利用先期形成的露天采空场进行内排土的急倾斜矿床开采.pdf

利用先期形成的露天采空场进行内排土的急倾斜矿床开采方法应用 第六图书馆 本文以新观点系统地研究了利用先期形成的露天采空场进行内排土开采急倾斜矿床的主要科技问题,作者认为露天采空场是一种宝贵 的和特殊形式的技术成因资源,如在其中合理地分别堆置不同种类的剥离岩石,则可建成具有潜在应用前景的技术成因矿床,作者推出 了采空场可能得方向的科学分类;通过对开采程序的模拟和立足于市场经济条件的技术经济论证,揭示出矿床自身的开采技术条件如 矿体厚度,走向长度,表土厚度等和外部因素如矿本文以新观点系统地研究了利用先期形成的露天采空场进行内排土开采急倾斜矿床 的主要科技问题,作者认为露天采空场是一种宝贵的和特殊形式的技术成因资源,如在其中合理地分别堆置不同种类的剥离岩石,则可 建成具有潜在应用前景的技术成因矿床,作者推出了采空场可能得方向的科学分类;通过对开采程序的模拟和立足于市场经济条件的技 术经济论证,揭示出矿床自身的开采技术条件如矿体厚度,走向长度,表土厚度等和外部因素如矿内排土 急倾斜矿床 露天开采 国外金属矿山别.,АА 李立中不详1994第六图书馆 第六图书馆 c } ／ 1 利用先期 形成的露天采空场进 行 内排 土 的急倾斜矿 床开 采 方 法应 用 范 围的确 定 俄罗斯科学院院士K ． 特鲁别茨柯依 俄罗斯科学院矿产资源综 合利用研究所 ， 『 一 ．- 2 技术科学副博士A． A ．别什科夫』 采矿工程师H ． 马茨克 ． f ． ． 一丹 互 垆 摘要， 本 文以 新观 点系 螽 r吐 { 宁 l 用 先胡 形成岛 露 天采空 场进行内 排土 开采急 颤斜矿床的主要科技同题。作者认为露天采空场是一种宝贵 的特殊形式 的技术成困资 谲f ， 如在其 中合理地分别堆置不同种类的剥离岩石。 则可建成具有潜在应用前景的技术 戚 因矿床 I 作者推出了采空场 可膀利用方向的科学分类 ， 通过对开采程序的模拟和立足 于市场经济条件的技术经挤论证 ， 揭示出矿床自身的开采技术条件 如矿悻厚度、走向 长度 、表土厚度等 和外部因素 如形成先期露天矿时可能达到的最大降探强度、 各项 费用指标和生态要求等对常规露天开采方法和采用内排土的露天开采方法应用技果 的影响关系 ， 确定了后者的合理应用范目。 文章最后指出，采用内排土的露天开采方法 在开采急倾斜长大矿悻的科斯托穆克什、 奥列涅戈尔、 安诺夫和库尔斯克磁力异常医各 露天 矿均 有进 一 步研 究和 应用 的价值 。 关键 词 ，露天 采 矿 ． 苎 苎 堕 苎 盎 ． 矿 区 使 用 费 临 界 探 度 ， r 螽云 丽 矿物原料的开采和加工是资源和资金耗 量最大的工业部门之一。 为开采和处理 l t 铁 和排土场边坡角确定方法指南 ， 该文献由煤 矿工 作者 出版 列 宁格 勒 ，全苏矿 山测量科 学研 究所 ，1 9 7 2 目前 ，全苏矿山测 量科学 研究所正准备出版关于保证露天煤矿边坡稳 定性 的新文献 ，但这并不意味该新 文献对其 它 部门不适 用 。此外 ，具有统一的文献是 较 为适宜 的 。 与 其它院所不一样 ，全苏矿 山测量科学 研究所 运气 好 。在它 由原 苏联 国家科委转归 属原苏联煤炭工业部管辖时，这里，在技术 科学 博士 r ． - 7 I ．菲 先科教授领 导下 已形成 了 一 十科学学掘 。所 以，人们继续请 全苏矿 山 测量科学研究所 去解决在 其它部 门很 多大型 露天矿 山里产 生的各种问题 ， 而从 1 9 7 3年开 始 ，与原 苏联 中型机器制造部全都露天矿 山 相结 合 这有 助于积 累最丰富的经验 ，用 以 解决各种各样 自然条件下的、不论 怎样复杂 国 外金 属矿 山 一 的地质力学 问题 。特别应 当强调 ，最重 要的 地质力学问题 ，如岩体性质评价 、边 帮岩体 可能破坏机理预测 ， 不受死板 形式的支配 在 每一具体情况中 ，只有专家的经验和直觉来 提示所需的解决方 案。这一事实全世界都承 认 。所 以，在西方 ，人们走 建立有 限数量 的、 专业化的国际公司这一道路 。这些公司吸 引 各国起主导作用的专家去那里工作 ，而我 们 继续着分解方针 。 