為6個(gè)月。

（二）標(biāo)準(zhǔn)起草單位

本標(biāo)準(zhǔn)的主要起草單位是東北大學(xué)、負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)文檔起草及相關(guān)文件的編制

等。顧曉薇、胥孝川、王青、起草，負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)中重要技術(shù)點(diǎn)的研究和建議，并參

與標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的討論。

（三）標(biāo)準(zhǔn)研制過程及相關(guān)工作計(jì)劃

1）前期準(zhǔn)備提工作

項(xiàng)目立項(xiàng)前，標(biāo)準(zhǔn)編制小組查閱、研讀相關(guān)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，廣泛收露天礦集境

界優(yōu)化、計(jì)劃優(yōu)化、生產(chǎn)能力優(yōu)化、開采順序優(yōu)化等相關(guān)材料。同時(shí)，多次開展

算法構(gòu)建及程序編寫，并與該行業(yè)相關(guān)人員進(jìn)行調(diào)研、交流，廣泛征求標(biāo)準(zhǔn)制定

方面的意見和建議。

2）標(biāo)準(zhǔn)起草過程

2023年11月16日由中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)向國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委全

國(guó)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)平臺(tái)提交立項(xiàng)，立項(xiàng)編號(hào)為：CI2023477，并向全社會(huì)公示了十五日。

2023年12月9日由東北大學(xué)以視頻形式組織了第一次起草會(huì)議，分析了金屬

露天礦多要素整體優(yōu)化技術(shù)的市場(chǎng)需求、現(xiàn)有技術(shù)水平、環(huán)保要求等，以確保標(biāo)

準(zhǔn)的實(shí)用性和前瞻性；討論并確定標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容和章節(jié)安排，如程序調(diào)試、算

法建立、魯棒性檢測(cè)等；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的框架，將不同章節(jié)或部分的起草工作分配給

具有相關(guān)專業(yè)知識(shí)的組員，為每個(gè)分工明確編制詳細(xì)的任務(wù)書，包括起草內(nèi)容、

完成時(shí)間節(jié)點(diǎn)、所需資料和參考標(biāo)準(zhǔn)等。

2023年12月20日組織了第二次起草會(huì)議，確定下了標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的草案；

2024年1月10日將標(biāo)準(zhǔn)草案提交中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)，通過

審核，于3月報(bào)送了全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，并向全社會(huì)公開征求意見30日。

3）征求意見情況

標(biāo)準(zhǔn)編制小組先后通過現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議、電話、微信等多種形式征集?業(yè)專家相關(guān)

意見和建議。針對(duì)征集的意見，標(biāo)準(zhǔn)編制小組召開了研討會(huì)，將收集到的意見進(jìn)

行匯總處理分析，在充分吸納合理意見的基礎(chǔ)上，先后修改和完成標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，于

2024年3月根據(jù)在各單位反饋意見基礎(chǔ)上，形成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿并由中國(guó)國(guó)際

