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百年轮回

来源:篆体字网 2024-01-01 15:00:39 作者:篆字君

专业者常常疲于解读延绵百年的矿产储量(以下简称“矿量”)分级方式,因为后者只是从规定说到规定,缺乏平白的论证。之所以如此纠结,说明需要校正方向,从历史和逻辑的一致性中找到出路。

1. 按立足于开发程度的可用性分级

伦敦矿冶研究院的坎达尔(J. D. Kendall)等人在1901至1902年间率先把能够被开发者直接观测的块段称为可见矿量 (ore in sight),把通过坑道从三面揭露的块段定义为圈定矿量(ore blocked out) ,把已经能够着手开采的块段称为可采矿量(ore available for extraction),把能预期的块段称为可能的矿量(probable ore in sight) [1]。这种分级制式依据的是未予明言的矿藏开发程度,因为坑道既是勘探手段也是开采手段。1903年后,欧洲矿业界已公认应当按开发程度给矿量分级,伦敦矿冶研究院在1907年还就此发布过矿量分级的标准。[2]

然而胡佛(H. C. Hoover)在1909年划分为证实、可能和远景储量的制式紧接着被1910年在瑞典召开的第十一届国际地质大会采纳,并约定按A、B、C的格式命名。于是矿量分级原则就由按开发程度收缩为按勘探程度,也就是不计开采准备工程的作用,如此延续了整整一个世纪直到如今。

该届大会之所以关注矿量分级制式,是因为专业化的钻探工程正成为主要的勘探手段,逐步独立于矿山企业的勘查公司需要对其基层的工作成果评级和验收,于是地质专家们就当仁不让地把握了定夺矿量分级制式的第一个“接力棒”。但是单纯按矿藏的勘探程度定储量级别不等于符合开采作业的需要,就象无论多详尽的地形测量都不等于地理知识。但是自那以后地质学家们一直没有传递出第二个“接力棒”。多年来他们对矿量分级制式所做的独立研讨完全集中在“认识程度”的详尽化上,始终没有取得实质性的跨越。

1.1.改按勘探程度分级的曲折

从1910年起,无论矿量分级的西欧3P制,东欧的ABC制还是美洲的UN制[3],都一概以所谓地质信息的可靠性为根据,所以它们都属于同姓异名的一个家族。但是在作为经济行为而不只是地质考察的矿藏开发中,地质信息的可靠性只是资源勘查界自身的业绩尺度,有待和开采工程一道晋升为开发程度,因为资源勘查不论立足于计划拨款还是市场调节,都只能与开采工程一道靠开发矿藏的总收入抵偿。

图1 按开发程度分级被误解为按勘探程度分级的案例

加拿大的矿量分级模式曾经继承西欧按矿藏认识程度分级的原则。阿拉斯泰尔教授虽然承认地质学家对矿量的认识程度有主观性,但他仍顺应潮流把实质上按开发程度分级的案例解释为按勘探程度分级[4](图1)。

图2 美式与欧式矿量分级制式的比较
左侧为美式,右侧为欧式

尽管如此,开采准备程度在矿量分级中的作用仍然是不可漠视的。尤其在用坑道开发固体矿藏或用钻井开发油气等流态资源时勘探者和开采者总是协调一致地提升矿藏的开发程度,就象是猎人发挥其眼手并用的复合功能。归纳而言,勘探工程和开采工程二者是辩证统一的整体。如果开发者偏重其中任何一面而漠视一对矛盾,就好似军事统帅疏于知彼知己的对局,难得有取胜的把握。

迪特玛-凯尔特代表联合国经济社会委员会推行的矿量分级框架,是1910年国际地质学大会定格以来直到1943年美国地质调查局核定为蓝本的演绎。图2表明:加拿大矿业界认为美国分级制式的特点仅在于:1,增加了低阶的潜在资源;2,其探得的储量既能能对应级别较高的欧式证实储量,也能对应级别较低的欧式可能的储量[5]。

图3 以联合国名义推荐的三轴矿藏分级框架模拟

澳大利亚和加拿大等欧式分级传统国对美国分级制式最初只是从旁议论,于是美国制式就通过联合国经社组织力图统一各国的矿量分级模式,包括兼收并蓄储量和资源这两个档次。

以联合国名义推行的分级框架既然仍固守单纯以矿藏的认识程度为根据,也依旧排除了开采准备程度的作用,但却试图与更高层次的开采效益挂钩。这就象不用鞋带把鞋系在脚上却试图系在腿上,其效果可想而知。

