露天矿生产计划

1、露天矿生产计划第一节露天矿生产能力露天矿生产能力指每年采出的矿石量和剥离的矿石 量。露天矿生产能力直接影响到矿山设备的选型、设备数 量、劳动力及材料需求等，从经济角度讲，它直接影响到 矿山的投资与生产经营成本。因此，生产能力是露天开采 的一个重要参数。影响露天矿生产能力的主要因素有： 矿体自然条件，即矿物在矿床中的分布、品位和储量。开采技术条件，即开采程序、装备水平、生产组织与管 理水平等。市场，即矿产品的市场需求及产品价格。经济效益，即矿山企业在市场经济环境中所追求的主 要目标。一、根据储量估算生产能力矿床自然条件是不可更改的，是确定生产能力（实 际上也是确定所有其它开采参数）的基础。矿床中

2、可采矿 石储量及其品位 是确定生产能力的主要 影响 因素。定性 地讲，储量大的矿床为大规模开采提供了用武之地，故生 产能力也高。另一方面，低品位矿床只有达到足够的规模 才能实现足够的利润，即所谓的规模效益。在粗略估算露 天矿生产能力时，国外常采用经验公式一泰勒公式计算。t=6.5 4R（16 - 1）Pa=R/t（16 - 2）式中，t为矿山服务年限（年），R为矿床可采矿石储量 （百万吨），p为矿石年产量。表16 1给出了国内外一些矿 山的设计生产能力与泰勒公式估算值的对比。二、根据开采技术条件验证生产能力开采技术条件是可变的，开采程序设计、设备选型 以及组织与管理均是由人来完成的。由于人为因

3、素的影 响，在相同的自然条件下，矿山可能达到的生产能力会有 较大的差别。一些矿山达不到设计生产能力，其主要原因 是开采程序不合理 或生产组织与管理不 善，未能发挥出 可能达到的生产潜能。在 给定的自然条件下，开采技术条 件决定了露天矿可能达到的生产能力。表16-1 一些矿山设计生产能力与泰勒公式计算结果对比矿山名称储量（万 t ）设计生产能力（万 t/a）泰勒公式 计算值（万t/a）美国双峰铜矿44700013701490加 拿大卡罗尔铁20000049004650加拿大赖特山铁18000044504285澳大利亚纽曼.山14000040003500前苏联南部采诜14450030503610前

4、苏联朱哈依洛233701000935中国南芬铁矿3400010001215中国大孤山铁国白云鄂博采技术条件对生产能力的作用体现在矿山工程 延伸速度和台阶水平推进速度。露天矿可能达到的生产能 力与垂直延伸速度的关系为：P = 卜（1+ P）（16 - 3）式中，V为矿山工程延伸速度（米/年），H为台阶高度（米），Tb为有代表性的水平分层矿量，门为矿石回采率（%） , p为废石 混入率（%）。露天采场的垂直延伸需要用台阶的水平推进来保证，当 采用位于矿体下盘矿岩接触带的移动坑线布置时，延伸速 度与水平推进速度之间的关系为：i Vh （ctg 0

5、+ ctg q）（16 - 4）式中，V为台阶水平推进速度，0和0分别为上下盘工 作帮坡角。二者关系见图16 1从上章内容可知，采场延伸 速度还取决于掘沟速度。露天矿可能达到的延伸速度和水平推进速度最终取决 于可能布置的挖掘机数量及挖掘机的台班工作效率。可能布置的挖掘机总数决定了矿岩生产能力，其中可能布置的 采矿挖掘机数决定了矿石生产能力。一个图16 - 1采场延深速度与台阶水平推进速度关系示意图台阶可能布置的挖掘机数七为：(16 - 5)=NL /Lcs b式中，L为一个台阶的工作线长度，L为一台挖掘机正 常作业所需的工作线长度（即采区长度）；若L为一个台 阶的采矿工作线长度，则N s为一个

6、台阶上可能入布置的采矿 挖掘机数。S对于产状较为规整且较厚的倾斜矿体，可根据图16 2估 算可能同时采矿的台阶数Nbo(16 - 6)N ,七 * , b 1土 tg9 - ctg W + Hct/图16 - 2 同时采矿台阶数示意图式中，B为矿体水平厚度，W为工作平盘宽度，H为台阶高 度，。为工作帮坡角，Y为矿体倾角，a为台阶坡面角。由下盘 向上盘推进时，第一项分母为+，由上盘向下盘推进时， 第一项分母为“一”。露天矿可能达到的生产能力为：=NP N q（16 - 7）式中，Ns为一个台阶可能布置1的采矿挖掘机数，q为挖掘 机台年效率。值得指出的是，矿石生产能力必须由与之相适应的岩 石剥离能

