露天矿生产能力的优化1.doc

1、露天矿生产能力的优化* 姬长生 张幼蒂 ( 中国矿业大学) 摘要 针对常用技术经济评价指标及方法在优化矿山生产能力时具有多解性的缺陷, 运用规模经济理论对露天矿山生产能力优化问题进行了分析, 提出以露天矿境界内单位储量净现值最大为优化准则, 并通过各决策要素间的合理匹配确定矿山的最佳规模. 关键词 露天矿 生产能力 规模经济 净现值 储量 中图分类号F 407 21 TD 804 70 年代以来, 我国陆续探明一些埋藏较浅、赋存量大、适合于大规模露天开采的煤田, 其中五大露天矿区相继开工建设, 其余的正在规划论证之中. 根据远景规划, 到 2000 年, 我国煤炭工业统配煤矿每年应新投产至少

2、3 000 万 t 以上产量, 才能保证国民经济发展的需要. 因此, 加速条件较好的大型露天矿山建设具有重要意义. 生产能力是矿山诸多决策要素的核心, 它影响着矿山投资规模、成本及经济效益的优劣, 其他如总平面布置、劳动力数量、外部运输通道的建设均以矿山生产规模为基础进行规划, 一经确定, 往往很难改变。所以, 合理确定矿山生产规模至关重要. 我国对合理确定大型矿山生产规模的理论研究还很不够. 例如, 已开工建设的霍林河、准格尔、平朔等矿山, 不同规模的方案作了很多, 小到几百万、大至几千万年产量, 前后反复、波动很大, 而每一次变动并未给出对前次规模否定的令人信服的论据, 说明对合理确定矿山

3、规模还缺少足够的理论分析和研究, 需要进一步加强工作. 1常用方法我国对矿山生产能力的确定尚无统一的评价方法和指标体系, 最常用的方法是按照有关设计规范的, 而这些规定仅是从矿山服务年限不得少于多少年的角度对矿山生产能力或境界内储量规模作出的限制, 或按照技术经济条件 ( 如按可布置的采矿工作面数量、矿山工程延深速度、道路通过能力、资金限制等) 确定,显然按照这些方法得出的生产能力仅是其上限或下限规模, 并非矿山的最优规模.国内外关于矿山生产能力确定的研究论文较少, 主要论点有:优化矿山生产能力的准则应使矿山以投资利润率最大的规模为最优规模以最小，以计算成本最低规模为最佳规模，以矿石储量净终值

4、最大的规模为投资取得不低于社会平均利润率的经济效益；按净现值或内部收益率最大确定最优费用的规模为最优规模。最优规模按泰勒准则确定服务年限和合理生产规模。以上各种观点仅是针对具体某个矿山有限方案得出的结论, 难具普遍意义. 下面以安家岭矿为例,说明各种方法优化矿山生产能力得出的结论并不相同, 而且差别很大.安家岭露天煤矿圈定境界内可采储量1650 M t, 选用大型单斗铲汽车工艺, 不同产量的投资按下式估算为：K 2 = K 1( A p2 A p1) n,(1)式中, K 2 为 A p2时的投资; K 1 为已知 A p1时的投资; A p2为待求生产能力; A p1为已知生产能力; n 为

5、投资估算指数.生产成本按照开采工艺环节参照类似矿山数据选取. 当平均原煤售价 P = 169 元 t, 折现率 i c=12% 时, 各种评价指标最优结果见表 1, 其中, 净现值最大时, A p= 125 M t a; 现值比最大时, A p =110 Mt a; 内部收益率最大时, A p= 140 Mt a; 净终值最大时, A p= 125 Mt a; 终值比最大时, A p=65 M t a; 总利润最大时, A p= 35 M t a; 投资利润率最大时, A p= 100 M t a.计算表明, 生产能力越大, 单位成本、单位投资、折算费用越小; 年产量为90 Mt a 时边际效