还有要朴充的，我们全体陷入市场关系 的复杂境况，不得不寻找 自已的道 路，去 披荆斩棘 ，走 向光 明” 。 译 自俄 罗斯 { F o p , m A y p Ⅲ ， 1 9 9 3． N 9- 1 2， 5 8 6 0 张绪玲译 刘明鉴校 收 稿 日期1 9 9 4年 5月 2 1日 9 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 矿 石，平均 用 电 4 0 ～ 6 0 k Wh、用 地 0 ． 2 ～ 0 ． 3 h m 、用水 l O l S m 。为形成生产储量 ， 到 1 9 9 1年 以前 ， 原料 部门的基 建投资 占工业 基 建投资总 额的 4 0 。 在 最近 1 ／ 4世纪 ，国家 指原苏联及俄 罗斯译 者注 原料基 地的开发建立在露 天开采方法 的基础上 这是因为露天开采方 法 比地下开采方法生产效率高 、 作 业较 安全 、 开采成本较低 ， 而且矿产资源 回收 率较高 。 但 是 ，矿 山地质条件的恶化 、露天开采深度的 增加以及与此相关的设备效率下降、矿石开 采和处理生产尾料总量的增加 ，导致这种方 法资源耗量剧增 。 同样的开采量 ，随开采深度的增加 ，要 求投入更多的资金及生产资源 原材料 、电 力 、 劳 动力 ； 采空场在平面上及沿深 度的尺 寸增加造成 自然资源 土地资源 、 水资源 破 坏范围的扩大 露天开采所需资源和资金耗量随开采深 度增加而增长 ，导致产品成本提高。露天 开 采较地 下开 采的主要 优越性 是其相对 便宜 ， 这一点 已如此明显的看不到丁 。特别 是在地 下可以采用高效和 自行 设备的开采技 术条件 下 从 另一方面看 ，生产资源和资金 的耗量 同环境生态状况密切相关 随着有用矿产 回 收量的增大 ，导 致矿山排土占用土地 面积增 加、水源区破坏、矿区附近 地域 受粉 尘和脏 物污染 、淡水源和空气 受污染。 所有这些 因素的作 用 ，都使露天 开采 已 接近其 自身进一步发展和扩大的极限可能性 边缘 。 此外 ，在 向市场经济过 渡的情况下 ，矿 山企 业产 品销量下降 ，同样 引起生产水平下 降。在这 种条件下 ，今 天摆在矿石开采和处 理企 业面 前的重 要课题 是保持生存能 力。 采用旨在 降低露天开采资源和资金耗量 的生 产工艺 ，可扩大露天开 采的有效应用范 围，并减少其对周 围环境的有害作用 。 降 低资 源 和 资金 耗 量 的 方 向可分 为 两 1 0 个 - 节 约资金和生 产资源 原材料、劳动 力、能源 ，减少 矿物 资源 的损失 ； 改造资源需求结构 用廉价和再生资 源取代贵重和高价资源 。 第二个方 向具有大的潜在可能性 ，并可 保证取得 良好的结果 。 ． 矿 山开采企业的产品是从 主产矿石和副 产矿石 中获得原 料 。这时 。在矿床开采 过程 中形成 了采空场 、排土场 和选 矿尾料等 形态 的人工技术 成因资源 。被 矿山开 采占用 土地 的大部分 达 9 0 用于 容纳 这些 资源 。在 大 多数情 况下它们成 为潜在资源 ，亦即 在 目 前 经济 、技术 和工艺发展水准下 利用它 们是 不 能盈利 的资源 。当具有 合适条件时 ，它 们 可 以转化 为现实资源 ，这些 潜在资源可 作 为某些 自然资源和生产资源的代用品 。 例如 ． 采矿 和选矿生产尾料的二次 回收取代部分主 产原料 ，可 以降低矿物资源和生产资源 的需 求量 ，这样的实践现 已有 ，其应用领域正 在 不断扩大 采空场的利用不是这样的 问题 这是一 个相当特殊和研究得很少的技术成 因资源 。 同时 ，可利 用采 空场布置排土场 ，部分 替代土地资源 ，有 很大可能减少 自然的破坏 及减少所有形态生产资源的消 费。 当开采公布于不大深 处的水平和缓倾斜 矿体时 ，在采空场内堆置剥 离岩石早 已司空 见惯 在不同时间内 曾推出过许多利用采空 场堆置来 自深露天矿的剥离岩石的方法 。但 是 ，直到 目前为止 ，开采深 藏矿床时露天采 空场仍只是潜在资源 。它在一些露天矿局部 应用带来的效果是节 约了少量费用 。造成这 种局面的主要原因是 ，要想因利用采空场而 取得最大 可能的效 益 ，必须在矿床开发初期 投入大 量资金和生产资源以形成适于利用的 采空场 。