孫建榮

(國(guó)家能源集團(tuán) 神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000)

隨著我國(guó)能源轉(zhuǎn)型深入推進(jìn)，火電裝機(jī)增速放緩，常規(guī)水電和抽水蓄能電站建設(shè)如火如荼，核電項(xiàng)目穩(wěn)步重啟，以光伏、風(fēng)電為代表的新能源項(xiàng)目得到了快速發(fā)展，電力行業(yè)進(jìn)入深度調(diào)整期[1]。電煤占煤炭消費(fèi)比重約60%。能源的供給的變化使煤炭行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更為激烈[2]。降低生產(chǎn)成本是增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要抓手。剝離及采煤是露天煤礦的主要工作，因此，降低剝離及采煤成本是控制露天煤礦生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。本文通過分析《煤炭工業(yè)露天剝離工程綜合預(yù)算定額》(簡(jiǎn)稱《定額》)相應(yīng)子目，深入探索電鏟(或液壓反鏟)、自卸卡車、推土機(jī)等設(shè)備選型對(duì)露天煤礦剝離及采煤成本的影響，進(jìn)而尋求降低露天煤礦生產(chǎn)成本的途徑[3，4]。

1 剝離及采煤成本與設(shè)備選型的關(guān)系

單斗—卡車開采工藝是露天煤礦常用的開采工藝，該工藝采用電鏟或液壓反鏟開挖、自卸卡車運(yùn)輸、推土機(jī)攤平等將壓覆在煤層上的土方開挖并外運(yùn)到排土場(chǎng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煤層的開采。煤炭生產(chǎn)通過電鏟開挖、自卸卡車運(yùn)輸，將煤炭運(yùn)送到破碎站的受煤坑，破碎后輸送到儲(chǔ)煤倉(cāng)裝車外銷[5，6]。

土方剝離、煤炭開采及運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備的選型，通常是業(yè)主根據(jù)可行性研究報(bào)告、初步設(shè)計(jì)中給定的設(shè)備型號(hào)進(jìn)行采購(gòu)，而設(shè)計(jì)院通常是根據(jù)開采規(guī)模、開采效率等因素進(jìn)行設(shè)備選型，經(jīng)濟(jì)性是根據(jù)項(xiàng)目投資、生產(chǎn)成本、煤炭市場(chǎng)售價(jià)等因素進(jìn)行項(xiàng)目整體經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估，一般不單獨(dú)進(jìn)行設(shè)備選型的經(jīng)濟(jì)性比較。對(duì)于采取外委剝離、開采的模式，設(shè)備的選型通常由承包商根據(jù)工作任務(wù)和業(yè)主要求，結(jié)合自身及社會(huì)設(shè)備擁有情況來確定，通常也不進(jìn)行設(shè)備選型經(jīng)濟(jì)性分析[7，8]。

為了充分了解露天煤礦剝離及采煤成本對(duì)生產(chǎn)成本的影響，筆者分析了S露天煤礦2011年到2014年的生產(chǎn)成本，剝離及采煤成本約占噸煤完全成本的75%，該部分成本主要包括電鏟(或液壓反鏟)、自卸卡車、推土機(jī)等設(shè)備的折舊費(fèi)、修理費(fèi)、燃料動(dòng)力費(fèi)、人工費(fèi)等。而折舊費(fèi)、修理費(fèi)、動(dòng)力燃料、人工費(fèi)等又直接受所選設(shè)備的品牌、價(jià)格、功率、油耗等參數(shù)影響，因此露天煤礦采剝?cè)O(shè)備選型直接影響著露天煤礦剝離及采煤成本[9，10]。

2 采剝?cè)O(shè)備經(jīng)濟(jì)性測(cè)算依據(jù)

本文主要依據(jù)《定額》進(jìn)行露天煤礦采剝?cè)O(shè)備經(jīng)濟(jì)性測(cè)算，《定額》由中國(guó)煤炭建設(shè)協(xié)會(huì)組織，各煤炭工業(yè)工程造價(jià)管理站會(huì)同相關(guān)建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工等單位編制，并由國(guó)家能源局發(fā)布的計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，列出了如下工作的定額單價(jià)子目：不同斗容電鏟(液壓反鏟)開挖不同硬度土石方，不同載重量自卸汽車運(yùn)輸不同運(yùn)距、不同硬度土石方，不同功率推土機(jī)平整不同硬度土石方。定額單價(jià)子目中包含了相應(yīng)設(shè)備的折舊費(fèi)、修理費(fèi)、動(dòng)力燃料、人工費(fèi)、安裝拆除及場(chǎng)外運(yùn)輸費(fèi)用等，這些費(fèi)用綜合反映了設(shè)備原價(jià)、設(shè)備油耗及維修成本等指標(biāo)，這些指標(biāo)正是設(shè)備選型時(shí)應(yīng)該考慮的參數(shù)。因此依據(jù)《定額》測(cè)算各種型號(hào)挖掘設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、場(chǎng)平設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性是可行的[11，12]。