科技促進(jìn)會(huì)提交全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)公示。

2

（四）主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況分析

某露天礦的地表地形等高線如圖1所示，據(jù)此建立了地表標(biāo)高塊狀模型，模

塊為邊長(zhǎng)等于15m的正方形?；诘V巖界線分層平面圖，建立了塊狀礦床模型，

模塊的水平邊長(zhǎng)為15m，垂直邊長(zhǎng)等于該礦采用的臺(tái)階高度，也為15m；75m水

平的塊狀礦床模型如圖2所示，充填的紫色模塊為礦體模塊；該礦礦體的平均品

位為25%，邊界品位為20%。

圖1礦區(qū)地表地形等高線圖275m水平的塊狀礦床模型

基于該礦山地表標(biāo)高模型和塊狀礦床模型，應(yīng)用整體優(yōu)化算法對(duì)該礦的境

界、開采計(jì)劃要素和設(shè)備配置進(jìn)行優(yōu)化。

首先需要產(chǎn)生地質(zhì)最優(yōu)境界序列。序列中最小境界的礦石量設(shè)定為Q1=4500

萬噸，相鄰境界之間的礦石量增量取ΔQ=500萬噸，共產(chǎn)生了10個(gè)境界，其礦

巖量如表1所示，表中數(shù)據(jù)是計(jì)入開采中礦石損失和廢石混入后的礦巖量。從表

中的數(shù)據(jù)可以看出：

（1）相鄰境界之間的礦石增量與設(shè)定值（500）基本相等，說明地質(zhì)最優(yōu)境

界序列的產(chǎn)生算法可以很好地控制境界增量。

（2）表中的“境界平均剝采比”等于境界內(nèi)的廢石量與礦石量之比，它隨

境界的增大而增加。這是礦體有露頭（或其頂部接近地表）且礦體形態(tài)較穩(wěn)定的

條件下的一般規(guī)律，本例中的礦體正是如此。這從一個(gè)角度說明：每個(gè)境界都是

在保持其大小不變的條件下盡量縮小剝采比的結(jié)果；由于本例中礦體的品位很穩(wěn)

定，這也就等于說，每個(gè)境界都是盡量增大金屬量、盡量靠近嚴(yán)格意義上的地質(zhì)

最優(yōu)境界的結(jié)果。

3

表1地質(zhì)最優(yōu)境界序列的礦巖量

境界礦量廢石量境界平均礦石增量廢石增量增量剝采比

序號(hào)/104t/104t剝采比/t:t/104t/104t/t:t

14570.54968.71.087

25076.96051.51.192506.41082.82.138

35584.37313.51.310507.41262.02.487

46093.88794.31.443509.51480.82.906

56599.110367.31.571505.31573.03.113

67105.512251.21.724506.41883.93.720

77611.714399.41.892506.22148.24.244

88118.117056.42.101506.42657.05.247

98624.521033.72.439506.43977.37.854

109134.525660.22.809510.04626.59.072

（3）表中的“增量剝采比”是相鄰境界之間的廢石增量與礦石增量之比，

它隨境界的增大而上升，而且比相應(yīng)的境界平均剝采比大得多；尤其是對(duì)于序列

中最后幾個(gè)大境界，增量剝采比是相應(yīng)的境界平均剝采比的近三倍或更高。境界

j與境界j+1之間的增量，就是算法中產(chǎn)生境界j時(shí)從境界j+1中排除的那部分；

這部分的剝采比比境界j和境界j+1的平均剝采比都大許多，說明排除的部分確

實(shí)含金屬量很低，雖然是近似算法，不能保證這部分是同樣大小的增量中含金屬

量最低的那個(gè)，但其金屬量也是很接近最低金屬量的。這也從另一個(gè)角度表明，

應(yīng)用這一算法得到的境界序列應(yīng)該很接近嚴(yán)格意義上的地質(zhì)最優(yōu)境界序列。

有了地質(zhì)最優(yōu)境界序列，就可進(jìn)行境界、開采計(jì)劃要素與設(shè)備配置的整體優(yōu)

化。首先在境界序列中的每個(gè)境界內(nèi)，按17°的工作幫坡角和50萬噸的礦石量

增量，產(chǎn)生地質(zhì)最優(yōu)開采體序列，然后優(yōu)化每個(gè)境界的開采計(jì)劃要素和設(shè)備配置。

優(yōu)化中開采設(shè)備考慮了卡車和電鏟，備選卡車考慮了載重量為60t、100t和154t

三種型號(hào)，其新車價(jià)格、年閑置成本、年有效生產(chǎn)能力、年運(yùn)營(yíng)成本和殘值隨役

齡的變化數(shù)據(jù)見前面表2，其靜態(tài)經(jīng)濟(jì)壽命分別為4、4、5年，按8%折現(xiàn)率和0

成本上升率計(jì)算的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)壽命分別為8、9、12年，優(yōu)化中這三個(gè)型號(hào)卡車的

最長(zhǎng)服役期限分別設(shè)置為6、6、7年。

表2三種型號(hào)卡車的生產(chǎn)能力和成本數(shù)據(jù)

