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1、,露天矿采剥进度计划的编制,胡铁流厦门紫金工程设计有限公司,一、采剥进度计划的意义,1.采剥进度计划是指导矿山企业合理、均衡、持续生产的重要技术文件，也是上级部门掌握矿山企业生产经营状况，科学安排年度生产计划的主要依据。2.采剥进度计划是矿山企业生产经营计划的一个重要组成部分，矿山企业可依据采剥进度计划编制生产、财务、劳资、材料供应、设备运转及维修等计划。,二、露天采剥进度计划编制目标,确定一个技术上可行，能够使矿床开采的总体经济效益达到最大的，贯穿整个矿山开采周期的矿岩采剥顺序。,2.1技术上可行,技术上可行是指采剥进度计划必须满足一系列技术上的约束条件，主要包括：1.在每一个计划期内为选厂
2、提供较为稳定的矿石量和入选品位。2.每一个计划期的矿岩采剥量应与可利用的采剥设备的能力相适应。3.各台阶水平的推进必须满足正常生产要求的时空发展关系，即最小工作平台宽度，安全平台宽度，工作台阶的超前关系，采场延深与台阶水平推进速度关系等。,2.2效益最大化,总体经济效益最大化从动态经济观点出发即是使矿床开采中实现的总净现值（NPV）最大。,三、集团公司采掘技术计划管理办法,1.总则2.编制原则和依据3.编制程序和步骤4.采掘计划内容5.呈报审查审批6.计划的贯彻执行7.其它,四、露天采剥进度计划分类,依据每一计划期待时间长度和总时间跨度大不同，露天采剥计划主要分为三类：,（1）长远计划（2）短
3、期计划（3）日常作业计划,4.1长远计划,1.计划时间周期：长远计划的每一计划期一般为1年，计划总时间跨度为矿山整个开采寿命。2.计划主要作用：长远计划是确定矿山基建规模，不同时期的设备，人力和物质需求，财务收支和设备添置与更新等的基本依据，也是对矿山项目进行可行性评价的重要资料。长远计划基本上确定了矿山的整体生产目标与开采顺序，并且为制定短期计划提供指导，没有长远计划的指导，短期计划就会没有“远见”，出现所谓的“短期行为”，造成采剥失调，损害矿山的总体经济效益。,4.2短期计划,1.计划时间周期：短期计划的每一计划期一般为1个季度或者几个月，时间跨度一般为1年。2.计划主要作用：短期计划除考
4、虑前述的技术约束外，还必须考虑诸如设备位置与移动，短期配矿，运输通道等更为具体的约束条件，短期计划既是长远计划的实现，又是对长远计划的可行性的检验。有时，短期计划会与长远计划有一定程度的出入，例如在做季度计划时，有时为满足每一季度选厂对矿石产量与品位的要求，四个季度的总采剥区域与长远计划中确定的同一年度采剥区域可能不能完全吻合。为保证矿山长远生产目标的实现，短期计划与长远计划应尽可能减小偏差，若偏差较大，说明长远计划难以实现，应对之进行适当的调整。,4.3日常计划,日常计划一般为月、周或日采剥计划，它是短期计划的具体实现，为矿山的日常生产提供具体作用指令。,五、露天采剥计划编制原则,露天采剥进
5、度计划以露天境界（分期境界）为基础，运输系统研究从露天矿初步设计和工业场地综合布置为基础。计划编制原则主要有：,1.生产成本最小；2.保证合适的作业空间；3.均衡生产剥采比；4.实时地揭露矿体；5.复垦量平衡；6.产量最大；7.满足二级矿量要求。,二级矿量,为了使露天矿山工程中发生预期或意外停顿时仍能在一段时间内持续生产，露天矿应具有一定的储备矿量。储备矿量是指已完成一定开拓准备工程，能提供近期生产的储量。储量矿量随生产的进行不断减少，又随开拓准备及剥离工程的进行而不断得到补充，使储备矿量保持一定的数量，这是保证露天矿持续生产的必须条件。采掘进度计划编制时剥离工程需超前采矿工程除需满足工作台阶