在这种情 况下 ，采空场的加速形成 同主产矿石和副产矿石的开采一起成为首期 的课题 。 这个思想同现行采矿工 作原则是根本对 1 9 9 4年第 1 O期 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 立 的。 现行 采矿 工作原则所依据的开采程序， 是露天 开采初期所必需的剥岩量应最少 ，并 从而 在短期内获得最大盈利 ，而将大部分开 销推 迟到后期 。无可置疑 ，这种原则没有丧 失其 现实意义。但是 ，它的采用毕竟是开销 节约 的效 益同可能发生的消极后果相伴 。其 中对生 态环境的 剧烈作用就属 于这 类后果。 矿床露 天开采 思想必须严格成这佯， 即 开采工 作结 束后 ，从 前的露天采空场应 成为 技术成因 的矿床 。该矿床 由分别 堆置 的、以 后具有潜在应用可 能的各类 剥离岩石和选矿 尾料组成 ， 并恢 复了地下水文状 况 。 例如 ， 最 有应用前景的各类岩石，应合理的靠近采空 场 表面堆置 。 对于潦露天矿来说，按目前已达到的装 备和 工艺水 准这 一 思想模式 还不 可能实 现。 在这个方向上的第一步是技术成因资源 采空场 和采选 生产尾料的复合 。 最简单的利用采空场的方案，是在靠近 露 天矿 的先期 形成的 空场 堆置剥离 岩石 。 由于 在 先期形 成的 采空 场 已不 进行 采 剥工 作 ，无需采用特殊 工艺 。这 个露 天矿 采空场 的 利用 ， 如同现实资源的利用一样。 为此 ， 必 要和充分的 条件是从 现有生产露天矿 向废置 采空场 移运 岩石的方法同传统 的外排土开采 方式效果的经济比较。在废置露天采空场排 弃岩石的方法可以相当简单。 但是十分明显， 远非一切现有生产露天矿都有已形成的废置 露天采空场 ，而从地表面开始堆置又程难在 其中建成技术成 因的层状结构矿床 。 在文献 [ 1 ]中对开采急倾斜矿体时利用 鳝天采空场 自身的大量方法进行了研究。 根据对以后有潜在应用可能的采空场形 成时期和程序所进行的分析 ，制定了这种方 法的分类系列。 ‘ 矿床赋存的多种多样 自然条件 ，要求在 每一具体情况下都按采剥工作优化发展程序 选 择问题来 采用 单独的决 策，矿床开采可用 方案的分 类系列 ，可以对 这～过程做出理性 回答 ．并缩 小对具体 条件产 生的方案 的探讨 国 外盘 属矿 山 范 围 。 所制定分类的突 出特点 ，是将采空场作 为技术成因资源进行研究 。采空场的利用方 向 、程度和时期 从 潜在资源转换为现实资 源 取决 于开采 程序。分 类的主要标志是采 空场 “ 再 生产”的特 征。 采 空场是技术成 因资 源的特殊型式 。随 着采剥工作的发展， 其潜在部分的“ 储量” 不 断增 长，由于 目标 明确 的作用结 果 ，在矿 床 开采过 程中潜在资源的一部分转换为现实资 源 ，如果这种作用是为了局部产生现实资源 并且一次利用 ，则产生了采空场的简单“ 消 费” 。 如果 用特殊程序开 采矿 床能够在与资源 “ 消费” 期 相应 的时间内产生可被利用的采空 场资 源 ，那 么就能实现 技术成 因资源 采 空 场的“ 再生产 ” 。 按从潜在资源 向现实资 源的过渡期和 按 其 “ 再生产 的特征所进行的 竟 I』 级 ，使得能 够确定分级闻的关 系。 当从左 向右 由一个级别 向另一个级 别过 渡时 参阅图 1 ，采空场的形成和利用 条件 发生了变化 。首先是进行采剥 工作的 程序趋 于复杂 ； 其次是采空 场的 利用 期开始缩短 } 第 三是采空场可能利用的领域变小 ；第四是在 采空场内形成具有一定质量和结构 的技术成 因矿床的可能性受 到限制 。 在露 天矿 设计 和选 择开 采程序时考虑 技 术成因矿床形 成的可能性是 合理 的 。 但是 ． 由 于建设新露 天矿需要 巨额 基建 投资 和在 经济 不稳定条件 下的机遇性 ，现有 生产 霹夭 矿成 为采 用这 种工艺的主要 目标 何况在深 部水 平开 采时 期为形成 以后 可资利用 的采空 场所 需资金大大减 少，而且现有生产 企业 一般 可 以经过产品销 售而分配 自有资金 。