国内某油页岩露天矿经济合理剥采比计算方法研究

冯俊超

（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110015）

露天开采境界的不断延伸和扩展，使得采矿量和剥岩量相应增加，故要确定露天开采境界，其实质是控制剥采比的大小，使其不超过经济合理界限值。而这里所指的经济合理界限值就是经济合理剥采比，对于露天矿而言，开采1 t 矿石在经济上所允许的最大剥离量，即保证露天矿在不亏损的前提下，单位矿石可允许分摊的剥离量[1]。

经济合理剥采比代表的含义是在露天开采范围内所限定的最大剥采比，即如果露天开采剥采比大于经济合理剥采比则经济性降低[2-3]。确定合理的经济剥采比是圈定露天矿开采境界的关键因素[4]，通过确定的经济合理剥采比，可按境界剥采比小于等于经济合理剥采比的原则圈定露天矿开采境界[5-6]。因此，经济合理剥采比的大小直接影响到露天矿的采出资源量和矿产资源的利用程度。我国油页岩开发利用的公司多为采、炼一体化工业企业，最终将页岩油作为产品进行销售。页岩油市场价格波动较大，因此，结合当前页岩油市场价格，计算露天矿的经济合理剥采比十分必要，准确的经济合理剥采比对于矿山境界优化具有十分重要的意义。

1 经济合理剥采比计算方法

经济剥采比的计算分析方法分为3 种[7]，分别为成本比较法、盈利比较法和价格法，在市场经济条件下，用价格法计算经济剥采比已经成为主流[8-9]。

1）成本比较法。成本比较法是以露天开采和井工开采单位矿石成本相等为计算基础。优点：计算所需基础数据较少，计算方法简单。缺点：未考虑露天开采和井工开采矿石贫化损失的差别。适用条件：露天开采和井工开采矿石贫化损失近似相等的情况。

2）盈利比较法。盈利比较法是以露天开采和井工开采相同矿石单位工业储量盈利相等为计算基础。优点：考虑到露天开采和井工开采矿石贫化损失差别以及产品质量。缺点：所需数据较多，且不易准确确定。适用条件：露天开采和井工开采矿石的贫化损失差别较大的情况。

3）价格法。价格法以矿石的市场价格为计算基础。优点：将经济合理剥采比与矿石价格紧密联系起来。缺点：受矿石价格影响明显。适用条件：只进行露天开采的矿山。

所研究露天矿矿体倾角较大，属于急倾斜矿体，矿床在山顶出露地表，倾向延深深度较大，适合露天开采，且深部矿体储量较小、厚度较薄，走向上分布不连续。当前采用的开采方式为露天开采，且后期不具备地下开采的条件。同时，本矿采出的矿石将炼制为页岩油产品进行销售，而页岩油受国际油价影响，价格变化较大。因此，经研究确定本矿适合采用价格法计算经济合理剥采比。

2 矿石产品结构

矿石产品利用方式的不同，对经济合理剥采比的计算结果影响较大。该露天矿矿石产品为4 种，分别是：原生末矿、洗选厂筛分末矿、洗选厂末精矿以及洗选厂块精矿。矿石产品结构如图1。

图1 矿石产品结构

目前露天矿采出的原生末矿、洗选厂筛分末矿、洗选厂末精矿由于筛选工艺和炼油工艺的限制未得到利用，现场采取单独堆存的处理方式，当前，矿山仅对洗选厂块精矿进行利用。

未来，露天矿通过小颗粒风选技术及小颗粒压球技术将大幅降低吨油消耗的混合矿石量，进而增大露天矿的经济合理剥采比。结合当前生产实际情况以及未来的发展方向，本次研究剥采比计算分为：块精矿利用方案和矿石全利用方案。

3 块精矿利用方案剥采比计算

块精矿露天矿经济合理剥采比的计算公式为：

式中：Nkj为块精矿经济合理剥采比，m3/t；A 为页岩油市场价格，元/t；as为生产1 t 页岩油的成本，元/t；Tt为生产1 t 页岩油的混合矿量，元/t；pk为矿石的爆破、采剥单价，元/t；py为混合矿的爆破、采剥单价，元/m3。

1）基础参数。块精矿利用方案部分基础参数为：①块精矿的含油率为8.00%；②块精矿的收油率为75.00%；③块精矿产率为18.71%；④矿石的爆破、采剥单价pk为4.32 元/t；⑤混合矿的爆破、采剥单价py为10.50 元/m；⑥生产1 t 页岩油的成本as为1 490.00 元/t。

