某矿掘进进度与回采计划编制中外对比分析

刘国栋

(中国恩菲工程技术有限公司,北京 100038)

0 前言

笔者从事矿山设计咨询的工作中,参与了多个国内国外的矿山项目设计咨询服务。对于矿山高阶段设计,国内设计模式与国外尤其是西方国家的存在不同。本文仅从笔者参与的国外某矿山高阶段设计为例,就矿山高阶段设计咨询中,掘进进度、回采计划的两个方面,探讨国内外设计理念的差异,以达到取长补短,使设计咨询成果中的矿山掘进(包括基建与生产)进度、回采计划,不仅作为项目指向性的参考指标,还应更贴近矿山基建生产运营实际。

1 案例矿山掘进进度、回采计划编制分析

1.1 案例矿山概况

该铜矿按cutoff3%圈定工业矿体后,北西-南东向长7 km,北东-西南向宽1～1.2 km。埋深在250～900 m 之间,倾角5°～20°,矿体受沉积地层控制,总体呈背斜产出,形态近似马鞍状。矿体形态俯视如图1 所示、剖面如图2 所示。矿体品位3%～11%,平均6.09%,品位分布如图3 所示。矿体真厚度3～14 m,平均5.3 m,真厚度如图4 所示。该铜矿厚度、品位变化稳定～较稳定,总体上中部矿体厚度较大,品位高;四周矿体厚度薄,品位低。资源量表如表1 所示。

表1 矿床铜边际品位≥3%资源量

图1 矿体俯视投影图

图2 矿体沿走向剖面图

图3 品位分布饼状图

图4 厚度分布饼状图

矿山生产规模为600 Mt/a,采用进路充填法、房柱控制放顶法回采工艺。

开拓系统为双斜井方案即主胶带斜井+无轨斜坡道,如图5 所示。

图5 开拓系统纵附视投影

1.2 矿山掘进计划编制

案例矿山前期由国外西方设计公司完成了PEA、PFS 设计工作,因为某些原因需在国内进行融资,委托国内设计院完成符合中国要求的可行性研究融资报告。矿山设计工作人员熟悉国内矿山掘进计划编制的流程,国内主要编制矿山基建进度计划,矿山生产期间的掘进计划,并不要逐年编制,只是采用“掘采比”这一技术经济指标替代了,换言之,沿用国内设计习惯,投产、达产年的掘进工程量,按(掘采比m3/kt×年产量kt)计算得到,所以矿山达产年生产期间,每年的掘进工程量是一个不变的定值,这明显与矿山实际生产运营情况不是完全契合的,这个环节上尽管不完美,但国内矿山高阶段设计,遵循国内设计标准,对矿山开发起到了指导性作用。案例矿山国内编制的掘进计划,把各单项工程基建和生产掘进总量转化成图表形式,如图6 所示。

图6 矿山掘进计划

反观国外设计公司编制的案例矿山的掘进计划,本文省略掘进工程(主胶带斜井、主斜坡道、服务型硐室、风井、天井、联络巷道、采准采切等)各具体单项的工程量,把矿山总掘进工程量转化成图7。从图中可以看出,矿山基建时间为3 年(-3～-1),第-1 年开始有了采准工程,第1 年开始矿块内采切,矿山见矿即投产,继而边生产边掘进,逐渐完善满足6 Mt/a 所需的生产采场数量和矿山主体开拓工程,在图7 中也可以根据各年掘进进尺,基本能判断出矿山是在生产第4 年实现达产,结合回采计划图表11,达产年的年掘进工程量是不同的。

图7 矿山掘进计划

国内与国外编制的矿山掘进计划,均是对矿山全生命周期的策划,但是又存在明显的不同。

国内掘进是按可实现的矿山规模600 Mt/a,先建成完善的矿山开拓提升运输、供电供气、供排水、通风、充填系统及其满足投产需求的采切工程,如图8 所示;矿山先基建后生产,基建工程量大,基建期投资多,基建期矿山一般没有生产,不产生现金流。而矿山生产期每年的的掘进计划,按“掘采比”来预估,相当于用一个平均的年掘进工程量来替代生产期每年的掘进量,这与矿山实际年生产期掘进工程量是有偏差的。在设计中要做到最大程度的反映矿山实际年生产掘进量,“掘采比”的确定是非常重要的,也是很难精准把握的。国内矿山高阶段设计中,基建与生产掘进计划,两者比较起来,对基建的关注程度更高。