7、力来保证，因此有必要依据可能布置的总挖掘机 台数和生产剥采比验证矿岩总生产能力。依据上述开采技术条件对生产能力的检验只是初步验 证。生产过程中是否能够达到所确定的生产能力要靠详细 的生产计划作最后验证。三、市场与经济效益在较发育的市场经济环境中，矿山企业的产品（原矿、 精矿或金属）也象其它工业产品一样要在市场上出售。在 确定一个矿山的生产能力时必须考虑其产品的市场价格 和市场对矿产品的需求。对于绝大多数矿产品来说，其产 品是具有竞争性的，即市场对矿产品的总需求量远远高于 任何一个矿山企业的产量，单个矿山产量的大小不会影响 其产品的市场价格。因此，矿产品的市场价格通常被看作 已知数，价格对矿山生

8、产能力的影响是通过经济效益间接 起作用的。市场对一个给定矿山的生产能力的直接约束体 现在其对该矿山所生产产品的需求（即产品销路）。大部分 矿山企业有自己的较为稳定的长期客户、短期客户和潜在 客户。在确定生产能力时应对矿产品的近、远期销路作深 入的分析评价，以使矿山产品能以正常的市场价格全部出 售。我国现时正处在经济转轨时期，矿产品市场不发育， 大多数矿山企业还未以独立竞争者的身份进入市场，而是 作为冶金公司的下属企业为本公司提供矿石。因此，我国 大部分矿山的生产能力现时主要考虑上级公司对矿石的 需求。然而大部分冶金一矿山联合企业的最终产品（如钢 铁产品）已进入市场，一些钢铁企业近几年出现大量产

9、品 积压的根本原因在于没有正确评价市场对其产品的需求 而盲目追求产量。一个在市场上独立竞争的矿山企业，其生产经营的主 要目标是获得最大经济效益，从动态经济角度评价矿山企业经济效益的常用指标是矿山寿命期内能实现的总净现值 (NPV)。NPV= -,v+ PV ,n(16 - 8)式中，PV和PV分别为矿山投资产品的负现值和矿山经营获得的正0现值。in(16 - 9)PV -Jout(1+ d)ii=1(16 - 10)式中，n为基建期（年），q为第i年的基建投资，d为折现 率, N为包括基建期在内的矿山寿命，m为开始有销售收入 的年份，马为第j年的现金流量，即第j年的销售收入减去 生产成本和税收

10、的余额。随着生产能力的增加，基建投资增加，PV 随之增加； 然而，生产能力的增加会提高年销售收入，并在一定的生 产能力范围内使单位生产成本降低，故各年的现金流量Fj 随生产能力增加而增加，导致pv 的增加pv 、pv 和 J NPV与生产能力的关系如图16 - 3所示。OUt 图16- 3 NPV与生产能力关系示意图从图中可以看出，生产能力太低时，由于正现值PV太 小，不足以抵销负现值，NPV为负。如果生产能力太高由 于投资太大而导致负现值大于正现值，NPV也为负。因此， 对于给定的可采储量及其品位，存在一个使矿山总经济效 益NPV最大的矿山生产能力P *，即最优生产能力。求最优生 产能力是属

11、于矿山系统工程领域的一个优化问题，这里不 作介绍。最后需要指出的是，由于选场的生产能力是一定的， 采场的矿石设计生产能力一般被看作在矿山整个开采寿 命期不变的常数。由于受市场及矿物品位在矿床中的分布 特点的影响，恒定不变的生产能力不一定是使矿床总开采 效益(NPV)最大的最佳选择，从纯经济角度讲，生产能力的确 定应是找出使总NPV最大的每一生产时期的生产能力。第二节边界品位的确定简言之，边界品位是区分矿石与废石（或称岩石）的临界品位，矿 床中高于边界品位的块段为矿石，低于边界品位的块段为废石。从第十三 章中介绍的品位一矿量曲线可知，边界品位的选择直接影响到矿石储量， 进而影响矿山的生产规模、最

12、终开采境界、设备选型和矿山生产寿命。因 此，边界品位是一个对矿山总体经济效益有重大影响的技术经济参数。国内矿山一直采用“双指标”边界品位，即“地质边界品位”和“最小工业品位”，前者小于后者。品位高于最小工业品位的块段有工业 开采价值，是开采加工的对象，称为 表内矿；品位介于二者之间的矿段称 为表外矿；品位低于地质边界品位的块段为废石。国际上通用的是“单指 标”边界品位，只区分矿石与废石，没有表内矿和表外矿之分。单指标边界 品位相当于双指标边界品位中的最低工业品位，但又不完全等同。实际 上，边界品位的作用是在两种不同的情况下作出正确选择：即采还是不 采；采出后是送往选厂还是送往排土场。由于在市场