从 另一方 面来说，对于已建成开拓和开采系统并 已局 部形成 采空场的现有生产露天矿 ， 目标 明确 的形 成和利 用采空场 的方案选 择 也很有 限。 在这种条件下 ， 对 于长大型露 天矿最为有 利 ， 它 可以利 用包括在露天矿一端或两端先行强 化降深到最终深度以及使采剥工作面横 向发 11 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 揖 审增 墟 I士 1 阵 _f后 蛙空 蝻 } 掌 1 ￡ 甩 宴 髓谭 可 干 u 的 向 和 1 艺 方式 举倒 T 业 I 啊 捧 t增 ．粒 米 啦 矿 床 、尾 旷 石 { 由 产 品 和 矿 化水 诣存 库 电站．堆增等 丧 利 用【 HI ，牧 场 水} 乜．温室 ．库冉辱 | 甩干运 输 目的 f 车厚 ． 球理 厂 ． { 由 加 袖 站普 悼 业 用 棹场 ，束 b Ⅱ￡ 企业 等 1 吨1 ￡ 息 目的 水} 电． f I 息匹民宅t筑 | 军 事 业 和国 防 目的 墙 ．先 所 ．车 库 ． 仓库 辱 t - l 1 】 番 忱 为现毒 赘 濂 墙在竟 为理 宴费 时 期 不进什再生产I I fI 『 单再生产l I 扩大再生产 通 过内 土 场 岩石 加 载 加蜀 边 帮 区 ‘ 市 t 运输 鳢 贴 址组 麈 件土J 勇。 利 田堪 天矿 田的 罨空 区 殴布 置 土 嫣．井晦王 乩 植术 城 闲矿 e 列 鼎 鲑 埔 怿蔚 组 t 内 捧士 增 遗 什 内捧 土 鼎 开罨 I 堪 天 媲下 开 嚷 阿生 产 的特 ； 断再生产 I f冉做再生产 嘉 墨 1． 窑 考 引 广 蒋 盘 螺 l l ’ 茁 I l 麓 ’I I ． n } 1 l ’ I州离精 I 1 玎 t亿 图 1 露天 采空 场形 成和利 用的 分类 系列 展在 内的简单再生产方法。这种方法也可实 现 剥离 岩石的分 采 ，并将 最有毒和低价 的岩 石作为技术成因矿床的基底堆置在采空场下 部 ．而 将最 利于 应用 的剥 离岩石靠近表 面堆 置 。 上述是有关采空场简单 再生产应用前景 的见解 。以及它是扩大简单再生产 的 比较复 杂方法 的部 分见解 ，是对 这种方 案合理应用 范围进行仔细研究的原 因。 在解决这 一面临的课疆时 ，采用 了矿床 开采 程序 的经 济模拟方法 。 这时以纵 向开采 、 外排 土的方案作为基础 方案 以下称 为方 案 I l 评估方案 以下称为方案 I 的开采程 序规定 ，在露 天矿 的一端强化形成 “ 先期露 天矿 ” ， 采剥工作面横向推进 ， 在 内排土场堆 置剥离岩石 。 进行开采程序横拟的必要性是为 了论证 这 种非传统开采方法的效果引起的。其中对 北 部采选公 司安诺夫露天矿和奥列 涅戈尔采 选公司露天矿所进行的开采程序模拟 ，是以 向内排土场运 输岩石 费用的减少以及外排土 场 占地 费用的减步为基础的。这 时没有考虑 】2 再生产青薄 的时问分布 所要 求开 采程序对 生产效果的不利影响 。通 常 ，所要求开 采程 序的基建 投资 大 ．并导致 矿 山生产 能力下降 。 因此 ，在建立模型的形式体 系阶段 的主 导因素是确认基建投资时期和投资额、运输 费用的时间分布以及相应的销售产品收入时 期和收入额 对 于方案效益标准的选择给予 了特殊 注意。对 工艺决策新评估标准的渴望 是与独立企业水平的 目标转换和整体经济变 革促成的。对 俄罗斯 目前采用的经济效益评 估方 法以 及在 市 场经 济 中采 用 的 方法 的 进 展 ．并考虑 独立企 业水 平的经济 目标和 系统 的最普遍发展趋势， 作者在文献[ 2 ] 中曾做过 分析 。所研究标准 的特点是可 以确定评估方 案 中每一个方案的应用范围 。例 如，以收 入 和支 出的各种时间分 布对工艺决策进行 比较 和 评 估。在 当 前 条 件 下 采 用 内 部 收 益 率 I R Ri n t e r n a l r a t e o f r e t u r n 最 为方 便 ． 这有助于在基建投资和生产能力指标不同的 设计排队同时 ，有可能考虑 时 间因 素，并且 无 需主观地采 用有选 择性 的折 现率 。