基于盈亏平衡分析法的矿山开拓方案选择优化

2014-03-22曾丽娟陈建宏

采矿技术 2014年5期

曾丽娟,陈建宏

(中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙 410083)

0 引言

矿床开拓方案选择是矿山总体设计中的重要组成部分之一，是寻求矿山开采的经济效益、生产安全、生产效率等多因素综合效益最佳的优化决策过程。它直接关系到矿山总体布置、提升运输、通风等一系列问题[1]。开拓方案的选择需要考虑的因素众多，包括地质条件、经济因素、社会环境等模糊性、随机性因素及其相互关系。传统的技术经济比较法根据开拓设计优化方案的主要目的，选择性地对某些影响因素只作定性评价，或部分定量分析，主要取决于经验价值判断，往往较难准确地选出最优方案[2]。方案选择优化可以通过建立数学模型对实际问题进行抽象和简化，并将评价方法建立在数学理论基础之上进行科学决策。目前，常用的方案包括模糊综合评判法、层次分析法、灰色系统理论方法、主成分分析法、聚类分析法、判别分析法、人工神经网络系统理论等[3-5]。但这些方法对不确定性问题难以定量描述，而且所涉及的指标体系权重需要通过专家的主观评审确定，带有一定的主观性[6-7]。本文主要采用技术经济不确定性分析的盈亏平衡分析法，对沃溪坑口金锑钨矿床四期开拓设计方案的抗风险能力进行评价，从而比选出最优方案，为矿井开拓方案进行科学决策，丰富金属矿山地下开采设计和研究理论。

1 矿山技术经济指标分析

辰州矿业沃溪矿区属于大型金锑钨共生矿床，已有百余年井下开采历史，生产规模为245 kt/a。矿山现已开拓至42中段(地下925 m)，开采垂深过千米，已进入深井开采阶段。随着开采深度的不断下延，上部中段的矿产资源迅速衰减，按照目前的中段下延速度和年出矿量，33～42中段的矿石储量仅能维持5 a左右，因此有必要进一步探明深部丰富的地质资源，并有力解决现有开拓系统提升能力不足、矿石运输中转任务繁琐、通风能力偏低、井下作业条件恶劣、充填系统不完善、采充不均衡等瓶颈问题，促进沃溪坑口下阶段开拓、探采的发展。

依据现有的矿井探矿、开拓、采矿等生产性资料、生产条件和技术水平、深部矿床赋存状况等，充分利用原有开拓系统、材料供应、机修及生活、行政福利等设施，进行深部(43～54中段)开拓工程设计，包括对开拓运输系统、通风供风系统、给排水系统及配套的辅助工程的设计，提出四个开拓方案：方案一——3#主盲斜井+V3脉棚5#副盲斜井开拓方式，方案二——3#主盲斜井+V3脉底板5#副盲斜井开拓方式，方案三——3#主盲斜井+斜坡道(副井)开拓方式，方案四——2#主盲竖井+5#副盲斜井开拓方式[8]。

1.1 销售价格分析

矿山该项目设计生产能力150 kt/a，以精矿作为最终产品，包括锑金精矿(含Sb 35.00%、Au 62.61 g/t)和钨精矿(含WO365.00%)。参照类似项目计价原则及目前市场价格确定的产品销售价不含税价及含税价(按照14.53%的税率计取，其中金不计税)，见表1。

选矿回收率依据企业实际选矿指标确定：Sb 97.60%，Au 88.50%，WO362.00%。采矿工程产品方案：块度小于40 mm合格金锑钨矿石，平均出矿品位：Au 10.30 g/t，Sb 5.07%，WO30.36%。利用各项生产技术指标值，计算出单位出矿量(1kt合格金锑钨矿石)经加工成为最终产品的不含税销售价格，相关计算数据见表2。

