露天矿可行性研究报告编制若干问题探讨
摘要：露天矿工程建设项目可行性研究报告的编制是项目前期咨询工作中一项重要的、基础性的工作。对项目的决策、核准和建设起着至关重要的作用，根据近几年内蒙、青海、新疆等多个项目可研报告的参编经验，对露天煤矿可行性研究报告编制过程中的几个关键问题进行了分析探讨。并阐述了一些体会。 关键词：可行性研究报告；地质勘探资料；剥采比；生产能力；回采率 一.露天矿可行性研究报告的作用 露天矿工程建设项目可行性研究报告编制是项目前期咨询工作中一项重要的、基础性的工作，可行性研究报告应满足建设单位投融资决策的要求，并能满足作为编制露天矿环境影响评价报告、水土保持方案等核准支持性文件依据的要求，应满足编制项目申请报告和作为初步设计编制依据的要求。为了达到上述目的和要求，露天矿可行性研究报告要确定项目主要技术原则和方案，解决如何开发、何时开发的问题；设计思想应符合国家和地区相关产业政策，达到推进技术进步、实现资源有效利用、节能减排的目的；报告应内容齐全、数据准确、论据充分、结论明确，满足评审和决策要求；对影响露天矿初期投资和近期经济效益的主要方案要有2个以上的方案比选；并应列出有重大分歧的方案及其未被采纳的理由，供委托单位与投资者决策时参考。 二.关键问题的提出 根据近几年编制露天矿可行性研究报告的经验，提出以下几个关键问题。1)矿田地质勘探程度不足。由于我国适合露天矿开采的煤炭资源比例较低，大部分煤田的勘探工作和报告编写是按井工开采要求进行的，在某些方面不能到达编制露天矿可行性研究报告所要求的深度。2)地质勘探报告过度摘录。目前有部分可行性研究报告存在对地质报告摘录过多，甚至通篇抄录，而总结不足的现象。3)三维地质模型软件的应用。可行性研究阶段需要解决的境界圈定、采区划分、进度计划等关键环节的算量工作非常繁杂，在设计过程中利用计算机代替人工进行算量工作可大幅提高设计效率和设计精度，因此三维地质模型软件已成为各大露天矿设计院的必不可少的辅助设计工具。4)确定经济剥采比。经济剥采比的确定是可研阶段最关键、最重要、最基础的工作，对项目的可行与否起着决定性作用。5)露天开采境界圈定。露天开采境界是可研阶段规划的露天矿开采范围，是多项核准文件编制基础，其合理与否直接影响到项目核准与后续设计工作。6)确定设计生产能力。确定项目生产能力是可研阶段的重要任务，是项目决策、立项、核准工作的核心。7)过渡期的确定。露天煤矿从移交生产至达到设计产量时，宜安排生产过渡期。生产过渡期可根据设备投入、煤炭市场需要和产量增长幅度确定，但在实际工作中发现对于一些资源赋存条件较差的项目而言，现行规范规定的过渡年限偏短，需要根据实际情况进行调整。8)提高煤炭资源回采率。随着国家对煤炭资源采出率的要求越来越严格，许多资源赋存条件较差或矿田范围小的露天矿都存在煤炭资源采出率低的问题，成为制约项目核准的关键因素，在可研编制阶段应根据项目特点提出可行措施来提高资源采出率。9)对煤炭选采的要求更高。随着国内煤炭安全生产压力加大、露天开采技术进步，许多煤层结构复杂、夹矸多、含矸率高、发热量低的煤炭资源也开始具备露天开采的可能，因此在可研阶段要优化工艺流程、配置对应设备、大胆实践新工艺，最大程度的克服煤层地质变化对煤质的影响，使煤质、回采率得到提高，增强项目产品的市场竞争力。 3关键问题解决方案探讨 3．1矿田地质勘探报告的客观评价GB20197—2005《煤炭工业露天矿设计规范》【"、MT／T一1152—201l《煤炭工业露天矿工程项目可行性研究报告编制标准》【2】规定，可行性研究报告应在经评审备案的矿田地质勘探报告基础上进行，并应对勘探程度、资源可靠性、煤质条件、工程地质、水文地质及经济意义做出评价。对矿田地质勘探报告进行评价时应当注意以下几个关键点：①露天矿初期采区范围内(一般为浅部或露头区)是否按照DZT0215—2002《煤、泥炭地质勘查规范》【，1第6．