3 設(shè)備選型經(jīng)濟(jì)性

3.1 挖掘機(jī)

依據(jù)《定額》的電鏟、液壓反鏟定額子目，分別對(duì)各種斗容的電鏟(或液壓反鏟)開挖不同硬度土石方的開挖單價(jià)進(jìn)行分析，進(jìn)而結(jié)合煤礦土石方硬度、煤礦規(guī)模及相關(guān)條件來選擇經(jīng)濟(jì)性較好的電鏟(或液壓反鏟)(圖1)。

圖1 液壓反鏟及電鏟采裝單價(jià)

從圖1可以看出，隨著土石方硬度的增加，設(shè)備間經(jīng)濟(jì)性差距逐漸增大，但總體方向是一致的。斗容15m3的電鏟始終最經(jīng)濟(jì)，只是隨著硬度的增加，與相近斗容的電鏟單價(jià)差距增大；因此在選購(gòu)電鏟時(shí)優(yōu)先選斗容15m3的電鏟；如果煤礦規(guī)模比較大，對(duì)設(shè)備功率、效率要求比較高的情況，可選用斗容較大且相對(duì)經(jīng)濟(jì)的49m3的電鏟。

3.2 自卸卡車

自卸卡車的經(jīng)濟(jì)性受土石方硬度、運(yùn)距、重車上坡、重車下坡等因素影響，可以結(jié)合各種情況進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性綜合分析，進(jìn)而依據(jù)單價(jià)曲線優(yōu)先選擇總體較為經(jīng)濟(jì)的自卸卡車。

3.2.1 自卸卡車經(jīng)濟(jì)性與運(yùn)距的關(guān)系

依據(jù)《定額》的自卸卡車運(yùn)輸定額子目，對(duì)不同載重量的卡車根據(jù)運(yùn)距不同分別列出運(yùn)輸單價(jià)進(jìn)行分析(圖2)。

圖2 卡車運(yùn)輸土石方不同運(yùn)距單價(jià)

從圖2可以看出，隨著運(yùn)距的增加，卡車間經(jīng)濟(jì)性差距幅度逐漸增大，但總體方向是一致的。30t自卸卡車始終最經(jīng)濟(jì)，載重量較高的卡車中154t、185t自卸卡車相對(duì)比較經(jīng)濟(jì)。

3.2.2 自卸卡車經(jīng)濟(jì)性與土石方硬度的關(guān)系

為了便于分析，選擇3.5km運(yùn)距工況開展卡車經(jīng)濟(jì)性與土石方硬度關(guān)系的分析，依據(jù)《定額》的自卸卡車運(yùn)輸定額子目，列出各種載重量卡車在不同土石方硬度條件下的運(yùn)輸單價(jià)進(jìn)行分析(圖3)。

圖3 卡車運(yùn)輸土石方運(yùn)距3.5km的單價(jià)

從圖3可以看出，隨著土石方硬度的增加，卡車間經(jīng)濟(jì)性差距幅度也逐漸增大，但總體方向也是一致的。30t自卸卡車始終最經(jīng)濟(jì)，載重量較高的卡車中154t、185t自卸卡車相對(duì)比較經(jīng)濟(jì)。

3.2.3 自卸卡車經(jīng)濟(jì)性與重車上坡的關(guān)系

依據(jù)《定額》的自卸卡車重車上坡定額子目，分別列出各種載重量卡車在不同土石方硬度條件下重車上坡的運(yùn)輸單價(jià)進(jìn)行分析(圖4)。

圖4 運(yùn)土石方重車上坡1m的單價(jià)

從圖4可以看出，隨著土石方硬度的增加，重車上坡的經(jīng)濟(jì)性差距幅度也逐漸增大，但總體方向也是一致的。15t自卸卡車始終最經(jīng)濟(jì)，30t卡車的經(jīng)濟(jì)性稍次之，載重量較高的卡車中220t、236t自卸卡車相對(duì)比較經(jīng)濟(jì)。平地運(yùn)輸有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的154t、185t自卸卡車上坡情況相對(duì)落后，因此卡車的選型要結(jié)合煤礦的具體情況進(jìn)行綜合分析。

3.2.4 自卸卡車經(jīng)濟(jì)性與重車下坡的關(guān)系

為了便于分析，依據(jù)《定額》的自卸卡車重車下坡定額子目，柴油消耗量按照預(yù)算價(jià)(4.67元/L)折算為定額單價(jià)，然后分別列出重車下坡不同土石方硬度的運(yùn)輸單價(jià)(元/1000m3)進(jìn)行分析(圖5)。

