姜建豐 章 林 遠(yuǎn) 洋 代碧波(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

露天礦山汽車—膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的銜接分析*

姜建豐1，2,3章 林1，2,3遠(yuǎn) 洋1，2,3代碧波1，2,3
(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

通過對(duì)白云鄂博鐵礦主礦排巖運(yùn)輸系統(tǒng)現(xiàn)狀的分析，利用有無項(xiàng)目對(duì)比方法，計(jì)算出汽車轉(zhuǎn)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)后年節(jié)約的運(yùn)輸成本，將增量投資收益率與設(shè)定基準(zhǔn)收益率進(jìn)行對(duì)比，在項(xiàng)目改建可行的基礎(chǔ)上，以某年布置膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)獲得的總節(jié)約運(yùn)輸成本最大時(shí)為最佳銜接點(diǎn)，使礦山總排巖運(yùn)費(fèi)最小，為礦山運(yùn)輸系統(tǒng)規(guī)劃提供了依據(jù)。

汽車運(yùn)輸 汽車—膠帶運(yùn)輸 經(jīng)濟(jì)對(duì)比 增量投資收益率

目前，我國大部分露天礦已進(jìn)入了中后期開采，逐漸由淺部轉(zhuǎn)入深部，汽車運(yùn)距加長，運(yùn)輸效率降低，運(yùn)輸成本增加，導(dǎo)致生產(chǎn)成本急劇上升，經(jīng)濟(jì)效益迅速下滑。而膠帶運(yùn)輸機(jī)作為大型露天礦的一種主要運(yùn)輸設(shè)備，可與汽車組成聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)，既發(fā)揮了汽車靈活性、掘溝速度快的優(yōu)點(diǎn)，也發(fā)揮了膠帶運(yùn)輸成本低、效率高、自動(dòng)化程度高、管理簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)[1]，是深部露天礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)較優(yōu)的運(yùn)輸系統(tǒng)。目前國內(nèi)露天礦由汽車運(yùn)輸轉(zhuǎn)為汽車—膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，設(shè)計(jì)上還缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，大部分礦山都是前期采用單一汽車運(yùn)輸，隨著開采深度的增加，汽車運(yùn)輸成本驟增時(shí)，才開始考慮采用汽車—膠帶運(yùn)輸，錯(cuò)過了汽車—膠帶系統(tǒng)建設(shè)的最佳銜接點(diǎn)，沒有使礦山效益最大化。

以白云鄂博鐵礦主礦為例，結(jié)合礦山開采現(xiàn)狀及未來5 a的排巖進(jìn)度計(jì)劃，建立排巖運(yùn)費(fèi)數(shù)學(xué)模型，利用有無項(xiàng)目對(duì)比分析方法，計(jì)算膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)投資后，將每年獲得的增量投資收益率與設(shè)定的基準(zhǔn)收益率作對(duì)比。在項(xiàng)目改建可行的基礎(chǔ)上，以某年布置膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)獲得的總節(jié)約運(yùn)輸成本最大時(shí)為最佳銜接點(diǎn)，使礦山總排巖運(yùn)費(fèi)最小，礦山效益最大化。

1 礦山開采概況

白云鄂博鐵礦已有50多a的開采歷史，已采出礦石2億多t。主礦設(shè)計(jì)年采剝總量2 700萬t，其中礦石700萬t/a、巖石2 000萬t/a，生產(chǎn)剝采比2.86 t/t。露天境界上口尺寸1 530 m×1 180 m，境界底標(biāo)高+1 230 m。

采用水平分層采剝方法，在上盤礦巖接觸帶處開段溝，上下兩幫同時(shí)推進(jìn)，各水平依次推到最終境界為止。采場(chǎng)生產(chǎn)臺(tái)階高度14 m，靠幫到界時(shí)兩臺(tái)階并段，并段后臺(tái)階高度28 m，安全平臺(tái)和清掃平臺(tái)交錯(cuò)布設(shè)，同時(shí)工作臺(tái)階數(shù)4～6個(gè)。2012年年末最低開采標(biāo)高+1 486 m，7個(gè)生產(chǎn)臺(tái)階，分別為+1 570,+1 556,+1 542,+1 528,+1 514,+1 500,+1 486 m。