联合国分级框架虽然包括储量级别G、矿藏开发的可行性F和地质信息的可靠性E等轴向(模拟为图3),但未明示三者的对应关系,以致它好似尚未启用的脚手架面对着散落在工地上的构件。何况,不与开采作业融合的勘探程度是不能进入可行性研究领域的。

开采者在工程技术上要求准确定格的各级矿量即使与讲求矿藏认识程度的勘探者不论在矿量或储量的称谓上是否一致,二者因为分级原则不同而无法衔接贯通。但是如果他们都一致恢复到关注矿量的开发程度,不论采用何种称谓,就能够顺理成章地贯通一气。

曾经多年在南非和加拿大工作的泰勒回顾道[6]:

“负责定义矿量级别者极少探索静态的矿藏与动态的开发过程之间的技术衔接。他们只是聚焦于按地质信息可靠性划分矿量级别,而对可采矿量经济属性的变化既无意规范也不作深究”;

“专家们只是附带地介入储量分级议案。他们的信息并不灵通,但颇有权力”;

“矿藏曾一度由开采者探查和估量,储量也曾由开采工程向外侧延续。当寻找深藏的矿体需要地质学家的专长时,储量则是由他们自外向内连接。地质学家从此就一手抓住了储量分级制式的决策权。”

百年来的矿量分级权威机构和专家们既然如此偏于一面,对之又如何言听计从?

国际上始自1903年,国内则始于上个世纪六十年代初,都出现过各级矿量在开发过程中分别有不同的用途之议,但未能影响专业化的勘探者。他们始终坚持单纯按矿藏的勘探精度分级之后再各派用场。

笔者2010年与加拿大斯蒂芬·沃罕博士[7]一同分析了按开发程度作矿量分级的可能性,他表示理解这一思路,但对改变现状保持慎重,是因为行规的积习深厚。

1.2.正本清源:矿量分级原则的否定之否定

为了从迷茫百年的矿量分级制式中理出头绪,不应再仅按勘探精度定级和分级,而是恢复被历史尘封了的按立足于开发程度的矿量用途或可用性分级的原则,无需别出心裁

矿量分级本来就不是地质学家一己的职责,甚至勘探业本身都不可能与开采业截然分割。其不与开采作业协调的所谓勘探程度只是勘探者的自我规范,何以左右开发全程?

矿藏之所以能够脱颖于矿化地质体,是因为它具有可用性或用途,这甚至是矿产资源白皮书里的定义。如果忽略矿藏的可用性就否定了矿藏本身,谈何矿量分级?

用途是分阶段演进的。钢水的用途是能被铸造,钢锭的用途是能被锻造,钢材的用途是能支持制造业和建筑业。矿量的用途也是随开发阶段而变的。笔者早年就提到过勘探和开采必须做到“具体的史的统一”[8]。

各级矿量,既是其使用价值的一系列发展形式,也是其物化劳动价值的逐步提高。二者必须从原始的矿藏经过逐步开发才能积累成为具有两重性的商品矿石,不可能一步到位(表1和图4)。单纯按勘探程度作矿量分级不反映这一机制.。

表1: 按立足于开发程度的用途作矿量分级

第三栏仅表示按开发程度定矿量级别的下限

第五栏数字仅有示意性

任何级别的矿量都是勘探和开采协调进行的某个阶段性成果。如果不涉及二者交替的开发全程就谈不上矿量如何分级。这就象不把读书和参与社会生活结合的原则从学龄儿童一直安排到年轻人进入社会,就难以合理安排初等、中等和高等教育的学制。

矿量的开发程度与它的可用性是相互关联的。任何级别矿量的可用性必定立足于其开发程度。所以按矿量的用途分级,与按矿量的开发程度分级,犹如一枚硬币的人面和字面:无需分辨何者为要。

充分发掘矿藏的经济潜力虽然是其合理分级的最终目的,但就每个级别的矿量而言,它首先是勘探与开采准备工程的技术配合。这就像先要使子弹和枪膛口径一致,才能用每一颗子弹消灭一个敌人。而“矿量分级原则是经济效益”的提法之过于空泛,就在于它越过了勘探和开采之间的技术衔接。

