1露天矿生产计划

1、第十六章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

2、中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=6.54R(16 - 1)p=R/t(16 - 2)a式中，t为矿山服务年限(年)，日为矿床 可采矿石储量(百万吨)，p为矿 石年产量。表161给出了国内外一些矿山的设计生产能力与泰勒公式a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。由于人为因素的影

3、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(万七)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 矿20000049004650加拿大赖特山铁 矿18000044504285澳大利亚纽曼山铁 矿14000040003500前苏联南部采选公 司14450030503610前苏

4、联朱哈依洛夫 矿233701000935中国南芬铁矿3400010001215中国大孤山铁国白云鄂博东 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:Pa)(16 - 3)式中，Vh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(%)。b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：V V (ctg 0 + ct

5、g 0 )(16 - 4)式中，V为台T阶水平推进速度，、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。一个台阶可能台阶可能NPV= PvNPV= Pvout + PV in(16 8)式中，Lb为一个台阶的工作线长度，、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为 一个台阶上可能布置的采矿挖掘机数。对于产状较为规整

6、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Nb。B1b 1土 tg0 - ctg W + Hctg（16 6）式中，B为矿 体水平厚度，H为工作平盘宽度，H为台阶.福度，。为工作帮 坡角，Y .为矿体倾为台阶坡面角/由下盘向上盘推进，时，第一项分母为 +，由0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：洪Y,|Y 16矿2石生产采矿台阶数示意图之相适应的岩石剥离能力来 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

7、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

8、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

9、实现的总净现值（NPV）。现值。Ei=i式中，PVout和PVin分别为矿山投资产品的负现值和矿山经营获得的正现值。Ei=i(16 - 10)哦真*7j (16 - 10)式中，n为基建期(年),C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，F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PVin的增加。 PVout、PVin和NPV与生产能力的关系

10、如图16 - 3所示。图中可以看出，生产能力太低时，由于正现值P七太小，不足以抵销合匕力太高m，NPV为负。如果 现值，n|pv也为负效益NPV最大的石负现值总经济图中可以看出，生产能力太低时，由于正现值P七太小，不足以抵销合匕力太高m，NPV为负。如果 现值，n|pv也为负效益NPV最大的石负现值总经济是属于最计生产及矿物使矿床定应是投资太大而导致负现值大于正 勺可采储量及其品位，存在一个使矿山 产能力P；，即最优生产能力。求最优生产能力 领VUt的一个优化问题，这里不作介绍。品总般矿山系统指出的是，由于选场的生产能力是一定的，采场的矿石设 矿n衅整口个开采寿命期不变的常数。由于受市场 勺影

11、响，恒定不变的生产能力不一定是力一位璀矿床中的分布采效益(NPV)最大的最佳选择，从纯经济角度讲，生产能力的确 找出使NPV 最大的每一生产时期皓产时赛力。图16- 3 NPV与生产能力关系示意图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

12、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

13、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

14、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 TOC o 1-5 h z M+C +C （16 11） P 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。C和c是按每吨原矿计算的，而冶炼成本一般按每吨精矿计算：mP - Cr（16 gp为精矿品位，Cr为每吨精矿的冶炼（16 - 13）式中，gp为精矿品位，Cr为每吨精

15、矿的冶炼（16 - 13）g - r Mc = Cm + C +p . p若金属的售价为Pr，Mv可用下式计算M = r r P当最终产品为精矿时：Mc= CmMc= Cm +CMv =:pp(16 - 16)式中，P为每吨精矿售价。（二）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=g M - M若不予开采，盈利为零。所以有:C V gM -M = o V g = M/Mv（16 -17）VQ + C当最终产品为金属时

16、，将式（16 - 13）和（16 - 14）代入上式得m ,。crr r p - Cp（16 - 18）Cm + Cm + Cp . g r p p p p(16 - 19)gc_ 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 米。（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 cM

