露天礦采裝設(shè)備運行狀況及生產(chǎn)能力綜合分析與評價

趙建博

（中鐵十九局集團礦業(yè)投資有限公司新巴爾虎右旗分公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021300）

0 引言

為了正確、科學(xué)地定位露天礦采裝環(huán)節(jié)，需要結(jié)合露天礦實際生產(chǎn)期間所運用的關(guān)鍵采裝設(shè)備近年來多項作業(yè)指標(biāo)數(shù)據(jù)實現(xiàn)動態(tài)數(shù)據(jù)庫的建立，同時通過統(tǒng)計方法對實動率、出動率等相關(guān)生產(chǎn)指標(biāo)變化規(guī)律進行分析，并探究哪些因素會影響裝備運行效率。之后，經(jīng)假設(shè)驗證明確各設(shè)備具體生產(chǎn)能力，再結(jié)合設(shè)備實際生產(chǎn)能力科學(xué)安排露天礦各項采裝環(huán)節(jié)，使采裝設(shè)備充分發(fā)揮運行效率。

1 建立評價指標(biāo)和數(shù)據(jù)庫

為了對露天礦采裝設(shè)備實際運行狀況和相應(yīng)生產(chǎn)能力實現(xiàn)綜合分析和評價，以某露天礦為例，分析其目前應(yīng)用的主要裝備（電鏟）的運行狀況和相關(guān)生產(chǎn)能力。露天礦山在實際生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)現(xiàn)場會記錄不同時期下電鏟各項動態(tài)作業(yè)指標(biāo)，包括故障時間、生產(chǎn)量以及運轉(zhuǎn)時間等，如果單分析各項原始歷史記錄，無法從整體層面了解到設(shè)備具體運轉(zhuǎn)狀況，也不能科學(xué)體現(xiàn)其生產(chǎn)能力[1]。為此，在研究中要把相關(guān)歷史記錄轉(zhuǎn)化成可以對設(shè)備運行狀況實現(xiàn)直接反映的外障率、內(nèi)障率以及實動率等相關(guān)指標(biāo)，電鏟運行狀況和能力統(tǒng)計見表1。

表1 電鏟運行狀況和能力統(tǒng)計

在獲得生產(chǎn)現(xiàn)場各種設(shè)備歷史記錄的運行數(shù)據(jù)之后，對相應(yīng)數(shù)據(jù)實現(xiàn)綜合處理，根據(jù)設(shè)備類型劃分使相應(yīng)數(shù)據(jù)分別體現(xiàn)在對應(yīng)數(shù)據(jù)表當(dāng)中，以構(gòu)建采裝設(shè)備運行狀況動態(tài)數(shù)據(jù)庫。

2 統(tǒng)計分析并預(yù)測

為了對設(shè)備實際作業(yè)情況實現(xiàn)客觀反映，將月作為單位實現(xiàn)統(tǒng)計分析。因為實際生產(chǎn)期間氣候因素會較大程度上影響設(shè)備作業(yè)效率，所以將每年4～10 月劃分為夏季，共7 個月，11 月至次年3 月劃分為冬季，共5 個月，分別統(tǒng)計設(shè)備在不同季節(jié)中的運行狀況。對圍繞主要作業(yè)指標(biāo)實現(xiàn)正態(tài)分布、指數(shù)分布、β分布，同步實現(xiàn)x2分布檢驗，結(jié)合檢驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的使用能力、出動率等相關(guān)參數(shù)基本上都保持顯著性水平，α 在0.1 以內(nèi)，并且服從β 分布，相應(yīng)數(shù)學(xué)函數(shù)式為式（1）：

通過上述統(tǒng)計分布，對研究中的露天礦關(guān)鍵性采裝設(shè)備實現(xiàn)統(tǒng)計分析，不過考慮到設(shè)備狀態(tài)指標(biāo)會按照時間序列發(fā)生改變，所以需要結(jié)合設(shè)備關(guān)鍵指標(biāo)相互之間存在的制約關(guān)系對生產(chǎn)能力、實動率等相關(guān)主要運行指標(biāo)，通過時間序列一次指數(shù)平滑預(yù)測法獲得相應(yīng)理論期望值，對應(yīng)預(yù)測模型是：

式（6）當(dāng)中的xt屬于最新觀察值、ft+1屬于下期預(yù)測值、ft屬于本期預(yù)測值、N 屬于歷史樣本數(shù)。

除了設(shè)備本身規(guī)格會影響到設(shè)備生產(chǎn)能力，設(shè)備實動率也會對生產(chǎn)能力產(chǎn)生一定影響[2]。所以，可結(jié)合歷史記錄當(dāng)中的生產(chǎn)能力和實動率相關(guān)樣本數(shù)據(jù)，通過回歸分析方法獲得生產(chǎn)能力和實動率兩者關(guān)系模型，進一步以實動率對設(shè)備實際生產(chǎn)能力進行預(yù)測。設(shè)備生產(chǎn)能力和實動率兩者回歸模型是：