6、益最好。以上结果说明, 采用不同的评价指标, 得出的最优生产能力大不相同, 需要寻求新的解决办法. 2、规模经济理论与经济规模 规模经济是经济活动中的一种规律性现象. 一般认为, 建设项目的生产规模越大, 生产成本越低,因而经济效益越好. 所谓规模经济, 是指建设项目在一定范围内扩大生产规模, 使单位成本下降而获得的经济利益, 表现为规模的收益递增. 在规模经济分析中, 把规模报酬法则作为理论基础, 其基本含义是, 当建设项目投入要素规模较小时, 报酬增加的幅度大于要素投入规模增加的幅度, 此时称为规模收益递增; 要素投入规模逐步增大后, 继续加大投入会产生相反的结果, 即报酬增加的幅度小于要

7、素投入规模增大的幅度, 此时称为规模收益递减. 当规模收益递增时, 称作规模经济; 当规模收益递减时, 称作规模不经济.经济规模是指在产品生产系统各生产要素合理配置的情况下, 能够取得经济效益的生产规模. 因此, 经济规模不是一个点, 而是一个范围. 在这个范围内组织生产, 企业就能获得一定的经济效益.下面根据规模经济理论, 对安家岭矿经济规模加以分析. 把净现值作为衡量经济效益的指标, 投资作为投入要素, 结果列于表 2 中.由表 2 可见, 安家岭矿生产规模等步幅扩大带来的净现值增加幅度一直大于投资增加的幅度( 75 150 Mt a 时亦如此, 未列出) , 说明经 济规模的范围很大,

8、但在15 25 M t a之间增加的幅度最大, 在 95% 以上. 如果人们期望规模 扩大带来的经济效益增幅大于 50% , 则经济规模 区间为15 30 M t a. 通过规模经济分析, 可以得出矿山能够取得最佳经济效益的经济规模区间, 该区间的大小与人们对规模扩大所获得的效益增量期望值成反比。3、约束条件分析大型矿山的显著特点就是规模较大, 通过理论分析得出的规模能否实现, 还需要客观条件的检验.制约露天矿山生产规模实现的主要约束条件有:市场需求市场需求量的大小直接影响矿山的建设规模, 市场需求量大, 才能建设大型矿山. 对于市场需求量很大的情况, 还要研究可能的市场占有率, 否则建设规模

9、过大, 占据不到足够的市场份额,就会造成建设资金的浪费. 外部运输条件 我国煤炭运输主要依靠铁路, 矿山又多位于偏远地区, 外运条件往往成为制约矿山规模的瓶颈因素; 此外, 运输车皮供应量也往往成为限制因素之一.矿山工程发展速度对近水平赋存条件的矿山, 不存在延深问题, 主要是水平推进速度、可布置的采矿工作面数量和采矿设备的生产能力.建设资金大型矿山建设需要大量的建设资金, 这一点对于发展中国家来说相对困难一些, 即使是发达国家, 也不可能毫无限制地筹集到所需资金. 因此, 应通过技术经济分析后, 实事求是, 量力而行.安家岭矿近期内制约其规模实现的主要障碍是外运条件和建设资金, 前者能力约为

10、 20 Mt, 后者主要取决于外资贷款和国内贷款.4、矿山生产能力的优化准则通过以上分析可见, 矿山生产规模越大, 绝对经济效益指标越好 ( 参见表 1 净现值) , 但由于客观条件的限制, 可实现的规模是有限的. 由规模经济和约束条件分析知, 安家岭矿经济规模的合理范围约为 15 20 M t a, 如果资金和外运条件不构成约束, 建设规模还可扩大. 在这个规模与既定储量条件下, 矿山可生产 100 a 左右, 服务年限明显偏长. 试想经过近百年的发展, 科技进步的日新月异, 矿山开采工艺不可能一成不变, 反过来就提出一个开采境界合理范围确定问题. 按照目前的技术经济水平,露天开采可行范围很

