黄金产业战略金融发展研讨会

蔡美峰:中国金属矿产资源高效开发工程科技与运营决策战略研究
供稿:huangjin点击:11111-2816:43

尊敬的张新文主任,陈玉民董事长,各位领导、各位来宾,各位专家,女士们、先生们:

Good morning,everybody!

很高兴今天来参加这个战略研讨会,研讨会主题是“黄金矿业与金融发展战略”,世界黄金矿业的发展意味着是要进行黄金矿产资源开发,创新技术体系的战略研究。

在今年的中国科技创新大会上,习近平总书记提出,创新是驱动科技发展的最大动力,只有创新的技术体系才能保证矿业的可持续发展。当然,创新技术的实施需要资金资本的支持,而且矿业的发展也能推动金融资本的发展,二者是相互支持共同发展的关系。

我今天讲的主要就是金属矿产资源高效开发工程科技与运营决策战略研究,在这里面金属矿产资源开发包括黄金矿产资源开发。我的报告包括五个部分:

一、概况

我国矿产资源总量较丰富。目前,我国已发现171种矿产资源,探明有储量的矿产资源168种,已探明矿产资源储量潜在价值约占世界矿产资源总价值的14.6%,居世界第3位。然而,我国矿产资源人均占有量远远低于世界平均水平。45种主要矿产资源,我国人均储量居世界第80位,仅为世界平均水平的58%。

国民经济需要的大宗支柱矿产品种,如铁、锰、铜、铅、锌、铝土矿等,均不能满足需求。每年60%以上铁精矿、70%以上铜精矿和50%铝土矿须从国外进口。主要金属矿产资源如此高的国外依存度,对我国国民经济发展构成了潜在的严重威胁。

我国的优势矿产的优势正在减弱以至丧失,如钨、锡、钼、锑、萤石、重晶石等,其可供储量对2020年需求的保证程度分别仅为89%、35%、85%、55%、15%、26%。

二、我国金属矿产资源开采现状及其面临的问题

1.开采现状

经过建国以来60多年开采,我国浅部资源逐年减少和枯竭,矿产资源特别是金属矿产资源开采,正处于向深部全面推进阶段。

2000年以前,我国只有二个金属矿开采深度达到1000m。进入21世纪以来,发展速度很快。目前,已有16座地下金属矿采深达到或超过1000m。其中,吉林夹皮沟金矿、云南会泽铅锌矿和六苴铜矿、河南灵宝釜鑫金矿均超过1500m。

当前国外采深1000m以上金属矿山112座。其中,按数量排名,处于前5位的国家是:加拿大28座,南非27座,澳大利亚11座,美国7座,俄罗斯5座。我国超澳大利亚,居世界第3位。但按照现在发展速度,我国在较短时间深井矿山数量就会世界第一。

在国外112座深井矿山中,采深超过3000m的16座,其中12座位于南非,全部为金矿。我国16座深井矿山中,金矿8座,有色矿7座。国内外情况相似,深井矿山中,黄金矿山数量是最多的。

我国开采深度1000m以上地下金属矿山

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近期在三山岛金矿西岭矿区1600-2600m深度,探明了一个金金属储量400t的大型金矿床,为我国在胶东半岛深部等类似矿集区找到更大规模金矿床指明了方向。随着勘探技术和装备的进步,我国在3000-5000m深部找到一批大型金矿床是完全可能的。

据统计,未来10年内,我国将有1/3以上金属矿山开采深度达到或超过1000m。深部开采是我国金属矿产资源开发面临的最主要问题。其中,黄金矿山首当其冲。

未来金属矿产资源开发涉及绿色开发、深部开采、智能化采矿三大主题,其中深部开采是统领全局的主题。在深部开采中,包括绿色开发、智能化采矿在内的所有采矿新理念、新模式、新技术、新工艺都必须一显身手,才能保证深部安全高效开采的实现。

2.深部开采面临的关键难题

深部高应力问题。地应力值随深度增加而增加,深部高应力将可能导致破坏性的地压活动,包括岩爆、塌方、冒顶、突水等由采矿开挖引起的动力灾害。金属矿山主要是岩爆。

岩性恶化。浅部的硬岩到深部变成软岩,弹性体变成潜塑性体,给支护和采矿安全造成很大负担,严重影响采矿效率和效益。

深井高温环境。岩层温度随深度以1.7-3.0/100m的梯度增加。深井的高温环境条件严重影响工人的劳动生产率;而为了进行有效降温,又必将大大增加采矿成本。

随着开采深度的增加,矿石和各种物料的提升高度显著增加,提升难度和提升成本大大增加,并对生产安全构成威胁。

为了解决深部开采一系列关键技术难题,必须广泛吸收各学科的高新技术,开拓先进的非传统的采矿工艺和技术,创造更高效率、更低成本、最少环境污染和最好安全条件的采矿模式。

