試析露天礦運(yùn)輸能力和采裝能力的合理匹配

（新疆雪峰爆破工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830002）

大量實(shí)例表明，露天礦運(yùn)輸能力和采裝能力的匹配度，是衡量露天礦經(jīng)營(yíng)水準(zhǔn)的主要標(biāo)志，同時(shí)也提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的主要途徑。但我國(guó)對(duì)此方面的研究還有待進(jìn)一步深入，因此，本文基于理論實(shí)踐，對(duì)露天礦運(yùn)輸能力和采裝能力的合理匹配做了如下分析。

1 露天礦運(yùn)輸和采裝研究現(xiàn)狀

在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)的大環(huán)境背景下，如何有效降低露天礦的基建投資和生產(chǎn)運(yùn)輸費(fèi)用至關(guān)重要。研究表明，采裝和運(yùn)輸是露天礦經(jīng)營(yíng)發(fā)展中，開支最大的兩個(gè)環(huán)節(jié)。僅僅運(yùn)輸就占據(jù)露天礦總成本的45%左右。合理匹配露天礦的運(yùn)輸能力和采裝能力是降低生產(chǎn)費(fèi)用的主要方法，但我國(guó)對(duì)此方面的研究還不夠深入，在很大程度限制了我國(guó)露天礦開采的效率。

運(yùn)輸和采裝之間有非常緊密的聯(lián)系，具有既相互影響，又相互促進(jìn)的作用。運(yùn)輸和采裝能力是否匹配，對(duì)露天礦經(jīng)營(yíng)企業(yè)的投資規(guī)模、生產(chǎn)成本、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)利益等嚴(yán)重的影響。就我國(guó)露天礦的運(yùn)輸能力和采裝能力的發(fā)展現(xiàn)狀而言，還存在匹配度較低的情況，需要進(jìn)一步改善優(yōu)化才能滿足具體要求。

2 合理匹配露天礦運(yùn)輸能力和采裝能力的方法

2.1 提高挖掘機(jī)斗容和汽車容積的匹配度

研究表明，如果運(yùn)輸汽車的容積和挖掘機(jī)斗容能相互配合時(shí)，則有效載重量必須和挖掘機(jī)的鏟斗容積具有一定的比例關(guān)系，才能最大限度上提高露天礦的生產(chǎn)效率。在很多露天礦開采時(shí)，一致認(rèn)為挖掘機(jī)5鏟斗能裝滿一車配合比最佳。但在具體開采過程中，由于會(huì)受到地形地貌、技術(shù)條件、管理水平等因素的影響，很難達(dá)到理想化的匹配效果。因此，對(duì)推薦的具體數(shù)值略有差異，可通過每車鏟裝的不同次數(shù)來進(jìn)行科學(xué)合理校核，具體公式為：此公式中，Q表示自卸車的重量（t）。qd表示鏟斗內(nèi)礦巖的總重量（t），Z表示每車可以裝載的鏟斗數(shù)，通常情況下Z為整數(shù)，V表示卸車的車箱容積（m3），V1表示鏟斗中礦巖的松散的體積（m3）。其中qd的計(jì)算公式為：，此公式中E為鏟斗的標(biāo)準(zhǔn)容積（m3），γ表示礦石或者巖石的體重（t/m3），k表支礦巖是松散系數(shù)，通常情況下k值在1.3～1.5之間[1]。

從上述兩個(gè)公式中可以看出，當(dāng)?shù)V巖體重相差比較大時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致車量容積的裝載量差距比較大。為提高生產(chǎn)管理效率和設(shè)備維修效率，因此，在同一露天礦生產(chǎn)中要盡量選擇同一型號(hào)的汽車進(jìn)行運(yùn)輸。但如果露天礦的規(guī)模比較大時(shí)，也可以選擇不同型號(hào)運(yùn)輸?shù)钠?，但最多不能超過3中型號(hào)，否則會(huì)降低生產(chǎn)效率。

通常情況下，露天礦山開采礦石體重大在3.1t/m3～3.4t/m3之間，巖石的體重則在2.5t/m3～2.8t/m3之間。在具體生產(chǎn)中，生產(chǎn)剝產(chǎn)比往往在2～4之間。從這幾組數(shù)據(jù)中可以看出，在礦石開采時(shí)，巖石運(yùn)量遠(yuǎn)在礦石運(yùn)量之上，通過巖石的比重，皆可確定車箱容積，根據(jù)公式：就可以計(jì)算機(jī)出鏟斗內(nèi)礦巖的總重量為7.8t。此種配合比在確定時(shí)要以挖掘機(jī)和自卸長(zhǎng)容量進(jìn)行確定，有效發(fā)揮挖掘機(jī)和自卸車的基本效率。通過各種計(jì)算公式，再結(jié)合露天礦實(shí)際情況，即可確定每車可以裝載的鏟斗數(shù)為6斗最經(jīng)濟(jì)合理。

2.2 采裝和運(yùn)輸設(shè)備數(shù)量匹配方法

在采裝能力和運(yùn)輸能力匹配時(shí)，要根據(jù)運(yùn)輸設(shè)備、鏟裝設(shè)備的數(shù)量比，來確定匹配參數(shù)。在具體配合時(shí)主要有兩種方式，一種是閉路循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，另一種是開路循環(huán)網(wǎng)絡(luò)[2]。

