一、前言
我國(guó)近年來(lái)露天礦開(kāi)采的方案很多，就探討露天礦開(kāi)采的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，如合理生產(chǎn)規(guī)模、開(kāi)采工藝、開(kāi)采程序和開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)等，給出了實(shí)用決策模型，就能在實(shí)際應(yīng)用中取得滿意的效果。相信本文的優(yōu)化方案會(huì)對(duì)我國(guó)近年來(lái)合理開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源具有一定的實(shí)用價(jià)值。露天開(kāi)采方案涉及的因素很多，諸如地質(zhì)、地理、氣候、經(jīng)濟(jì)等條件，無(wú)不影響露天開(kāi)采方案，開(kāi)采方案因其構(gòu)成因素的種種變化，而使方案數(shù)量多不勝舉，在眾多的開(kāi)采方案中，能否含有最優(yōu)方案和怎樣找出最優(yōu)方案?這就是本文探討的課題。
露天開(kāi)采方案的技術(shù)因素分析在一定的礦床地質(zhì)條件下，任何一個(gè)露天開(kāi)采方案都是由許多技術(shù)因素構(gòu)成的，包括設(shè)備選型、開(kāi)采參數(shù)、開(kāi)采程序、開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)、總平面布置和選礦等，這些因素是相關(guān)的，某一因素發(fā)生變化，往往會(huì)影響到其他因素的變化和總的經(jīng)濟(jì)效果，上述因素的變化可產(chǎn)生出眾多的開(kāi)采方案，例如，僅按以上每個(gè)因素有三種可能的變化計(jì)算，就可以派生出萬(wàn)余個(gè)方案。為了在擬定露天開(kāi)采方案的最優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，該方法可以直接對(duì)露天開(kāi)采的最終開(kāi)采境界、長(zhǎng)期開(kāi)采計(jì)劃(即開(kāi)采順序)、生產(chǎn)能力和開(kāi)采壽命等重要參數(shù)實(shí)施以最大凈現(xiàn)值為目標(biāo)的同時(shí)優(yōu)化。但是， 應(yīng)做到在有限的開(kāi)采方案中不要有重大的遺漏。
二、構(gòu)成露天開(kāi)采方案的主要技術(shù)因素
在一定的礦床地質(zhì)條件下， 任何一個(gè)露天開(kāi)采方案都是由許多技術(shù)因素構(gòu)成的， 礦山生產(chǎn)能力、設(shè)備選型、開(kāi)采參數(shù)、開(kāi)采程序、開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)、總平面布置、選礦等。這些因素之間是相關(guān)的，某一因素發(fā)生變化， 往往會(huì)影響到其他因素的變化和總的經(jīng)濟(jì)效果。這些因素的變化可產(chǎn)生出無(wú)限的開(kāi)采方案。如果以某個(gè)因素僅有三種可能的變化計(jì)算，由上列因素就可以派生出上萬(wàn)個(gè)方案，這對(duì)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行開(kāi)采方案優(yōu)化來(lái)說(shuō)， 也是十分繁重和不經(jīng)濟(jì)的。
為了在擬定露天開(kāi)采方案的過(guò)程中不遺漏最優(yōu)的開(kāi)采方案， 以及盡可能減少設(shè)計(jì)和計(jì)算工作量， 應(yīng)區(qū)分主要因素和次要因素，抓住影響全局的主要因素， 就能把握住最優(yōu)的開(kāi)采方案。
構(gòu)成露天開(kāi)采方案的主要技術(shù)因素為開(kāi)采工藝、開(kāi)采程序和開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)。在某開(kāi)采工藝條件下， 可采取不同的開(kāi)采程序， 從中得出最優(yōu)的開(kāi)采程序。最優(yōu)開(kāi)采程序的主要標(biāo)志為露天礦生產(chǎn)過(guò)程中剝離量的逐年分配比較有利， 即礦山基建工程量小， 初期生產(chǎn)剝采比小和露天礦的盈利的現(xiàn)值大。在某一開(kāi)采程序條件下， 可以采取不同的開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)。開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)在露天開(kāi)采過(guò)程中是動(dòng)態(tài)變化的， 一方面它應(yīng)滿足露天礦在一定的開(kāi)采程序條件下礦山工程不同發(fā)展時(shí)期建立運(yùn)輸通道的需要， 另一方面應(yīng)力求礦巖的運(yùn)距短和開(kāi)拓工作量小。
