前言
在采矿工程领域,矿井资源 / 储量分类是一项至关重要的基础工作,它如同基石一般,支撑着整个采矿活动的规划、设计与运营。准确的资源 / 储量分类,不仅能够为矿山企业提供关键的决策依据,还直接关系到资源的合理开发利用、经济效益的实现以及可持续发展目标的达成。
从宏观角度来看,矿井资源 / 储量分类是对地下矿产资源的一种科学梳理与界定。通过分类,我们能够清晰地了解到不同类型资源的特性、数量以及可利用程度,这对于合理规划矿山建设规模、确定开采方案以及安排生产接续等方面都具有不可替代的指导作用。在进行矿井设计时,需要依据资源 / 储量的分类情况来确定矿井的生产能力、服务年限以及开拓方式等关键参数,确保矿井在未来的运营过程中能够高效、稳定地生产。
从微观层面而言,矿井资源 / 储量分类有助于矿山企业精准把握资源状况,实现资源的优化配置。不同类别的资源在开采难度、成本以及市场价值等方面存在差异,通过分类可以针对性地制定开采策略,优先开采经济价值高、开采条件优越的资源,提高企业的经济效益。对资源 / 储量的动态监测与更新也依赖于科学的分类体系,能够及时反映资源的变化情况,为企业的生产调整提供依据。
(图片来自慕课中国矿业大学 采矿学 屠世浩、方志军、郑西贵、王旭峰、彭洪阁、袁永)
可行性评价在矿井资源 / 储量分类中占据着举足轻重的地位,它主要涵盖概略研究、预可行性研究和可行性研究三个阶段 ,各个阶段层层递进,对资源开发决策产生着深远影响。
概略研究是可行性评价的初始阶段,犹如一场机会探寻之旅。在这个阶段,由于缺乏精准的参数和详尽的资料,研究人员通常会参考我国矿山长期积累的经验数据,如矿石品位、矿体厚度、埋藏深度等指标,同时依据同类矿山的生产情况来估算采矿成本。其核心目的是快速判断资源开发是否存在潜在投资机会,为后续是否开展更深入的勘查工作或者制定长远规划提供初步参考。在对某一新发现的矿产区域进行评估时,通过概略研究,若发现该区域的资源特征与周边已成功开发的矿山具有一定相似性,且初步估算的开采成本在可接受范围内,那么就可能会吸引投资者进一步关注,从而为后续的勘查和开发工作开启大门。不过,由于概略研究的局限性,其所估算的资源量仅具有内蕴经济意义,不确定性较高。
随着研究的深入,便进入到预可行性研究阶段。这一阶段是对矿床开发经济意义的初步探索,其结果将直接决定该矿床是否值得进入勘探阶段,或者是否需要开展更详细的可行性研究。在进行预可行性研究时,通常需要有详查或勘探后获取的矿产资源 / 储量数据作为支撑,同时还需要实验室规模的加工选冶试验资料,以及通过参考价目表或对比类似矿山开采所获得的数据来估算成本。此阶段的研究内容与可行性研究基本相同,但在详细程度上稍逊一筹。在评估一个拟开发的矿山项目时,预可行性研究需要综合考虑诸多因素,包括资源储量的可靠性、开采技术的可行性、市场需求和价格走势等。只有当这些因素都显示出较好的前景时,项目才有可能继续推进。
可行性研究则是对矿床开发经济意义的深度剖析,是投资决策的关键依据。在这个阶段,研究人员需要对资源条件进行全面且细致的分析,充分考量地质、工程、环境、法律和政府经济政策等多方面因素的影响。具体来说,要对企业生产规模、开采方式、开拓方案、选冶工艺流程、产品方案、主要设备选择、供水供电、总体布局和环境保护等方面展开深入调查研究、详细分析计算,并进行多方案对比。在确定投资、生产经营成本、销售收入、利润和现金流入流出等关键指标时,需依据当时的市场价格,确保数据的时效性和准确性。以某大型矿山的可行性研究为例,研究团队不仅要对矿山的地质构造、矿体分布进行详细勘查,还要根据市场需求和技术发展趋势,选择最适合的开采和选冶技术,同时制定完善的环境保护措施,以确保项目在经济、技术和环境等多方面都具有可行性。只有通过严谨的可行性研究,才能为投资决策提供坚实的保障,降低投资风险,实现资源的有效开发和利用。
经济意义在矿井资源 / 储量分类中是衡量资源价值和开发可行性的关键维度,它主要包括经济的、边际经济的、次边际经济的、内蕴经济的和经济意义未定的这几种类型,每种类型都从不同角度反映了资源的经济属性。