不少同业者虽然肯定了探采结合的积极作用,但是还需要再前进一步,确认这种结合构成的阶段性开发程度和相应的可用性恰好是矿量分级的要领。

据钱抗生和盛桂浓考证,按立足于勘探程度和开采准备程度的用途作矿量分级是西欧上世纪初和前苏联1920年代的主流[9]。后者曾经把“用途”称作“国民经济意义” ,而它唯有通过开发才能实现。把这些称谓一概解读为“开发程度”不靠语言学,靠的是对矿藏开发全程的透视。

图4 各级矿量的两重性经济价值

笔者并未率先认定矿量应当按立足于开发程度的用途分级,但又不简单重述这个原则,而是用以下两点来锁定它(同见图4):

(1)勘探程度和与之协调的开采准备程度融合为分阶段的矿量开发程度,后者就是矿量按用途分级的基础;

L=f ( T, K ) [1]

(2)价值参量S是各级矿量经济价值Q的要素之一。它随矿量升级而增加,但以产品宏观调控型影子价格为限。

Q=y(L,S) [2]

公式[1]和[2]中:

L- 矿量级别体现的开发程度或可用性;

Q - 矿量的两重性经济价值;

T – 矿量的勘探程度;

K – 矿量的开采准备程度;

S – 矿量蕴含的物化劳动价值。

所以,矿量开发全程划分为若干阶段的最佳配置,是优化各级矿量开发程度的决定性因素;矿量开发全程划分为若干阶段的最佳配置,是优化各级矿量开发程度的决定性因素;

矿量按开发程度分级也是突现矿量级别上升使进一步的开发费用递减,从而使品位指标递降的主要原因。

勘探和开采的融合不等于各自的超额支出都可以“烂在锅里”,而要求其中的任何投入能促进开发全程的总效益,后者就是调节勘探和开采工程结合点的决定性因素,或者说是确定各阶段最佳开发程度的标准。

资源信息包括但不限于地质信息。如果只根据地质信息的可靠性给储量分级,勘探者的各级储量就很难与开采者具有工程经济特征的各级矿量衔接贯通,只能偏重于矿体地质学特征的描述,而不是地道的工程经济型矿藏勘探。

任何矿区的经济评价必须立足于资源已有的开发程度。E级和D级矿量按百分率计算的勘探精度虽然甚低,但是不考虑它们的经济价值在任何开发项目上都行不通,特别是在矿化强度变化剧烈的金、钨、锡、钼等矿藏就更是如此。既然我们不会用削足适履之道来提升E级和D级矿量的勘探精度,那就要质疑按百分率计的矿量精度是否合理。何况这种勘探精度究竟是针对矿体形态、矿石数量、一种或多种有用组分的吨数,却始终闪烁其词,就好像“皇帝的新衣”那样经不起丝毫的质疑。

南非专家为控制矿藏勘探精度所研发的克里格法虽有统计学上的严密性,但目前只能检验单项金属含量的变异性,尤其没有与开发进程配合阐明资源经济等级的功能,因此完全无助于划分矿量的级别。。

表7-1展示,矿产储量分级新制式针对各个阶段需要的开发程度,分设与传统符号酷似,但改用粗体字母标注的含义不同的E,D,C,B,A2A1级矿量和代表采下矿石、砂矿和再生尾矿的Z级矿量。按这一分级原则,露天矿不做采准就无需为之提供B级矿量,也不由此产生A2矿量。在其它条件下则可按需要增减矿量的级别。是否用符号和用什么符号标注矿量级别无关紧要,只需便于称呼。

固体矿藏与煤炭和油气资源分级制式曾经多年不尽统一,与其说因为有“门户之见”,不如说各方对开采准备程度的作用估计不同。

煤田储量早年按确立井田、构筑水平和形成采区的需要分级就是立足于开发程度或用途,它已包含对勘探程度的要求。如今在联合国框架内统称“探明的”各级储量都不是关键词,相应的编码也只是序号,好在它们仍然给操作者留下了“对症下药”的空间。专家们应允把分级原则调整为“勘探和开采成果的交叉复合”,示意并不远离按开发程度分级的传统。

油气田名为探明、控制和预测的储量也不影响专业者把开采准备程度包含在分级观念中。比如,探明和控制储量既已成功“试油”就必定会且探且采,即使只赋予各级储量勘探程度的名称也排除不了开采准备程度的因素。

不只在矿业中,在任何领域中名称都可能与实质有出入。要知道梨子的滋味就要亲口吃一吃。吃梨子就透过了“知道”跨入“享用”的境界。本书中取自加拿大文献的图1名为探明储量的分级,实际上已经是开发程度的分级了。

