某万t级超深金矿扩建工程开采方案论证

朱利平

（中国瑞林工程技术有限公司，江西 南昌 330031）

某万t级超深金矿扩建工程开采方案论证

朱利平

（中国瑞林工程技术有限公司，江西 南昌 330031）

针对某万t级超深金矿扩建工程，提出了3种开采方案，从资源分布、合理服务年限、提升运输及充填排水设备可靠性、建设周期、建井技术及施工装备水平、投资、成本效益等方面对方案进行了比较分析，同时充分考虑深井开采的高温、岩爆预防所带来的施工难度等影响因素，通过综合分析比较，提出了科学合理的开采方案。

扩建工程；开采方案；深井开采；开采成本；综合分析评估

1 引言

某金矿位于山东省莱州市金城镇境内，西南距莱州市35km。该矿山是一座具有多年开采史的、由小到大滚动发展起来的、我国深井开采的大型黄金矿山。矿山自1976年建矿以来，为适应生产发展的需要，经多期改扩建，于1998年形成1250t/d设计能力，第四期盲竖井及相应配套工程计划于2013年底投入运行。

2010年11月山东黄金矿业股份公司成功收购金石公司71t黄金资源与16.7km2探矿权，并交由某金矿建设开发，为矿山的发展壮大提供了难得资源基础。某金矿以此为契机，根据某矿区矿产资源现状和新收购的滕家矿区详查区探明的资源条件，适时地提出了综合改造新城矿区和新建滕家矿区的改扩建计划。

某金矿含滕家、西草坡-曲家以及新城三个矿区的整合矿区。滕家矿区资源量占矿田总资源量的33.36%，矿体埋藏深度分布在-730～-1330m水平，而主要集中在-1280m以上，尤以-1230m以上资源量达2942.5万t。曲家矿区资源量占矿田总资源量的31.41%，矿体赋存深度深、范围广，深度上自-780m水平至-1880m水平之间均有分布。新城矿区资源量占矿田总资源量的23.72%。新城矿区矿石深度上分布范围-430～1580m之间，其中在-530～-780m范围内矿石量为1650万t，占整个详查区矿石量的近70%。

矿区位于胶东半岛西北部，为我国最重要的金矿集中产区，其大地构造位置处于华北板块东南缘，鲁东隆起之胶北隆起区西缘，沂沭断裂带东侧。区内地层简单，断裂构造发育，岩浆岩广布。

2 方案初选

根据矿区概况，对矿山整体开发来说，若采用不分期建设，其井深将达2000m以上。而-1230m以下资源主要分布在曲家矿区，矿体在深度上分布深，在走向上长在600～1000m之间，每百米中段矿量在250～300万t左右，中段生产能力有下降趋势［1］。因此，对某金矿整体开发宜采用分期建设，亦即根据现有技术经济条件，采用分期延深分段提升的方式更为快捷、可靠、经济，且前者实践可为后者积累经验［2-3］。

为此，对矿山一次开采深度进行以下三个方案进行比较，通过方案技术分析，经济上考虑三个方案不同的服务年限、不同的基建时间所引起的投资、成本、利润等差异［4］，采用费用现值法［5］（可比）进行综合比较论证工作，见表1。

方案Ⅰ：最低开采水平为-1230m；

方案Ⅱ：最低开采水平为-1330m；

方案Ⅲ：最低开采水平为-1430m。

表1 方案主要内容对比表

3 技术经济比较

三个方案的技术经济指标见表2。

从表2比较看出：

方案Ⅰ即最低开采水平为-1230m时，考虑资源可信度系数及贫化损失后，采出矿石量约5300万t，服务年限17年，符合大型改扩建矿山服务年限的要求；从主井提升方面看，提升高度1401m，提升速度16.13m/s，主机采用国产设备基本可靠，主井净直径7.0m。据了解目前国内已建成的最深井在1200m以内，国内可借用的成熟生产经验不多；另一方面，根据已完成的主井工勘资料对岩温曲线的描述表明，在-1230m岩温将达到35℃左右，至-1330m深时岩温将达到39.3℃左右，而最低开采水平为-1230m时，主要采用加强通风的方式进行降温，基本能满足要求。从基建投资及提升、排水作业年经营费用来看都是最省的；从基建工期来看，基建时间6年，有利于某金矿生产的衔接，也是符合实际的，随着井筒深度的加深，国内企业施工技术、难度及投资将进一步加大，尤其是国内尚无如此深度井筒的施工案例可循。

方案Ⅱ即最低开采水平为-1330m时，是在方案Ⅰ的基础上加深100m，考虑资源可信度系数及贫化损失后，采出矿石量约5900万t，比方案Ⅰ多采出矿石量约600万t，服务年限延长约2年，即总服务年限达19年；但同时主井净直径需增大至7.2m，提升需采用全套进口设备，因而相应增加了工程量及投资，从表2看出仅增加投资1亿元，同时由于深度加深，岩温升高，采用加强通风的方式降温难以满足要求，需增加深井制冷降温系统，相应的增加了投资和成本，也使提升、排水等成本增加；从基建工期来看，由于施工难度的加大，保守预计基建时间将增加3个月，使贷款利息增加2093万元，同时因推迟投产损失利润现值12449万元。与方案Ⅰ相比，虽然延长2年生产期所获利润可以冲抵成本18717万元，但费用现值还是增加13267.50万元。而从目前矿山的管理水平及国内施工单位的技术水平来看，考虑到随着井筒深度增加、提升运距的增加、岩温、地压升高以及不可预计的困难出现，导致劳动效率将进一步降低，因而相应的基建时间可能还会增加，若按工期增加6个月考虑，基建期利息增加4186万元，推迟投产损失利润现值24898万元，费用现值则达120103.91万元。与方案Ⅰ相比费用现值增加27809.49万元。故从经济上方案Ⅰ优于方案Ⅱ，同时从技术上，随着井筒深度的加深，国内企业施工技术难度及投资将进一步加大。