6、正常工作缩需的空间要求外，还需超前开拓控制一定数量的储备矿量，确保生产的连续。露天储备矿量分两级，分别为开拓矿量和备采（回采）矿量。,二级矿量分类,1.开拓矿量：指开拓工程已完成，出矿和废石运输系统已形成，并且具备了进行采矿准备工作的最下一个台阶以上的各个台阶矿量的总和。所谓开拓工程已完成，对于山坡露天，指完成入车段沟工程，对于深凹露天，指完成入车斜沟工程。2.备采（回采）矿量：为开拓工程的一部分，指在台阶上矿体的上面和侧面已被揭露出来的最小工作平台宽度以外能立即进行采矿工作的各台阶矿量的总和。详见下图。,有色金属采矿设计规范对二级矿量保有期的规定见下表。,生产中控制足够的二级矿量，是避免采剥
7、失衡的重要措施之一，在编制采剥计划时应予以高度重视。,六、编制进度计划所需的基础资料,1.台阶分层平面图，图中绘有每一台阶水平的地质界线（包括矿岩界线）和最终境界线；2.分层矿岩量表，表中列出最终境界内每一台阶水平的矿岩量以及矿石品位；3.开拓运输系统和采场内运输方式；4.采掘设备的配置和效率；5.矿石开采的损失率和贫化率；6.如果为改扩建项目，需矿山开采现状图；7.选厂生产能力、入选品位等；,8.开采顺序及露天矿开采要素，如最小工作平台宽度，工作帮构成要素等。,七、编制采掘进度计划前的准备工作,7.1确定合理的开采顺序 编制采剥进度计划之前，就应认真研究和确定合理的开采顺序，包括首采地段的选
8、择，接近矿体的方式，工程推进方向等。开采顺序选择更注重工程前期投入小，基建工程量和初期剥采比小，尽早获益，投产和达产时间短，降低开采的损失和贫化率等。,首采地段的选择,1.选择原则：首采地段应选择在矿体厚度大，品位高的富矿地段，同时覆盖层薄，基建剥离量少和开采技术条件好，也是必须考虑的，以便达到投入小和回报高的最终目标。2.实例：某矿床属大规模、低品位矿床。矿体埋藏较浅、覆盖层较厚。矿区内的四个矿化带内发现大小矿体215个，其中规模最大的3号矿带X号主矿体地表露头长度近1000m。根据X号矿体的埋藏条件及设计圈定的露天境界内矿岩量，X号矿体中部矿体比较厚大，覆盖层较薄，剥采比较小，勘探程度较高
9、，经过技术经济比较，确定首采地段选择X号矿体中部。基建期1年。,新水平降深方式的选择,新水平降深方式要结合开拓运输系统来选择。目前国内外大部分露天矿山采用汽车开拓运输系统，为新水平准备创造了灵活便捷的条件。,1.山坡露天降深方式：山坡露天时一般根据矿体倾向和地形条件，按段高沿地形开段沟。,2.深凹露天降深方式：深凹露天汽车运输根据需要可布置为移动坑线，能够采用沿矿体走向、垂直走向，双侧布置工作线，垂直、沿走向推进，灵活性好，开沟速度快还可在采场端帮垂直走向单侧或多向布置工作线，平行走向或多向推进。确定推进方向还可考虑（1）矿体品位分布，便于分采，配矿和运输。（2）矿岩力学性质，如主裂隙、节理方
10、向等，便于爆破，获得理想的块度并降低炸药消耗，图4-21矿体走向近WE，倾向N，倾角约30，工作线采用垂直矿体走向推进，便于配矿和运输。,7.2均衡生产剥采比,如图，露天矿按照一定的工作帮坡角缓帮开采时生产剥采比主要变化如下：,无论哪类矿床，矿山工程按不变的开采程序发展时，生产剥采比变化的共同规律为：由小到大，然后又逐渐减小的过程。露天矿的设备数量、人员数量和地面设施的规模，很大程度上决定于剥离高峰期的采剥总量，因此，设法推迟剥离高峰，降低高峰期的生产剥采比，削平剥离高峰，对减少基建投资，提高效益有重要意义。因此在编制采剥进度计划前，应分析露天采场各开采时段的矿岩量分布情况，对生产剥采比进行均
11、衡，尽量推迟剥离高峰，力求各时段的生产剥采比稳定。如下图：,影响生产剥采比变化的主要因素：,1.开采程序：包括首采地段、推进方向、掘沟位置等。不同的开沟位置、推进方向对基建工程量和生产剥采比的影响见下图。,2.开采参数：主要为工作帮坡角。当工作帮坡角由15增大到30时，其推迟剥岩作用和生产剥采比变化曲线如下：,综上，均衡生产剥采比主要应从调整开采程序和开采参数加以实现。通常在设计中研究数个可能的开采程序，选择一个综合经济效果最优的工作线推进方案和降深方式。开采参数的调整主要通过调整工作平台宽度，同时作业工作面数量等来加大或放缓工作帮坡角，以减小或加大生产剥采比，达到均衡剥采比的目的。陡帮开采主