如果采用閉路循環(huán)，每天挖掘機(jī)在各個(gè)班中，固定配備一定數(shù)量的汽車，確保挖掘機(jī)開采出來的礦石能及時(shí)被運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢?。雖然此種匹配方式存在較多問題，但在很多露天礦經(jīng)營(yíng)中仍然在使用。

大量應(yīng)用實(shí)例證明，挖掘機(jī)在開采時(shí)，欠車時(shí)間和運(yùn)輸?shù)V石汽車的等待時(shí)間和車鏟的比值并不具有線性關(guān)系。研究表明，影響車鏟比的因素主要體現(xiàn)在下幾個(gè)方面：

第一，自卸車的運(yùn)輸距離，運(yùn)輸距離越遠(yuǎn)，對(duì)車鏟比的影響越大；第二，礦石運(yùn)輸車輛的容積和挖掘機(jī)斗容的比值；第三，礦石開采過程中，挖掘機(jī)和運(yùn)輸車輛的主要形式；第四，道路布置系統(tǒng)和質(zhì)量。

如果采用開路循環(huán)匹配方式，在每個(gè)班中，根據(jù)挖掘位置和道路情況，運(yùn)輸車輛可以服務(wù)于任何挖掘機(jī)。當(dāng)運(yùn)輸進(jìn)入開采面后，按照消耗最小原則來分配車輛，此中匹配方式能有效提高挖掘機(jī)工作時(shí)間、利用率、生產(chǎn)效率，但在具體應(yīng)用過程中，調(diào)度比較復(fù)雜[3]。

根據(jù)保證足夠的車輛不斷向挖掘機(jī)供應(yīng)空車，以提高挖掘機(jī)的工作效力，其鏟車比為：其中Tg為汽車的運(yùn)行周期，tz表示裝車時(shí)間。

根據(jù)車鏟比較要滿足以下目標(biāo)函數(shù)：

而鏟車比的計(jì)算公式為：

其中目標(biāo)函數(shù)中C0表示汽車的停車價(jià)值損失；Cx表示挖掘機(jī)的停價(jià)值損失；V表示汽車的容積；E表示挖掘機(jī)鏟斗容積；L表示運(yùn)輸?shù)木嚯x。根據(jù)露天礦山相關(guān)數(shù)據(jù)可知，可得出如下結(jié)果：

Tg=21.4分鐘，tz=2分鐘；Yz=Tg/tz=10.7（臺(tái)），為滿足具體要求，汽車數(shù)量要達(dá)到11臺(tái)。運(yùn)輸距離L=4.3km，V=27.5m3，E=4.5m3，L=4.3km ；

則Yz=10.56-1.13V/E+1.08L=8.3≈9(臺(tái))。

通過這兩個(gè)車鏟比公式計(jì)算機(jī)結(jié)果可知，在正常狀態(tài)下，自卸車10臺(tái)配合基本上可以滿足拉礦生產(chǎn)實(shí)際需求，也能充分提高挖掘機(jī)的生產(chǎn)效率，因此，挖掘機(jī)配車為10臺(tái)時(shí)，即可充分滿足要求。

通常情況下，露天礦運(yùn)輸設(shè)備、采裝設(shè)備的控制系統(tǒng)由調(diào)度系統(tǒng)、位置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、調(diào)度通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)共同組成。當(dāng)運(yùn)輸車輛進(jìn)入某一監(jiān)測(cè)區(qū)域時(shí)，會(huì)立即收到發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號(hào)，并進(jìn)行識(shí)別，把運(yùn)輸車輛當(dāng)前的位置參數(shù)等信息傳輸?shù)街匾刂普旧?，中央控制站根?jù)最佳調(diào)度方法對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行處理，并運(yùn)輸車輛一個(gè)調(diào)度指令，指示其最佳行車路線、裝載點(diǎn)和卸載點(diǎn)，以提高露天礦運(yùn)輸能力和采裝能力的匹配度。

3 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合理論實(shí)踐，深入分析了露天礦運(yùn)輸能力和采裝能力的合理匹配。結(jié)果表明，通過實(shí)現(xiàn)一體化生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，可很大程度上降低運(yùn)輸車輛的能耗，減少運(yùn)輸車輛排隊(duì)時(shí)間，等車時(shí)間。大大提升了開采效率。

[1]白潤(rùn)才,韓陽,劉光偉,李鵬,趙浩.復(fù)合煤層露天礦采運(yùn)排設(shè)備配置優(yōu)化模型研究[J].應(yīng)用泛函分析學(xué)報(bào),2017,19(02):216-223.

[2]王家棟.露天礦采運(yùn)設(shè)備選型[J].露天采礦技術(shù),2017,32(02):30-33+37.

[3]劉闖,白潤(rùn)才,劉光偉,曹博.近水平復(fù)合煤層露天礦備采煤量留設(shè)位置與保有期優(yōu)化[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào),2017,40(01):41-47.