石寶鐵礦采場前期生產剝采比選取

代培虎　國　燕　司麗瑞

(包頭市石寶鐵礦集團有限責任公司)

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石寶鐵礦采場前期生產剝采比選取

代培虎國燕司麗瑞

(包頭市石寶鐵礦集團有限責任公司)

針對石寶鐵礦面臨采場改造中的生產成本增加、產品價格下降、公司經濟效益下滑的問題，對采場生產剝采比的選取進行了研究和分析，提出了降低生產剝采比的生產組織措施。降低了生產成本，保證了公司的預期經濟效益。

生產剝采比技術改造生產成本

石寶鐵礦位于我國北部內蒙古達茂旗草原，隸屬于包頭市石寶鐵礦集團有限責任公司，始建于1988年，以采選業(yè)為主，是內蒙古自治區(qū)最大的地方鐵精粉生產企業(yè)。經過多年的發(fā)展，現已形成了年采礦400萬t，生產鐵精粉130萬t生產規(guī)模。

截至2014年初，共形成兩個相互獨立的露天采場，分別為西采場和中東采場。西采場最低開采標高為1 572m，最高開采標高為1 690m，下部共有5個作業(yè)平臺，生產剝采比為1.5t/t，相對2004年設計1 620m以上已全部靠幫。中東采場最低開采標高為1 560m，最高開采標高為1 710m，下部共有5個作業(yè)平臺，生產剝采比為0.86t/t。相對2004年設計1 608m以上已全部靠幫。

礦山設計露天底標高為1 500m，距離閉坑還有5～6個臺階(臺階高度12m)，礦山已經進入后期開采階段。

礦山深部地質勘探表明，礦體在1 500m以下有較大的延深，深部資源還可以延長礦山服務年限7a，使礦山穩(wěn)產10a。采場繼續(xù)向下延伸，需要修改原采場露天境界,設計推薦的生產剝采比由改造前的1.5t/t提高到3.5t/t，剝巖量大幅增加，生產狀態(tài)發(fā)生了較大變化，采場的設備數量、設備效率、生產組織都需要重新核定,特別是對礦山的經濟效益影響較大,需對剝采比進行優(yōu)化選取。

1　確定合理的生產剝采比

(1)按照2014年中冶京誠(秦皇島)工程技術有限公司對石寶鐵礦采場境界擴幫技術改造工程設計，境界在西采場的南幫，最大外擴寬度254m,露天底向下延伸了72m,其中西采場向下延伸了84m，中、東采場向下延伸了36m。采場外擴后，新增礦石2 135.12萬t，新增巖石9 288.98萬t，增量剝采比為4.35t/t，全礦平均剝采比為2.43t/t。上部擴幫段采用陡幫開采，下部采礦段按正常的緩幫開采作業(yè)。生產剝采比為4.0t/t，采用p-v圖均衡方法，初期按4.0t/t剝采比生產4a，第二均衡期為6a，生產剝采比為2.125t/t，后期(3a)生產剝采比小于1.17t/t。經設計綜合，初步確定生產剝采比初期為3.5t/t，生產期為5a。

(2)鑒于2015年鐵礦石的市場行情，礦山按3.5t/t組織擴幫作業(yè)成本壓力較大。因此建議在保證礦山后期生產不會造成采剝失調的前提下，進一步降低生產剝采比。依據降低前期生產剝采比的分析，按較低的生產剝采比生產1～2a，然后按重新均衡的生產剝采比生產，要求礦山后期生產穩(wěn)定可靠。

(3)根據礦山的成本壓力區(qū)，礦山初期的生產剝采比為2.0～3.0t/t較為合適。設定先按 2.0,2.3,2.5,2.8和3.0t/t的生產剝采比生產2a，然后根據采場空間情況重新均衡生產剝采比。均衡方法采用p-v曲線圖法,選取一個較為合理的方案，再通過編制采剝進度計劃進行進一步驗證采場空間關系，從而確定一個較優(yōu)方案實施。

2　典型的生產剝采比均衡方案分析

2.1方案一

礦山按2.0t/t生產剝采比生產2a后，礦山結余的礦石量為3 537.51萬t，巖石為8 854.43萬t。依據各分層礦巖量數據利用p-v圖法對該方案進行了生產剝采比均衡，見圖1。

均衡期分為3個階段，第一期為3a，生產剝采比為4.5t/t；第二期為3a，生產剝采比為3.5t/t；第三期為2a，生產剝采比為1.0t/t；以后降到0.5

圖1　按剝采比2.0 t/t生產2 a后的p-v曲線

以下。該方案由于頭2a生產剝采比較低，退后的剝巖量較多，均衡時，前3a的生產剝采比將達到4.5t/t左右，并且第二均衡期的生產剝采比也高達3.5t/t。雖然可以緩解前期成本壓力，但是礦山生產組織較為復雜。

2.2方案二

按2.5t/t生產剝采比生產1a后，礦山結余的礦石量為3 857.51萬t，巖石為9 494.43萬t。依據上述各分層礦巖量數據，利用p-v圖法對該方案進行了生產剝采比均衡，見圖2。

圖2　按剝采比2.5 t/t生產1 a后的p-v曲線

均衡期分為3個階段，第一期為5a，生產剝采比為3.8t/t；第二期為3a，生產剝采比為2.8t/t；第三期為2a，生產剝采比為0.8t/t；以后降到0.5以下。該方案第一均衡期為5a，生產組織及人員配備較為合理，剝采比為3.8t/t，略高于3.5t/t。比較接近設計方案。