役M60M100M154

新車價(jià)格:4.5×106￥新車價(jià)格:8.0×106￥新車價(jià)格:14.0×106￥

齡

年閑置成本：1.25×106￥年閑置成本：2.15×106￥年閑置成本：3.66×106￥

4

有效生運(yùn)營(yíng)有效生運(yùn)營(yíng)有效生運(yùn)營(yíng)

產(chǎn)能力成本殘值產(chǎn)能力成本殘值產(chǎn)能力成本殘值

/(Mt·km)·a-1/106￥·a-1/106￥/(Mt·km)·a-1/106￥·a-1/106￥/(Mt·km)·a-1/106￥·a-1/106￥

01.603.363.005.854.508.10

11.573.452.922.946.015.204.408.179.10

21.513.472.022.846.033.604.268.366.30

31.463.501.352.746.102.404.128.524.20

41.383.620.682.616.371.203.888.652.10

51.283.750.232.426.750.403.648.840.70

61.194.380.002.267.180.003.409.180.00

71.114.760.002.107.690.003.219.530.00

81.025.040.001.948.190.003.0210.310.00

90.945.310.001.818.700.002.8211.030.00

100.855.360.001.688.830.002.5911.630.00

111.588.940.002.4412.090.00

121.529.170.002.3512.670.00

132.2513.570.00

142.2014.470.00

152.1115.170.00

備選電鏟考慮了8m3和10m3兩種型號(hào)，其新鏟價(jià)格、年閑置成本、年有效

生產(chǎn)能力、年運(yùn)營(yíng)成本和殘值隨役齡的變化數(shù)據(jù)見前面表3，其靜態(tài)經(jīng)濟(jì)壽命分

別為10和11年，按8%折現(xiàn)率和0成本上升率計(jì)算的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)壽命均為20年，

優(yōu)化中這兩個(gè)型號(hào)電鏟的最長(zhǎng)服役期限分別設(shè)置為13和14年。

表3兩種型號(hào)電鏟的生產(chǎn)能力和成本數(shù)據(jù)

S8S10

新車價(jià)格:11.3×106￥新車價(jià)格:18.85×106￥

役年閑置成本：2.96×106￥年閑置成本：4.85×106￥

齡有效生運(yùn)營(yíng)有效生運(yùn)營(yíng)

產(chǎn)能力成本殘值產(chǎn)能力成本殘值

/Mt·a-1/106￥·a-1/106￥/Mt·a-1/106￥·a-1/106￥

02.661.363.801.70

12.631.367.353.751.7012.25

22.591.395.083.701.748.48

32.521.443.953.601.806.60

42.451.542.833.501.924.71

52.381.711.703.402.142.83

62.311.931.133.302.411.88

72.242.200.563.202.750.94

82.172.350.003.102.940.00

92.102.520.003.003.150.00

102.022.650.002.883.310.00

111.932.750.002.753.440.00

121.822.830.002.603.540.00

131.702.900.002.433.620.00

5

表3兩種型號(hào)電鏟的生產(chǎn)能力和成本數(shù)據(jù)

S8S10

新車價(jià)格:11.3×106￥新車價(jià)格:18.85×106￥

役年閑置成本：2.96×106￥年閑置成本：4.85×106￥

齡有效生運(yùn)營(yíng)有效生運(yùn)營(yíng)

產(chǎn)能力成本殘值產(chǎn)能力成本殘值

/Mt·a-1/106￥·a-1/106￥/Mt·a-1/106￥·a-1/106￥

141.582.960.002.253.700.00

151.443.020.002.053.770.00

161.313.080.001.873.850.00

171.193.200.001.704.000.00

181.093.320.001.554.150.00

190.953.440.001.354.300.00

200.803.600.001.104.500.00

優(yōu)化開始時(shí)（時(shí)間0點(diǎn)）已有的起始卡車和電鏟見前面表4。

表4已有起始卡車和電鏟

型號(hào)M60M100M154S8S10

役齡/a27424610

臺(tái)數(shù)2121111

優(yōu)化中用到的其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)見前面表5。

表5技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)