17、- Mc = - W ；即g C=（M - W ）/M C（16 C 20C -W当最终产品为金属时:Vgc =一r r p -Cp r r g rp（16 - 21）当最终产品为精矿时：(C + C - W )g gc -r - p(16 - 22)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往排土 c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

18、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g M -M -RW = 0(16 - 23)(16 - 24)即cgv C(16 - 23)(16 - 24)当最终产gC为金属时P rcr r p Cp当最终产品为精矿时:+ 当最终产品为精矿时:+ RW )g(16 - 25)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

19、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

20、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 S+(16 - 26)i-1式中，PV为现值，n为项目寿命（年），Vj为从项目零点算起i年第7页末的金额，d为折现率。若d=10%，第五年末的金额为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

21、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

22、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。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mQ Q的一部分为矿石，虽然 在边界品位未知的情况

23、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cQ。设Q吨航石经选冶后得到的最终产品量为Q，cccr那么冶炼费用为r Q。若开采Q并将矿石加工成最终产品的时间跨度为T（即上面提到的时间增量），则不变费用为fT（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Qm的盈利P为：P =（s - r） Q - c Q - m Q - f /（16 - 27）上式是计算盈利的r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采Q可以带来的现值增量（即开采 Q对总现值的贡献量）的表达式。mm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

24、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m未来盈利折现到T的最大现值为W。那么有= 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）T可用泰勒级数的一次项近似，即（1 + dT 1 + Td故上式可以写成W + P=V（1 + Td 或- W = P - VTdV - W为开采Qm产生的现值增量，记为七 则有Vm = P - VTdm将（1627）代人上式得V = （ s - r ） Q- c Q - m Q - （ f + Vd ）T （16 - 28）上式是现值增量的基本表达式。

25、求作用于Q的最佳边界品位就是求使 mV最大的边界品位。由刊是在当前时点虑的下一个时间增量T （如下一 年）的开采量，那么将当前时点逐步（逐年）向后移，每开采一个Q对总现 值的贡献值最大意味着总现值最大。因此，V最大与总现值最大是一致的。（三）受生产能力约束的最佳边界品位 m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(16 - 29)时间决定的，即T = Q /M。式(16/ - 28f

26、襄袍 匕=(s-返-cQ - m+ TMjQm(16 - 29)由于Q为矿岩总量，不 随边界品位变化。故使V最大的边界品位是使 (s - r ) Q- c Q最大的边界品位。由于Q = g y Q 为Q的平均品位)， (s-r)QcQc =(s-r)gy - cQ c。故对于Q.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 Vm最大的 边界品位gm应满足(s - r ) g y - c=0艮 Pgm= c / ( s - r ) y(16 - 30)mg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

27、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V = ( s - r ) Q- c + ( f +Vd ) /C Q m Q (16 - 31) crcm通过与上面同样c+分析d使Vc最大的边界品位为(16 - 32)gc = (s- r)y(16 - 32)3、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，时间T由冶炼时间给出，即T=Q / R,式(1f -谱)变为r V = (s-r-)Q -cQ-mQrR r c m(16 - 33)c(16 - 34)使V最大的进界品位为+vd j ry(16 - 34)生

28、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gmc C gmc应满足下列条件：Qm M(16 - 35)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gmc为边界

29、品位得到的矿石量 Q。cc同理，满足条件Q _RQ= Mm(16 - 36)的边界品位称为采冶平衡边界品位记为gmr满足条件QRc(16 - 37)的边界品位称为选冶平衡边界品位，记为g 。（五）最佳边界品位Cr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 平衡的三个边界品位gQ _RQ= Mm(16 - 36)的边界品位称为采冶平衡边界品位记为gmr满足条件QRc(16 - 37)的边界品位称为选冶平衡边界品位，记为g 。（五）最佳边界品位Cr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

30、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 平衡的三个边界品位g、g和gL最佳边界品位是这六个边界品位之一。mC mrC r首先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Cr变化。因此以采场生产能力为约束的现值增量V和以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 m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& 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 4中粗黑线所示的 部分。在图16-4所示的情形中，最佳茂

