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高考申論題 111年 [採礦工程] 礦山評估與礦場設計

第 一 題

📖 題組:
四、請試述下列名詞之意涵:(20 分) (一)最大剝土比(SRmax, Maximum stripping ratio)及計算公式 (二)總剝土比(SR0, Overall stripping ratio)及計算公式 (三)折現現金流量報酬率(DCFROR, discount cash flow rate of return) (四)次平巷坑室開採法(Sublevel stoping method)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

最大剝土比(SRmax, Maximum stripping ratio)及計算公式

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作答時應先點出『剝土比』為廢石與礦石的比例,再切入『最大』的經濟意涵,即損益兩平點(Breakeven point)。隨後列出以單位礦石價值扣除開採成本除以剝土成本的計算公式,並明確解釋公式中各變數的定義與實務上用於決定最終開採深度的應用價值。

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「最大剝土比(SRmax, Maximum stripping ratio)」又稱經濟剝土比(Economic stripping ratio)或損益兩平剝土比(Breakeven stripping ratio),係指在露天採礦作業中,為開採一單位(噸或立方公尺)礦石所能容許剝除的「最大廢石量」。 特徵與物理意義:在此比值下,開採該單位礦石所獲得的收益剛好等於其總生產成本(含剝土成本),即利潤為零(損益兩平)。實務應用上,SRmax 是決定露天礦場最終開採界限(Final pit limit)的決定性經濟指標;當某一開採深度的實際局部剝土比大於 SRmax 時,繼續露天開採將產生虧損,此時應考慮停止開採或評估轉為坑內開採的可能。 計算公式為:

小題 (二)

總剝土比(SR0, Overall stripping ratio)及計算公式

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看到「總剝土比」,考生應立刻聯想到露天礦場『全生命週期』或『最終邊界內』的總廢石與總礦石的比例。作答時必須列出基本公式,並補充其作為評估整體礦場經濟可行性及決定露天礦最終邊界(Ultimate Pit Limit)的重要指標意義。

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「總剝土比(SR0, Overall stripping ratio)」指在露天礦場設計的最終邊界(Ultimate Pit Limit)範圍內,或礦山整個開採生命週期中,所必須剝離的「總廢石(或表土)量」與所能開採出來的「總礦石量」之整體比值。 計算公式為: SR0 = W_total / O_total

小題 (三)

折現現金流量報酬率(DCFROR, discount cash flow rate of return)

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看到DCFROR,應立即聯想到財務評估中的「內部報酬率(IRR)」,即讓專案淨現值(NPV)等於零的折現率。作答時需包含精確定義、公式概念,並強調其在礦場開發評估中,與最低可接受報酬率(MARR)比較以決定計畫可行性的實務應用價值。

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「折現現金流量報酬率(DCFROR)」亦稱為內部報酬率(Internal Rate of Return, IRR),指使礦山開發專案在其經濟壽命期間內,所有預期淨現金流入之折現值總和與所有淨現金流出之折現值總和完全相等時的「折現率」,亦即促使專案淨現值(NPV)剛好等於零的報酬率。 其特徵包含: (1) 數學公式表示為:$\sum_{t=0}^{n} \frac{CF_t}{(1+DCFROR)^t} = 0$(其中 $CF_t$ 為第 $t$ 期之淨現金流量,$n$ 為礦山壽命年限)。

小題 (四)

次平巷坑室開採法(Sublevel stoping method)

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解答此題應先將其歸類為坑內採礦的「空場/無支撐採礦法」。接著從空間配置(主平巷之間開鑿次平巷)、作業方式(次平巷內鑽孔爆破,重力落礦)、適用條件(穩固的礦體與圍岩、陡傾角)以及優缺點(高產量/高安全vs高採準工程量)進行全面且精要的論述。

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「次平巷坑室開採法(Sublevel stoping method)」屬於坑內採礦法中之無支撐採礦法(或稱空場採礦法)。其礦場設計係在上下兩個主要平巷之間,每隔一定高度開鑿數個水平之「次平巷(Sublevel)」,人員與機具在次平巷內向礦體鑽鑿深孔並進行爆破,崩落的礦石藉由重力落至底層漏斗(Drawpoint)集中裝載運出,採空區原則上不予支撐或回填。 特徵與優缺點包含:(1) 人員安全性高:作業人員全數在安全的次平巷內操作,無需進入寬闊的採掘空區;(2) 開採效率與產量高:可於多個次平巷同時進行深孔鑽鑿與爆破作業,採礦成本相對較低;(3) 採準工程量大:初期需開鑿大量次平巷、切割槽與漏斗,準備期長且前期投資較高。 實務應用條件為:要求礦體與上下盤圍岩必須「極為穩固」(確保採空區暴露時不致大規模崩塌)、礦體呈現陡傾角(傾角大於礦石自然休止角,通常>50度,以利礦石受重力自然滑落)、且具有中等以上厚度及規則邊界的礦床。若礦體邊界不規則,易導致廢岩剝落混入使礦石貧化,或造成較高的礦石損失率。

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