内部收 益 率是考虑 了不 同种 类的支付 和特惠指 标的 1 9 9 4年 第 1 0期 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 现 金额和时 间流 动的函数 。对俄 罗斯和其它 的市场经济国家 ， 其 结构形式亦载于文献 [ 2 ] 中 。 当以 目标明确的形成方法及其简单再生 产方 法研 究采空场的 合理利用范围时 ，采用 内部 收益率 I RR原则的意义在于 ， 它对于 一 定 的设 计来 说 ，对所 消 费的资金应一次性 回收 ，这 时不 给任何回扣 。它如同实根的迭 代方 程式 1 确定 u 一 一 也 一 c一 一臣 ] 而 。 _。刮 “ I J 式 中 Q 第 t年 度 的 产 品 数 量 ，t U 产品单价 ， 卢 布／ t ； 日 间接 税 ， 卢布 ；H 附加成本税 }C 包括在 t 年度成本 中的生产 费用额 ；Af 年度 的 折 旧 提成额 ；J 1 不应 纳税 的年度 支 出 用 于技术 改造 、自然 保护 措施等 的资金部 分 ，卢布 }日 所 得税 ， ‘ 五 f 年度 的基本建设 费 ，卢布 } 内部收益率 ， } 开采工作 的生 产年度 ； 开 采工作 终了期 ，a 。 原生矿产和再生资源费包括在成本中。 为用 类 似 计算 对 方 案评 估 结果 进 行 比 较， 曾利用了世界市场的原料和资源价格 ， 并 考虑了经济发达国家的税收特点，在这种情 况下 内部收益 率根据 方程式 2 确定 ； q 一 足 一 A H o_ l二 旦 |一 E 三 丽 一 - 0 2 l J 式 中 足 矿 区 年 度 使 用 费 r o y a l t y } 日 被 采 出资 源 开采 收 入 的税 金 折扣 ， 美元 }0 ￡ 年度的生产 费用 ，美元 。 用美元表示的其余指标， 与公式 1 中 所列类似 。 当 以 1 9 9 1年 俄 罗斯 国 内价 格 按 公 式 1 进行方案评估时 ，所 有成本指标都是 按 露天铁矿生产 费用和基 建费用单 价进行概算 的结 果取 得的。当按世界价 恪计算方 案效益 时，按美 国矿山局为设计成本预估制定的方 田外 盘属 矿山 法 ．确定基建 费用和生产 费用。 。 原 矿 价 格根 据 1 含铁 量 的 价值 计 算 。 税收率取 5 1 。 计算 是在 电子计算机 上利 用 S u p e r C a l e 5电子表格进行 的 ，其 中包括 矿 山几何分 析 、采剥工况图表转换为 日历图表 、年度 现 金流量和 内部收益率的确定 。当计算 内部收 益率值 时 ，利用了设 在 S u p e r C a l c 5电子表 格 内的同名函数。 当内排土的开采方法效益 同采用外排土 的传统开采方 法的敏 益相等 时 ，曾采用露天 矿 的临界深度 设计 深度 日 做为代表所 研究方 法应用范 围的基本参数 。 图 2 ， fl 所列 为对 比方 案效益同露天矿深 度的关 系图表 。原始 基础 数据为 ；矿体埋藏 条 件 表土厚 1 0 m、矿体厚 1 0 0 m、矿体沿走 向长 5 k m 等等 。 进行矿山建设时 ， 先期露天 矿 目前可 以达到的降探强度 为 3 0 m／ a ，工作 面水平推进速度硬岩为 2 1 0 m／ a ， 资源和原料 价格按 1 9 9 1年实际采取 。 曲线 的交点 是临界 深度 ，采用 内排土开采方法 的有效应用 范围 为 H 0 l 1 8 m， 采用外排土开采方法 的有 效 应用范围为 l l S mH H 日 露 天 矿深 度 ，日 露天矿允许临界深度 。 必须 指出，在 露天矿开 采程序模拟过程 中采用 了若干 限制 ，这些限 制的实质归结 如 下 ；按矿 山地质条 件 ，由露 天矿 一端形 成先 期 露天 矿 然后 采剥 工 作面 沿 走 向推 进 的 方 案， 其可能达到的最大生产能 方由矿悼厚度 、 矿石工作 区高度 等于露天矿最终深度减 去 表土厚度 和采剥工作面年水平推进速度确 定 。当 硬 岩 中 的 最 大 水 平 推 进 速 度 达 到 2 1 0 m／ a时 ， 按矿 山开 采技术条 件 ， 这一方案 的生产能力总是 低于基础方 案 用可能达到 的最大生产能力进行的方案比较表明，在这 种 条件下 ，采用无内排土的方 法开采矿床是 合理的 。