31、界品位是粗黑线围成的区域的最高 点处的边界品位，即g。还可能出现图16 -mC5和图16 - 6所示的两种情形。在图16-5所示的情形中， 最终边界品位为g ；在图16-6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,Cmc m飞if= g：cif最g 拦巡界Jmc m Imc g gcg g Jm mc c古位Gmc可用下式求得(16 - 38位GmrVVVmrirmr当同图选 lr与诡炼厂时的JcrpEV!的分析可以* Gmr厂mrmr虑、采场与冶炼厂时的最佳边界品(16 - 39)佳边边界品位G撰）边界品位图16 - 5cV与V随边界品位变化示意图（情形界品位6

32、 - 40） 图16-6 VmVcPS边界品位变化示意图（情形III）6m与二gmccgmT随I边界品位变化gmSrgc ,i.f g当同时考虑采、选、冶三个阶段的约束时，在任一边界品位 处企业可 能获得的最大现值增量为V、V和V中的最小者，如图16 -中粗黑线所示， 因此整体最佳边界品位G是图i6 -中粗黑线的最高点 所对应的边界品 位。可以证明，最佳边界品位总是Gmc、匕与Gcr中的中间者 即 G = middle value （G 眼，Gmr，Gj （16 - 41）（六）算法与算和gc rn台匕 能计算g 因此，乘最 第一步：根和 rg产到现值V,现在确定边界品位前是未知的。边界品位需

33、要进行迭代运算。具体步骤如下:米、选 。由于最 第二步:计算以采去能力计算产能力为约 定值。能力平衡边品位gmc、g不变，这三个边界品位是固定值。和gc rn台匕 能计算g 因此，乘最 第一步：根和 rg产到现值V,现在确定边界品位前是未知的。边界品位需要进行迭代运算。具体步骤如下:米、选 。由于最 第二步:计算以采去能力计算产能力为约 定值。能力平衡边品位gmc、g不变，这三个边界品位是固定值。的界品位gm。由于gm与V无关。因 此g第三步：令V=o第四步：计算g和ggm垂确寇最雌边界品位G。根界品I位位分布计算边界品 位为GC时的r总矿量Q Gm和G总G金属量Q。第五步:计算1当一边界 品

34、位为随边界品化示意图阶段满负荷运行时所需的 时间T = Q t / m T r= Q t/ G T = Qt / R。需要时间最长的阶段即为瓶 颈阶段（即制约整个企业生产能力的阶段）。第六步:计算使瓶颈阶段满负荷运行时其它阶段的年产量，这一产量小 于对应阶段的最大生产能力。第七步：根据各阶段的产量计算年盈利P,并计算现值V 。第八步:令V = V，返回到第四步，求得最佳边界品位G。若新G与上一次迭 代得到的G不同，继续迭代，否则，停止迭代。迭代结果是第一年的 最佳边界品位以及对应的开采量。第九步:将第一年的开采量从总储量中去掉，得到第一年末（第二年初） 的储量。假设品位分布不品变。重复上述第三

35、到八步，即可求得第 二年的最佳边界位。以此类推，直至总储量被采完，就得到了各年 的最佳边界品位。算例采场最大生产能力近=100吨矿岩/年，单位开采成本m = 1元吨（矿岩），选厂最大生产能力C = 50吨原矿7年，单位选矿成本c = 2元吨（原 矿），冶炼厂最大生产能力日=40公斤金属/年，单位冶炼成本r = 5元公斤（金 属），金属售价s = 25元公斤，综合回收率y = 10化，不变成本f = 300元/年， 总储量Q = 1000吨。品位分布如表16 - 2所示。m t为了计算生产能力平衡边界品阿、g和g，需要首先计算品位一矿 量曲线和品位一金属量曲线。计算结果列入表16 - 3中。G