矿量分级的真实含义比对它受历史局限的解释更重要。不论地质专家们如何集思广益制定缜密的规范,也不影响操作者结合开采的需要创造性地灵活运用。此时需要的一手“画龙点睛”,就是点穿勘探和开采的密切相关性,因而不可偏重一面。

勘探阶段中潜在的开采准备要素,比如在矿区开发前景尚未充分肯定时投入将来可能用作开采的坑道,并不使整个勘探项目立即转化为开采项目。这就像在开采过程中高级储量时而需要补充勘探,比如在矿房里寻找错失的矿脉和在矿石堆里核查有用资源的边界,并不使整个开采项目回溯为勘探项目。

勘探固态地下资源使用的部分坑道,和勘探流态地下资源使用的部分钻孔,是可能当即或之后用于开采的。表1右栏中的ED级储量包含一定的开采工程要素以及A2A1级储量包含一定的勘探工程要素所反映的,就是这样的兼容性,虽然有时这种迭加的要素可多可少甚至微不足道。

2. 勘探与开采作业的辩证统一

勘探者和开采者需要协同地分阶段提高资源的开发程度,使矿量的品位和吨位时时都满足与之对相应级别平衡表内矿质量和数量的要求,直到得出最终的矿产品。经验表明,与不以辩证的观点看待勘探和开采相互关系的那些西方矿业专家谈论矿量分级原则,往往会无果而终。

把勘探与开采解释为截然分开的两个作业阶段,曾经被用来强调应当由财政拨款办勘探再由私营开发商办开采。但是这样的倡议只是利益所驱,而且忽略了二者的同一性,只从作业方式的差别论理,也就是避重就轻,所以必定不被认可。

在整整一个世纪头绪纷纭的探索之后,欧美南非各国矿业界终于意识到,矿量分级需要与可行性研究联系起来[10]。这其实是不甚自觉地把矿量分级当作把握开发效益的手段。

矿产储量只能分别按规格不同的块段分级,不能给处在任何开发阶段的全矿区笼统定级,就像不能按学校分年级一样。已经有过“任何开发阶段都有若干级别储量,一一对应绝无可能”的正确意见,只不过还没有把话说到底:假设一定要按勘探程度给整个矿区储量定级,在新区就得以最低级别的块段为准界定全矿资源的可靠性,这正如环节有强有弱的链条只能按弱者论。从眼下看这似乎是一条出路,但往后就会遇到困难。矿区开发阶段体现的不只是矿藏勘探程度这一个侧面。而应当按照项目运作的需要把握地上地下多项资源。此时,矿藏各个部位可靠性的差别,要放到矿山企业开发效益的天平上权衡,不能因为新矿体处在较低勘查阶段就普遍降低全矿区的开发条件等级。

3. 矿量级别与品位和吨位的依存关系

对勘探程度、开采工程的投入程度、块段的品位和吨位的要求是相互关联的。但是自从品位要求指标化以来,每每忽略对矿块吨位的要求,而且二者都被升华到矿量分级观念之外。结果是定了级别的矿量不一定具有开采价值,于是就出现了所谓的平衡表外矿量。即使有这样的不协调,也没有明示需要把品位和吨位要求回授给分级程序,反而求助于另设区分平衡表内外矿量的附加程序。

由于从1909年起西欧改制的矿量分级原则与开采作业脱钩,使其对块段的品位和吨位的要求互不相关。被矿业界多次提到的负面例子是:江西某铜矿主矿体上盘的一个小矿化体平均品位高达6.30%,是工业品位指标0.5%的12.6倍。但是需要多开掘220米坑道才能接近该矿体,其总矿量能提供的产出低于投入,该矿体被划到平衡表外。就是说,核定某块段级别时其品位和吨位应当并列,或者是吨位足够大。

笔者在1964-1965年参与的岿美山钨矿研究课题虽以块段吨位足够大为前提,但首次把级别和品位指标联系起来,所形成的“级差品位指标制”四十多年来在全国百试不爽,同时也就为促进“级别-吨位-品位”一体化迈出了第一步。图4中因时而变的特征曲线族表述了品位指标的级差律。