12、要采用组合台阶开采和倾斜条带开采等方式加大工作帮坡角，推迟剥岩。另外，分期开采也是均衡生产剥采比的重要方式。,陡帮开采示意图：,7.3分期（区）开采,分期开采是将最终开采境界划分为几个小的中间境界，与全境界开采比，台阶在每一分期内只推进到相应的分期境界。当某一分期境界内地矿岩将近采完时，开始下一分期境界上部台阶的采剥，即开始分期扩帮或扩帮过渡，逐步过渡到下一分期境界内的正常开采。如此逐期开采，逐期过渡，直至推进到最后一个分期，即最终开采境界。分期开采往往将陡帮作为实施的手段之一。分期开采一期境界比最终境界小得多，可大大降低初期剥采比，减小初期投资，提高经济效益。,例：某矿区地表地形平缓，主矿体
13、呈直立状，其露天开采境界内上部台阶分层剥采比很大，某标高以上的岩石量占境界内总量77%以上，矿量却仅占境界内总矿量的41%，因此无论采用全境界缓帮或陡帮开采，初期剥离量都很大，当采用全境界缓帮开采时，投产第4年达为剥离高峰期，采用全境界陡帮开采，可推迟至第8年，而分4期开采可将剥离高峰期推迟至第18年，详见下图。,分期开采对生产技术手段和管理水平要求高，这主要体现在从一个分期向下一个分期的过渡上。分期间的过渡时间很重要，若太早则会增加前期剥岩量，达不到推迟剥岩的效果，若太迟则无法顺利过渡，造成严重欠剥离以致减产甚至停产。因此进度计划编制时，各个分期间的过渡时间以及过渡期内的采剥计划是编制的关键
14、。对分期开采的整体经济效益影响最大的四个参数：最佳分期数；各分期境界的最佳位置、大小和形状；相邻分期间的最佳过渡时间；分期内和分期间的最佳开采顺序。分期开采在国外得到十分广泛应用，如智利Zaldivar铜矿采用7区分期开采，蒙古Oyu Tolgoi铜金矿分9期开采，我国南芬铁矿、德兴铜矿等也采用分期开采。,八、采剥进度计划的编制,8.1编制方法,1.手工编制目前手工编制（CAD辅助）仍是国内编制采剥进度计划的主要手段，也是我们介绍的重点。,2.矿用软件编制运用Datamine、Gemcom等采矿软件进行计划编制。,8.2手工编制计划,长远计划编制计划编制从第1年开始，逐年进行。主要工作是确定各
15、水平在各年末的工作线位置，各年的矿岩采剥量和相应的挖掘机配置。主要步骤如下：1.在分层平面图上逐水平确定年末工作线位置。根据挖掘机的年生产能力，从露天矿上部第1个水平分层平面图开始，逐水平在图纸上画出年末工作线的位置，求出挖掘机在所涉及到台阶上的采掘量并计算本年度的矿岩采剥量及矿石平均品位。然后检验所涉及各台阶水平的推进线位置与矿岩产量及矿石品位是否满足相关约束条件，若不满足，则重新调整计算直至满足要。,2.确定新水平投入生产的时间。生产中上下相邻水平应保持足够的超前关系，只有当上水平推进到一定宽度，使下水平暴露出足够的作业面积时，才能在下水平开始掘沟。在上水平采出这一面积所需的时间即为下水平
16、滞后开采的时间。多水平同时作业时，应注意各水平推进速度的相互协调。有时受上水平局部地段运输条件或其他因素制约，会影响下水平的推进，一旦上水平条件允许后，应迅速将下水平工作线推进至正常位置，以免影响整个矿山的发展程序。,3.编制采掘进度计划表。从以上两步骤地结果可以得出各个台阶水平的采剥量、剥采比及矿石品位等信息，将这些数据绘制成采掘进度计划表。如下表。,4.绘制露天采出年末综合平面图。年末图是以地表地形图和分层平面图为基础，将各水平年末推进线、运输线路等加入图中绘制而成。图上主要包含坐标网、勘探线、采场以外地地形和矿岩运输线路、已揭露的矿岩界限、年末各台阶水平的工作线位置、采场内运输线路等。从
17、年末图上可以清楚地看到该年末的采场现状，如下图。,5.必要的文字说明。对采剥工艺，采剥顺序，进度计划表和年末图等进行必要的文字解释和补充说明。计划编制完成后应提交的成果：采掘进度计划表，采场年末综合平面图，文字说明等。长期计划也应是动态的，比如伴随采剥的进展，勘探数据不断更新，储量发生变化导致露天境界变化，或是从价格变化也可能导致矿床经济模型变化，都会引起采掘进度计划的调整。在实际生产中，由于品位储量估算和矿体圈定的误差、技术经济条件的变化及不可预料情况的发生，通常需要对原采掘进度计划加以修改。,短期计划和日常计划的编制短期计划和日常计划的编制与长远计划编制方法类似，只不过是有长远计划作为参考