參數(shù)礦石回采率/%廢石混入率/%廢石品位/%選礦回收率/%

取值956084

參數(shù)精礦品位/%選礦成本/￥·a-1精礦售價(jià)/￥·t-1折現(xiàn)率/%

取值651007008

表6是精礦價(jià)格為700元/噸時(shí)優(yōu)化結(jié)果中各境界的主要指標(biāo)。

表6各境界優(yōu)化結(jié)果的主要指標(biāo)（精礦價(jià)格=700￥·t-1）

境界礦石生產(chǎn)能力開采壽命總凈現(xiàn)值總凈現(xiàn)值比前總凈現(xiàn)值比最佳

序號(hào)/104t·a-1/a/104￥一境界變化/%境界變化/%

1405.5~408.711.68139518.7-34.18

2403.7~407.412.84154815.110.96-26.96

3455.7~457.512.59168344.28.74-20.58

①

4456.3~509.112.54172566.42.51-18.59

②

5456.6~509.513.50185211.77.33-12.62

6506.8~508.314.00200362.58.18-5.47

③

7558.3~610.112.90208406.04.01-1.68

④

8609.1~660.612.82211966.91.710.00

9704.0~711.812.73202627.8-4.41-4.41

⑤

10710.7~762.712.91196598.6-2.98-7.25

6

①只有一年為456.3，其余各年均為略高于500；②只有一年為456.6，其余各年均為略高于500；

③只有一年為558.3，其余各年均為略高于600；④只有一年為609.1，其余各年均為略高于650；

⑤只有一年為710.7，其余各年均為略高于750。

從表6可以看出，總凈現(xiàn)值隨著境界的增大先是單調(diào)上升，上升幅度基本上

呈減小趨勢(shì)；達(dá)到境界8的峰值后單調(diào)下降，而且呈加速下降趨勢(shì)。境界8所對(duì)

應(yīng)的方案雖然在10個(gè)境界中是總凈現(xiàn)值最高者，但它可能不是真正的最優(yōu)方案。

從總凈現(xiàn)值隨境界的變化趨勢(shì)可以預(yù)測(cè)：真正的最優(yōu)方案應(yīng)該在境界7和境界8

之間。我們可以把境界7作為最小境界、境界8作為最大境界，設(shè)定更小的境界

增量，產(chǎn)生一個(gè)新的地質(zhì)最優(yōu)境界序列進(jìn)行優(yōu)化，找出更好的方案。不過，對(duì)于

本例而言，這樣做沒有必要；因?yàn)榫辰?和境界8所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)方案的總凈現(xiàn)值

之間相差已經(jīng)很?。?.68%），它們之間的最優(yōu)方案的總凈現(xiàn)值也不會(huì)有不可忽

視的增加。

可見，在給定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，該礦的整體最佳方案由境界8及其最佳開

采計(jì)劃和設(shè)備配置組成，其最佳開采計(jì)劃見表7。最佳方案的年礦石生產(chǎn)能力，

除第5年為609萬噸外，其他各年（最后一年除外，因?yàn)樽詈笠荒晔鞘Ｓ喽嗌俨?/p>

多少）均約為660萬噸/年。優(yōu)化解的礦石生產(chǎn)能力如此穩(wěn)定，是因?yàn)榭紤]了選

廠“吃不飽”時(shí)剩余能力的閑置成本，使那些礦石生產(chǎn)能力波動(dòng)大和波動(dòng)次數(shù)多

的計(jì)劃路徑，由于閑置成本高而不能成為最佳路徑，所以選廠的閑置成本發(fā)揮了

生產(chǎn)能力穩(wěn)定器的作用；開采設(shè)備的閑置成本對(duì)礦石生產(chǎn)能力和生產(chǎn)剝采比均有

一定的穩(wěn)定作用，其作用原理與選廠的閑置能力相同。最佳方案的開采壽命為

12.8年（按照第13年的采剝量和所配置的設(shè)備的生產(chǎn)能力，0.8年就開采完畢）。

根據(jù)這一優(yōu)化結(jié)果，該礦可以考慮按650萬噸/年的礦石生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)。表中第