图5 各级矿量品位指标和吨位下限的协调变化

斜形、黑色圆形、方形、空心圆形和三角形符号分别表示

各级平衡表内矿量高于品位和吨位要求

矿块质量和吨位要求既然是互动的因素,而且任何矿块的有用组分含量分布不均匀,就需要用一个下限标准保证初等丰度矿块的平均质量达标,它就是品位指标。通常采用的品位指标都相对稳定是以如图4中各条曲线上扬的左侧所示吨位足够大为前提的。这些曲线下降的右侧表明,块段的吨位越低,对它的品位要求越高。符合吨位下限和品位指标的各级平衡表内矿量在图4中的当前位置落在相应级别弧线的右上侧。效益弹性和投入产出比虽未直接标注在图中,但标注各方案的符号与各级矿量吨位和品位互动的曲线的距离示意效益参量。

规模较大的块段在升级和分块后,低阶的品位起伏会显现出来。其中原来被划到平衡表外但尚能达到递减的品位指标的块段将提升到表内,于是能最大限度地起用低品位矿。将图7-5的横坐标与纵坐标互换就得到含义相通的图7-6。此图中级别较高的矿量较多,是因为矿量升级伴随着品位指标下降会囊括更多资源。这也是众多资源危急矿山能依靠级差品位指标制恢复生机的原因。

平衡表外矿量多得圈不胜圈,所以根本无需圈定。所谓平衡表外矿量,是无视级别、吨位和品位指标互动的结果。按图7-4的观念把握三者的关系,以保证投入开发工程后产出必要的的矿产品量,就不会圈出平衡表外矿量。多数出版物中罗列和迭加矿量分级和分类的两道程序,是因为作者不掌握这三个联动的要素有持续和顺势核定平衡表内外两类矿量的功能。

图6 级差品位指标制使多量平衡表外矿提升到表内

图中较高级别矿量是原较低级别矿量和新增较高级别矿量之和

既然图5和图6反映的是获得实物矿产品的瞬间,或者说创造使用价值的运行图,也就意味着:

(1)有一系列平行的图幅表示其余瞬间的局面,它们的位移垂直于图幅的方向,所以是三维向量空间;

(2)劳动价值虽然没有显示在图中,但它支配着投入和产出的运行。

矿量的可靠性就是其有偿的可用性,它已在按矿量级别定品位指标时被考虑。因此联合国推荐的框架表示地质信息可靠性的G轴的功能已隐含在图4中,无须另设该轴。

矿产储量分级分类的要点可归纳如下:

第一, 矿产储量分级制式的统一性在于让立足于开发程度的可用性成为分级的标志,后者是勘探程度和开采工程投入程度的对立统一体;

第二, 不同的开发方式要求不同的分级系列,比如露天矿没有采准工序就无需与之对应的 B 级和由之产生的 A2 级矿量;

第三, 为提高最终开发效益,应当把对于足够的吨位和品位当作矿量定位和升级的前提,使之成为平衡表内矿量范围中的开发步骤;

第四, 在各级矿量的吨位和品位始终保持达标的条件下作矿量升级,就不再需要区别平衡表内外矿量的附加程序。

[1] Hugh Kirk Taylor: Mineral reserves, mining and profit. CIM bulletin, v. 87, no. 983, pp. 38-48.

[2] 钱抗生,盛桂浓:矿产资源分析。海洋出版社,1996年,第17页。

[3] 3P指英文缩写的预测、可能和证实矿量; ABC 指矿量划分为A、B、C级的制式;UN指联合国专家推荐的矿量分级框架。

[4] Alastair J. Sinclair et al.: Applied mineral inventory estimation. Cambridge university press. 2002. p. 331.

[5] CIM definition standards on mineral resources and reserves. CIM standing committee on reserve definition, 2004.

[6] Hugh Kirk Taylor: Ore reserves, mining and profit. CIM bulletin, v. 87, no. 983, pp 38-46.

[7] W. S. Vaughan et al: International mineral resource and mineral reserve classification and reporting system. The 48th Annual Rocky Mountain Mineral Law Institute. Lake Tahoe, Nevada, USA. July 24-26, 2002.

[8] 徐焘(署名薛建之):对储量分级问题的几点认识。地质与勘探,1972年第4期,第15-18页。

[9] 钱抗生,盛桂浓:矿产资源分析。海洋出版社,1996年,第18页。

[10] Vivienne Snowden: Practical interpretation mineral resource and ore reserve classification guideline. Snowden Mining Industry Consultants Pty limited. West Perth, WA, Australia. 1999.

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