在露天矿开采过程中,最终开采境界的确定在整个矿山的生产活动中占有非常重要地位。最终境界是矿山开采设计的重要环节,是露天矿生产经营决策的重要依据。在确定最终开采境界时需要综合多方面因素考虑,如矿山资源总储量以及矿体赋存状况、开采技术条件、矿产品的市场价格、矿石生产成本等,而这些因素又都直接影响矿山投资以及生产效益,所以采用高效、实用的设计手段,对最终境界进行优化是矿山企业必然的选择。本文介绍的最终境界“锥体排除法”是基于给定的经济合理剥采比或经济技术参数和矿床品位块状模型的露天金属矿境界优化实用算法。该方法首先产生一个可能的最大境界,然后从最大境界开始,通过锥体扫描循环,把不盈利或剥采比大于经济合理剥采比的锥体排除,直到在一次扫描中找不到这样的锥体为止,就得到了最优境界,在排除过程中,必须保证不违反帮坡角的几何约束,即每次从一个境界里排除一部分后,剩余境界的帮坡角不大于给定的最终帮坡角。该算法可以方便地处理不同方向和区域具有不同帮坡角的情况,而且可以在不同的标高范围用不同的台阶高度。选取算法中的高优化级别,还可以较好地处理锥体重叠对优化结果的不利影响,使得到的结果更加准确。基于这一优化方法需要,文章介绍了最大几何境界的圈定、锥体的构造方法、锥体排除法思路和算法。本文以司家营铁矿为例,运用基于最终境界优化的“锥体排除法”知识而研发的MetalMiner软件,进行实证研究。在最终境界优化时,需首先建立好司家营铁矿的地表标高模型、三维块状模型以及台阶模型。司家营铁矿由于其特殊的地理位置,及其矿山开采的独特性,使该矿的境界优化与通常进行的境界优化有较大的不同,本次境界优化是对目前已经开采形成的两个采区同时进行整体优化,而由于两采区的技术经济参数不相同,且同种类矿石在不同采区的品位也有差异,为了与矿山生产现状最大限度达到一致,本次优化过程中使用了技术经济分区,使不同采区能够以各自的技术经济参数进行经济核算。文中在是否考虑地表建(构)筑物的约束两种情况下又根据技术经济参数的三种(最差、最好、综合)选取方式细分为六种具体情形进行优化和讨论比较。优化结果表明,不受约束的最佳境界比原设计境界大很多,西帮(上盘)的构筑物对最佳境界的约束“很硬”。文中还通过改变成本、价格来研究分析了境界对这些因素的灵敏度。最后选取综合指标分析得出,由于受约束条件限制,矿山将大约损失1亿吨的矿石量,而且大规模丢失“挂帮矿石”将出现在第10年之后,矿山受约束条件下的开采寿命约为26年,若移除约束开采这1亿吨矿石可为矿山延长5年寿命,按生产成本和精矿价格的年增长率均为3%以及折现率为7%计算,这1亿吨矿石当前的价值(即现值)约为23.8亿元,若同时能够得到移除目前约束条件所需要的费用,在比较二者大小后,矿山企业可以做出是否值得花费额外代价移动相关地表建(构)筑物,开采这部分“被压”矿石的决策。