霍林河北露天煤礦自卸卡車運(yùn)輸合理運(yùn)距確定

鄒天旭，陳永祥

（內(nèi)蒙古霍林河露天煤業(yè)股份有限公司 北露天煤礦生產(chǎn)技術(shù)部，內(nèi)蒙古 霍林郭勒 029200）

霍林河北露天煤礦自卸卡車運(yùn)輸合理運(yùn)距確定

鄒天旭，陳永祥

（內(nèi)蒙古霍林河露天煤業(yè)股份有限公司 北露天煤礦生產(chǎn)技術(shù)部，內(nèi)蒙古 霍林郭勒 029200）

對于露天礦經(jīng)濟(jì)運(yùn)距的確定往往存在一個(gè)誤區(qū)，即運(yùn)距越短經(jīng)濟(jì)效益越佳，通過證明可以得知并非運(yùn)距越短經(jīng)濟(jì)效益越佳，而是對不同的載重車型都有一個(gè)最佳運(yùn)距范圍。根據(jù)現(xiàn)有資料建立數(shù)學(xué)模型，得出不同載重汽車的合理運(yùn)距范圍，以獲得其最佳經(jīng)濟(jì)效益。

露天煤礦；礦用自卸卡車；運(yùn)輸成本；數(shù)學(xué)模型；合理運(yùn)距

Abstract:There is a misunderstanding in determining the economic distance of open-pitmine,the shorter of distance,the better of economic benefits.This article can prove that not shorter distance is better economic benefit,but there is an optimum distance range of different load models.According to the existing data to establish themathematicalmodel,the author obtains the reasonable distance range of different truck to get the best economic benefit.

Key words:open-pit coalmine;mining dump truck;transportation cost;mathematicalmodel;reasonable distance

0 引言

霍林河北露天煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市西北側(cè)，在霍林郭勒市境內(nèi)。南與赤峰市的阿魯科爾沁旗相鄰，北與錫林郭勒盟的東烏珠穆沁旗毗連，煤田東北自包爾呼吉起，西南至沙爾哈達(dá)止，長60 km，寬約7～10 km，含煤面積443.8 km2，呈北東～南西條帶狀展布。煤田地處大興安嶺脊背位置，地貌為侵蝕堆積臺地、沖積平原。煤田內(nèi)東北部為起伏很小的低山丘陵，西南部為廣闊的波狀平原，海拔870～940 m。煤田附近的主要水系為霍林河，起源于東南部罕山北麓，流經(jīng)勘探區(qū)東側(cè)，匯查格布達(dá)拉格河與礦區(qū)北部的季節(jié)小河和熱木特河之后，向東北流出礦區(qū)，全長250 km，在科右中旗高力板附近潛入地下。

本區(qū)河谷寬闊，河床平淺而多蛇曲。夏季炎熱，冬季嚴(yán)寒，為溫帶半干旱大陸性氣候。本區(qū)含煤地層為中生界上侏羅系霍林河組，屬陸相沉積，新生界第四系地層，第三系玄武巖不整合覆于其上。煤田為一寬緩向斜構(gòu)造，斷層多為張性正斷層。組成含煤段的巖層有礫巖、細(xì)礫巖，各粒級砂巖和泥巖。組成含煤段的巖層有礫巖、細(xì)礫巖，各粒級砂巖和泥巖。本區(qū)賦存有3#煤層以下的21個(gè)煤層，其中可采煤層9個(gè)，即6、8、10、11、14、17、19、21、24等煤層，14、19、21為主要可采煤層，可采煤層厚度在80 m以上。

2010年，內(nèi)蒙古霍林河露天煤業(yè)股份有限公司北露天煤礦委托內(nèi)蒙古平莊煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司對北露天煤礦一采區(qū)、二采區(qū)、三采區(qū)生產(chǎn)能力進(jìn)行了核定，并分別編制了生產(chǎn)能力核定報(bào)告，2010年3月，內(nèi)蒙古自治區(qū)煤炭工業(yè)局以內(nèi)煤局字〔2010〕87號文對一采區(qū)、二采區(qū)、三采區(qū)生產(chǎn)能力核定報(bào)告予以批復(fù)，一采區(qū)核定生產(chǎn)能力為300萬t/a，二采區(qū)核定生產(chǎn)能力為300萬t/a，三采區(qū)核定生產(chǎn)能力為400萬t/a，整個(gè)北露天煤礦核定生產(chǎn)能力為1 000萬t/a。