矿 山占地 一次性 支出的节 约和 在完 成 先期露天矿的未来 时期运输 费的节约 ，不 可能补偿产 品销 售收 入减 步的 损失 因此采 用 了内排土开采方案的最大生 产能力 ，作为 】3 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 这两个方案 的最大生 产能 力。采用这样 的决 定 ，又限制 了保证露 天矿 最短 服务 期方案的 生产能 力。 图 2 ， a 上的 曲线形状对各种开采深度方 案效果的影响 ，在模 型中是用平均 剥采 比的 变 化和运 距 随 开采 深度 加 大而 增 加来 考虑 的 这时的露天矿临界深 度同按极 限允 许定 额 盈利 值确定的临界深度 相符 。在 市场 经济 国家 ，确定 采矿 公司允许 盈利值时要受 许多 因素 ， 其 中包括 风险 因素的指导 。 但是 ， 许 许 多多设计通常 由国家投 资 ，其最低盈利定 额为 4 ～5 。正如上面所指出的，在我们 的条件下难于做 出这样的评估 。同是这一事 实是有趣的 ，即耐 于采用 传统开采程序的方 案 1，按众所周知的方法 以生产剥采 比等于 境界剥采 比的条件确定露天矿最终深度 ，按 内部收益率指标评估其开采效果 ，最低 盈利 额亦为 4 ～5 。在这一基础上进一步计 算 方案效益的下限 ，曾采用最低盈利定额等 于 5 图 2 ， b所 示为按世界价格 比较方 案效益 同 开 采 深 度 的 关 系 图表 。临 界 深 度 值 为 1 2 0 m， 同 按 1 9 9 1年 国内 价 格取 得 的 结 果 1 l 8 m 没有多大不 同。 这是 因为 ， 尽管生产 费用结 构有重大差 别 ，但生 产费和基建 费单 价同 1 9 9 1 年前国 内实际指标的对 比， 都是按 卢布和美元的汇率为 l t 1进行的 。 世界市场 原料价 格较高 ， 影响到 方案效 益的绝 对值 } 它 们比俄罗斯的高一些 还应该指出 ，当按世界价格进行方案评 估 时没有考虑占用土地的成本 ，正如对国外 文献进行的分折和向国外采矿公司代表进行 的咨询表明 ，在两 种土地 合同 ，即购买合同 和租 赁合同中 ，多数情况下采矿公 司采用租 赁方式。经济发达国家的土地立法规定，被 破坏 的土地 必须 进行复垦。同时在 许多情况 下 自然保护和美 学要 求高 于纯 经济要求 。在 不能履行法律职责的情况下，采矿公司可能 被 禁止开采 。 由于这些开销是不可避 免的 ， 采 矿 公司一般 不购买土地 自找麻烦 。开 采工作 14 。 图 2 露天 开 采效 果同 其探度 的关 系 B 接国内 1 9 9 1 年价话 }b 接世界 1 9 9 1 年价格 1 基础方 案 f z 内捧土的 开采方 案 结束后 ，采矿公司将 已复垦区卖出 ，这时 如 果复垦区的价格 其 中包括复垦成本高于 同等面积的市场价格 ，可能产生困难 。 从另一方面来 说 ，外 国土地 价格和矿区 使用费有 重大 区别 。土地价 格在大 范围 内波 动 ． 为 5 0 1 9 6 8美元 英里 a “ ， 矿区使 用费约为年度 销售 收入 总金额 的 5 在所研究 的课题 中，两个 方案的矿 区使 用 费支 出相同 。土地 费对矿 山效益也不会造 成 明显影响 为进行 比较 ，在计算时采用的 l 9 9 1年 国内土地 价格为 2 0 0 0 0卢布／ h m ， 在 l t 矿石成本 中 ， 土地 复垦 费用所占 比例不 大 ， 平均为 7 “ ， 而且 这笔 投资一般是在开 采末期发 生的 。对 于内排土开 采方案 l，根 据按 时问因素进行 的换算 ，这 种 费用可以节 约 ，对这种开 采方法 的效果也不会产生实质 1 9 9 4年 第 1 0期 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 影 响 。 将利用俄罗斯价格和世界价格所进行的 研 究工作结果进行对 比 ，显示出在为此 目的 可以利用 费用单价的情况下 ， 使用 1 9 9 1年价 格对技术决策进行预评估是正确的 。 