11、12、13年的年初成本為負(fù)值，是因?yàn)檫@三年均沒有新設(shè)備投入，并且退役

了若干臺(tái)具有殘值的舊設(shè)備，負(fù)值即處理舊設(shè)備獲得的殘值收入。

表7整體最佳方案的開采計(jì)劃與現(xiàn)金流（精礦價(jià)格=700￥·t-1）

開采體采出礦剝離廢石精礦產(chǎn)精礦銷售年初成本年末成本當(dāng)年凈現(xiàn)

年

序號(hào)量/104t量/104t量/104t額/104￥/104￥/104￥值/104￥

113655.2876.7199.0139288.5200705.0①75042.6-141218.1

226660.11050.4200.5140329.03330.077308.050947.0

339660.61491.6200.6140432.38285.080640.140361.9

452659.51557.9200.3140191.13930.081820.139784.7

564609.12021.1185.0129477.910465.079985.425991.6

7

677660.31619.7200.5140379.00.084500.235213.1

790659.81311.1200.4140254.70.084229.932690.0

8103659.81470.8200.4140268.53250.085381.027757.7

9116659.62009.9200.3140210.216685.088577.716814.7

10129659.91950.6200.4140291.55577.088442.521226.2

11142660.3872.0200.5140378.9-1335.078984.426949.4

12155660.5631.5200.6140412.8-420.077713.525078.9

13160253.4193.276.953861.9-1680.027834.010369.6

合計(jì)8118.117056.42465.41725776.5248792.01010459.4211966.9

①包括選廠投資185250.0萬元（選廠處理能力為661t·a-1）

整體最佳方案的卡車和電鏟配置計(jì)劃分別如圖3和圖4所示。可以看出如下

特點(diǎn)：

（1）在開采壽命期內(nèi)購(gòu)置的新卡車中，絕大多數(shù)是M154；購(gòu)置的新電鏟中，

絕大多數(shù)是S10。這是因?yàn)樵趦?yōu)化中選擇了“靜態(tài)經(jīng)濟(jì)壽命期的單位折現(xiàn)成本最

低者優(yōu)先”作為新設(shè)備的選型規(guī)則，而在三個(gè)備選卡車型號(hào)和二個(gè)備選電鏟型號(hào)

中，M154和S10的靜態(tài)經(jīng)濟(jì)壽命期的單位折現(xiàn)成本最低。在少數(shù)年份也購(gòu)置了

少量小規(guī)格卡車（M60或M100）和電鏟（S8），這是因?yàn)樵谶@些年份全部購(gòu)置

M154和S10會(huì)導(dǎo)致較高的剩余能力，而剩余能力產(chǎn)生閑置成本。

（2）卡車和電鏟閑置的情形很少。只在三個(gè)年份出現(xiàn)了閑置卡車，一年內(nèi)

同時(shí)閑置的卡車數(shù)量只有1~3臺(tái)，同一臺(tái)卡車閑置的時(shí)間也只有一年；電鏟閑置

的情形更少，只有一臺(tái)電鏟閑置了一年。因?yàn)樵O(shè)備閑置一年有較高的成本，盡可

能避免出現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備同時(shí)閑置或同一臺(tái)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間閑置的情形，是優(yōu)化的應(yīng)有之