結(jié)合霍林河礦區(qū)的地質(zhì)、水文、氣候和環(huán)境狀況特點(diǎn)，采用單斗挖掘機(jī)采裝-卡車的開采工藝，合理、先進(jìn)、高效。借助相關(guān)資料和現(xiàn)有計(jì)算公式從成本分析入手、并通過實(shí)例計(jì)算分析，最終確定汽車運(yùn)輸?shù)暮侠磉\(yùn)距。

1 數(shù)學(xué)模型的建立

1.1 噸運(yùn)輸成本模型的建立

式中：C1為噸運(yùn)輸成本，元/t；Q為汽車運(yùn)輸能力，t/（臺·a）；xi為運(yùn)輸成本中單項(xiàng)費(fèi)用，元/（臺·a）。包括折舊費(fèi)、油耗和輔助油耗、維修和保養(yǎng)、輪胎、工資及其他費(fèi)用等。

1.2 噸公里運(yùn)輸成本模型的建立

式中：C為噸公里運(yùn)輸成本，元/（t·km）；L為運(yùn)輸距離，km。

1.3 臺年運(yùn)輸能力模型的建立

式中：T為卡車年工作時(shí)間；V為車箱容積，m3；R為物料密度，t/m3；K1為車箱容積利用系數(shù)；K2為班工作時(shí)間利用系數(shù)；t為卡車1次循環(huán)時(shí)間，h；Ks為松散系數(shù)。

由于卡車運(yùn)輸能力是反映卡車成本的一個(gè)主要參數(shù)，從式（1）中可以看出卡車運(yùn)輸能力越大，其運(yùn)輸成本C1就越低，因此保證卡車運(yùn)輸能力是降低運(yùn)輸成本的基本條件。卡車運(yùn)輸能力除與卡車能力性能有關(guān)外，還與礦區(qū)的道路等級、參數(shù)、維修保養(yǎng)程度和管理水平及氣候條件有關(guān)。

從式（1）、式（3）中可以看出隨著運(yùn)距的增加，卡車運(yùn)行時(shí)間也要增加，引起單次循環(huán)時(shí)間增加。而使年運(yùn)輸能力Q降低，噸運(yùn)輸成本C1增加。相反從式（2）中看出當(dāng)年運(yùn)輸能力不變時(shí)，隨著運(yùn)輸距離的增加，噸公里運(yùn)輸成本不斷減少，實(shí)際上年運(yùn)輸能力是變化的，因此噸公里運(yùn)輸成本有一個(gè)極值。本文的目的就是要找出極值來，最終確定出其合理運(yùn)距。

2 年運(yùn)輸能力及運(yùn)輸成本中單項(xiàng)費(fèi)用計(jì)算方法

2.1 臺年運(yùn)輸能力

計(jì)算選用北方奔馳14 t以及28 t兩種車型，卡車各項(xiàng)參數(shù)取自2017年北露天煤礦。

由（3）式可以看出，隨著卡車每次循環(huán)時(shí)間的變化，每臺卡車的年運(yùn)輸能力是不斷變化的，因此需要得知不同運(yùn)距條件下卡車的單次循環(huán)時(shí)間。

根據(jù)北露天煤礦相關(guān)資料及現(xiàn)場試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出兩種車型各運(yùn)距循環(huán)時(shí)間。卡車各運(yùn)距循環(huán)時(shí)間見表1。

表1 汽車各運(yùn)距循環(huán)時(shí)間

將上述卡車各運(yùn)距循環(huán)時(shí)間數(shù)據(jù)代入公式（3），可以求出卡車臺年運(yùn)輸能力。

則北方奔馳14 t卡車臺年運(yùn)輸能力為11.0～94.4萬t；北方奔馳28 t卡車臺年運(yùn)輸能力為21.3～172.9萬t。2種車型各運(yùn)距臺年運(yùn)輸能力見表2。

表2 卡車各運(yùn)距臺年運(yùn)輸能力

2.2 卡車的折舊費(fèi)用

卡車的折舊值過去都是按靜止?fàn)顟B(tài)計(jì)算，即用卡車的購置費(fèi)用除以汽車服務(wù)年限，未考慮資金的時(shí)間效益。特別是與現(xiàn)在各種原材料價(jià)格上漲，卡車價(jià)格逐年升高的狀態(tài)是不適應(yīng)的，因此本模型采用凈值法計(jì)算。

計(jì)算公式：

式中：R為年折舊費(fèi)，元；S為卡車購置費(fèi)（包括運(yùn)輸、安裝），元；i為貼現(xiàn)率（取國際銀行最低利率15%）；n為卡車服務(wù)年限。