经济的资源是指其数量和质量依据符合市场价格确定的生产指标进行计算,在当前市场条件下,开采技术可行、经济合理,且环境等其他条件允许。这类资源具有明确的开发价值,能够为企业带来稳定的收益。每年开采矿产品的平均价值足以满足投资回报的要求,或者在政府补贴和(或)其他扶持措施条件下,开发具备可行性。一些位于交通便利、市场需求旺盛地区的优质矿产资源,其开采成本相对较低,市场售价较高,开采这类资源能够为企业创造丰厚的利润,属于典型的经济资源。
边际经济的资源在当前可行性研究或预可行性研究时,开采并不经济,但接近盈亏边界。这类资源的开发可行性在很大程度上依赖于未来技术、经济、环境等条件的改善,或者政府给予的其他扶持政策。某些低品位的矿产资源,由于当前开采技术的限制,开采成本较高,导致在现有市场价格下开采无利可图。然而,随着技术的进步,未来可能会出现更高效的开采和选矿技术,降低开采成本;或者市场价格上涨,使得开采这类资源变得有利可图。此外,政府为了鼓励资源开发,可能会给予税收优惠、补贴等扶持措施,从而使边际经济的资源具备开发价值。
次边际经济的资源在当前开采既不经济,技术上也不可行,需要大幅度提高矿产品价格或者技术进步使成本降低后,才有可能变为经济的。这类资源的开发面临较大的挑战,需要等待外部条件的重大改变。一些深部埋藏、矿石性质复杂的矿产资源,目前的开采技术难以有效开采,且开采成本极高,远远超出了市场价格所能承受的范围。只有当出现新的开采技术,能够降低开采难度和成本,或者市场对该矿产品的需求大幅增加,导致价格大幅上涨时,才有可能考虑对这类资源进行开发。
内蕴经济的资源仅通过概略研究进行了初步的投资评价,尚未开展可行性研究或预可行性研究。由于存在较多不确定因素,无法准确判断其属于经济的、边际经济的还是次边际经济的类型。在矿产勘查的早期阶段,对某一区域的资源进行初步评估时,由于掌握的资料有限,只能通过概略研究对其经济意义进行大致判断。此时,该区域的资源就属于内蕴经济的,其开发价值需要进一步的研究和论证。
经济意义未定的资源仅指预查后预测的资源量,属于潜在矿产资源,目前无法确定其经济意义。在预查阶段,通过区域地质和(或)物化探异常研究结果、初步野外观测、极少量工程验证结果以及与地质特征相似的已知矿床类比等方式,预测出可能存在的资源量。但由于缺乏足够的勘查工作和详细资料,无法对其经济意义进行评估。这些资源具有一定的潜在价值,但需要进一步的勘查和研究来确定其是否具有开发可行性。
地质可靠程度是矿井资源 / 储量分类的重要基础,它反映了矿产勘查阶段工作成果的精度差异,主要分为探明的、控制的、推断的、预测的四种类型,每种类型在资源储量评估中都有着独特的意义。
(图片来自慕课中国矿业大学 采矿学 屠世浩、方志军、郑西贵、王旭峰、彭洪阁、袁永)
探明的地质可靠程度意味着在矿区的勘探范围内,通过加密各种采样工程,详细查明了矿床的地质特征,包括矿体的形态、产状、规模、矿石质量、品位及开采技术条件等,矿体的连续性已经确定,矿产资源数量估算所依据的数据详尽,可信度高。在某一矿区经过长期、深入的勘探工作后,对矿体的各个方面都有了全面、准确的了解,能够精确地圈定矿体边界,确定矿石的质量和品位分布,此时所评估的资源储量具有较高的可靠性,为矿山的设计和开发提供了坚实的依据。
控制的地质可靠程度是指对矿区的一定范围依照详查的精度基本查明了矿床的主要地质特征、矿体的形态、产状、规模、矿石质量、品位及开采技术条件,矿体的连续性基本确定,矿产资源数量估算所依据的数据较多,可信度较高。在详查阶段,通过系统的勘查工作,对矿体的整体情况有了较为清晰的认识,但相较于探明阶段,在某些细节方面可能还存在一定的不确定性。不过,基于控制的地质可靠程度所估算的资源储量,已经能够为矿山的总体规划和项目建议书的编制提供重要参考。
推断的地质可靠程度是指对普查区按照普查的精度大致查明矿产的地质特征以及矿体(矿点)的展布特征、品位、质量,也包括那些由地质可靠程度较高的基础储量或资源量外推的部分。由于信息有限,不确定因素多,矿体(点)的连续性是推断的,矿产资源数量的估算所依据的数据有限,可信度较低。在普查阶段,通过露头检查、地质填图、数量有限的取样工程及物化探方法等,对矿体有了初步的认识,但还需要进一步的勘查工作来验证和完善。基于推断的地质可靠程度所估算的资源储量,通常用于判断该区域是否具有进一步详查的价值,为后续的勘查工作提供方向。