13、经济条件下矿山企业 的主要经营目的是获取利润，因此进行决策选择的基本准则是经济准则， 即在两种选择中选取经济效益最好者。没有开采价值的的块段不会为矿山 企业带来盈利，或不予开采，或采出后作为废石送往排土场。当为了满足 短期矿量需求将部分表外矿作为矿石送往选厂时，实质上是等于将单指标 边界品位临时降低了。故在任何时候，只要将某一块段采出并送往选厂， 该块段就是矿石，否则就是废石，采用双指标边界品位将矿石划分为表 内、表外矿是没有意义的。本节讨论的边界品位是单指标边界品位。一、 盈亏平衡品位计算一个给定块段的品位越高，其开采价值就越大。只要块段中所含矿物 的价值高于其开采与加工费用，将其作为矿石开

14、采加工就可以使矿山企业 的总盈利增加。使矿物的价值等于其开采加工费用的品位称为 盈亏平衡品 位。当对一个矿段的处理存在两种选择时，应对两种选择进行比较，取最 有利者（盈利最大或亏损最小者）。使两种选择的经济效益相等的品位称为 两种选择之间的盈亏平衡品位。实践中常将盈亏平衡品位作为边界品位， 用来区分两种选择：即高于盈亏平衡品位时选择A较选择B更为有利。（一）价值与成本计算令M为一吨矿石的开采与加工成本；M为一吨品位为1的矿石被加工成 最终产品能够带来的经济收入。当最终产品为金属时Mc=Cm+Cp+Cr（16 -11）式中，C、C、C分别为一吨原矿的采矿成本、选矿成本和冶炼成 本。和七是按钝吨原

15、矿计算的，而冶炼成本一般按每吨精矿计算：-g -r -C= -g - Cr(16 12)p式中，g为原矿品位，r为选矿回收率，g为精矿品位，C为每吨精矿 的冶炼成本。故PPrg - rMc = Cm + Cp + p q(16 - 13)p若金属的售价为Pr，Mv可用下式计算Mv = rp rr Pr(16 - 14)当最终产品为精矿时：Mc= Cm +Cp(16 - 15)M = % - p(16 - 16)v g p p式中，Pp为每吨精矿售价。已揭露块段的盈亏平衡品位设某一块段已被揭露，这一块段可以采也可以不采。这时需要做的决 策是采与不采，这两种选择间的盈亏平衡品位应满足以下条件：开采

16、盈利=不开采盈利因为该块段可以不采，所以要开采就是作为矿石开采，故开采盈利=gcMv - Mc若不予开采，盈利为零。所以有：g Mv - = 0 gc = VMc/Mv(16 - 17)当最终产品为金属时，将式（16 - 13）和（16 - 14）代入上式得C + C g =mpr r p - Cp当最终产品为精矿时，(16 - 18)Cm + Cpr p(16 - 19)因此，当被揭露的块段的品位大于g时，应将其作为矿石开采，否则 不予开采。（三）必采块段的盈亏平衡品位如果某一块段必须被开采（如为了揭露其下面的矿石），那么对该块 段的决策选择有：作为矿石开采后送往选厂或作为废石采出后送往排土

17、 场。这两种选择间的盈亏平衡品位应满足以下条件：作为矿石处理的盈利=作为废石处理的盈利作为矿石处理时的盈利=g M -M ;作为废石处理时的盈利=-W；即一吨废石的排土成本，故有g Mv - Mc = - Wj即g =（M - Wc）/Mv （16 - 20）当最终产品为金属时：g = -Wcrr r p 一-Cp r r g rp当最终产品为精矿时：(16 - 21)(16 - 22)(C + C - W )g g _ m p c p c r - p因此，当块段品位高于g时，将其作为矿石送往选厂要比作为废石送 c往排土场更为有利。值得注意的是，当块段的品位刚刚高于g时，将其作 为矿石并不能获

18、得盈利，然而既然块段必须采出，将。其作为矿 石处理的亏损小于作为废石处理的成本，故仍然将其划为 矿石。(四)分期扩帮盈亏平衡品位采用分期开采时，从一个分期境界到下一个分期境界之间的区域称为 分期扩帮区域。是否进行下一期扩帮，取决于开采分区扩帮区域是否能带 来盈利。进行这一决策的盈亏平衡品位应满足以下条件：扩帮盈利=不扩帮盈利当分期扩帮区域内矿石的平均品位为gc，剥采比为R时扩帮盈利=g M -M -RW不扩帮盈利=C0V C C故gcMv-Mc-RWc = 0即g c=(Mc+RWc)/Mv(16 - 23)当最终产品为金属时：gc_ Cm+C 君(16-24)r r p Cp当最终产品为精矿