圖5 重車下坡1m單價(jià)

從圖5可以看出，重車上坡的運(yùn)輸單價(jià)受卡車載重量變化影響不是太大，隨土石方硬度變化雖有所變化，但總體變化也不大。同時(shí)由于重車下坡情況較少，且單價(jià)偏低，對(duì)總體采剝價(jià)格影響較小。重車下坡是減項(xiàng)，因此單價(jià)越高越經(jīng)濟(jì)，在卡車選型時(shí)結(jié)合煤礦實(shí)際將其作為一項(xiàng)影響因素進(jìn)行綜合分析。

3.2.5 自卸卡車經(jīng)濟(jì)性綜合分析

為了綜合分析自卸卡車的經(jīng)濟(jì)性，結(jié)合核準(zhǔn)規(guī)模為2000萬t的S露天煤礦2020年采煤方案，自卸卡車的運(yùn)距為3.5km，重車上坡12m，重車下坡8m。按照?qǐng)D3—圖5計(jì)算綜合單價(jià)，然后分析自卸卡車的綜合經(jīng)濟(jì)性(圖6)。

圖6 卡車運(yùn)輸綜合單價(jià)分析

由圖6可以看出，隨著土石方硬度的增加，卡車運(yùn)輸綜合經(jīng)濟(jì)性差距也逐漸增大，但總體方向也是一致的。30t自卸卡車仍是最經(jīng)濟(jì)的；載重量較高的卡車中154t自卸卡車相對(duì)比較經(jīng)濟(jì)，結(jié)合S露天煤礦的實(shí)際選擇154t自卸卡車是比較經(jīng)濟(jì)的。因此在選購(gòu)自卸卡車時(shí)，一定要結(jié)合煤礦規(guī)模及相關(guān)條件，設(shè)定運(yùn)輸方案，按照運(yùn)輸方案編制綜合單價(jià)，然后根據(jù)綜合運(yùn)輸單價(jià)由低到高選擇自卸卡車。

3.3 推土機(jī)

依據(jù)《定額》的推土機(jī)排棄土石方定額子目，對(duì)各種功率推土機(jī)根據(jù)土石方硬度不同分別列出平整土石方進(jìn)行分析(圖7)。

圖7 推土機(jī)排棄土石方單價(jià)

從圖7可以看出，隨著土石方硬度的增加，推土機(jī)經(jīng)濟(jì)性差距幅度逐漸增大，但總體方向也是一致的。功率P≤90HP、P≤165HP、P≤688HP三種型號(hào)的推土機(jī)比較經(jīng)濟(jì)。因此在選購(gòu)?fù)仆翙C(jī)時(shí)結(jié)合露天煤礦的規(guī)模及相關(guān)條件，按單價(jià)從低到高進(jìn)行選擇即可。

3.4 露天煤礦設(shè)備選型的經(jīng)濟(jì)性綜合分析

采掘設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、土石方平整設(shè)備的選型要根據(jù)露天煤礦的規(guī)模及開采方案進(jìn)行科學(xué)選擇。首先要根據(jù)礦坑開采、運(yùn)輸?shù)墓ぷ髅?，按照核?zhǔn)規(guī)模核算可以選擇的電鏟斗容、自卸卡車載重量、推土機(jī)功率的選型范圍；其次要結(jié)合相關(guān)條件及設(shè)備經(jīng)濟(jì)性科學(xué)組合電鏟斗容、自卸卡車載重量、推土機(jī)功率的搭配方案，使開采、運(yùn)輸、平整等工序相協(xié)調(diào)，保證電鏟、自卸卡車、推土機(jī)均能滿負(fù)荷運(yùn)行，減少設(shè)備空閑時(shí)間，提高設(shè)備工作效率及經(jīng)濟(jì)性；第三，對(duì)設(shè)計(jì)的搭配方案依據(jù)《煤炭工業(yè)露天剝離工程綜合預(yù)算定額》計(jì)算綜合單價(jià)，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)綜合分析(見表1、圖8)[13，14]。

表1 開采方案

圖8中經(jīng)濟(jì)性最佳的方案1設(shè)備規(guī)格型號(hào)偏小，與煤礦規(guī)?？赡懿粔蚱ヅ?，方案3應(yīng)該是最佳選型方案。這樣既保證了所選設(shè)備滿足露天煤礦的產(chǎn)量規(guī)模和開采方案，又保證了電鏟、自卸卡車、推土機(jī)之間的科學(xué)搭配，還保證了設(shè)備選型的經(jīng)濟(jì)性。