2 排巖運(yùn)輸系統(tǒng)銜接分析

露天礦汽車運(yùn)輸基建投資低，掘溝速度快，建設(shè)時(shí)間短，但燃油和輪胎消耗量大，運(yùn)輸成本高，經(jīng)濟(jì)運(yùn)距短，所以在露天礦開采前期采用汽車運(yùn)輸是合理的。膠帶運(yùn)輸費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)距長，輸送能力大，自動(dòng)化程度高，但基建投資大，所以在露天礦開采的中后期采用膠帶運(yùn)輸是合理的。國外大型露天礦的建設(shè)實(shí)踐中已經(jīng)證明了該運(yùn)輸系統(tǒng)的優(yōu)越性，尤其在開采深度大、運(yùn)輸距離長、運(yùn)量大的露天礦山，經(jīng)濟(jì)效益更顯著。圖1為露天礦礦巖運(yùn)距與運(yùn)費(fèi)的關(guān)系。

圖1 礦巖運(yùn)距與運(yùn)費(fèi)關(guān)系

圖1陰影部分表示礦山投入膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)后總節(jié)約的運(yùn)輸成本。

2.1 未來5 a排巖進(jìn)度計(jì)劃

白云鄂博鐵礦主礦2013—2017年的排巖進(jìn)度計(jì)劃見表1。

表1 主礦未來5 a的排巖進(jìn)度計(jì)劃

2.2 年排巖運(yùn)輸系統(tǒng)銜接分析

2.2.1 建立數(shù)學(xué)模型

(1)

(2)

(3)

P0=Pi-(Q0+Qq)-TA，

(4)

P1=Pi-(Q1+J+Qq)-TA，

(5)

AP=P1-P0，

(6)

(7)

式中,N為排巖臺(tái)階，m;Q0為單一汽車運(yùn)輸排巖費(fèi)用，萬元/a;Q1、J分別為汽車—膠帶聯(lián)合運(yùn)輸中汽車排巖費(fèi)用(包括破碎費(fèi)、排土機(jī)排土費(fèi))，萬元/a；Qq為其他成本，萬元/a；S0、S1分別為汽車運(yùn)費(fèi)，元/(t·km);S2為膠帶運(yùn)費(fèi)，元/(t·km);T0為排土場(chǎng)推土費(fèi)用，元/t；T1為破碎站破碎費(fèi)用，元/t;T2為排土機(jī)排土費(fèi)用，元/t；Y0為單一汽車運(yùn)輸?shù)募訖?quán)運(yùn)距，km;Y2為膠帶加權(quán)運(yùn)距，km；TI為新增投資，萬元;P0、P1為年總利潤,萬元;Pi為年總收入，萬元;TA為年均銷售稅金及附加費(fèi)，萬元;AP為增量投資收益，萬元;Fi為增量投資收益率；Hi為臺(tái)階需要的排巖量，萬t/a。

礦山運(yùn)輸系統(tǒng)的改建不影響礦山開采規(guī)模，所以礦山的年總收入不變，年均銷售稅金及附加費(fèi)不變，年總成本中唯一變化的是運(yùn)費(fèi)，由此可得，增量投資收益等于單一汽車運(yùn)費(fèi)與汽車—膠帶運(yùn)費(fèi)之差，即AP=Q0-Q1-J.

2.2.2 效益分析

參照該礦山實(shí)際成本及類似項(xiàng)目成本，數(shù)學(xué)模型的各經(jīng)濟(jì)參數(shù)見表2。

表2 數(shù)學(xué)模型各經(jīng)濟(jì)參數(shù)選取

根據(jù)礦山現(xiàn)狀、進(jìn)度計(jì)劃圖和露天最終境界量，取各生產(chǎn)水平對(duì)應(yīng)的汽車加權(quán)運(yùn)距Y0、Y1及膠帶運(yùn)距Y2，將表1各經(jīng)濟(jì)參數(shù)代入式(1)～式(6)，計(jì)算該礦2013年汽車—膠帶運(yùn)輸費(fèi)用，見表3、表4。

表3 2013年各水平單一汽車、汽車—膠帶聯(lián)合運(yùn)輸?shù)募訖?quán)運(yùn)距 km

單一汽車運(yùn)輸Y01570mY1Y21556mY1Y21542mY1Y21528mY1Y21514mY1Y21500mY1Y21486mY1Y22.490.223.550.003.600.633.650.863.701.123.751.383.801.293.852.860.663.550.443.600.473.650.213.700.243.750.803.800.413.853.381.443.551.223.601.253.650.993.700.993.750.563.801.153.853.831.123.550.903.600.943.650.673.700.683.750.033.800.143.854.161.543.551.323.601.353.651.093.701.093.750.833.800.933.854.251.453.551.233.601.273.651.003.701.013.750.743.800.843.854.321.613.551.393.601.433.651.163.701.173.750.903.801.003.85