36、是使Q/Q =C/M=50/100=0.5 的边界品位，由于无论Q等于多少，它 mcc mm是总储量Qm的一部分，Qm中品位的分布与Qmt中品位的分布相同，因此 Q /Q =Q /Q膈.5，即Q =0.5 Q =500。从表16 3可知，Q =500时的边界品位为c m ct mtctmtct0.5,故 g = 0.5m c表16 - 2 原始储量品位分布品位段（公斤吨）储量（吨）0.0 - 0.11000.1 - 0.21000.2 - 0.31000.3 - 0.41000.4 - 0.51000.5 - 0.61000.6 - 0.71000.7 - 0.81000.8 - 0.9100

37、0.9 - 1.0100总计1000表16 - 3不同边界品位下的矿量与金属量边界品位（公斤 吨）矿也t （吨）金属*Qr （公 斤）0.010005000.19004950.28004800.37004550.46004200.55003750.64003200.73002550.82001800.910095gm r是使Qr/Qm=R/M=40/100=0.4 的边界品位。与上面理由相同，Qrt /Qit=0.4,Q t=0.4 x 1000=400。从表 16 - 3可知，gmr 介于 0.45 与 0.5 之间，利用线 性插值得gmr = 0.456mrg 是使1Q/Q =R/C=40

38、/50=0.8的边界品位，也 是 使Q /Q =0.8的边界 品位=从16 -可知，当边界品位为0.6时Qrt=320,Qct=400,二者之比为0.8,故 g =0.6。&V = 0由于 gmcgc，Gmc=gc=0.4由于 gmrgr, Gmr=gr=0.16由 于 gcrgc,Gcr=gc=0.4取中间者，得G = 0.4从表16 -可知，当 边界品位G = 0.4时，矿量Qct = 600,金属量Qrt=420。按 最大生产能力计算三个阶段所需时间Tm = 1000/100 = 10 = 600/50 = L2 T = 420/40= 10.5所以选厂是瓶颈。实际上，G = g意味着整

39、个企业的生 产能力受选厂生产能力的约束，不用计算时间也可以MG的选择上确 定瓶颈阶段。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Gct=600。因此，按所选定的边界品位开采，为选厂提供50吨矿石所 第13页要求的采场矿岩产量为Q = 50 x1000/600=83屯。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 Qr=420/600 x50=35 公斤。年盈利为：P =（s-r）Q -cQ -mQ -fT= （25-5） C x35-2 x50

40、-1 x83.3-300 x 1=216.7将储量开采完需要1000/83.3=1年。每年盈利为P, 12年的现值为：以V = 1174.6计算新的gc和gr得：gc=0.576, g r=.0247。其它品位不变， 即 g =0.1, g =0.5, g =0.456, g =0.6。m 依据最佳品位确定原则得七=0.5由于G = gmc，所以采场与选厂均 以满负荷运行，达到生产能力平衡。故Q=50, Q=100：从表16 - 3查得：当边cm界品位为0.5时，总矿量为500总金属量为375。所以金属年产量Q =375/500 x 50=37.5。年盈利为P = 250生产 年限为10年，现

41、值为V = 1254.7 r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373经过第一年的开采，总矿岩量变为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 5。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

42、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

43、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

44、 阶水平推进的速度关系等。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 - 0.6900.6 - 0.7900.7 - 0.8900.8 - 0.9900.9 - 1.090总计900表16 5 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10.51005037.5250125520.51005037.5250119430.51005037.5250112340.51005037.5250104150.51005037.525094760.5

45、1005037.525084070.51005037.525071680.49975037.124557390.46935036.5238414100.44895035.9229238110.4121138.85545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

46、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

47、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： 200Q 台阶分层平面图

48、：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： 200Q 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是一矿岩量表的示例。（4）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

49、。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

50、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

51、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仲矿岩量 的采掘进度计划表局部。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

52、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

53、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。（4）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。

54、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。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：1、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。2、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，且被包含在最终境界之内。3、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