三、金属矿深部开采关键工程科技问题战略研究

1、深井高应力条件下的岩爆预测与防控

岩爆是在地应力的主导下完成的采矿动力灾害,是采矿开挖形成的扰动能量在围岩中聚集和突然释放的过程。

地应力是地层中的天然应力。采矿开挖前地层处于自然平衡状态,采矿开挖引起地应力向开挖空间释放,形成“释放荷载”,导致围岩变形和应力集中,产生扰动能量。当岩体中聚集的扰动能量达到很高水平,并且在围岩出现破裂等情况下突然释放,就产生冲击破坏,即岩爆。这是对岩爆机理的准确认识。

基于上述岩爆诱发机理,岩爆预测应与采矿过程紧密结合。根据未来开采计划,采用数值模拟等方法,定量计算出未来开采诱发扰动能量的大小、时间和在岩体中的空间分布状况及其随开采过程的变化规律,就可以借助地震学中地震能量与震级的关系式( (LgE=4.8+1.5M ),对未来开采诱发岩爆的发展趋势及其震级规律作出预测。

同样基于岩爆的诱发机理,岩爆防控应主要从优化采矿方法、开采布局和开采顺序入手,减小和控制开采过程中扰动能量的聚集,从而减轻和控制岩爆的发生。同时,采取能吸收能量、防冲击的支护措施、阻止和减弱岩爆的冲击破坏作用。

2、深井高温环境控制与降温治理

地下岩层温度随深度以(1.7-3.0)/100m的梯度上升。通常千米以上深井岩层温度将超过人体温度,如南非金矿在深部3000米处,岩层温度高达80。根据我们最新调查,我国超过700m深金属矿100多座,超过700m后岩温普遍超过35。如安徽罗河铁矿700m深度,岩温达到42。高温导致工作面条件严重恶化,劳动生产率和设备作业效率大大下降,并可造成严重灾害事故。

国内外常用的矿井降温技术包括非人工制冷和人工制冷两大类。矿井通风是主要的非人工制冷降温技术。井深超过千米后,常规通风不能达到降温要求。

人工制冷降温包括水冷和冰冷两种。水冷是在地面或地下制出冷水送到井下工作站,通过高低压换热器和空冷器使风流冷却,冷风送到工作面降温。冰冷在井上制出粒状冰或泥状冰,送至井下融冰池融冰,融冰形成的冷水送至工作面采取喷雾降温。

人工制冷和非人工制冷都是被动式降温技术。为高效解决深井降温问题,必须发展主动式降温技术。重点在以下二个方向:

(1)深井高温岩层隔热技术。深井高温环境主要是由深井高温岩层热辐射所造成的。研发新型高效的隔热新材料、新技术、新工艺,对岩层高温热源进行隔离,在此基础上再采用人工制冷降温技术等,就会使井下巷道和采矿工作面取得良好降温效果。

(2)深井地热开发技术。地热是一种天然能源,目前能源系统正在借助采矿技术,进行地热开采的战略研究。如果将深井采矿和深部地热开发有机结合起来,就为采矿工程深井降温找到了一条具有颠覆性的技术途径,可以实现深部能源开发与资源开发的共赢。