意，也是實(shí)踐中所希望的。

（3）絕大多數(shù)卡車和電鏟的服役壽命都接近或略大于其靜態(tài)經(jīng)濟(jì)壽命，說

明既實(shí)現(xiàn)了設(shè)備使用價(jià)值的較充分利用，又避免了高役齡設(shè)備的高運(yùn)營(yíng)成本。

8

7××

2×

2××

4××

4××

2××

4×

××

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

M60M100M154×退役

×

已有起始卡車×

運(yùn)營(yíng)閑置×

12345678910111213

時(shí)間/a

圖3整體最佳方案的卡車配置計(jì)劃（精礦價(jià)格=700￥·t-1）

整體最佳方案各年的運(yùn)營(yíng)卡車臺(tái)數(shù)和運(yùn)營(yíng)電鏟臺(tái)數(shù)如圖5所示。車鏟比在

2.33~2.89之間，比較穩(wěn)定，有利于生產(chǎn)中的卡車調(diào)度。

以上分析與討論說明，優(yōu)化結(jié)果就給定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件而言是合理的，驗(yàn)證

了優(yōu)化原理的合理性和算法的正確性。

9

6×

10××

×

×

×

×

×

×

×

×

S8S10×退役

已有起始電鏟

運(yùn)營(yíng)閑置

12345678910111213

時(shí)間/a

圖4整體最佳方案的電鏟配置計(jì)劃（精礦價(jià)格=700￥·t-1）

26

24

22

20

18卡車

16

14

臺(tái)

/12

10

8

設(shè)

備6電鏟

數(shù)

量4

2

0

12345678910111213

時(shí)間/a

圖5整體最佳方案的運(yùn)營(yíng)卡車與電鏟數(shù)量（精礦價(jià)格=700￥·t-1）

整體最佳方案的境界等高線如圖6所示。表7中的“開采體序號(hào)”列指明了

整體最佳方案的開采順序（即每年末推進(jìn)到的開采體所代表的采場(chǎng)形態(tài)），其中

第5年和第10年末的采場(chǎng)形態(tài)等高線分別如圖7和圖8所示。可見，所提出的

優(yōu)化方法確實(shí)實(shí)現(xiàn)了境界、開采計(jì)劃要素（表7中每年的采礦量、剝離量、開采

順序和開采壽命）與設(shè)備配置的整體優(yōu)化。

10

圖6最終境界（境界8）等高線圖7第5年末采場(chǎng)形態(tài)（開采體64）等高線

以上是對(duì)給定技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下的優(yōu)化

結(jié)果的分析評(píng)價(jià)。一般而言，當(dāng)相關(guān)技術(shù)經(jīng)

濟(jì)條件發(fā)生變化且達(dá)到一定的變化幅度時(shí)，

整體最佳方案也隨之變化；整體最佳方案是

否朝著預(yù)期的方向變化，是對(duì)優(yōu)化方法是否

正確的有效檢驗(yàn)。在相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)中，

最易發(fā)生變化的是精礦價(jià)格。當(dāng)精礦價(jià)格的

降低幅度達(dá)到一定程度而其他條件不變時(shí)，

同一礦山的設(shè)計(jì)方案的預(yù)期變化方向是規(guī)

模變?。阂皇蔷辰绫葍r(jià)格降低前縮小；二是

生產(chǎn)規(guī)模（年礦石生產(chǎn)能力和剝離量）比

價(jià)格降低前下降。下面把精礦價(jià)格從上述圖8第10年末采場(chǎng)形態(tài)（開采體129）等高線

優(yōu)化中的700元/噸降低到600元/噸，保持其他所有參數(shù)不變，進(jìn)行重新優(yōu)化，

來分析整體最佳方案的變化是否與預(yù)期變化方向一致。

精礦價(jià)格為600元/噸（其他條件不變）時(shí)，優(yōu)化結(jié)果中各境界的主要指標(biāo)