7条的规定对平行等距剖面进行了加密；②是否严格控制了先期开采地段的煤层露头顶底界面及被剥蚀后的形态，并查明了风氧化带的深度；③是否提供了新生界底板等高线，以便于在剥离量计算中区分松散层和岩石层，确定爆破工程量；④是否提供了煤层及所有上覆剥离物而不是根据井工开采的要求仅提供顶底板一定范围的岩石力学参数。 3．2地质勘探报告的合理摘录 对地质报告的摘录应在充分理解地质报告的基础，根据设计需要进行提炼和归纳【4】：①对区域地层及演化、地质构造等进行简化摘录，将摘录重点放在矿田上；②矿田地质构造应重点归纳出主要构造类型，对开拓与开采有重大影响的地质构造；③工程地质条件应重点归纳对剥采工作影响较大的各岩组工程地质特征，尤其是需要爆破的煤岩、容易引发滑坡的软弱夹层等特殊层组的工程地质特征；④水文地质条件应重点归纳主要隔含水层情况，地下水的补、径和排条件，水文地质勘探类型，充水因素等；⑤对煤质资料可适当简化抄录。 3.3三维地质模型软件的应用及其精度验证 在露天矿可行性研究报告编制中利用三维地质模型软件进行辅助设计应注意以下几点15"-6J：①三维地质模型的建立无论采用哪种方法均应注意对煤层露头、尖灭、合并、断层等边界条件的控制，并与经评审备案的地质报告的估算指标一致；②三维地质模型应用前必须进行精度验证，通常的做法是验证三维地质模型与地质报告资源／储量的差值百分比是否在一个可接受的范围内(目前国内认为的可接受值为<3％)，多煤层模型必须确保每层的误差均在允许范围内，对于误差异常的模型或煤层应分析找出原因；③对于地形平坦或坡度变化不大、断层不发育的矿田，在实际过程增加了垂直剥采对比验证环节，具体方法是手工计算地质报告每个钻孔的垂直剥采比，与钻孔平面坐标组成带高程的散点，输人测量软件(MAPGIS、南方CASS等)生成垂直剥采比等值线，与三维地质模型的垂直剥采比等值线进行对比，找出数值异常区，有针对性的进行检查、修改；④即使三维地质模型的验证精度在允许范围内，设计工作开始前也必须根据误差数据对模型进行修正，从而保证其与评审备案的地质资源／储量相一致。 3．4经济剥采比的确定 露天矿的经济剥采比，应根据煤层赋存条件、剥离物特性、煤质、技术装备、资源回收率、生产成本、产品售价等条件确定，并遵循褐煤、非焦煤、焦煤分别不宜大于6、10、15 m3／t的规定。确定经济剥采比时需要注意以下几点：①产品售价应由业主提供，设计人员根据矿田煤种、预测的低位收到基发热量及当地类似产品单位发热量价格进行复核；②现行经济剥采比的计算公式中没有体现企业利润及风险，是不符合当今市场经济原则的，建议一般取原煤售价的20％一30％作为利润和风险费用在采煤成本中体现；③单位剥采成本应根据市场调研获得，在有条件的情况下应通过询价获得(此工作在国外项目中尤为关键)，由同类矿山生产成本推算或当地外委剥采单价加业主方管理费确定. 3．5露天开采境界的圈定 露天开采境界应按境界剥采比小于或等于经济剥采比圈定，对于煤层赋存条件复杂和地形起伏大的露天煤矿还需用平均剥采比进行校核。近水平露天矿的境界圈定相对简单，重点对倾斜(急倾斜)露天矿的境界圈定进行讨论，实际工作中应注意以下几点【7】：①采掘场稳定帮坡角的计算是否考虑了地层与边坡的顺逆倾向关系，逆倾时的稳定帮坡角会增大，顺倾则相反；②倾斜矿体境界圈定多采用剖面法，应注意不同开采深度的剖面之间深部境界的过渡；③开采深度大的露天矿端帮平面过渡、转向应尽量采用圆弧方式，可以减少端帮剥离量；④由于现行规范将露天煤矿最终时期采掘场平面图列为可选。大部分咨询设计单位均不绘制，根据多年设计经验。还应在开采境界初步确定后绘制最终时期采掘场平面图，并据此调整确定最终的开采境界，指导以后移交、达产图的绘制，从而保持各时期工程位置的一致性和连贯性。 3．6设计生产能力的确定 设计生产能力应从技术可行性、经济合理性和市场需求量等方面进行合理性论证。在多个可行性研究报告中多从以下几个方面进行论证：①按市场的需求确定建设规模；②按开采技术条件论证建设规模的技术可行性，主要从年降深和年推进强度两方面进行论证；③产量规模应符合地区煤炭产业政策，例如内蒙古自治区规定"(新建)井工矿生产能力不低于120万t，露天矿不低于300万t"(《内蒙古自治区煤炭企业兼并重组工作方案》；④按规范规定的露天矿设计服务年限确定合理建设规模；⑤按外运条件确定建设规模，对于配建选煤厂的项目应按洗选后的产品量进行计算。 