參數(shù)估計：

公式當(dāng)中的y 代表設(shè)備采剝能力期望值，單位為104m3/a；x 屬于設(shè)備的實動率期望值；xi代表實動率樣本數(shù)量中序列為i的觀察值；yi代表設(shè)備能力樣本當(dāng)中數(shù)量序列為i 的觀察值；代表設(shè)備能力樣本相應(yīng)平均值；代表實動率樣本相應(yīng)平均值。

3 采裝作業(yè)能力評價

在相應(yīng)數(shù)據(jù)庫當(dāng)中調(diào)取設(shè)備在作業(yè)中所記錄的各項指標(biāo)資料，同時對主要指標(biāo)實現(xiàn)統(tǒng)計分析，最終獲得內(nèi)障率、外障率、實動率3 個關(guān)鍵性作業(yè)狀態(tài)指標(biāo)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，獲得相應(yīng)指標(biāo)的逐年變化規(guī)律如圖1 所示。

通過圖1 可以發(fā)現(xiàn)該電鏟內(nèi)障率呈逐年下降趨勢，代表此電鏟性能優(yōu)良，而且作業(yè)期間對此設(shè)備的維護檢修與保養(yǎng)工作也呈現(xiàn)出逐年提高趨勢。立足整體層面分析，設(shè)備具有較高的外障率，代表電鏟作業(yè)和其他環(huán)節(jié)缺乏合理匹配，無法正常發(fā)揮設(shè)備運行能力[3]。設(shè)備的使用率平均值在42%上下，保持小幅上升趨勢。通過表1 可以發(fā)現(xiàn)電鏟運行狀況會較大程度的受到氣候影響，不同季節(jié)下出動率相差無幾，不過實動率卻有很大差距，設(shè)備冬季的實動率只有29%，和夏季相比基本上低了22%，而冬季的內(nèi)障率和夏季相比降了8%，冬季外障率和夏季相比降低約14%，代表季節(jié)對設(shè)備的影響主要會使設(shè)備增加外障。設(shè)備生產(chǎn)效率和實動率存在直接關(guān)聯(lián)，設(shè)備保持相同的規(guī)格和型號，若具有越大實動力，那么則具有越高生產(chǎn)效率，所以結(jié)合歷史記錄當(dāng)中每個月的采購能力和實動率，經(jīng)回歸分析可獲得兩者關(guān)系見式（9）：

圖1 電鏟運行狀況的逐年變化

公式當(dāng)中的Qsy屬于設(shè)備年采剝能力，單位是104 m3/a；公式當(dāng)中，Psd屬于設(shè)備實動率。通過回歸分析與檢驗，證明研究中電鏟設(shè)備的生產(chǎn)能力和實動率相應(yīng)回歸統(tǒng)計模型具有比較高的精度。經(jīng)統(tǒng)計獲得平均實動率之后，將相應(yīng)數(shù)值代入到回歸方程當(dāng)中，其誤差是0.05%。按照相同道理能夠統(tǒng)計并分析設(shè)備實動率相應(yīng)預(yù)測模型，經(jīng)計算可獲得設(shè)備實動率預(yù)測值是49%，并且設(shè)備實際生產(chǎn)能力為277.98×104m3。

綜合來看，所選研究設(shè)備電鏟年平均出動率在78%左右，并且平均實動率在42%左右。對實動率產(chǎn)生影響比較突出的因素是具有較高外障率，證明設(shè)備受到其他相關(guān)環(huán)節(jié)影響，自身效率尚未全面發(fā)揮出來。電鏟內(nèi)障率持續(xù)下降，代表其具有優(yōu)良性能，雖然設(shè)備具有較高的生產(chǎn)效率，但會比較大程度地受到氣候影響，在夏季和冬季會有較大的效率差別。經(jīng)統(tǒng)計計算，獲得此設(shè)備平均年剝能力是229×104m3。若氣候條件、運輸環(huán)節(jié)等外部條件能夠有所改進，設(shè)備采購能力將較大可能的獲得提高。

4 結(jié)束語

通過上文分析，研究中的露天礦采裝設(shè)備（電鏟）其使用能力和實動率等相關(guān)參數(shù)均服從β 分布，同時設(shè)備生產(chǎn)能力和實動力兩者保持線性關(guān)系。通過統(tǒng)計分析方法動態(tài)的對露天礦采裝設(shè)備實際運行狀況和相關(guān)生產(chǎn)能力進行評價以及預(yù)測，和實際生產(chǎn)情況高度相符，有助于為礦山生產(chǎn)計劃的編制以及礦山設(shè)計提供有效指導(dǎo)依據(jù)。