图8 国内矿山基建工程

国外矿山掘进计划编制中,不明确划分基建掘进与生产掘进,而是为实现矿山规模600 Mt/a,采用贯穿整个矿山生命周期的掘进安排,不用“掘采比”预估年生产掘进量。若按国内设计模式去分析理解,即其基建工程主要是主胶带、斜坡道、服务型硐室工程,以及接近矿体的联络通道及采切工程,当建立起对应范围内的提升运输、供电供气、供排水、通风系统,遵循见矿即投产原则,如图9 所示。投产时并不是像国内先构建其满足600 Mt/a 的提升运输、供电供气、供排水、通风、充填的完整系统,而是边生产边掘进,随生产采场数不断增加,产能逐渐加大,通风线路也不断调整,直至满足设计产能,才构筑起矿山600 Mt/a 的完整生产系统,这之后是达产时间。这套设计模式特点是先期投资小,投产快,能尽快产生现金流,利于尽早收回投资。

图9 国外矿山基建与投产

1.3 矿山回采计划编制

由于国内外在矿山掘进计划安排上有差异,故而矿山回采计划编制上也各有特点。案例矿山的国内回采计划,是按国内标准进行编制。矿山基建完毕即满足投产条件了,投产到达产按三年期过渡,达产期600 Mt/a 是在矿山生产能力论证可行的基础上逐年安排,矿山后期减产按3～4 年考虑。回采计划如表2、图10 所示。国内矿山回采计划,是矿山生产期间的指向性指标,主要用于矿山经济效益的测算,在矿山实际生产中,投产、达产及减产阶段量化指标是有波动的。

表2 回采计划表

图10 回采计划图

国外设计咨询单位,在PEA、PFS 阶段编制的该矿山回采进度计划,如表3 及图11 所示。表3 中“ -3～ -1”是矿山的基建时间,对应的采出矿量为基建副产矿石,“1～4”是投产过渡年份,“5～15”是达产年份,“16～24”矿山减产年份;从表3 中采出矿量一栏中的数字,也可反映出矿山从基建产生副产矿石,到投产年产量逐年爬升,直至实现达产、稳产、减产至闭坑的生产全过程。其排产计划是矿山生命周期内,在全部掘进工程及全部回采工艺完成的基础上编制的。

图11 回采计划图

表3 回采计划表

案例矿山回采计划编制中,国内外双方咨询单位编制流程是一致的,但是在投产、达产及减产年的产量表达上方式和方法不同,其实反映的是两种设计思维模式不一样。

国内咨询单位编制的回采计划,是基于矿山生产规模为600 Mt/a,并在构架起适配600 Mt/a 产能的生产系统后,对矿山从投产到达产,按小型、中型、大型不同规模,借助于基建期的采切工程及矿山工程经验,安排几年达产;对于达产稳产年,是依据设计中,验证矿山600 Mt/a 可行的结论进行排产;对于减产年也是根据矿山剩余矿体开采条件及工程经验确定的。

国外咨询单位编制的回采计划,是基于矿山规模600 Mt/a 的可行性,其投产是在掘进主要开拓工程,揭露首采矿体后,做采准、采切工作,并完善其局部回采所需的配套系统的背景下实现的。不同于国内矿山先行完成600 Mt/a 齐备的坑内系统,目的是基建工程量及前期投入资金越少越好,尽早产生现金流。从投产到达产年产量的安排,由掘进工程进度及可以布置的有效采场数目确定。达产及稳产期、减产期同样如此。从图11 可以看出,投达产是一个产能爬升的过程,达产及稳产见表3 是在600 Mt/a 线上浮动的,减产期是一个相对柔和的下降过程。

2 结语

中外双方对同一案例矿山的掘进进度与回采计划的编制存在着差异,源于不同的国家存在不同的法律、宗教、标准、地域文化带来的工程设计理念的不一样。案例矿山工程项目外方PEA、PFS 阶段的设计,与国内可研比较,在掘进进度、排产计划编制上,深度有过之。对于参与国际矿山工程项目咨询,特别是与西方设计咨询机构沟通,了解其设计思维模式,将其设计语言融合到国内设计中是必要的。