在后一阶段的研究工作 中，将诸如矿体 长度 厶、其水平厚度 肘 、表土厚度 H 、矿 山工程降深强度y、 原矿成本 、 土地价格 C 和矿 岩运 费 C 等 因素 对急倾斜深 藏 矿床 采用内排土开 采方法有效应用范围的影响进 行了评佶。为此 ，在每次改变上述参数之一 时 ，均确定了露天矿的临界深度 ，从 而确定 了临界深度同上列因素的关系 ，及相应的内 排土开采方法的应用范围 如图 3 ，a所示 ，随 矿体 长度 的增长 ，采 用 内排土开 采方法 的应用范围扩大 ，所 以如 此，一方面是形成先期露天矿的基建投资同 前 不变 ，另一方 面是在总剥离量增 加的情况 下堆置在内排土场的岩石份额增加。在评估 这 种方法 的效果时 ，运 费减少和征甩土地面 积减 少成 为有 份量的因素。 临界深度同矿体长度的关系，与取得的 其它大 量关系一样 。都 是非线性 的 当矿体 长度从 3 k m 增至 5 k m时 ， 几乎引起 日 增加 3倍 从 3 0 m 增 至 l l O m ‘ 当矿体 长度从 5 k m 增至 7 k m时 ， 临界深度的增长速度降低；当 矿体长度增加到 9 k m后， 临界深度实际不增 加。同时 ， 当矿体长度 为 3 ～4 k m 时 ， 临界深 度的绝对值过小 3 0 6 5 m ， 从而可以做出 这 样前 结 论 ，即矿体长度不小于 5 k m 时 ，采 用 这种内排土的开采方法 是合理的 。 采 用内排土开采方法 的范围 ，还取决于 平均剥 采 叱。这 时 ，对于两个 方案来说 ，剥 离 费用 在总成本 中所 占比例均提高 ，但对于 方案 I 采用内排土 ， 它可由较低的运费得 到 补偿 。当平 均 剥 采 比 增加 矿 体厚 度 减 少 时 ， 其结果亦如 同矿体长度增加时一样 ， 露 天矿境 界内总剥 岩量 的增长起 主要 作用。 当矿体厚 度从 l O O m 增加到 2 5 0 m 时 ， 临界深 度 实际不 变 参阅 图 3，b ，并总 是 1 0 5 ～ 田 外金 属矿 山 】 】 O m} 当开采 矿体厚度 M 3 0 m的矿 体 ，可列入方案 I的应用范围 。 上面研究过的所有参数 ，都属于矿体赋 存 条件参数 ，而且不是可操纵的 。矿山工程 降深强度是对内排土开采方案效果产生目标 明确影响 的主要 参数。它的作用是克 服这种 方法 的严重缺点 。关于 矿山工 程降深强度也 可以这样说 ，它能够缩短达到全生产能 力的 时间。 将矿山工程降深强度从 2 0 m／ a 提高到 6 0 m／ a 这 在当代技术水准下 ， 暂 时是 根本达 】 6 不 到的 ，则 可 将 临 界探 度 H 由 8 0 m增加到 l 6 0 m 参 阅图 5 ． b 。 矿 山工 程降深强 度 的进一步提高 ，对这 种开 采方 法的应用 范 围很少有 实 质性影响 。这 一因素对采用 内排土开采方 案的有利影响 还有 ．在先期 露天矿形 成期 间提高 矿 山工 程降 探强 度 ， 有利于这种开采方法效 益的 增长。如同矿体长度增 加和 表 土厚度 增加及矿体厚度减 少一样 ，在露 天开 采方 法效 果普遍下 降的情况 下 ，扩大 了采用 内排土开采方案 的范 围 。因此 ，这些因素的 复合 作用并非仅限于增加临界深 度 本身 ，这一点是可以期望 的。 除了确定 内排土开采方 法的应用范 围外 ，在研 究工 作 中还将这一领域对成 本参 数 变 化 的 敏 感 性 进 行 了分 析 。 - 图 5 ，c 、d 、e上所 列 图 表 ，代表了对 比方案的效益 同 I t k m运费、每公顷土地成本和采掘 l t 原矿成本间的关系。 当运 费单价从 0 0 9卢布 ／ t k m 增加 到 O ． 1 5卢布／ t k m时 ， 露 天矿 临界深度 不变 。应该指出 ，对基础方案进行开采 程序 模拟时，曾采用了汽车一 铁路联合运输方式， 运 费单价 为 0 ． o 3 ～O ． 0 4 2卢布 ／ t k m ． 它 取决于利用汽车运输的比倒，这一比例随开 采深度 不同而 变化 。 内排土开采方 案中的运 输工作 由汽车运输完成 ， 运输成本 为 0 ． 