表1 产品销售价格

1.2 成本与费用分析

成本估算中的各种材料消耗定额以相关专业提供的条件为基准，结合四期开拓工程预算，参照类似项目情况合理确定[9]。本项目总成本费用包括采矿制造成本、选矿加工成本、管理费用、财务费用。根据企业近三年的选矿制造成本表以及类似项目，估算选矿加工成本为240元/ t矿石。

(1) 辅助材料、燃料及动力价格：辅助材料及动力费依据近年类似项目相应价格按系数调整确定。根据项目的特点，成本费用以不含税价估算。

表2 生产技术指标值及单位出矿量的销售价格(完税)计算

(2) 固定资产折旧费：原有固定资产原值18175.88万元。固定资产折旧按资产类别分项估算，根据企业目前固定资产折旧年限，生产相关建筑物折旧年限按20 a，主要工艺设备折旧年限按12 a，残值率按3%计。

(3) 固定资产修理费：固定资产修理费率按建筑原值的1%及设备原值的4%估算。

(4) 无形资产及其他资产摊销：由于设计开采范围内资源利用的服务年限为8.1 a，项目建设投资形成的无形资产和其他资产分8 a摊销。项目建设投资形成无形资产200万元，年摊销费为25万元/a；形成其他资产110万元，年摊销费为13.75万元/a。无形资产及其他资产摊销费计入管理费用。

(5) 财务费用：项目无银行贷款，因而不计财务费用。

(6) 管理费用：项目管理费用包括矿部管理人员工资及福利、工会经费、无形资产及其他资产摊销费、矿产资源补偿费、安全生产费等。其中矿产资源补偿费根据产品种类，分别按相应产品营业收入的4%(锑金精矿含Au)和2%(锑金精矿含Sb、钨精矿)估算，安全生产费按8元/ t矿石估算。

各方案总成本费用估算如表3所示。经估算，各方案年均成本费用汇总见表4，其中：单位可变成本(完税)=可变成本/年出矿量。

表3 四种方案总成本费用估算对比万元

2 盈亏平衡分析

利用文献[10]中的相关公式，分别以产量、生产能力利用率、价格表示各方案的盈亏平衡点BEP(见表5)。

表4 各方案成本费用汇总

通过计算BEP，可以对各方案发生亏损的可能性做出判断：

依据方案一的开拓方式，其他条件不变时，只要产量降低幅度不超过生产能力的87.57%，项目就不会发生亏损。同样在销售价格上，可降低78.49%而不会亏损。项目正常生产年以生产能力利用率计算的盈亏平衡点为12.43%，即以矿山工作制度每年300 d计算，项目出矿量及原矿处理量达到62.17 t/d时即可达到不亏不盈。说明项目的抗风险能力强。

同样条件下，按方案二进行开拓生产，只要矿石产量降低幅度不超过生产能力的86.75%，项目就不会发生亏损。同样在销售价格上，可降低77.03%。项目正常生产年以生产能力利用率计算的盈亏平衡点为13.25%，项目出矿量及原矿处理量达到66.23 t/d时即可达到不亏不盈。可见项目的抗风险能力较方案一较弱。

方案三：当产量相对生产能力的降低幅度不超过的87.5%，项目不会亏损。销售价格可降低78.99%。项目正常生产年以生产能力利用率计算的盈亏平衡点为12.50%，即项目日出矿量及原矿处理量达到62.47 t时即可达到不亏不盈。相比较而言，方案三的抗风险能力较方案以稍弱，但明显强于方案二。

按照同样的方法对方案四进行分析，项目正常生产年以生产能力利用率计算的盈亏平衡点为12.52%，项目每工作日的出矿量及原矿处理量达到62.6 t即可保证不亏损。年产量降低幅度不超过其生产能力的87.48%，销售价格可降低78.79%。

综上所述，各方案的抗风险能力由强至弱排列顺序为：方案一、方案三、方案四、方案二。显然，方案一为矿山的最优开拓方案。