18、和约束，将时间间隔缩短，跨度通常为1季度或几个月，另外还需考虑设备位置与移动、短期配矿、运输通道等更为具体的约束条件。,8.3软件编制方法,常用软件国外软件：Gemcom、Minesight、Datamine等。国内软件：Dimine、3Dmine等。目前国际上部分采矿软件进入中国矿业界情况如下：,1.软件编制的特点：使用软件进行露采设计中，境界优化和进度计划有着十分密切的关系，亦可认为境界优化是进度计划的初始环节，长期计划与优化涉及多因素，通过优化产生最终露天坑和最佳块段开采序列。可以自动或人工干预对如生产能力、时间表、限制条件、配矿和产量目标等约束调整，进行分区，还考虑堆存和再利用，并能考
19、虑随着时间的变化因素如市场价格、成本和贴现率的变化，最终得出矿山寿命期内以年度为单位的开采进度安排或标记开采时间、顺序号的块序列或实体分期序列。,软件编制长远计划,一些软件将分期、配矿和进度计划集成为全局性露天矿设计工具。应用境界优化作出的设计能清楚地表明应在何时、何处，如何采出某些矿体达到价值最优和产量目标。实际上目前经软件优化生成都实体分期已逐渐趋小，除以年度或分期段分别表示外，与长期计划之间已无明显界限，给传统的分期概念带来异变。,2.软件编制的主要过程 软件支持的进度优化一般由用户给定时间表、工作日历表、产量等目标值。用户可用数学表达式定义产率或比率作为目标值，输入模块中包含的任一属性
20、可用于检测时间表或定义进度目标。如入选矿量、品位和采剥比目标可连同计算配矿、贫化和其他多参数目标的复杂公式一并快速给定。具体过程见以下例子。,例：国内某露天矿在优化的境界内根据确定的合理分期，制定进度计划。用到的基础数据有（1）年度计划矿岩量、工作天数、日工作小时数；（2）年度允许的扩帮范围；（3）设备型号、数量；（4）各卸载点位置、数量；（5）设备作业费用；（6）贴现率。得出年度采剥量、剥采比、矿石中各种有价值元素品位、设备投入量、作业时间、各项生产成本及矿山的利润值。其过程中有时对某一年作业量或出矿品位不很满意，就必须回头去调整开采分期范围，再做长远计划。以矿石产量均衡为约束条件，计划结果
21、如图。,软件编制短期计划和作业计划,1.概念：短期计划是将长期计划转为中期、短期计划，作业计划是将短期计划转为作业计划，满足产量目标、配矿需求和其他约束条件。应用软件可便利应对露天矿多分期、多业主的采掘进度计划编制。,软件支持的作业计划可理解为：将长期计划的分期或实体分期再细分到具有开采顺序属性的期台阶体。根据作业条件将应同时采出的期台阶体集合，分层标注属性，构成满足产量条件要求的详细开采序列。计划目标是反映一套产率和比率值，如开采速度、产量定额、配矿、运输和其他。虽然效益和NPV最大不是短期计划考虑的重点，但当多个方案均满足作业需求时，要将其作为作业计划的选择。,2.作业计划一般要求的条件：
22、已经输入计算机的地质和经济数据，包括已由境界优化得出的结果；矿山寿命期内长期计划，优化的开采序列等相关内容。,3.编制步骤：输入矿山寿命期的时间表或预期内（如2年）计划编制的块模型，输入开采体（若干作业段和作业块），检查报告确认所有开采资料是否包含在作业段边界信息中，定义矿山的分期和作业段的（可选）的属性，设定时间目标和开采目标，一次或多次优化，按要求输出开采序列。一些软件的输出还配有甘特图等形象的进度图表，并支持生产执行中的监控。,九、实例,9.1例1：多宝山铜矿长期计划编制 多宝山铜矿床属大规模、低品位斑岩型铜矿床。设计开采的矿权范围内的3#矿带号矿体是矿区中规模最大的矿体，矿体在延深方向