19、时：g 上 + Cp + R W )gp(16 - 25)cr p因此，如果分期扩帮区域内矿石的平均品位高于g，将其开采更为有 利。必须注意的是，上面公式中用到剥采比R，这意味着在计算分期扩帮盈 亏品位前已经在该区域中进行了矿岩划分，而矿岩划分需要用到边界品 位。如果决定开采分区扩帮区域，该区域变为必采区域，因此将该区域内 每一块段进行矿岩划分的边界品位是必采块段盈亏平衡品位。这里需要强 调的是，计算分期扩帮盈亏平衡品位的目的不是为了区分矿岩，而是为了 决定是否开采整个分区扩帮区域。如果用必采块段盈亏平衡品位进行矿岩 划分后得到的矿石的平均品位高于分期扩帮盈亏平衡品位，开采分期扩帮 区域比不予

20、开采更为有利。二、最大现值法（Lane法）确定边界品位以盈亏平衡品位作为边界品位进行矿岩划分时，只要开采与加工一个 单元地段能带来盈利，就将其作为矿石开采。这样划分的结果是使总盈利 达到最大。因此，盈亏平衡品位的计算实质上是从静态经济观点进行经济 评价的。由于资金的时间价值（即同样数额的盈利在当前和几年后具有不 同的经济效益），国际上通用的是动态经济评价指标，即现值指标。所谓 现值就是将各年的金额用一给定的折现率折现到项目零点的和，即(16 - 26)PV =厂二 .1 (1+ d)i i=1式中，PV为现值，n为项目寿命（年），V为从项目零点算起i年 末的金额，d为折现率。若d=10%，第五

21、年末的金额为100，当前为项 目零点，则第五年的金额折现到当前为100/（1+0.1） 5=62。也就是说， 五年后的100元对现值的贡献相当于当前的62元。确定边界品位的最大现 值法就是以盈利的总现值最大为目标求每年应该采用的边界品位。由于这一方法是由Lane在1964年首先发表的，故也称为Lane法。（一）定义这里假设矿山企业是以金属为最终产品的联合企业，包括开采、选 矿和冶炼三个阶段，每一阶段具有自己的最大生产能力和单位生产成 本。为叙述方便，定义以下符号：M：采场最大生产能力，即每年能够采出的最大矿岩总量。m：单位开采成本。它是开采单位物料（矿石或岩石）的成本，包括穿孔、爆破、采装、运

22、输、取样化验等成本。C：选厂最大生产能力，即选厂每年能够处理的矿石（原矿）量。c：单位选矿成本，即选厂处理单位矿石（原矿）的成本。包括破碎、磨矿、浮选（磁选或其它流程）、取样化验等成 本。R：冶炼厂最大生产能力。为方便起见，冶炼厂的生产能力 以每年能够生产的最终产品（金属）表示，并假设送入冶 炼厂的精矿品位是常数。r：单位冶炼成本，即生产单位金属的冶炼成本，包括冶 炼、精炼（有的金属不需要精炼）、包装、运输、保险、销 售等成本。f：不变成本，即在一定的产量范围内与产量无关的成本，包括管理费用、 道路和建筑物的维修费用、租金等，但不包括设备折旧。不变成本 的 单位是元/年。s：最终产品单位售价。

23、y：综合回收率，即选矿回收率和冶炼回收率的乘积。（二）盈利及现值计算设从现在起的一段时间增量内考虑开采的矿岩量为Q，这一时间增量为一年或几个月。那么，发生的开采费用 为m Q。Q的一部分为矿石，虽然在边界品位未知的情况下 无法确定Q中含有的矿石量，但可设Q中的矿石量为Q，故 选矿费用为c Q。设Q吨矿石经选冶后得到的最终产品量为 Q，那么冶炼费用为C r Q。若开采Q并将矿石加工成最终产品的时 间跨度为口即上面提到的时间增量），则不变费用为f T（T应该是 开采时间、选矿时间和冶炼时间中最大者）。这样开采Q m的盈利P为：P =（s - r）Qr - c Q - m Q - f T（16 -

24、27）上式是计算盈利的基本公式。然而，我们的决策目标不 是总盈利最大，而是现值最大。所以需要构造一个开米Qm 可以带来的现值增量（即开采Qm对总现值的贡献量）的表 达式。m设折现率为d,从当前时间算起一直到矿山开采结束的 未来盈利折现到当前的最大现值为V，从开采完Q （即时间 T）算起一直到矿山开采结束的未来盈利折现到T的最大 现值为W。那么有V = W/（1 + d） + P /（1 + d） 或W + P = V（1 + d）由于d很小（一般为0 .1左右），（1 + d）可用泰勒级数的 一次项近似，即（1 + d） a 1 + T。故上式可以写成W + AV（1 + Td 或V - w