11、大, 固然是一件好事. 但是, 经济规律使人们意识到并不能在可行范围内一次拉开建设, 全面铺开. 这就预示着其中必有一定规律可循.表 3 列出了矿山开采境界内储量变化时净现值随生产规模变化的情况. 数据说明, 境界内储量越大, 矿山取得的绝对经济效益越大, 相对经济效益越小; 储量减少, 绝对经济效益降低, 但相对经济效益提高, 达到一定水平后开始降低. 在安家岭矿可实现的经济规模范围内, 开采境界内储量为 450550 Mt 时, 单位储量净现值达到最大值.通过以上分析, 矿山生产能力的优化准则应使境界内单位储量的净现值达到最大, 即优化生产能力的同时, 也要优化境界内的储量.5、合理匹配各

12、要素之关系 矿山生产能力的优化除了应尽可能实现最佳经济效益之外, 还应考虑各种要素之间的合理匹配问题. 这些匹配主要包括生产能力与服务年限、生产能力与主要设备能力、矿山服务年限与主要固定资产折旧年限、主要设备数量与开采台阶数量之间的匹配.在通盘考虑各要素之间的合理匹配问题后, 安家岭矿的最优规模为 16167 Mt a 左右, 均衡服务年限约 30 a, 接近主要固定资产折旧年限的最小公倍数; 主要设备能力与矿山生产能力大体持平, 可保证每个开采台阶均有一台挖掘设备作业.6、结论研究表明, 传统的经济评价指标与方法用于优化矿山生产能力具有多解性, 应通过规模经济分析及约束条件分析确定矿山可实现

13、的经济规模区间, 然后, 按照使矿山单位储量净现值达到最大的准则, 合理匹配各要素之关系后, 得出矿山的最优生产能力.在研究工作中, 平朔煤炭公司、霍林河矿务局、沈阳煤矿设计研究院部分同志曾提供大量宝贵资料, 仅此致谢! 参考文献1、中华人民共和国国家标准. 露天煤矿工程设计规范 , G B 50197- 94. 北京: 中国计划出版社, 19942、北京设计研究院. 煤炭工业矿区总体设计规范 ( M T 5006- 94) . 北京: 煤炭工业出版社, 19943、牛成俊. 现代露天开采理论与实践. 北京: 科学出版社, 1990. 196 3174、于汝绶, 张瑞新. 露天矿合理规模的确定

14、. 化工矿山技术, 1992 ( 2) : 38 415、杨涧国, 张平. 安家岭露天煤矿合理规模的研究. 露天采煤技术, 1995 ( 3) : 6 8 6、刘军. 用最低吨煤计算成本法确定矿井最佳产量 . 煤矿设 计, 1992 ( 1) : 47 497、L i Z. A theoretical approach to determination of mine life and design capacity. International Jour nal of Surface M ining, 1989( 3) : 49 508、Cavender B. Determination o

15、f the optimum lifetime of a mining project using discounted cash flow and option pricing tech-niques. M ining Eng ineering. 1992, 44 ( 10) : 1262 1268作者简介姬长生, 男, 工 学博士, 副教授. 1982 年 1 月于中国矿业学院采矿系本科毕业. 现从事采矿工程专业露天 开采方向的科研、教 学工作及学科建设管理工作. 发表 / 采矿设计方案 的模糊 评价0 、/ Fuzzy evaluation in mining equipment selec-tion0 等论文 10 余篇 . 江苏省 徐州市中国矿业大学学科建设办公室, 邮政编码: 221008.张幼蒂, 男, 教授, 博士生导师. 1958 年于北京矿业学院研究生毕业. 现主要从事采矿系统工程方面的教 学和科研工作. 发表论文、专著 50 余篇 ( 部) . 江苏省徐 州市中国矿业大学采矿系, 邮政编码: 221008.