预测的地质可靠程度是指对具有矿化潜力较大地区经过预查得出的结果。在有足够的数据并能与地质特征相似的已知矿床类比时,才能估算出预测的资源量。预测的资源量属于潜在矿产资源,其可靠性最低,主要用于在早期阶段发现具有潜在开发价值的区域,为后续的勘查工作提供线索。在一个新的区域进行地质调查时,通过对区域地质背景的分析和物探、化探异常的发现,初步判断该区域可能存在矿产资源,并根据已有的经验和数据进行类比,估算出预测的资源量。但这仅仅是一种初步的判断,需要通过进一步的勘查工作来证实。
在矿井资源 / 储量分类体系中,分类编码(111 - 334)犹如一把精准的钥匙,能够帮助我们深入理解资源储量的性质和特点。这些编码中的每一位数字都蕴含着特定的信息,通过对它们的解读,我们可以全面了解资源的经济意义、可行性评价阶段以及地质可靠程度。
(图片来自慕课中国矿业大学 采矿学 屠世浩、方志军、郑西贵、王旭峰、彭洪阁、袁永)
以编码 111 为例,第 1 位数字 1 表示经济意义为经济的,意味着在当前市场条件下,开采该资源技术可行、经济合理,且环境等其他条件允许;第 2 位数字 1 表示可行性评价阶段为可行性研究,表明对该资源的开发进行了全面、深入的研究,包括对地质、工程、经济、环境等多方面因素的综合考量;第 3 位数字 1 表示地质可靠程度为探明的,说明在矿区的勘探范围内,通过加密各种采样工程,详细查明了矿床的地质特征,矿体的连续性已经确定,矿产资源数量估算所依据的数据详尽,可信度高。这种编码方式简洁明了,能够快速传达资源的关键信息,为矿山企业的决策提供重要依据。
再看编码 2M22,第 1 位数字 2M 表示边际经济的,即该资源在当前可行性研究或预可行性研究时,开采并不经济,但接近盈亏边界;第 2 位数字 2 表示预可行性研究阶段,表明对矿床开发经济意义进行了初步探索;第 3 位数字 2 表示控制的地质可靠程度,意味着对矿区的一定范围依照详查的精度基本查明了矿床的主要地质特征、矿体的形态、产状、规模、矿石质量、品位及开采技术条件,矿体的连续性基本确定,矿产资源数量估算所依据的数据较多,可信度较高。通过这个编码,我们可以清晰地了解到该资源的开发前景和面临的挑战,为后续的决策提供参考。
在实际应用中,通过对分类编码的分析,矿山企业可以根据资源的不同特点制定相应的开发策略。对于经济的、探明的资源,优先进行开发,以获取最大的经济效益;对于边际经济或次边际经济的资源,加强技术研发和成本控制,等待市场条件改善或技术进步后再进行开发;对于地质可靠程度较低的资源,加大勘查力度,提高资源的可靠性,为未来的开发奠定基础。
以某井工煤矿为例,该煤矿最低估算厚度为 0.8 米,最低可采厚度为 1.3 米 。在矿区的不同区域,根据勘查工作的详细程度和地质条件的差异,呈现出不同的资源储量分类情况。
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在部分区域,通过加密采样工程,详细查明了矿床的地质特征,矿体的形态、产状、规模等信息都得到了准确掌握,矿石质量、品位及开采技术条件也清晰明确,矿体连续性确定,符合探明的地质可靠程度标准。这些区域的资源储量被划分为 331,即探明的内蕴经济资源量。这意味着在当前阶段,虽然对资源的地质情况有了深入了解,但由于仅进行了概略研究,尚未开展可行性研究或预可行性研究,不确定因素较多,无法准确判断其经济意义,所以属于内蕴经济资源。
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随着勘查范围的扩大,一些区域的勘查工作达到了详查精度,基本查明了矿床的主要地质特征、矿体的形态、产状、规模、矿石质量、品位及开采技术条件,矿体的连续性基本确定,这些区域的资源储量被划分为 332,即控制的内蕴经济资源量。相较于 331 区域,332 区域的勘查程度更高,数据更多,可信度也更高,但同样因为缺乏可行性研究,经济意义尚不明确。
