景　覓　胡達(dá)濤

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司)

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某大型露天礦深部運(yùn)輸方案優(yōu)選

景覓胡達(dá)濤

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司)

摘要在露天礦采礦作業(yè)外包模式下，對(duì)某大型露天礦二期擴(kuò)建工程的運(yùn)輸方案進(jìn)行了優(yōu)選。通過(guò)對(duì)全汽車(chē)運(yùn)輸方案和汽車(chē)-膠帶聯(lián)合運(yùn)輸方案進(jìn)行分析比較，進(jìn)一步分析了外包汽車(chē)運(yùn)輸費(fèi)用、折現(xiàn)率、礦山服務(wù)年限對(duì)方案比較的影響。結(jié)果表明：在目前礦山生產(chǎn)條件下，深部開(kāi)采采用汽車(chē)-膠帶聯(lián)合運(yùn)輸方案是經(jīng)濟(jì)合理的。

關(guān)鍵詞露天礦采礦外包深部運(yùn)輸汽車(chē)運(yùn)輸汽車(chē)-膠帶聯(lián)合運(yùn)輸

露天礦運(yùn)輸是露天開(kāi)采的主要生產(chǎn)工序之一，其基本任務(wù)是將露天采場(chǎng)采出的礦石運(yùn)至選礦廠(chǎng)、破碎站或貯礦場(chǎng)，將剝離的巖土(即廢石)運(yùn)至排土場(chǎng)，完成該類(lèi)任務(wù)的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)便構(gòu)成了露天礦運(yùn)輸系統(tǒng)。礦巖公路運(yùn)輸是露天礦最常見(jiàn)的運(yùn)輸方式，汽車(chē)運(yùn)輸不僅機(jī)動(dòng)靈活，而且具有爬坡能力大、轉(zhuǎn)彎半徑小等優(yōu)點(diǎn)，使得汽車(chē)運(yùn)輸成為現(xiàn)代露天礦山的主要運(yùn)輸方式[1-4]。但隨著開(kāi)采深度的增加和廢石排放臺(tái)階的上升，礦巖運(yùn)距逐漸增加，露天礦汽車(chē)運(yùn)輸成本不斷上升。當(dāng)?shù)V巖運(yùn)距增加至某一臨界值(露天礦汽車(chē)運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)運(yùn)距)時(shí)，采用汽車(chē)運(yùn)輸方案已不經(jīng)濟(jì)，需對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行改造，以達(dá)到降低運(yùn)輸費(fèi)用的目的。根據(jù)大量的露天礦開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，國(guó)外大多數(shù)金屬露天礦的汽車(chē)運(yùn)距為1.0～5.5 km，平均為2.5～3.0 km，容許經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)距為5～7 km，國(guó)內(nèi)的一些露天礦汽車(chē)運(yùn)距一般為2 km，最大6 km。汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距隨運(yùn)輸條件的不同而變化，并與礦山類(lèi)型密切相關(guān)。膠帶運(yùn)輸機(jī)因具有爬坡能力大、自動(dòng)化水平高、運(yùn)輸生產(chǎn)能力大、運(yùn)輸費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外深露天礦的應(yīng)用日愈普遍。在斜坡和長(zhǎng)距離運(yùn)輸方面，膠帶運(yùn)輸與汽車(chē)運(yùn)輸相比，可大大地降低生產(chǎn)成本。為此，本研究以某露天礦為例，對(duì)該礦深部運(yùn)輸方案進(jìn)行優(yōu)選。

1運(yùn)輸方案

某露天礦位于我國(guó)北方邊陲，是國(guó)內(nèi)已探明的大型銅鉬伴生礦床，采選綜合能力已達(dá)7.5萬(wàn)t/d。目前采場(chǎng)內(nèi)的礦巖均采用汽車(chē)分別運(yùn)至排土場(chǎng)和礦石粗碎站，隨著露天采場(chǎng)的向下延伸和排土場(chǎng)排土臺(tái)階的上升，汽車(chē)運(yùn)距逐年增加，開(kāi)采成本逐漸加大。隨著礦山深部資源品位的逐漸降低，當(dāng)前銅鉬金屬價(jià)格處于低位的市場(chǎng)行情下，優(yōu)化運(yùn)輸方案，壓縮生產(chǎn)成本，十分必要。