25、= P - VTdV - W为开采Qm产生的现值增量，记为七则有V= P - VTd m将C1627）代人上式得mV= ( s - r)rQ- c Q- m Q - ( f + Vd)T (16 - 28)上式是现值增量的基本表达式。求作用于Q的最佳边 界品位就是求使V最大的边界品位。由于Q是在当前时点虑 的下一个时间增量T （如下一年）的开采量，那么将当前每开采一个Q对总现值的贡献值因此，Vm最大与总现值最大是一致时点逐步（逐年）向后移， 最大意味着总现值最大。的。（三）受生产能力约束的最佳边界品位企业由采、选、冶三个阶段组成，每一阶段有其自己的 最大生产能力。当不同阶段成为整个生产过程的瓶

26、颈，即 其生产能力制约着整个企业的生产能力时，最佳边界品位 也不同。1、采场生产能力约束下的最佳边界品位当采场的生产能力制约着整个企业的生产能力时，时 间T是由开采时间决定的，即T = Q /M。式（16 - 2）变为：m=(s- r)Q - cQ - m+(16 - 29)由于Q为矿岩总量，不 边界品位是使（s - r ） Q - r y Q （g为Qc的平均品位）， （s-r）Q r-cQc =（s-r）gy - cQ ：随边界品位变化。故使V最大的 c Q最大的边界品位。由于。广g故对于Qm中每一吨物料来说，只要其品位g能使(s-r)gy - c 0 ,就应将其作为矿石开采。所以，使V最

27、大的边界品位gm应满足(s - r ) g m y - c=0艮Pg = c / ( s - r ) y(16 - 30)gm即为采场生产能力约束下的最佳边界品位。2、选厂生产能力约束下的最佳边界品位当选厂生产能力制约着整个企业的生产能力时，时间T是由选矿时间决定的，即T=Qc / C。式(16 - 28)变为(16 - 31)V = ( s - r )r Q- c + ( f +Vd ) /C J-Qm Q 通过与上面同样的分析，使vc最大的边界品位为(16 - 32)f + Vd c +pg =c(s- r)y3、冶炼厂生产能力约束下的最佳边界品位当冶炼生产能力制约着整个企业的生产能力时，

28、时间T 由冶炼时间给出，即T=Qr / R,式(16 - 28)变为(16 - 33)f +VdV = (s- r- )Q - cQ-mQ rR r c m使vr最大的边界品位为:gr = 1f + Vd)(16 - 34)I F J y生产能力平衡条件下的边界品位矿石量和金属产量是边界品位的函数。选定了边界品 位，即可由品位的分布求出矿石量。矿石量与边界品位的 关系曲线即为第十三章中提到的品位-矿量曲线。从品位 分布也可求得矿石的平均品位(即高于边界品位的那部分物料的平均品位)，进而求得矿石中的金属量，金属量与 边界品位的关系曲线称为品位-金属量曲线。使矿岩量之 比等于最大采选能力之比的边界

29、品位是使采选生产能力 平衡的边界品位，称为采选平衡边界品位，记为g , g 应 满足下列条件：mc mcQ C苛=M(16 - 35)m也就是说，当采场与选厂均以最大生产能力满负荷运行 时，在开采Q所需的时间 里，选 厂能够处理的矿石恰好 是以g 为边界品位得到的矿石量Q。同理，满足条件cQ R苛=M(16 - 36)m的边界品位称为采冶平衡边界品位，记为g 。满足条件mrQROr = C(16 - 37)c的边界品位称为选冶平衡边界品位，记为gcr。最佳边界品位从上面的讨论中得到六个边界品位，即分别以采、 选、冶中一个阶段 的生产能力为约束的边界品位g、g和 g以及使每两个阶段生产能力达到平

30、衡的三个边界品位g 、rg 和g 。最佳边界品位是这六个边界品位之一。 m c mr 首就考虑只有采场和选厂的情形。当边界品位变化 时，Q与Q随之变化。因此以采场生产能力为约束的现值 增量V和讨选厂生产能力为约 束的现值增量V也随之变化。当边 界品位较低时V大于V，随着边界品位的增加，二者逐渐 靠近，当边界品位等于g 时，V等于V，之后V小于V。这一 mcmcmc变化过程可用图16 - 4表示。当同时考虑采、选双重约束 时，在任一边界品位处可获得的最大现值增量是V和V的 较小者，即图16件粗黑线所示的部分。在图16 - 4所示的情形中，最佳边界品位是粗黑线围成的区域的最高点处的边 界品位，即g

31、。还可能出眼现图16 - 5和图16 - 6所示的两种情形。在图16-所 示的情形中，最终边界品位为g ；在图16 -所示的情形中， 最终边界品位为g。总结上述讨论，当同时考虑采场与选 厂时，最佳边界品位G 可用下式求得：m c(16 - 38图16 - 5七与Vc随边界品位变化示意图（情形II）m c用同样的分析可以得出当同时考虑采场与冶炼厂时的 最佳边界品位Gmr。G = gifg gmrmmrm=gifg grmrr=gmrifg g Jm mr r(16 - 39)当同时考虑选厂与冶炼厂时的最佳边界品位G c r为Gc广 gr=gc=gcrifififg gc, Gmc=gc=0.4