3．7过渡期的确定 根据《煤炭工业露天矿设计规范》规定，过渡年限宜为1—3年，条文说明指出此年限是根据5大露天煤矿设计和建设经验确定的。《煤炭工业露天矿设计规范》规定的过渡年限取值偏小，产生的背景与当前的新建露天矿建设条件和市场需求是有区别的，只有在资源赋存条件好、煤矿初期规模和剥采均比较小、开采煤层较少的露天矿中才可能实现。对于当今资源赋存条件较差、设计产量规模大、剥采比大、开采煤层多、尤其是采用(半)连续开采工艺的露天矿应适当延长过渡年限，甚至有可能超过3年。 3．8端帮煤开采利用 受边坡稳定、矿权划分、煤层赋存、地面建筑等各种因素的制约，绝大部分露天煤矿均存在着储量可观的端帮煤量，在提高资源采出率、延长开采年限等方面，端帮煤开采技术都显示出了其独特的不可替代的作用与价值。现在国内少数露天矿已经开始对端帮煤量进行开采利用，但为保证边坡稳定多采用房柱式采煤，存在回采率低、资源浪费严重、安全无保障等缺点，因而无法得到推广应用。因此加强端帮煤的开采利用在提高资源采出率方面潜力巨大，在多个项目设计过程中根据国内外相关工程经验和资料，总结出几种端帮煤的开发利用思路：①对于可采煤层数少、顶底板岩性好的矿，在端帮通过平硐掘进方式建立回采工作面进行端帮煤回收，采出的原煤通过露天矿采场内的生产系统运输至地面，在保持边坡稳定的前提下，薄煤层顶板管理可采用垮落方式，厚煤层可采用充填技术，巨厚煤层可采用分层充填开采技术，以提高回采率；②对于开采条件比较复杂的端帮煤可以采用端帮采煤机，端帮采煤机属于无人工作面开采方法，既可开采水平露头煤层，也可开采倾斜、较复杂条件的煤层，其工作原理是将设备放置在待开采的煤层端帮前方，在矿山开凿一系列平行的巷道，整个系统的操作与维护，截割头截割煤层以及巷道内煤炭运输系统的控制都在巷道外的地面进行，无需人员进入巷道工作，巷道也无需顶板支护、通风照明和降尘[81；③与内排作业结合采用陡帮开采技术，即"短工作线、快速推进、快速内排压帮"的方式对端帮煤量进行快采快填，此项工作应该注意对边坡的稳定性验算和监测工作。 3．9选采方式及设备 复杂煤层可以采用如下选采方式和设备：①在技术可行、投资成本差别不大的前提下，优先选择液压铲作为采煤设备，由于作业方式和挖掘曲线的不同，在选采效果上液压铲优于机械铲、液压反铲优于液压正铲；②露天采矿机能选择性地开采薄煤层，最大限度地提高回采率、减少矸石混入率，简化了生产蒙东能源位于内蒙古锡林浩特市，是平庄煤业直属控股子公司。蒙东能源下辖西二、乌兰图嘎2个相邻的露天煤矿。2个露天煤矿的地表境界部分重合，即西二矿的西帮境界与乌兰图嘎矿的东帮境界重合。经计算2个矿相邻边帮的压煤量为47 Mt，剥采比仅为2．05 m3／t，经济效益相当可观。2个矿在内排压之前实施协调开采，将使47．00 Mt边帮压煤得到顺利回采，增加了可采储量，其中乌兰图嘎矿的可采储量增加21．04 Mt，延长服务年限4年；西二矿可采储量增加25．96 Mt，延长服务年限近2年；将使2个矿采场贯通，工作帮同步向北推进，避免120．00 Mm3重复剥离的产生，按单位剥离费用8元／m3计算，节约二次剥离费用9．6亿元；将节约西二矿外排运距1．5km，外排量14．08 Mm3，单位剥离运输按0．95元／l【nl计算，节约外排运输费用为0．2亿元；将避免西二矿外排征地100 hm2，以每公顷征地费用60 000元计算，节约600万元征地【81。由此可见，对相邻露天煤矿采用协调开采方法，经济效益显著，可实现双赢。 4结语 露天矿可行性研究报告对项目的决策、核准和建设起着至关重要的作用，对露天煤矿可行性研究报告编制过程中的几个关键问题进行了分析探讨，并阐述了一些体会，希望能对煤炭工业露天矿工程建设项目可行性研究报告的编制有一定的借鉴意义。
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