14 t卡車的年折舊費(fèi)用約為63 584元；28 t卡車的年折舊費(fèi)用約為73 929元。

2.3 卡車的油耗及輔助油耗費(fèi)用

油耗也是構(gòu)成卡車成本的一項(xiàng)重要指標(biāo)，有時(shí)由于油價(jià)上漲。引起運(yùn)輸成本增加，而只好尋求別的運(yùn)輸方式來代替卡車運(yùn)輸。

卡車運(yùn)輸?shù)挠秃某c卡車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率成正比外。還與卡車作業(yè)條件有關(guān)，在計(jì)算中，根據(jù)礦山氣候、風(fēng)沙、管理水平等劃分3個(gè)等級：好、一般、差。

計(jì)算公式：

式中：C2為小時(shí)油耗費(fèi)用，元/h；q1為燃油汽油價(jià)格，元/kg；q2為卡車小時(shí)耗油量，kg/h；T為卡車年工作時(shí)間，h。

輔助油耗主要是指各種潤滑油脂，液壓油等消耗，一般都按燃油費(fèi)用占比來計(jì)算。作業(yè)條件好：C3=（1/5）C2；作業(yè)條件一般：C3=（1/3）C2；作業(yè)條件差：C3=（1/2）C2；其中C3為輔助油耗費(fèi)用（單位為元）。

14 t卡車的年油耗費(fèi)用約為871 711元；

14 t卡車的年輔助油耗費(fèi)用約為290 570元；

28 t卡車的年油耗費(fèi)用約為1 062 133元；

28 t卡車的年輔助油耗費(fèi)用約為354 044元。

2.4 卡車備件與維修保養(yǎng)費(fèi)用

卡車正常生產(chǎn)的重要條件，所需要費(fèi)用也是成本的重要組成部分。計(jì)算公式：

式中：M為卡車年維修保養(yǎng)費(fèi)，元；K3為卡車不同服務(wù)年限修正系數(shù)；P為零部件費(fèi)用系數(shù)。

14 t卡車的年備件與維修保養(yǎng)費(fèi)用約為622 372元；

28 t卡車的年備件與維修保養(yǎng)費(fèi)用約為758 327元。

2.5 卡車的年輪胎消耗費(fèi)用

輪胎消耗費(fèi)用的多少與礦山公路的質(zhì)量及巖石的硬度有關(guān)，一般將此條件分成3種情況：①有利條件，輪胎壽命為3 000～4 000 h；②一般條件，輪胎壽命為2 000～3 000 h；③不利條件，輪胎壽命為l 500～2 000 h。

輪胎年消耗費(fèi)用計(jì)算公式：

式中：A為輪胎更換費(fèi)用，元/a；G為輪胎壽命，h；T為卡車年工作時(shí)間，h。

14 t卡車的年輪胎消耗費(fèi)用約為100 337元；

28 t卡車的年輪胎消耗費(fèi)用約為249 185元。

2.6 工資、管理及其他費(fèi)用

該項(xiàng)費(fèi)用我國礦山統(tǒng)計(jì)資料是占運(yùn)輸成本的5%～8%，本次計(jì)算時(shí)取6%。

2.7 卡車的噸運(yùn)輸成本

將上述計(jì)算所得各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入上式中，得出卡車各運(yùn)距噸運(yùn)輸成本。汽車各運(yùn)距汽車噸運(yùn)輸成本見表3。

表3 汽車各運(yùn)距噸運(yùn)輸成本

2.8 汽車的噸公里運(yùn)輸成本

將表3中所得C1各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入上式中，得出卡車各運(yùn)距噸公里運(yùn)輸成本?？ㄜ嚫鬟\(yùn)距噸公里運(yùn)輸成本見表4。

3 分析

結(jié)合相關(guān)資料，通過數(shù)學(xué)模型的建立及其具體計(jì)算分析，得出了北方奔馳14 t和28 t兩種型號的卡車在不同運(yùn)距條件下運(yùn)輸成本構(gòu)成情況。露天礦自卸卡車在其它條件下運(yùn)輸成本構(gòu)成情況和各種型號的卡車不同服務(wù)年限和運(yùn)距的噸公里運(yùn)輸成本可根據(jù)以上數(shù)學(xué)模型及相關(guān)計(jì)算過程及其計(jì)算參數(shù)確定，由于計(jì)算原理相同，概不贅述。

根據(jù)表（3）和表（4）可以繪制出北方奔馳14 t及28 t兩種型號卡車噸運(yùn)輸成本與運(yùn)距關(guān)系曲線圖和噸公里運(yùn)輸成本與運(yùn)距關(guān)系曲線圖?？ㄜ噰嵾\(yùn)輸成本與運(yùn)距關(guān)系曲線圖如圖1所示。