3、非传统爆破连续破岩切割采矿方法

(1)机械连续切割掘进、采矿技术

传统爆破采矿不但破坏围岩稳定性,而且矿石、废石一起采,大大增加提升和选矿的工作量与成本。

机械切割能准确开采目标矿石,使采矿损失率和矿石贫化率降到最低;可实现切割落矿、装载、运输工艺平行连续进行,为实现连续采矿创造了条件。

(2)高压水射流破岩掘进与采矿技术

高压高速水射流具有很大的能量,在目标靶上可产生巨大的冲击力。用于软岩和中等硬岩切割破岩已实现,在煤矿有广泛应用。

但在切割坚硬矿岩时,需使用更高的水射流压力,对此需要进行深入研究,为在金属矿硬岩应用创造条件。

(3)激光破岩掘进与采矿技术

激光破岩是利用高能激光束的热量对岩石局部快速加热,使其迅速受热膨胀,导致局部热应力升高。当热应力高于岩石极限强度时,岩石就会发生热破碎,实现局部切割。

(4)等离子爆破破岩采矿技术

该技术利用电能将炮孔中的电解液转变成高压、高温等离子气体,通过等离子气体快速膨胀形成冲击波,产生类似于炸药的爆效果。产生的压力超过2GPa,足以破裂坚硬岩石。

4、绿色生态采矿模式

(1)地下采选一体化

实现地下采选一体化,将选厂建在井下,直接向地面输送精矿,可以大量减少废石的提升量,是解决提升难题的一个重要途径。同时,废石与尾矿留在井下用于采空区原地充填,维护采场稳定;而且减少了废石与尾矿排放对生态环境的污染、破坏。同时,地面无选厂和尾矿库,省去征地建尾矿库和尾矿库管理的费用,发挥一举多得作用。

(2)无废开采

矿山无废开采模式遵从工业生态学的观点,以采矿活动为中心,将矿山生态环境、资源环境和经济环境联系起一个有机的工业系统;以最小的排放量获取最大资源量和经济效益;采矿活动结束后通过最小的末端治理使矿山环境与生态环境融为一个整体。

为了实现无废开采,应大力提高采选技术水平。采用采切比小的采矿方法、大力降低矿石贫化率等,实现废料产出最小化,从源头上控制废石产出率;同时尽可能提高选矿回收率、减少尾矿排放量,将矿石资源中由于选冶水平低不能利用的成分减到最少。

加强综合回收,实现废弃物的资源化,提高废弃物的整体利用水平,努力实现矿山固体废弃物的零排放、零堆存。

原地溶浸是较理想和较能实现大规模现场应用的无废采矿方法。对于深部低品位有色金属矿床,原地溶浸采矿法的适用性最强。溶浸采矿是一门边缘交叉学科,目前基础还较薄弱,需要在浸出过程多因素强关联机制、高效菌种培育等方面进一步开展研究。同时,目前应用该工艺可回收的大宗金属品种太少,只有铀、铜和金三种,需要大力研究采用该工艺回收更多金属矿种的技术。

5、遥控智能化无人采矿

遥控智能化无人采矿是最好的应对不断恶化的深部开采条件和环境条件,最大限度地提高采矿效率、保证开采安全的最根本、最有效、最可靠的方法。

目前,国内外仍处于建设“无人矿山”的初级阶段。在此阶段,无人采矿的核心技术仍然是传统采矿工艺和生产组织管理的自动化与智能化。新一代高级无人采矿技术必将涉及采矿工艺及生产过程自身的变革。

西方发达国家上世纪80年代就开始实施井下工作面的无人采矿,而目前我国不少矿山就连全盘机械化作业还做不到。

但从总体上来看,我国的采矿技术在许多方面已接近或达到国际先进水平。矿山整体差距主要体现在大量矿山的采矿设备比较落后,导致生产效率低、资源损失严重。先进采矿设备主要从国外进口,价格昂贵。这是制约我国采矿进步的关键问题。

为了解决上述问题,我国必须加大科技投入,以引进-消化吸收-再创新为基础,立足自主创新,首先在自动化采矿装备研制方面取得突破,在较短时间内实现大型自动化采矿装备国产化。这就为加速我国自动化智能采矿技术的推广应用创造了可靠的条件。

同时,对一批新建的大型地下金属矿山,从设计一开始就高起点投入,投产后就能实现自动化遥控智能化采矿作业。这批矿山建成后,产量会占我国地下金属矿山产量很大一部分,可以从整体上带动我国自动化、遥控智能化采矿水平上一个台阶。

此外,我国从事采矿科技研究和矿山从事工程科技应用与管理的人数多、力量强,只要集中力量,就可以在采矿新技术、新工艺研究与应用方面取得突破,为无人采矿从“初级阶段”向“高级阶段”过渡创造条件。所以,相对西方矿业发达国家,我国的采矿工程科技在不远的将来实现“弯道超车”是大有希望的。

四、矿产资源开发融资与矿业资本市场

1、我国矿产资源投融资体制概况

在世界矿业经济全球化和信息化的今天,国际矿业资本流通已凌驾于矿产品市场之上,成为矿业经济发展的重要驱动力量。

矿业是现代工业体系的基础产业,在各国国民经济体系中居于重要地位。随着矿山企业的改革与发展,以及1998年开始的地勘经济体制改革,我国矿产资源开发融资也逐步由过去单一依靠财政计划投入的融资方式向多元化融资方式发展。