23、上呈巨大的透镜体状，其厚度中部最大，上部次之，下部变薄，矿体上部埋藏较浅部分采用露天开采，矿体下部埋藏较深部分采用地下开采。多宝山铜矿设计采选生产规模为25000t/d，750万t/a。矿体横、纵剖面见下图。,1.首采地段选择 从剖面图上可知，号矿体中部矿体比较厚大，覆盖层较薄，剥采比较小，勘探程度较高，经过技术经济比较，首采地段选择在号矿体覆盖层较薄，矿体比较厚大，在走向上的矿体中部。,2.分期开采由于地表地形平缓，其露天开采境界内上部台阶的分层剥采比很大，其中280标高以上的废石量占整个境界内废石量的83%以上，而矿石量仅占境界内总矿石量的54%，因此，无论采用传统的全境界缓帮开采，还是采
24、用一般的全境界陡帮开采，矿山开采初期都要剥离大量的废石，并且在矿山投产后很短的时间内便面临剥离高峰期，从而严重影响该资源开发的经济效益。因此，为了减少矿山基建及生产初期剥离量，降低投资，提高该资源开发的经济效益，设计采用分期陡帮开采。,3.采剥工艺,为了进一步实现推迟剥离废石的目标，在每期露天开采境界范围内及境界扩帮过渡阶段，剥离均采用组合台阶作业。为保证露天采场持续稳定出矿，采矿一般采用缓帮作业，并且在开采过程中始终保持露天采场下部有两个采矿台阶，且具有适当的宽度，以保证保有足够的备采矿量。,采矿作业工作面主要参数如下：台阶高度：15m工作台阶坡面角：7075最小工作平盘宽度：45m最小工作
25、线长度：120m采矿作业帮坡角：10剥离作业工作面主要参数如下：台阶高度：15m工作台阶及缓采台阶坡面角：7075最小工作平盘宽度：45m最小工作线长度：120m缓采台阶平台宽度：25m组合台阶数（最多）：4个剥离作业帮坡面角：23,4.采剥进度计划,首期露天开采境界服务年限为9a，第一年剥采比3.44t/t，第二第五年剥采比为2.66t/t，第6年开始进行第二期扩帮开采，剥采比提高到3.01t/t，第7年，剥采比提高到3.33t/t，从第8年剥采比再进一步提高到4.15 t/t，一直到第13年。第二期境界服务年限9a，生产第15年开始向第三期境界过渡；第三期境界服务年限8a，生产第22年向第
26、四期境界过渡；第四期境界服务年限8a，第34年露天矿开采结束。,5.编制步骤,（1）分层平面图上布置工作线并计算矿岩量。（2）确定新水平投产时间。（3）编制采掘进度计划表。（4）绘制年末综合图。（5）文字说明。,生产第1年年末图,生产第2年年末图,生产第3年年末图,生产第4年年末图,生产第5年年末图,9.2例2：锦丰金矿季度计划编制,十、集团公司采掘技术计划管理办法要求的计划编制主要内容：10.1文字说明上年度采剥技术计划执行情况，本年度采剥技术计划编制的原则和依据。地质测量部分。叙述计划年度中采剥地段的地质概况；拟定生产地质勘探计划；说明按勘探程度分级的阶段矿产储量计算和按采矿准备程度的二级
27、矿量计算成果。采矿部分。叙述开拓方法，开段沟布置，采剥工程进度安排及其比例关系；简述使用的采矿方法，存在问题及改进意见。安全和环境保护技术部分。拟定雨季防洪排水措施计划，采区和排土场边坡稳定措施计划；拟定其他的安全和环境保护措施计划。,技术经济部分。制定各项技术经济指标，包括效率、采矿损失率、矿石贫化率、质量指标（包括原矿品位、精矿品位）、选矿回收率、材料及燃料消耗定额、产品成本（包括原矿、精矿）等。机电及辅助生产部分。进行水、电的平衡。说明主要设备的大修、中修项目及时间安排。拟定采区公路养护措施计划。技术组织措施及其它部分。拟定为保证年度采剥技术计划的实现与全面完成计划所采取的技术组织措施的
28、项目及内容。拟定年度更新改造资金使用计划。,10.2附图期初和期末矿区采剥工程综合平面图；有代表性的勘探线剖面图（要标明推进线）；二级矿量分布图；采剥工艺改进的新方案图（单报施工图和施工组织方案）；重点技术措施项目设计图；排土场推进线平面图；生产探矿工程布置图。,10.3附表矿山采掘（剥）技术计划汇总表；矿山生产矿量平衡表；其他表格各矿山企业可根据自身特点制定。比如按勘探程度分级储量表；勘探工程计划及预期效果表；各台阶采矿、剥离作业计划一览表；排土作业计划表；主要采掘设备平衡及大、中修计划表；主要材料工艺消耗量计划表；矿石单位成本计划表；年度更新改造资金计划表。本讲义编写中，得到厦门紫金设计公司郭燕忠的大力支持，表示由衷的感谢。,谢 谢！,