1.1全汽車(chē)運(yùn)輸方案(方案Ⅰ)

礦山服務(wù)期內(nèi)礦(廢)石仍全部采用汽車(chē)運(yùn)輸，逐年的運(yùn)輸費(fèi)用根據(jù)礦(廢)石量、運(yùn)距及運(yùn)輸單價(jià)計(jì)算。目前礦山采礦采用外包運(yùn)營(yíng)模式，外包的單位礦巖汽車(chē)運(yùn)輸費(fèi)用為1.8元/(m3·km)。

1.2汽車(chē)-膠帶聯(lián)合運(yùn)輸方案(方案Ⅱ)

一般而言，膠帶運(yùn)輸?shù)膯挝贿\(yùn)輸成本低于汽車(chē)運(yùn)輸，但根據(jù)礦山開(kāi)采現(xiàn)狀，礦山服務(wù)期前5 a宜采用汽車(chē)運(yùn)輸，第5 a建設(shè)膠帶系統(tǒng)，第6 a開(kāi)始采用汽車(chē)-膠帶聯(lián)合運(yùn)輸。汽車(chē)運(yùn)輸費(fèi)用根據(jù)出礦量、運(yùn)距及運(yùn)輸單價(jià)計(jì)算，膠帶運(yùn)輸費(fèi)用根據(jù)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)投資及運(yùn)營(yíng)所消耗的人工費(fèi)、電費(fèi)、修理費(fèi)計(jì)算。破碎后的礦石通過(guò)1#、2#平行布置的2條膠帶機(jī)運(yùn)至采場(chǎng)外南側(cè)，在805 m處設(shè)1座轉(zhuǎn)載站，站內(nèi)布置6套驅(qū)動(dòng)單元，配置1臺(tái)橋式起重機(jī)。設(shè)3#、4#膠帶機(jī)，分別將轉(zhuǎn)載站內(nèi)的礦石轉(zhuǎn)運(yùn)至一、二期破碎站，卸入上部給礦倉(cāng)，相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　礦石膠帶運(yùn)輸參數(shù)

安裝1條固定膠帶機(jī)(1#膠帶機(jī))將礦石從粗碎站運(yùn)至排土場(chǎng)內(nèi)，轉(zhuǎn)排給場(chǎng)內(nèi)移置式膠帶機(jī)通過(guò)排土機(jī)進(jìn)行排棄。排棄后的排土場(chǎng)堆置標(biāo)高855 m，排土深度55 m。廢石粗碎輸送系統(tǒng)工作時(shí)間為13.4 h/d。膠帶機(jī)的參數(shù)見(jiàn)表2。

表2　膠帶機(jī)的相關(guān)參數(shù)

2運(yùn)輸方案對(duì)比分析

2.1礦(廢)石運(yùn)輸量及汽車(chē)運(yùn)距

方案Ⅰ、方案Ⅱ每年的礦巖運(yùn)輸量相同，但汽車(chē)運(yùn)距不同，兩者的礦巖運(yùn)輸量、汽車(chē)運(yùn)距見(jiàn)圖1。

圖1　礦巖運(yùn)輸量及汽車(chē)運(yùn)距

2.2新增投資及運(yùn)輸成本

方案Ⅱ較方案Ⅰ新增投資為41 092萬(wàn)元，見(jiàn)表3。

表3方案Ⅱ膠帶系統(tǒng)投資

萬(wàn)元

根據(jù)膠帶配置情況，計(jì)算的礦(廢)石膠帶運(yùn)營(yíng)成本分別為0.71，0.64元/t，含投資折舊的膠帶運(yùn)輸成本分別為1.13，1.16元/t，見(jiàn)表4。

表4膠帶運(yùn)輸成本

元/t

2.3可比費(fèi)用及可比費(fèi)用現(xiàn)值

方案Ⅰ、方案Ⅱ的逐年運(yùn)輸費(fèi)用和累計(jì)運(yùn)輸費(fèi)用比較見(jiàn)圖2。在礦(廢)石運(yùn)輸量不變的情況下，隨著露天開(kāi)采深度的增加，方案Ⅰ的礦(廢)石運(yùn)輸費(fèi)用幾乎呈直線(xiàn)增加，方案Ⅱ運(yùn)輸費(fèi)用增加的幅度明顯低于方案Ⅰ。