圖8 綜合開采方案經(jīng)濟(jì)性分析

4 設(shè)備選型對(duì)露天煤礦經(jīng)濟(jì)效益影響

為了更好地體現(xiàn)設(shè)備選型對(duì)露天煤礦效益的影響，本文結(jié)合S露天煤礦的實(shí)際情況進(jìn)行比較分析，S露天煤礦自有主要挖掘設(shè)備為WK-35電鏟，主要運(yùn)輸設(shè)備為220t自卸卡車，主要平地設(shè)備為D10T(580HP )履帶推土機(jī)，也就是表1中方案4的配置，2020年計(jì)劃土方剝離量7900萬m3，計(jì)劃煤炭產(chǎn)量2000萬t。

從圖8中數(shù)據(jù)可以看出方案1最經(jīng)濟(jì)，但結(jié)合S露天煤礦實(shí)際，本文選用配置相近的方案3與其(方案4)進(jìn)行對(duì)比，褐煤容重按1.15t/m3計(jì)算，褐煤硬度按f<3計(jì)算，計(jì)算直接費(fèi)后依據(jù)《煤炭建設(shè)工程費(fèi)用定額及造價(jià)管理有關(guān)規(guī)定》調(diào)整了人工、材料、機(jī)械價(jià)差，并進(jìn)行了取費(fèi)，計(jì)算結(jié)果是方案3所選設(shè)備比S露天煤礦自有設(shè)備(方案4)一年節(jié)約生產(chǎn)成本31004萬元，噸煤節(jié)約生產(chǎn)成本15.5元/t(見表2)。如果按照最經(jīng)濟(jì)的方案1與不經(jīng)濟(jì)的方案5比較，方案1比方案5一年節(jié)約生產(chǎn)成本76715萬元，噸煤節(jié)約生產(chǎn)成本38.36元/t。因此，開展露天煤礦采剝?cè)O(shè)備選型經(jīng)濟(jì)性分析對(duì)節(jié)約生產(chǎn)成本有較大的經(jīng)濟(jì)意義[15，16]。

表2 方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析

5 結(jié) 語

首先，本文根據(jù)露天煤礦的核準(zhǔn)規(guī)模及開采方案，列出該礦開采、運(yùn)輸、平整可選擇設(shè)備的規(guī)格型號(hào)范圍，即列出電鏟選型及斗容范圍、自卸卡車選型及載重量范圍、推土機(jī)選型及功率范圍等；其次，依據(jù)《煤炭工業(yè)露天剝離工程綜合預(yù)算定額》，結(jié)合煤礦土石方硬度、運(yùn)距、上坡、下坡等不同工況套用不同定額子目，分別填寫各種型號(hào)挖掘機(jī)挖方單價(jià)表、各種工況各種型號(hào)自卸汽車的運(yùn)輸單價(jià)表、各種型號(hào)推土機(jī)平整單價(jià)表，自卸汽車運(yùn)輸還要綜合各種工況編制綜合單價(jià)表，然后利用數(shù)據(jù)圖表法分別對(duì)比分析開采、運(yùn)輸、平整等不同型號(hào)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性；第三，根據(jù)露天煤礦設(shè)計(jì)開采方案，結(jié)合煤礦實(shí)際工況數(shù)據(jù)，將不同規(guī)格型號(hào)設(shè)備組合出幾種比較可行的設(shè)備組合方案，然后利用第二步數(shù)據(jù)按照設(shè)備組合方案分別編寫開采、運(yùn)輸、平整的綜合價(jià)格表，形成各設(shè)備組合方案的綜合單價(jià)，借助數(shù)據(jù)圖表進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析，最終根據(jù)分析結(jié)果選出最經(jīng)濟(jì)的設(shè)備組合方案。

本文重點(diǎn)從開采、運(yùn)輸、平整等工序進(jìn)行相應(yīng)設(shè)備選型的經(jīng)濟(jì)性分析，用該方法也可結(jié)合露天煤礦的實(shí)際對(duì)其他工序的設(shè)備進(jìn)行選型經(jīng)濟(jì)性分析。依據(jù)《煤炭工業(yè)露天剝離工程綜合預(yù)算定額》開展露天煤礦采掘設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備、平整設(shè)備選型的經(jīng)濟(jì)性分析，符合價(jià)值工程原理，對(duì)露天煤礦科學(xué)開展設(shè)備選型、合理控制生產(chǎn)成本具有重要經(jīng)濟(jì)意義。為了有效控制露天煤礦生產(chǎn)成本，在露天煤礦基建期設(shè)備選型前不僅要進(jìn)行設(shè)備技術(shù)性能的調(diào)查研究，還要進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，進(jìn)而確保項(xiàng)目投產(chǎn)后以較低的生產(chǎn)成本在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得長(zhǎng)久生存。