同一開(kāi)采工藝條件下， 由于設(shè)備選型和開(kāi)采參數(shù)不同， 也將派生出許多子方案。開(kāi)采程序是露天開(kāi)采方案中很活躍的因素。在一定的露天開(kāi)采境界范圍內(nèi)， 可以全境界開(kāi)采， 分區(qū)開(kāi)采或分期開(kāi)采， 可以有不同的開(kāi)段溝位置， 不同的工作線推進(jìn)方向和礦山工程延深方向， 以及不同的臺(tái)階劃分方式，工作幫結(jié)構(gòu)和工作幫坡角等。這些都將影響露天礦的礦山基建工程量、生產(chǎn)剝采比和運(yùn)距。在以靜態(tài)經(jīng)濟(jì)分析為基礎(chǔ)的情況下，只要開(kāi)采境界不變， 采剝總量是一個(gè)常數(shù)，剝離時(shí)間早晚沒(méi)有經(jīng)濟(jì)意義， 而趨向于以較均衡的生產(chǎn)剝采比進(jìn)行生產(chǎn)， 以減小采剝生產(chǎn)能力的峰值及其相應(yīng)的設(shè)備數(shù)量和地面設(shè)施。而從動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)分析的觀點(diǎn)， 則開(kāi)采程序的優(yōu)選能為露天礦提供最大的盈利凈現(xiàn)值，有利于積累資金和擴(kuò)大再生產(chǎn)， 對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是有實(shí)際意義的， 應(yīng)引起重視。
應(yīng)指出，露天礦的礦石生產(chǎn)能力是一個(gè)重要因素。一般情況下它是根據(jù)礦山企業(yè)規(guī)模由設(shè)計(jì)部門制定的， 設(shè)計(jì)中按規(guī)定的礦石生產(chǎn)能力擬定開(kāi)采方案， 雖然因此也影響開(kāi)采方案，但不涉及更多的生產(chǎn)能力方案。在可行研究階段， 有時(shí)需對(duì)礦石生產(chǎn)能力進(jìn)行論證， 這時(shí)對(duì)開(kāi)采方案的影響增大。 在可行性研究階段， 對(duì)礦石生產(chǎn)能力進(jìn)行論證是非常必要的。露天開(kāi)采境界與露天開(kāi)采技術(shù)水平及露天開(kāi)采與地下開(kāi)采技術(shù)的相對(duì)水平有關(guān)， 是與露天開(kāi)采工藝密切相關(guān)的。露天開(kāi)采工藝和露天開(kāi)采的技術(shù)水平將影響露天礦的投資和成本，從而影響露天開(kāi)采境界， 但是， 開(kāi)采方案是在一定的開(kāi)采境界的基礎(chǔ)上擬定的，因此， 應(yīng)先根據(jù)預(yù)定采用的開(kāi)采工藝和技術(shù)裝備水平， 參考類似礦山的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)或預(yù)測(cè)的指標(biāo)， 初步確定露天開(kāi)采境界， 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行露天開(kāi)采方案的優(yōu)化。開(kāi)采方案優(yōu)化后得出的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)， 與上述初步確定露天開(kāi)采境界所用的指標(biāo)相差較大時(shí)， 需將開(kāi)采境界重新修正。總平面布置與開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)同時(shí)考慮，可達(dá)到布局合理、有利生產(chǎn)、礦巖運(yùn)距短等要求。選礦工藝與露天開(kāi)采工藝結(jié)合考慮， 使露天礦綜合效益最好。露天礦礦石生產(chǎn)能力、開(kāi)采工藝、開(kāi)采程序及開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)是構(gòu)成露天開(kāi)采方案的主體。在某一開(kāi)采工藝條件下， 相應(yīng)地需確定開(kāi)采境界、設(shè)備選型、開(kāi)采參數(shù)和選礦工藝等， 一定的開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)則有相應(yīng)的總平面布置， 或者兩者同時(shí)研究確定。這些因素將構(gòu)成許多子方案。