表4 汽車各運(yùn)距噸公里運(yùn)輸成本

圖1 汽車噸運(yùn)輸成本與運(yùn)距關(guān)系

卡車噸公里運(yùn)輸成本與運(yùn)距關(guān)系如圖2所示。

圖2 汽車噸公里運(yùn)輸成本與運(yùn)距關(guān)系曲線圖

從圖l可以看出，隨著運(yùn)距的增加噸運(yùn)輸成本也隨之而增加，并且噸運(yùn)輸成本與運(yùn)距大體呈一次函數(shù)的直線關(guān)系。從圖2可以看出，開始隨著運(yùn)距的增加噸公里運(yùn)輸成本隨之下降，當(dāng)下降到一定值時(shí)，隨著運(yùn)距的增加，噸公里成本隨之而增加，并且噸公里運(yùn)輸成本與運(yùn)距大體呈拋物線關(guān)系。

3.1 露天礦卡車運(yùn)輸合理運(yùn)距范圍的確定

從圖2中可以大體確定露天礦卡車運(yùn)輸合理運(yùn)距范圍：14 t卡車合理運(yùn)距為2～3 km；28 t卡車合理運(yùn)距為2～3 km；

根據(jù)《露天礦工藝研究》及其相關(guān)資料可以確定其它露天礦卡車車型的運(yùn)輸合理運(yùn)距范圍：172～220 t卡車合理運(yùn)距為6～7 km；120～172 t卡車合理運(yùn)距為5～6 km；80～120 t卡車合理運(yùn)距為4～5 km；30～80 t卡車合理運(yùn)距為3～4 km；30 t以下卡車合理運(yùn)距為2～3 km。

4 結(jié) 語

目前，北露天煤礦區(qū)剝離及采煤完全采用外委單位設(shè)備。根據(jù)自卸卡車合理運(yùn)距指導(dǎo)外委單位選擇自卸卡車型號、合理降低運(yùn)輸成本，以及論證北露天煤礦采用自有設(shè)備及外委單位設(shè)備進(jìn)行剝離及采煤，從而實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)效益最大化。

近年來，我國礦業(yè)裝備行業(yè)瞄準(zhǔn)大型化、綠色化和智能化發(fā)展，迅速與世界先進(jìn)國家接軌。目前國外大型礦山，無論是液力機(jī)械傳動(dòng)的、還是交流驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)輪卡車，載重量大多為150、240、320 t，小松、利勃海爾與卡特公司已經(jīng)研制出載重360 t的礦用卡車。隨著露天煤礦科技的發(fā)展，將出現(xiàn)更大載重的卡車。由以上數(shù)學(xué)模型的驗(yàn)證以及實(shí)踐證明，卡車的載重量越大，噸公里運(yùn)輸成本越低，效率也越高。因此，礦用自卸卡車朝著大型化發(fā)展已經(jīng)成了必然趨勢。

［1］周玉民.露天礦汽車運(yùn)輸合理運(yùn)距的確定［J］.煤礦機(jī)械，2002（8）：5-8.

［2］余斌，吳鵬.中國露天礦山開采工藝技術(shù)與裝備現(xiàn)狀和未來［J］.礦業(yè)裝備，2007（S1）：48-50.

［3］陳國山.露天采礦技術(shù)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

［4］夏建波，邱陽.露天礦工藝研究［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2011.

［5］高勇濤.露天采礦手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1987.

［6］高永濤，吳順川.露天采礦學(xué)［M］.湖南：中南大學(xué)出版社，2010.

【責(zé)任編輯：陳 毓】

Determine of reasonable transportation distance of dump truck in Huolinhe North Open-pit M ine

ZOU Tianxu,CHEN Yongxiang
(North Open-pit Coal Mine,Inner Mongolia Huolinhe Open-pit Coal Co.,Ltd.,Huo linguole 029200,China)

TD824

B

1671-9816（2017）10-0026-04

2017-04-28

鄒天旭（1986—），男，山東平度人，助理工程師，學(xué)士，2011年畢業(yè)于呼倫貝爾學(xué)院，現(xiàn)任內(nèi)蒙古霍林河露天煤業(yè)股份有限公司北露天煤礦安全生產(chǎn)部采礦工程技術(shù)員，從事生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)場管理工作。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.10.008

鄒天旭,陳永祥.霍林河北露天煤礦自卸卡車運(yùn)輸合理運(yùn)距確定［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（10）：26-29.