0 9卢 布／ t k m ， 当基础方案 中汽 车运 输 比例增 长到完全取代汽车一 铁路联 合运输时 ， 临界深 度也不发生变化 。这就证实所采 用的运 输方 式决策没有影响到方案的 比较 评价 。当运输 1 9 9 4年 第 1 0期 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 费用急剧增加两倍以上使成本结构发生变化 时，内排土开采方法的有效应用范围扩大到 2 5 0 m 参阅圈 5 ， c ， 但在这 时开采效益下 降 到 5 。 当外排土场占地每公顷成本增加到 5 0 万卢 布时 ，这 一方法的应用范 围仍可扩大到 丘 产 2 5 0 m 图 5 ， a ． 土地价格进一步增长 ， 临 界开采深 度不再增加 ，因为在这 种情况下 露天开采 实际上 已无利 可图 运 费和 土地 价 格的增加 ， 助 长了 内排土开采方法的优越性 ， 亦如几何参数一样，它们的变化促使露天矿 境界 内剥岩量的增长，但这将导致效益指标 绝对 值的减少 。 吾 一 萎 C IR-％ 一 目外盒■矿山 原料价格的增长．反而使方案的效益提 高 ，但 同时方案 间的这 种增 长是不同的 ，并 有 利于基础 方案 。从图 5 ，a可 以看 出，当矿 石价格上涨时 ，内排土开采方法应 用范 围变 窄 。 这是 因为 采用这 种方法导致达产 期推后 ． 当矿石价格较高时 ，按开采前期可能得到 了 收入值 ．这一方案更加落后于基础方案 。 对于在 露天矿 田一端 建立 先期 露天矿 ． 以后采剥工作横 向发 展 ，根据对 内排土 场堆 量剥离岩石的急倾斜矿床开采法所进行的研 究工作 ．可以得到如下结论 - 它的 应用范围受到矿体 长度 大 厶≥ 5 k in及平均剥采 比超过 2 ． O m ／ m 、表土厚 ， P 0 ‘ 卢 布 t ‘ k m 图 5 露天矿临界深度 同表土厚 且 ， 先期露天矿形威时期的 矿山工程降豫速度 r b 、 矿岩运输成本 c c 、古甩土地成 车 C d 和 矿石 价格 工 L ． ． e 的 关 系 1 7 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 ， 2 ／ f 粘土地基高排土场输送机 排 土 的 工 业 试 验 俄 罗斯原 全苏 矿山地质 力学 和矿 山测量科学研 究所技术科学博士9 ． ．1 I ．加卢斯强 纳沃伊矿冶公司工程师Ⅱ A． 舍 梅托夫 工程师A． H． 库 德里 亚绍夫 技 术科学副 博士A ． M．约费 矿山地质力学和矿山测量科学研究所工程师 F ． B ． 索瑟金 粘 机和 ⋯土⋯ } - 阐述 了 排土 场的 稳定性 与地 基组分 帖土 性能 的关 系。 在分 阶段排 土试验 过 翟 中 ， 对 排土 场的变形进行了综合观测． 通过分析观测结果， 查明了排土场的变形机理 ， 得出了排土 场的正确参数。 ， 关键词 ；排土场 。 土 地 基 输 送 机 岩 土 变 形 t 百 筑 『 ， 硬岩 排土场 的稳定性 及其极 限参数均与 排土场的 岩石及地 基的性 能有关 。在地基 内 有粘土 岩层 粘土 、亚粘土 、欺 泥的情 况 下便会发生 问题 。在穆龙 陶露天矿排土作业 的间断一 连续工 艺线上 ，使用输送机和 O I I I C - 4 0 0 0 ／ 1 2 5型悬 臂式 排土 机。初步设计规定排 土 场第一层废石 堆积 高度在 l O O m 以下 。剥 离物 系各种不同类型 的硬岩 和半 硬岩。排土 场地 基内有 厚度达 1 O m 的砂砾层 ；具有相 同厚 度 的半 硬 态绿 粘 土层 ，以 及灰 贸牯 土 度大 Ⅳ_ ≥3 0 m 、矿区土地成本高的限制 ， 可用 于价 格相对低廉的矿产 ，如铁矿石的开 采 { - 最大开 采深度 可达 1 0 0 2 5 0 m； 从露天矿开始 建设到达到设计生产能 力的时 间长是这种方法的主要缺点 这 种方法 的应用前景 ，受到组建先期 露天 矿时 实际可能达到 的矿 山工程降深强度 的限制 现有 生产 露天矿开 采下 部水平时 ，采 用这种方法是 合理 的。 露 天矿开 采深部 水平 时 ，以及少数重新 设计 的露天矿 ，实践促 成有 采用