表4 2013年主礦投入膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸費(fèi)用

由表3、表4可知，2013年投入膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)能獲得最好的增量投資收益為4 254.22萬元，F(xiàn)i=11.21%，小于設(shè)定的基準(zhǔn)增量收益率13%，所以2013年投入膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)是不合理的。

同理可算出2014年主礦投入膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸費(fèi)用情況，見表5、表6。

由表5、表6可知，2014年投入膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)獲得的最大增量投資收益為5 387.41萬元，F(xiàn)i=14.19%，大于設(shè)定的基準(zhǔn)收益率13%。所以2014年投入膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)是可行的，其膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)銜接位置為1 514 m水平。

同理可算出2015年,2016年,2017年投入膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸費(fèi)用情況，如表7。

表5 2014年各水平單一汽車、汽車—膠帶聯(lián)合運(yùn)輸?shù)募訖?quán)運(yùn)距 km

單一汽車運(yùn)輸Y01556mY1Y21542mY1Y21528mY1Y21514mY1Y21500mY1Y21486mY1Y22.860.443.600.253.650.043.700.243.750.803.800.973.853.381.223.601.033.650.973.700.633.750.563.800.733.853.830.903.600.723.650.833.700.513.750.323.800.543.854.161.323.601.133.651.093.700.453.750.193.800.123.854.251.233.601.053.650.933.700.723.750.463.800.293.854.321.393.601.213.651.023.700.763.750.503.800.333.85

表6 2014年主礦投入膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸費(fèi)用

由表7可知，主礦在2013年轉(zhuǎn)膠帶運(yùn)輸?shù)脑隽客顿Y收益率小于基準(zhǔn)收益率，說明這年轉(zhuǎn)膠帶運(yùn)輸在經(jīng)濟(jì)上不劃算，而2014年，2015年，2016年，2017年轉(zhuǎn)膠帶運(yùn)輸?shù)脑隽客顿Y收益率均大于基準(zhǔn)收益率，這4a主礦轉(zhuǎn)膠帶運(yùn)輸在經(jīng)濟(jì)上都是可行的。對(duì)于礦山來講，在開采規(guī)模不變的情況下，節(jié)省的排巖運(yùn)費(fèi)成本相當(dāng)于為礦山帶來更多的利潤[1]。主礦在2014年總節(jié)約運(yùn)輸成本最大，為礦山帶來的利潤最大，若繼續(xù)推遲膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)在主礦的使用，則主礦總節(jié)約運(yùn)輸成本會(huì)越來越小。因此2014年投入膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，才能使礦山的效益最大化。

表7 未來5 a主礦汽車運(yùn)輸轉(zhuǎn)膠帶運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)效益

3 結(jié)論與建議

(1)在大型露天礦開采過程中，前期采用單一的汽車運(yùn)輸方案是經(jīng)濟(jì)合理的，隨著開采深度的增加，采用汽車—膠帶聯(lián)合運(yùn)輸方案是降低露天礦運(yùn)輸成本的最好途徑。

(2)露天礦單一汽車運(yùn)輸系統(tǒng)與汽車—膠帶聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)存在一個(gè)能使礦山效益最大化的最佳銜接點(diǎn)，該最佳銜接點(diǎn)應(yīng)根據(jù)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的基建期、排巖水平及其排巖量、加權(quán)運(yùn)距等多經(jīng)濟(jì)參數(shù)綜合確定。

(3)在露天礦生產(chǎn)成本的比例中，運(yùn)輸費(fèi)用占到40%～50%，有些礦山甚至達(dá)到70%，所以建議礦山根據(jù)礦山的實(shí)際情況，盡早做好運(yùn)輸方式的統(tǒng)籌規(guī)劃工作，選用最優(yōu)的運(yùn)輸方案，使礦山效益最大化。

[1] 國家發(fā)展改革委建設(shè)部.建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)[M].3版.北京：中國計(jì)劃出版社，2006.

*國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2011BAB07B01)。

2014-05-14)

姜建豐(1986—)，男，碩士，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)西塘路666號(hào)。