32、由于 gmrgr, Gmr=gr=0.16 由 于 gcrgc,Gcr=gc=0.4 取中间者，得G = 0.4 可知，当边界品位G = 0.4时，矿量Q = 600,金按最大生产能力计算三个阶段所需时间T =mT = 600/50 = 1,2 T = 420/40 = 10.。5 所以选厂是瓶c生产能力的约束，不用计算时间也可以从G的选择上确定G c = g意味着整个企业的生产能力受选厂 瓶颈阶段。由于边界品位G是受选厂生产能力约束下的边 界品位，所以选厂满负荷运行，年产量Q = 50。从表16 - 3 可知，当边界品位为0.4时，总矿量G =600。因此，按所选 定的边界品位开采，为选厂提

33、供50吨矿石所要求的采场 矿岩产量为Q = 50 x1000/600 = 83.吨。当边界品位为0.4时，600 吨矿石所含的金属量为420公斤。故50吨矿石产量所对应的 金属产量为Q =420/600 x50=35公斤。 r年盈利为：P =(s-r)Q -cQ -mQ -fT= (25-5)X35-2 x50-1 x83.3-300 x 1=216.7将储量开采完需要1000/83.3=12年。每年盈利为P, 12年的现值为：力2 p = 11746(1+ d)i -i=1以V = 1174.6计算新的 gc 和 g r 得：gc=0.576, g r=.0247。 品位不变，即 gm=0.

34、1, g 尸0.5, rg mr=0456, g 尸0： 6。依据最佳品位确定原则得G = 0.5由于G = g，mc 采场与选厂均以满负荷运行，达到生产能力平衡。故Q=50, Q=10d从表16 - 3查得：当边界品位为0.5时，总矿量 为50(/总金属量为375o所以金属年产量(0=375/500 x50=37.5 0 年盈利为P = 250 生产年限为10年，现 值为 V = 1254.7以V = 1254.7重复以上计算得到的最佳边界品位为G =0.5与上次迭代结果相同。因此第一年的最佳边界品位 为0.5采场、选厂和冶炼厂的产量分别为100 50和37.5, 经过第一年的开采，总矿岩量

35、变为900吨，这900吨 的矿岩在各品位段的分布密度保持不变，表16 -变为表 16 - 4以表16 -为新的品位分布，计算不同边界品位(0.1 - 0.9)下的矿量与金属量，以V = 0为初始现值，重复第一年 的步骤，可求得第二年的最佳边界品位和采、选、冶三个 阶段的产量。这样逐年计算，最后结果列于表16 - 5o从此 表可以看出，前七年中，采场与选厂以满负荷运行(生产 能力达到平衡)，此后，选厂变为瓶颈。第三节采掘进度计划编制采掘进度计划编制是露天矿设计中一项十分重要的 工作，采掘进度计划是指导露天矿正常生产和获得尽可 能高的经济效益的关键。目前国内编制采掘进度计划 仍采用手工方法，虽然计

36、算机在近几年开始被应用到这 一工作中，但在方法上仍无根本改变，计算机只是用于模 仿手工作业，计算机所起的作用被一些工程师称为“计算 器加求积仪”。在发达国家，露天矿采掘进度计划的编制 全部在计算机上完成，计算机不仅是工作平台和设计手 段，而且使一些生产计划优化方法得到了应用，计算机 与优化在提高矿山经济效益方面发挥着越来越重要的作 用。本节只对国内外采掘进度计划编制的一般方法与步骤 作简要介绍。露天矿采掘进度计划的编制目标与分类编制露天矿采掘进度计划的总目标是确定一个技术上 可行的、能够使矿床开采的总体经济效益达到最大的、贯 穿于整个矿山开采寿命期的矿岩采剥顺序。所谓矿床开 采的总体经济效益最

37、大，从动态经济观点出发即是使矿 床开采中实现的总净现值（NPV ）最大。所谓技术上可行 是指采掘进度计划必须满足一系列技术上的约束条件，主 要包括： 在每一个计划期内为选厂提供较为稳定的矿石量和 入选品位。每一计划期的矿岩采剥量应与可利用的采剥设备的 生产能力相适应。各台阶水平的推进必须满足正常生产要求的时空发 展关系，即最小工作平盘宽度、安全平台宽度、工作台 阶的超前关系、采场延深与台阶水平推进的速度关系表16 - 4第一年末储量品位分布表品位段（公斤/ 吨）储量（吨）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总计900表16 - 最佳边界品位的计算结果年边界品 位矿岩产量矿石产量金属 产量年盈 利现值10.51005037.5250125520.51005037.5250119430.51005037.5250112340.51005037.5250104150.51005037.525094760.51005037.525084070.51005037.525071680.49975037.124557390.46935036.5238414100.44895035.9229238110.4121138.