目前,初步建立起了与社会主义市场经济要求相适应的投融资体制的基本框架,与传统体制相比,其资金筹建方式和运行机制都发生了深刻的变化。

虽然,目前我国矿业融资体制改革取得了一定的成就,但与成熟的市场经济体制相比,还存在较大的距离。矿业融投资中还存在以下主要问题:

(1)政府职能尚未实现根本转换,企业融资受行政审批的体制依然存在;

(2)国内融资渠道存在明显缺陷。国内矿业资本市场不发育,股票、债券等直接融资方式规模较小,矿山企业和资源公司很难通过国内证券市场筹措资金,地质勘查投资总量明显不足;

(3)金融中介部分失灵,难以有效发挥作用,非金融服务机构不健全、不完善;

(4)利用外商投资存在问题,而且海外融资受限,即使勘查企业或资源公司具有在国际矿业资本市场上发行证券的条件,但因国内政策限制,几乎使之被排除在国际矿业资本市场之外。

2、矿产资源开发融资中的风险与风险规避

在矿产资源开发过程中,风险主要包括三个方面:即项目勘查风险、项目矿山建设风险、矿山开采风险。按其表现形式可以分为以下几种:

(1)完工风险:是指项目无法完工、延期完工或者完工后无法达到预期运行标准而带来的风险,主要包括资本成本超支、项目拖延及厂房运作不善等的可能性。

(2)生产风险:是指企业在试生产阶段和生产运营阶段中存在的技术、资源储量、能源和原材料供应、生产经营、劳动力状况等风险因险的总称。

3)市场风险:主要是指在一定的成本水平下能否按计划维持产品质量与产量,以及产品市场需求量与市场价格波动所带来的风险。市场风险主要有价格风险,竞争风险和需求风险,这三种风险之间相互联系,相互影响。

4)金融风险:主要是指因汇率波动、利率上涨、通货膨胀、国际贸易政策变化等所带来的利率风险和汇率风险。

(5)政治风险:主要是指国家风险,以及经济政策稳定性风险,如税收制度的变更;关税及非关税贸易壁垒的调整;外汇管理法规的变化等。

(6)法律风险:指东道国法律的变动给项目带来的风险,世界上各个国家的法律制度不尽相同,经济体制也各具特色。

(7)环境保护风险:是指由于满足环保法规要求而增加的新资产投入或迫使项目停产等风险。

企业对风险的态度主要有以下几种:回避风险、抵消风险、减少风险、转嫁风险和承担风险。风险管理的基本原则就是将所有的风险都分配给最合适的风险承担者,这样,既达到风险管理的目的,又可以使风险管理所带来的成本支出降到最低。

3、我国矿业发展与矿业资本市场

推动我国矿业的进一步发展,急需按照国际矿业资本市场的运行规律和经验,建立具有中国特色的矿业资本市场。

缺乏有效的资本市场,就不能进行行业的整合。我国矿业企业要做大做强,必须依靠收购与兼并进行行业的整合。而兼并与收购顺利实行的前提就是一个健康有效的资本市场。

发展矿业资本市场是分散矿业风险、建立多元的市场化风险配置机制的最重要的制度措施。

同时,发展矿业资本市场,在为企业创造多元融资渠道的基础上,为其完善公司治理结构,提供了一个市场化的平台,也为企业的国际化即跨国矿业(集团)公司的形成,提供了一个恰当的资本扩展机制,这将从根本上铲除小矿经营的经济思维。

五、结束语

在当前全球经济疲软、中国经济结构深度调整的形势下,全球和中国矿业都进入了一轮相对萧条的时期。开拓先进的、非传统的采矿新理论、新技术,抓住绿色开发、深部开采和智能化采矿三大主题、是振兴金属采矿业的必由之路。

十三五期间,国家已将深部矿产资源开采研究的5个项目列入深地资源勘查开采国家研发计划重点专项进行研究。其中,二个项目已于今年启动,山东黄金集团是一个项目的工程依托单位。我们必须集中优势力量,抓好国家重点专项研究,力争十三五期间在开拓先进的采矿新理论、新技术、新装备方面取得重大突破。

矿产资源开发必须遵循资源、环境、社会发展相协调,资源、资金、资本相衔接,相互支持、共同发展的开发模式,既要见到金山银山,又要留住并提质绿水青山,才能把企业做大做强,实现我国矿产资源开发良性、高效、多方共赢的可持续发展。