圖2　逐年運(yùn)輸費(fèi)用和運(yùn)輸費(fèi)用現(xiàn)值對(duì)比

方案Ⅰ、方案Ⅱ的年可比費(fèi)用、可比費(fèi)用現(xiàn)值對(duì)比見(jiàn)圖3。

圖3　逐年可比費(fèi)用及可比費(fèi)用現(xiàn)值比較

方案Ⅰ、方案Ⅱ的可比投資、可比成本、服務(wù)期內(nèi)運(yùn)輸費(fèi)用及費(fèi)用現(xiàn)值對(duì)比見(jiàn)表5。

表5　運(yùn)輸方案比較結(jié)果

注：礦山剩余服務(wù)年限17 a，膠帶系統(tǒng)第5 a投資建設(shè)，折現(xiàn)率為8%。

由表5可知：方案Ⅱ在第5 a需增加投資41 092 萬(wàn)元用于膠帶系統(tǒng)建設(shè)，但年均可比運(yùn)營(yíng)成本較方案Ⅰ低5 556萬(wàn)元，礦山服務(wù)期內(nèi)的總運(yùn)輸費(fèi)用方案Ⅱ較方案Ⅰ低94 453萬(wàn)元；考慮8%的折現(xiàn)率后計(jì)算可比費(fèi)用現(xiàn)值，方案Ⅱ較方案Ⅰ減少7 904 萬(wàn)元。由此可見(jiàn)：方案Ⅱ優(yōu)于方案Ⅰ，說(shuō)明該礦山深部運(yùn)輸系統(tǒng)采用汽車(chē)-膠帶聯(lián)合運(yùn)輸方案是合理的。

3進(jìn)一步分析

3.1單位礦巖汽車(chē)運(yùn)輸費(fèi)用

目前礦山采礦生產(chǎn)作業(yè)采用外包運(yùn)營(yíng)的模式，根據(jù)外包合同，礦巖汽車(chē)運(yùn)輸成本為1.8元/(m3·km)，該費(fèi)用受柴油價(jià)格、路況、礦山作業(yè)條件等多個(gè)因素影響。就目前而言，市場(chǎng)油價(jià)出現(xiàn)了明顯的下跌，外包運(yùn)輸費(fèi)用出現(xiàn)了一定程度的下降。當(dāng)外包運(yùn)輸費(fèi)用下降時(shí)，方案Ⅰ的可比費(fèi)用現(xiàn)值隨之降低，當(dāng)外包運(yùn)輸費(fèi)用降低至某一臨界點(diǎn)時(shí)，方案Ⅰ的可比費(fèi)用現(xiàn)值將低于方案Ⅱ，此時(shí)，礦山深部開(kāi)拓運(yùn)輸選擇方案Ⅱ反而不經(jīng)濟(jì)。不同外包費(fèi)用水平下，方案Ⅰ、方案Ⅱ的可比費(fèi)用現(xiàn)值對(duì)比見(jiàn)圖4。

圖4　外包汽車(chē)運(yùn)輸單價(jià)對(duì)可比費(fèi)用現(xiàn)值的影響

經(jīng)計(jì)算，當(dāng)外包汽車(chē)運(yùn)輸單價(jià)降低幅度大于19%時(shí)，即運(yùn)輸單價(jià)低于1.46元/(m3·km)時(shí)，采用方案較Ⅱ合理。

3.2折現(xiàn)率

不同折現(xiàn)率下，方案Ⅰ、方案Ⅱ的可比費(fèi)用現(xiàn)值對(duì)比見(jiàn)圖5。

圖5　折現(xiàn)率對(duì)可比費(fèi)用現(xiàn)值的影響

因方案Ⅱ前期需投入資金建設(shè)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，隨著折現(xiàn)率的提高，采用汽車(chē)-膠帶聯(lián)合運(yùn)輸方案在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)逐步降低。當(dāng)折現(xiàn)率提高至14.2%時(shí)，方案Ⅰ與方案Ⅱ的可比費(fèi)用現(xiàn)值相等，當(dāng)折現(xiàn)率低于14.2%時(shí)，建設(shè)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)、采用汽車(chē)-膠帶聯(lián)合運(yùn)輸方案是經(jīng)濟(jì)合理的。一般來(lái)說(shuō)，折現(xiàn)率高于14.2%的情形很少出現(xiàn)，因此礦山深部開(kāi)拓運(yùn)輸選擇方案Ⅱ較合理。