2.3方案三

按2.5t/t生產剝采比生產2a后，礦山結余的礦石量為3 537.51萬t，巖石8 543.43萬t。依據上述各分層礦巖量數據，利用p-v圖法對該方案進行了生產剝采比均衡，見圖3。

均衡期分為3個階段，第一期為3a，生產剝采比為4.5t/t；第二期為3a，生產剝采比為3.3t/t；第三期為3a，生產剝采比為1.0t/t；以后降到0.5以下。該方案均衡期結果與方案一較為相似。

2.4剝采比選擇

上述分析表明，石寶鐵礦前期如果按較低的生產剝采比生產，對礦山下一步的擴幫計劃影響較大，生產剝采比會陡然升高，最高達到4.5t/t，生產剝采比的大幅升高，給礦山的設備投入、技術人員的配備和生產組織管理都會帶來不便。從p-v曲線圖可以看出，第一均衡期的生產剝采比均較高，并且均衡時間較短(3a左右)，給礦山管理造成影響。上述幾個方案的特點是，隨著生產剝采比的增加，礦山第一均衡期的時間逐漸增加，并且生產剝采比在逐漸減小。該礦擴幫作業(yè)是在空間小，開采強度大的條件下進行的，減少擴幫作業(yè)開采強度是保證技改工作完成的關鍵。據此，推薦采用按2.5t/t生產剝采比生產1a后，再重新均衡的方案。該方案均衡期分為3個階段，第一期為5a，生產剝采比為3.8t/t；第二期為3a，生產剝采比為2.8t/t；第三期為2a，生產剝采比為0.8t/t；以后降到0.5以下。

圖3　按剝采比2.5 t/t生產2 a后的p-v曲線

3　采場生產期空間關系模擬

為了驗證均衡結果的合理性，對推薦方案作業(yè)條件編制了采剝進度計劃，模擬采場生產期(10a)的空間關系。采剝進度計劃為：礦石量按設計不變，320萬t/a，主要調整巖石量。

2015年3個采場總剝采比2.5t/t，剝采總量1 120萬t/a。中東采場礦石220萬t，巖石440萬t，剝采比2.0t/t；西采場礦石100萬t，巖石360萬t，剝采比3.6t/t。因剝巖量較小，西采場擴幫水平1 680～ 1 640m，中東采場計劃主要在北幫擴幫及固定公路上,擴幫水平1 690～1 572m,貫通了礦石運輸道路，南幫擴幫水平1 670～1 620m。

3.1第一期5 a(2016—2020年)

第一期3個采場剝采總量1 536萬t/a，按剝采比3.8t/t排產，情況如下。

2016年中東采場礦石190萬t，巖石380萬t，東采場開拓1 560～1 548m新水平；西采場礦石130萬t，巖石836萬t，開拓1 560～1 548m新水平，東幫擴幫至1 650m水平。

2017年中東采場礦石180萬t，巖石360萬t，中采場開拓1548～1536m新水平;西采場礦石140萬t，巖石856萬t，東幫擴幫至1608m水平，貫通了西采場與中東采場的連接。

2018年中東采場礦石150萬t，巖石300萬t;西采場礦石170萬t，巖石916萬t，開拓1 548～1 536m新水平。

2019年中東采場礦石150萬t，巖石300萬t，中采場開拓1 536～1 524m新水平，東采場開拓1 548～1 536m新水平;西采場礦石170萬t，巖石916萬t，開拓1 536～1 524m新水平。

2020年中東采場礦石150萬t，巖石300萬t;西采場礦石170萬t，巖石916萬t，開拓1 524～1 512m新水平。

3.2第二期3 a(2021—2023年)

第二期3個采場剝采總量1 216萬t/a，排產結果如下。

2021年中東采場礦石150萬t，巖石300萬t，中采場開拓1 524～1 512m新水平，東采場開拓1 536～ 1 524m新水平；西采場礦石170萬t，巖石596萬t，開拓1 512～1 500m新水平。

2022年中東采場因巖量銳減沒有排產；西采場礦石140萬t，巖石536萬t，開拓1 500～1 488m新水平。

2023年西采場礦石170萬t，巖石596萬t，開拓1 488～1 476m新水平。

從排產情況來看：第一期5a(2017—2019年)剝采比3.8t/t，采場模擬生產空間比較緊湊，對生產組織管理要求較高；第二期中東采場、模擬生產空間較為寬松，剝采比有較大調整余地。

4　結　語

通過模擬生產驗證，所選方案結果可行，但在實際生產中因諸多不確定因素影響必定會與模擬生產有出入，要根據生產實際情況予以適當調整，最終應以年計劃為準，以月計劃為指導來組織管理。2015年礦山按該研究方案制定了生產計劃，經過1a的生產實施，礦山擴建改造工作已經全面展開，采場外的新建運輸通道已經基本建成，2016年計劃生產剝采比為3.0t/t，待鐵精礦價格企穩(wěn)回升后，適時將生產剝采比提高到預定數字，確保礦山生產穩(wěn)定的開展。

2016-03-14)

代培虎(1975—)，男，工程師，014511 內蒙古包頭市達茂旗石寶鎮(zhèn)。