39、85545依据每一计划期的时间长度和计划总时间跨度的不 同，露天矿采掘计划可分为长远计划、短期计划和日常作 业计划。长远计划的每一计划期一般为一年，计划总时间跨度 为矿山整个开采寿命。长远计划是确定矿山基建规模、不 同时期的设备、人力和物资需求、财务收支和设备添置与 更新等的基本依据，也是对矿山项目进行可行性评价的重 要资料。长远计划基本上确定了矿山的整体生产目标与 开采顺序，并且为制定短期计划提供指导。没有长远计划 的指导，短期计划就会没有“远见”，出现所谓的“短期行 为，造成采剥失调，损害矿山的总体经济效益。短期计划的一个计划期一般为一个季度（或几个 月），其时间跨度一般为一年。短期计划除

40、考虑前述的技 术约束外，还必须考虑诸如设备位置与移动、短期配矿、运 输通道等更为具体的约束条件。短期计划既是长远计划 的实现，又是对长远计划的可行性的检验。有时，短期计 划会与长远计划有一定程度的出入。例如，在做某年的季 度采掘计划时，为了满足每一季度选厂对矿石产量与品 位的要求，四个季度的总采剥区域与长远计划中确定的 同一年的采剥区域不能完全重合。为了保证矿山的长远生 产目标的实现，短期计划与长远计划之间应出现尽可能小 的偏差。若偏差较大，说明长远计划难以实现，应对之进行 适当的调整。日常作业计划一般指月、周、日采掘计划，它是短期计 划的具体实现，为矿山的日常生产提供具体作业指令。我国矿山设

41、计院为新矿山做的采掘进度计划是上述长 远计划。生产矿山编制的计划一般分为五年（或三年）计 划、年计划、月计划、旬（周）计划和日（班）计划。本节只介 绍设计中长远计划的编制。国内编制露天矿长远采掘进度计划的一般方法国内目前编制露天矿采掘进度计划仍采用手工 方法，手工法需要的基础资料主要有：地表地形图：图上绘有矿区地形等高线和主要地貌 特征。 图纸比例一般为1： 1000或1： 200d 台阶分层平面图：图上绘有每一台阶水平的地质界 线（包括矿岩界线）和最终境界线。图纸比例一般为1： 1000 或 1：2000。 分层矿岩量表：表中列出每一台阶水平在最终境界 线内的矿石和岩石量。表16 6是一矿岩

42、量表的示例。 开采要素：包括台阶高度、采掘带宽度、采区长度和 最小工作平盘宽度、运输道路要素（宽度和坡度）等。台阶推进方式、采场延深方式、掘沟几何要素及新水 平准备时间。挖掘机数量及其生产能力。选厂生产能力、入选品位及其它。编制采掘进度计划从第一年开始，逐年进行。主要工 作是确定各水平在各年末的工作线位置、各年的矿岩采剥 量和相应的挖掘机配置。一般步骤为：第一步：在分层平面图上逐水平确定年末工作线位置。 根据挖掘机的年生产能力，从露天矿上部第一个水 平分层平面图开始，逐水平在图纸上画出年末工作 线的位置，求出挖掘机在 所涉及的台阶上的采掘 量并计算本年度的矿岩采剥量及矿石平均品位。然 后检验所

43、涉及各台阶水平的推进线位置与矿岩产 量及矿石品位是否满足前述的各种约束条件，若不 满足，则需要对年末推进线的位置做相应调整，进 行重新计算，直到找到一个满足所有约束条件的可 行方案。可以看出，这是一个试错过程，某一年的 年末工作线的最终位置往往需要多次调整才能得 以确定。借助于计算机辅助设计软件，可以加速这 一过程。第二步：确定新水平投入生产的时间。露天矿在开采过程 中上下两相邻水平应保持足够的超前关系，只有当 上水平推进到一定宽度，使下水平暴露出足够的作 业面积后，才能在下水平开始掘沟。在上水平采出 这一面积所需的时间即为下水平滞后开采的时 间。多水平同时开采时，应注意各工作水平上推进 速度

44、的互相协调。在生产过程中，有时在上水平的 局部地段因运输条件或其它因素的制约，会影响下 水平工作线的推进。一旦上水平条件允许，应迅速 将下水平工作线推进到正常位置，以免影响整个矿 山的发展程序。实质上，若计划周密，生产组织得 力，这种不正常情况是可以避免的，因为运输道路 也是采掘进度计划编制时必须考虑的因素。第三步：编制采掘进度计划表。从以上两步的结果可以 得出各台阶水平的采剥量、挖掘机配置及挖掘机在 各水平的起止作业时间。将这些数据绘制成采掘 进度计划表。表16 -7是基于表16 -6中矿岩量的采掘进 度计划表局部。比1电铲台数357第四步：绘制露天矿采场年末综合平面图。采场年末综 合平面图