在勘查工作相对薄弱的区域,仅通过露头检查、地质填图、少量取样工程及物化探方法等进行了大致的勘查,对矿体的认识较为初步,不确定因素多,矿体的连续性是推断的,这些区域的资源储量被划分为 333,即推断的内蕴经济资源量。这类资源量的可信度较低,需要进一步的勘查工作来验证和完善。
通过该井工煤矿的案例可以看出,在实际开采中,对于 331 类资源,由于其地质情况明确,在后续的可行性研究中,如果确定其经济可行,可优先安排开采;对于 332 类资源,可在进一步补充勘查和可行性研究的基础上,根据经济评估结果,合理安排开采顺序;对于 333 类资源,则需要加大勘查投入,提高地质可靠程度,再评估其开采价值。
在某断陷盆地进行煤炭普查时,发现该区域煤炭资源丰富,但不同区域的地质条件和开采条件存在差异,导致资源储量分类在不同开采条件和经济指标下发生变化。
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在初步可行性研究阶段,对于一个设计井型为 20M/ta 的项目,经过评估发现其净现值(NPV)小于 0,属于次边际经济项目。在这种情况下,该区域的部分资源储量被划分为 2S22,即次边际经济的、预可行性研究阶段的、控制的资源量。这表明在当前的技术和经济条件下,开采这些资源不经济且技术不可行,需要等待外部条件的改善,如矿产品价格大幅提高或技术进步使成本降低后,才有可能进行开发。
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当设计井型调整为 15Mt,经过重新评估,该项目的净现值(NPV)大于等于 0,平均收益率大于内部收益率(IRR)且大于 0,属于边际经济项目。此时,资源储量分类发生了变化,部分区域被划分为 2M22,即边际经济的、预可行性研究阶段的、控制的资源量。这说明在当前条件下,开采这些资源虽然接近盈亏边界,但未来随着技术、经济、环境等条件的改善,或者政府给予扶持政策,就有可能变得经济可行。
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当井型进一步调整为 10Mt 时,项目的净现值(NPV)大于等于 0,内部收益率(IRR)大于平均收益率,属于经济项目。相应地,资源储量分类再次改变,部分区域被划分为 122b,即经济的、预可行性研究阶段的、控制的基础储量(未扣除设计、采矿损失的可采储量)。这表明在这种情况下,开采这些资源在技术上可行、经济上合理,且环境等其他条件允许,具备了实际开发的价值。
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从这个案例可以清晰地看出,资源储量分类会随着开采条件和经济指标的变化而动态调整,这对于项目决策具有重要影响。在项目规划阶段,需要综合考虑各种因素,对资源储量分类进行准确评估,以便做出科学合理的决策。对于边际经济和次边际经济的项目,需要谨慎评估其未来的发展潜力和风险,而对于经济项目,则可以加快推进开发进程,实现资源的有效利用和经济效益的最大化。
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某露天煤矿在进行资源储量分类和开采方案设计时,充分考虑了地质条件、资源分布以及经济可行性等因素。该煤矿通过详细的地质勘探,对矿区的煤层分布、厚度、质量等进行了全面了解。
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在资源储量分类方面,根据勘查结果,部分区域由于进行了详细的勘探工作,查明了矿床的地质特征,矿体连续性确定,且进行了可行性研究,确定开采经济合理,这些区域的资源储量被划分为 111b,即经济的、可行性研究阶段的、探明的基础储量(未扣除设计、采矿损失的可采储量)。而在一些勘查程度稍低,但基本查明了矿床主要地质特征的区域,资源储量被划分为 332,即控制的内蕴经济资源量。在勘查工作相对较少的区域,资源储量则被划分为 333,即推断的内蕴经济资源量。