3.3礦山剩余服務(wù)年限

方案Ⅰ、方案Ⅱ的可比費(fèi)用現(xiàn)值對(duì)比見(jiàn)圖 6。從圖 6可知：第5 a以前2個(gè)方案的可比費(fèi)用現(xiàn)值相同，第5 a方案Ⅱ費(fèi)用現(xiàn)值高于方案Ⅰ，第6 a后2個(gè)方案的費(fèi)用現(xiàn)值逐漸接近，在第13 a 末，方案Ⅰ、方案Ⅱ的可比費(fèi)用現(xiàn)值幾乎相等，在考慮折現(xiàn)后，在該時(shí)間點(diǎn)的2個(gè)運(yùn)輸方案產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效果相同，在第13 a后，方案Ⅱ的可比費(fèi)用現(xiàn)值開(kāi)始小于方案Ⅰ，且隨著膠帶系統(tǒng)服務(wù)年限的增加，2個(gè)方案的費(fèi)用現(xiàn)值差距逐漸增大，方案Ⅱ的優(yōu)勢(shì)愈加明顯。

圖6　方案Ⅰ、方案Ⅱ可比費(fèi)用現(xiàn)值對(duì)比

由基于生產(chǎn)規(guī)模和目前市場(chǎng)條件圈定的資源量可知礦山剩余服務(wù)年限為17 a。在17 a的運(yùn)營(yíng)期限內(nèi)，方案Ⅱ的可比費(fèi)用現(xiàn)值較方案Ⅰ少1.2億元，說(shuō)明礦山深部開(kāi)采采用方案Ⅱ較合理的。若未來(lái)受外部經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的影響，礦山服務(wù)年限增加，方案Ⅱ的優(yōu)勢(shì)會(huì)更大。若礦山剩余服務(wù)年限縮減至13 a以?xún)?nèi)，則方案Ⅰ較合理。

4結(jié)語(yǔ)

以某礦山為例，對(duì)全汽車(chē)運(yùn)輸方案(方案Ⅰ)、汽車(chē)-膠帶聯(lián)合運(yùn)輸方案(方案Ⅱ)進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析，結(jié)果表明，方案Ⅱ相對(duì)于方案Ⅰ而言，前期因需建設(shè)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，投入較大，后期運(yùn)行費(fèi)用會(huì)逐步降低，優(yōu)勢(shì)更為突出，若礦山深部開(kāi)采服務(wù)期限過(guò)短(少于13 a)，方案Ⅰ則較合理，此外，礦山深部開(kāi)拓運(yùn)輸方案的選擇還應(yīng)考慮外包汽車(chē)運(yùn)輸單價(jià)的影響，若外包單價(jià)下降時(shí)，方案Ⅱ的優(yōu)勢(shì)會(huì)降低，特別是當(dāng)外包運(yùn)輸單價(jià)下降幅度較大時(shí)，方案Ⅱ無(wú)助于提升礦山的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]母?jìng)鱾?，王先鋒，楊維菁，等.礦山汽車(chē)運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)距研究[J].金屬礦山，2015(7)：48-51.

[2]楊曉云.露天礦礦石開(kāi)拓運(yùn)輸方案比較[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2014(2)：12-14.

[3]王會(huì)來(lái)，韓瑞軍.大型露天礦運(yùn)輸系統(tǒng)方案研究[J].中國(guó)礦山工程，2014(1)：20-22.

[4]嚴(yán)佳龍，高忠民，李壽山，等.某磷礦運(yùn)輸系統(tǒng)改造[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015(6):42-43.

(收稿日期2016-01-26)

景覓(1985—)，男，工程師，碩士，100038 北京市海淀區(qū)復(fù)興路12號(hào)。