45、是以地表地形图和分层平面图为基础， 将各水平年末推进线、运输线路等加入图中绘制而 成的。图上有坐标网、勘探线、采场以外的地形和 矿岩运输线路、已揭露的矿岩界线、年末各台阶水平 的工作线位置、采场内运输线路等。该图一般每年 绘制一张。从某一年末的采场综合平面图上，可以 清楚地看到该年末的采场现状。图16 8是某一露天矿 某年末的采场综合平面图。采掘进度计划表和采场年末综合平面图组成了露天矿 采掘进度计划的编制成果，是露天矿生产的指导性文件。 在实际生产中，由于品位储量估算和矿体圈定的误差、技 术经济条件的变化、及不可预料情况的发生，常常需要对 原采掘进度计划加以修改。图16 - 8 某矿某年末采

46、场综合平面图国外采掘进度计划编制方法发达国家的露天矿几乎全采用分期开采，故编制长远 采掘计划主要包括确定每一分期的分期境界和各分期境 界内的台阶开采顺序（包括分期间的过渡）。由于采掘计划编制广泛采用计算机来完成，所需的基础资料在编制计 划前均已转换成一定格式的数据文件。这些资料主要包 括：三维块状品位模型文件：即应用第一章中介绍的估值 方法建立的矿床模型。地表地形等高线文件：即以闭合多边形形式存储的地 表地形等高线文件。地表地形离散模型文件：该模型是以地表地形等高线 文件为基础，将矿区水平面CX-Y平面）离散成等尺寸 的二维模块形成的。文件中记录了每一模块中心点处 的地表标高。二维模块在X、Y

47、方向上的边长应与三 维品位模型中模块在同方向上的边长相等，并且这两 个模型中在X、Y方向上须实现模块对齐。 最终境界等高线文件：即以闭合多边形形式存储的 最终境界等高线文件，每一台阶水平的境界形态用位 于台阶中线水平的一组多边形描述。 最终境界离散模型文件：该模型与地表地形离散模 型相似，是二维块状模型，用于记录最终境界在X - Y 平面上每一模块中心处的标高。已知数据与约束条件文件：文件中存有编制采掘计划 需要考虑的所有约束条件和用到的所有数据。如最大 采选能力、入选品位允许变化范围、最小工作平盘宽 度、台阶要素、道路要素、价格、成本等。编制采掘进度计划的一般步骤为：第一步：产生一个境界序列

48、。境界序列是由一系列大小、 形态不同的套嵌境界组成，境界的帮坡角为最终帮 坡角。每一境界的设计与最终境界相同，L G图论 法和浮锥法是产生境界序列的常用方法。产生境界 序列的步骤为：k参照最终境界优化时的金属价格或成本）参 数，适当降低价格（或提高成本）以三维块状品位 模型为基础，重新计算模型中每一模块的价值，构 成新的三维价值模型。么应用L G图论法 或浮锥法）在新的价值模型 上求最佳境界。由于新价值模型中模块的价值比 求最终境界时所用模型中模块的价值降低了，最 终境界内的一些模块变得不再有开采价值而被 排除在境界之外，从而在降低价格或提高成本） 后得到的最优境界小于最终境界，且被包含在最

49、终境界之内。&逐步降低金属价格（或提高成本），重复以上步 骤，即可得到一系列由大到小的套嵌境界，有时 价格（或成本）的一次改变不会产生新的境界，即 变动后得到的最佳境界与变动前相同。另一种情 况是，一次价格（或成本）变动后所产生的境界与 变动前的境界相差太大，这时需要在两次价格 （或成本）值之间插入更多的价格（或成本）值，以 便在两境界之间获得增量较适当的中间境界。所 产生的境界序列中相邻两个境界之间的增量最 好是较为稳定的。第二步：确定分期境界。对得到的境界序列做初步技术、 经济评价。例如，相邻两分期境界线在各水平的水 平距离应大于扩帮要求的最小工作平盘宽度；各 分期的平均剥采比应保持相对稳定，以利于分期 间的过渡。经过技术经济评价后，从境界序列中选 出合适的境界作为分期境界。第三步：后处理。上两步中求得的分期境界是基于三维块 状价值模型的数学优化解，需要对之进行必要的 后处理才能成为切实可行的设计方案。后处理包 括对局部境界线进行调整和光滑处理、加入运输道 路等。后处理工作一般是借助某些辅助设计软件 在计算机上完成。图16 9是一个分六期开采的假想