2）混合矿量Tt。根据块精矿含油率、块精矿收油率、块精矿产率，计算得出生产1 t 页岩油所需混合矿量为89.08 t。

3）页岩油市场价格A。经市场调研，当前页岩油市场售价约为3 100 万元/t。

根据上述计算公式和计算参数，对矿山仅利用块精矿炼油的方案进行经济合理剥采比进行计算，得到本方案的经济合理剥采比为1.31 m3/t。

4 矿石全利用方案剥采比计算

矿石产品全利用方案中需要增加原生末矿、筛分末矿、末精矿的压球成本，原生末矿、筛分末矿的风选成本。矿石全利用露天矿经济合理剥采比的计算公式为：

式中：Nqj为矿石全利用经济合理剥采比，m3/t；A为页岩油市场价格，元/t；as为生产1 t 页岩油的成本，元/t；af为原生末矿、筛分末矿的单位风选成本，元/t；ay为原生末矿、筛分末矿、末精矿的单位压球成本，元/t；Tt为生产1 t 页岩油的混合矿量，元/t；pk为矿石的爆破、采剥单价，元/t；py为混合矿的爆破、采剥单价，元/m3。

1）基础参数。矿山全利用方案中生产1 t 页岩油的成本as为1 490 元/t，矿石爆破、采剥单价pk为4.32 元/t，混合矿的爆破、采剥单价py为10.5 元/m3。矿石全利用方案其它基础参数见表1。

表1 矿石全利用方案其它基础参数

2）混合矿量Tt。根据基础参数计算得出生产1 t页岩油需要的混合矿量为50.31 t。1 t 页岩油由块精矿炼制而成，需要的块精矿量为16.67 t，1 t 块精矿可练出的油量为0.06 t，块精矿占混合矿的比例为18.71%；1 t 页岩油由末精矿炼制而成，需要的末精矿量为21.76 t，1 t 末精矿可练出的油量为0.05 t，末精矿占混合矿的比例为6.24%；1 t 页岩油由风选后筛分末矿炼制而成，需要的风选后筛分末矿量为25.60 t，1 t 风选后筛分末矿量可练出的油量为0.04 t，风选前的筛分末矿占混合矿的比例为30.00%，筛分末矿风选的产率为40.00%，筛分末矿风选的产率40.00%，风选后的筛分末矿占混合矿的比例为12.00%；1 t 页岩油由风选后的原生末矿炼制而成，需要的风选后原生末矿量为25.60 t，1 t 风选后原生末矿量可练出的油量为0.04 t，风选前原末矿占混合矿比例为7.00%，筛分末矿风选的产率为40.00%，风选后的筛分末矿占混合矿的比例为2.80%。

3）页岩油市场价格A。经市场调研，当前页岩油市场售价约为3 100 万/t。

4）风选成本af。根据基础参数计算得出生产1 t页岩油风选成本为93.08 元。风选成本参数：①1 t 矿石的风选成本为5.00 元/t；②混合矿量为50.31 t；③风选前原末矿占混合矿比例为7.00%；④原生末矿风选量为3.52 t；⑤风选前筛分末矿占混合矿比例为30.00%；⑥筛分末矿风选量为15.09 t。

5）压球成本ay。根据基础参数计算得出压球成本为108.88 元/t。压球成本计算参数为：①1 t 矿石的压球成本为11.26 元/t；②原生末矿压球量为0.49 t；③原生末矿压球比例为35.00%；④筛分末矿压球量为6.04 t；⑤筛分末矿压球比例为36.00%；⑥末精矿压球量为3.14 t；⑦末精矿压球比例为15.00%。

根据本方案的计算公式和计算参数，对矿山所有矿石产品全部利用的方案进行经济合理剥采比进行计算，得到本方案的经济合理剥采比为2.25 m3/t。

5 结语

1）研究的油页岩露天矿当前采用露天开采方式，且后期不具备地下开采条件。同时，作为采、炼一体化的油页岩矿山企业，页岩油的价格受国际油价影响较大，适宜采用价格法计算经济合理剥采比。

2）多种矿石综合开发利用，应结合矿石利用情况分别计算经济合理剥采比。

3）对于块精矿利用方案计算得到的经济合理剥采比为1.31m3/t，生产1 t 页岩油需要的混合矿量为89.08 t；对于产品全利用方案计算得到的经济合理剥采比为2.25 m3/t，生产1 t 页岩油需要的混合矿量为50.31 t。矿石产品全利用，经济合理剥采比提高72%，吨油耗矿量降低44%。