(图片来自慕课中国矿业大学 采矿学 屠世浩、方志军、郑西贵、王旭峰、彭洪阁、袁永)
在开采方案设计上,露天煤矿具有自身的特点。由于矿体埋藏较浅,采用露天开采方式能够充分利用资源,提高开采效率。在开采过程中,首先进行剥离作业,将覆盖在矿体上的表土和岩石剥离,然后进行采矿作业。通过合理规划开采顺序和运输路线,确保了开采工作的高效进行。采用大型挖掘机和运输车辆,能够快速地将矿石从采场运输到选矿厂进行加工处理。
从经济可行性角度来看,露天煤矿的开采成本相对较低,生产能力大。由于露天开采能够直接暴露矿体,便于采用大型设备进行作业,使得开采效率大幅提高,单位成本降低。与井工煤矿相比,露天煤矿的通风、排水等费用较低,且能够更好地实现资源的综合利用,提高经济效益。露天煤矿在资源利用方面也具有优势,能够更充分地回收矿石中的有用成分,减少资源浪费。
矿井资源储量分类在采矿决策中起着举足轻重的关键指引作用。在开采方案选择方面,不同的资源储量类别和地质条件决定了开采方式的差异。对于储量丰富、地质条件稳定且埋藏较浅的矿体,露天开采往往是首选方案,因为这种方式能够充分利用资源,提高开采效率,降低成本。像前文提到的露天煤矿案例,通过对资源储量的详细分类和勘查,确定了矿体的分布和特征,从而采用露天开采方式,实现了高效的资源开发。而对于埋藏较深、地质条件复杂的矿体,则需要采用井工开采方式,并根据具体情况选择合适的采煤方法,如综采、普采或炮采等。
设备选型也紧密依赖于矿井资源储量分类。资源储量的规模和开采条件决定了所需设备的类型和规格。对于大规模的资源储量,需要配备大型、高效的采矿设备,以提高生产效率和降低成本。在大型煤矿中,采用大型采煤机、刮板输送机和液压支架等设备,能够实现高产高效的开采。而对于小型矿点或资源储量有限的区域,则可选择小型、灵活的设备,以适应不同的开采需求。
生产计划制定同样离不开矿井资源储量分类的指导。准确的资源储量数据是确定生产规模、开采顺序和开采进度的重要依据。通过对资源储量的分析,能够合理安排各采区的开采时间和产量,确保矿井生产的连续性和稳定性。优先开采经济价值高、开采条件好的资源,既能保证企业的经济效益,又能为后续的开采工作提供保障。在制定生产计划时,还需要考虑资源储量的变化情况,及时调整计划,以适应实际生产的需要。
矿井资源储量分类在资源管理与可持续发展中具有不可替代的核心作用。在资源合理规划方面,它为资源的优化配置提供了科学依据。通过对资源储量的分类和评估,能够清晰地了解不同类型资源的分布和特点,从而制定合理的开采计划,避免资源的浪费和过度开采。对于经济的、探明的资源,优先安排开采,充分发挥其经济价值;对于边际经济或次边际经济的资源,在技术和经济条件允许的情况下,进行合理开发;对于地质可靠程度较低的资源,加强勘查工作,提高资源的可靠性,为未来的开发奠定基础。
在资源保护方面,矿井资源储量分类有助于实现资源的有效保护。通过对资源储量的动态监测和分析,能够及时发现资源开采过程中存在的问题,采取相应的措施加以解决。在开采过程中,严格控制资源的损失率,提高资源的回收率,减少资源的浪费。合理规划开采区域,避免对周边环境和生态造成破坏,实现资源开发与环境保护的协调发展。
从可持续发展的角度来看,矿井资源储量分类对矿业的长期发展至关重要。它为矿业的可持续发展提供了基础保障,确保资源的长期稳定供应。通过科学的资源储量分类和管理,能够合理安排资源的开采和利用,延长矿山的服务年限,促进矿业的可持续发展。加强资源的综合利用,提高资源的附加值,实现资源的高效利用和循环利用,也是矿业可持续发展的重要举措。
矿井资源 / 储量分类是采矿工程领域的关键环节,它基于可行性评价阶段、经济意义和地质可靠程度等多维度依据,构建了一套科学严谨的分类体系。通过对分类编码的深入解读以及实际案例的分析,我们清晰地认识到其在采矿决策、资源管理与可持续发展中的核心作用。
(图片来自慕课中国矿业大学 采矿学 屠世浩、方志军、郑西贵、王旭峰、彭洪阁、袁永)