表2 一次开采深度方案综合技术经济比选表

方案Ⅲ即最低开采水平为-1430m时，是在方案Ⅰ的基础上加深200m，考虑资源可信度系数及贫化损失后，采出矿石量约6330万t，比方案Ⅰ多采出矿石量约1000万t，服务年限延长约3年，即总服务年限20年；但同时主井净直径增大至7.2m，提升设备需全进口，因而相应增加了工程量及投资，从表2看出仅增加投资1.5亿元，同时由于深度加深，岩温升高，采用加强通风的方式降温难以满足要求，需增加深井制冷降温系统，相应的增加了投资和采矿成本，也使提升、排水等成本增加；从基建工期来看，基建时间增加了6个月，使贷款利息增加4186万元，同时因推迟投产损失利润现值25327万元。与方案Ⅰ相比，虽然延长3年生产期所获利润可以冲抵成本28282万元，但费用现值还是增加28666.83万元。而从目前矿山的管理水平及国内施工单位的技术水平来看，考虑到随着井筒深度的增加、岩温升高，劳动效率将会降低，因而相应的基建时间还会增加，若按工期增加12个月考虑，基建期利息增加8372万元，推迟投产损失利润现值50655万元，费用现值则达150475.24万元。与方案Ⅰ相比费用现值增加58180.82万元。故从经济上方案Ⅰ也是更优于方案Ⅲ，同时从技术上，随着井筒深度的不断加深，不可预计的困难因素更多。

据了解，国内目前井深在1300m左右的井筒施工采用普通法掘砌基本可满足要求［6］，但随着井筒深度的进一步加深，一般施工设备难以完成。由于国内能够承担如此深井的施工能力及装备的企业极有限［7］，若进一步加大井深，将迫使施工单位必须研制和采用特殊设备（或特别定制设备）施工，这样将会大大增加施工企业的装备等一系列大幅投入，从而导致井筒施工造价的大幅增加［8］。

三个方案中主井、滕家副井、新城副井的井筒标高、深度、断面参数见表3。

表3 井筒标高、深度、断面参数表

从表3可以看出：方案Ⅰ中除主井外，新城副井、滕家副井及滕家回风井深度都在1300m以内；而方案Ⅱ和方案Ⅲ中主井、新城副井、滕家副井及滕家回风井井深均超过1300m，从而导致井筒施工造价的大幅增加。

4 方案比较结论

综合以上分析，在考虑资源分布、合理服务年限、提升运输设备可靠性、投资、经济效益、建井技术及施工装备水平等多方面因素及深井开采的高温、岩爆预防和防治所带来的投资和开采成本的增加、项目建设的投资效果等多方面因素，分期延深第一次最低开采水平为-1230m是适宜的，一方面节省前期投资、投产快、系统安全性提高、能够取得较好的经济效果；另一方面，随着矿山深部资源的进一步探明和深部开采实践经验的探索积累，以及国内深井开采和装备水平的科技进步和创新，将使后期的接替开发更具科学性、合理性、经济性。故无论从经济还是技术方面方案Ⅰ都具有优势，本研究推荐方案Ⅰ，即最低开采水平为-1230m是合理的。

［1］张建威. 西石门铁矿深部开拓系统保安矿柱的安全技术评价［J］. 山东工业技术， 2015（5）：98-98.

［2］朱永东， 戚秀年， 高阳. 分期通风在深部开拓中的应用讨论［J］. 科技风， 2015（5）：154-154.

［3］杨宏伟， 郝涛. 中村钒矿深部开拓设计［J］. 工业， 2015（1）：201-203.

［4］范利超， 周立辉， 李占金， 等. 黑山铁矿深部开拓方案的比选研究［J］.现代矿业， 2012（11）：80-81.

［5］李黔， 罗曼， 汪军. 开磷集团马路坪矿的深部开拓系统方案［J］. 采矿技术， 2011（4）：9-10.

［6］黄铁平. 河台金矿高村矿床深部开采设计研究［J］. 采矿技术，2011（3）：40-43.

［7］昌增荣， 钟鉴林， 彭先林. 青山矿深部开拓延深方案的分析与选取［J］. 江西煤炭科技， 2011（3）：119-120.

［8］李含明. 铜山口铜矿深部开拓运输方案研究［J］. 中国矿山工程，2011， 40（2）：6-8.

Exploitation Scheme Optimization of a 10000t/doverDeep Gold Mine Project

ZHU Li-ping
（China NERIN Engineering Co.， Ltd， Nanchang 330031， Jiangxi， China）

For deep exploitation scheme of 10000t/d expansion project， the paper proposed three kinds of mining plans by comparing and analyzing the distribution of resources， reasonable service life， hoist and transport and filling and drainage equipment， construction cycle， construction technology and construction equipment level， investment， cost efficiency， and fully considered the construction difficultieswhich caused by the high temperature mining， rock burst prevention. Through comprehensivecompare， the scientific and reasonable exploitation scheme was proposed.

extension project；mining plan；deep mining；cost of mining；comprehensive analysis andevaluation

TD85

C

1009-3842（2016）04-0045-05

2016-05-31

朱利平（1962-），男，江西南昌人，采矿高级工程师，主要从事矿山工程设计与研究工作。E-mail： zhuliping@nerin.com