如表8所示，整體最佳方案的開采計(jì)劃與現(xiàn)金流如表9所示。把表8和表9分別

與精礦價(jià)格為700元/噸時(shí)的表6和表7比較，可以看出：

11

表8各境界優(yōu)化結(jié)果的主要指標(biāo)（精礦價(jià)格=600￥·t-1）

境界礦石生產(chǎn)能力開采壽命總凈現(xiàn)值總凈現(xiàn)值比前總凈現(xiàn)值比最

序號(hào)/104t·a-1/a/104￥一境界變化/%佳境界變化/%

1303.9~307.215.0055469.8-25.37

2352.9~356.314.7960036.78.23-19.23

3354.3~356.015.9666451.710.69-10.60

①

4354.9~407.715.6061248.6-7.83-17.60

5405.6~408.016.7070436.415.00-5.23

6456.2~457.316.0074085.85.18-0.32

7506.0~508.815.0074326.90.330.00

8451.6~457.517.8771351.0-4.00-4.00

9399.4~407.421.7358462.3-18.06-21.34

②

10354.9~406.922.9450689.0-13.30-31.80

①只有一年為354.9，其余各年均為略高于400；

②只有三年為約350，其余各年均為略高于400。

表9整體最佳方案的開采計(jì)劃與現(xiàn)金流（精礦價(jià)格=600￥·t-1）

開采體采出礦剝離廢石精礦產(chǎn)精礦銷售年初成本年末成本當(dāng)年凈現(xiàn)

年

序號(hào)量/104t量/104t量/104t額/104￥/104￥/104￥值/104￥

110506.0651.8153.792197.6157420.0①58072.3-125822.5

220508.3729.3154.492621.31400.059129.227417.9

330508.8902.3154.592715.74685.060738.621367.8

440506.91170.8153.992359.76535.062689.216621.0

550507.51041.2154.192478.71400.062286.319519.3

660507.01468.4154.092381.57485.065949.511562.5

770507.61605.8154.192487.33600.067839.312113.3

880507.5932.0154.192482.60.063000.015928.5

990507.4945.3154.192455.60.063876.214296.8

10100508.01010.0154.392563.64200.064298.310991.3

11110507.81075.0154.292527.76730.064804.58772.7

12120507.7940.4154.292517.3450.064627.810882.3

13130507.0836.0154.092384.64200.062618.09277.2

14140506.9668.5153.992368.0800.061513.510210.6

15150507.2422.8154.092421.7-140.057161.911188.2

合計(jì)7611.714399.42311.61386963.1198765.0938604.774326.9

①包括選廠投資147250.0萬元（選廠處理能力為509t·a-1）

（1）精礦價(jià)格從700元/噸下降為600元/噸，所有境界的最佳生產(chǎn)能力都

降低了，年礦石生產(chǎn)能力的降低幅度為10%~47%。

（2）最佳境界從境界8縮小為境界7，整體最佳方案的礦石生產(chǎn)能力從約

650萬噸/年下降到約500萬噸/年，開采壽命從約13年延長(zhǎng)到15年。

（3）精礦價(jià)格為700元/噸時(shí)，就境界序列中的10個(gè)境界而言，最佳生產(chǎn)能

12

力隨境界的增大是分段單調(diào)上升的，從境界1的約400萬噸/年上升到境界10的

約750萬噸/年。精礦價(jià)格為600元/噸時(shí)，最佳生產(chǎn)能力隨境界的增大卻是先上

升后下降，從境界1的約300萬噸/年上升到境界7的約500萬噸/年，而后又下

降到境界10的約400萬噸/年。這是由于：最大的那幾個(gè)境界（境界8、9和10）

的剝采比高，在精礦價(jià)格較低的條件下，較高的生產(chǎn)能力導(dǎo)致單位精礦產(chǎn)量的剝

離成本大幅增加且剝離高峰提前，剝離成本現(xiàn)值的增加與選廠投資的增加一起，

會(huì)超過較高生產(chǎn)能力帶來的銷售收入的現(xiàn)值的增加；而采用較低的生產(chǎn)能力可以

降低生產(chǎn)剝采比（尤其是前期剝采比）、推遲剝離高峰并降低選廠投資，實(shí)現(xiàn)更

高的凈現(xiàn)值。精礦價(jià)格為600元/噸時(shí)的整體最佳方案的卡車配置計(jì)劃和電鏟配

置計(jì)劃，以及卡車和電鏟數(shù)量，分別如圖9、圖10和圖11所示。

7××

2××

2××

4××

4××

2×××

4×

××

×

×

×

×

×

×

×

××

×

×

M60