首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 工程综合论文 > 矿业工程论文 > 受卡车年运距差异影响的破碎站移设周期确定

受卡车年运距差异影响的破碎站移设周期确定

2025-06-09 54 上传者：管理员

摘要：为了解决破碎站合理移设周期确定问题，从而能够获得最佳的经济效益；结合伊敏露天矿新二号破碎系统进行实例研究，基于费用补偿理论提出了适用于卡车年运距差异不大的公式法和卡车年运距差异较大的列表法2种方法。结果表明：2种方法得出的移设周期结论一致，通过移设周期和移设费用之间相互校核可以使得计算结果更加科学准确。

关键词：
半连续工艺
破碎站
移设周期
移设工程
费用补偿
加入收藏

单斗-卡车-破碎站半连续工艺综合了单斗-卡车工艺适应性强､机动灵活的优点和带式输送机连续运输爬坡能力大､效率高､运输成本低的优点,能够达到降低生产成本和减少环境污染的目的,是近年来发展较快的开采工艺,已在我国很多大型露天矿中应用[1]｡

以往破碎站的卡车运距破碎站多布置在采掘场内,此时系统中的提升带式输送机势必会造成露天矿运输道路的切断,对露天矿运输系统产生极其不利的影响,增加了其他系统的卡车运距,因此需在提升带式输送机上通过建设桥涵构造物解决带式输送机与卡车的立体交叉问题｡随着破碎站系统的移设,布置在带式输送机上的卡车运输桥涵构造物也需要进行移设或重建,通过确定的破碎站移设周期可以计算出露天矿全寿命期内破碎站移设的次数,再结合桥涵构造物单次移设费用或者单次建设费用能够得出卡车与带式输送机立体交叉桥涵的总费用,从而对不同形式桥涵构造物的经济性分析提供计算依据｡

车兆学等[2]､李雁飞等[3]采用移设费用补偿法､单位成本最小法､总成本最小法及期望值补偿法对破碎站移设步距进行了研究;徐全耀等[4]､韩万东等[5]采用费用相等法对移设步距进行了研究;上述研究多数采用先确定移设步距后确定移设周期,并且移设费用按照固定值进行确定移设步距也存在一定的不合理性[6-7];王伊鸣等[8]采用运输时空模型将移设周期和移设步距作为统一整体进行研究｡现阶段多数破碎站移设周期和移设步距研究是基于几何空间关系建立卡车运营费用;而实际上露天矿采掘场并不是规则的几何关系,因此研究结果与实际情况存在较大偏差,固根据露天矿不同年份采运排工程位置量取的卡车运距计算卡车运营费用才更贴合实际;同时运输系统的改变对运距也将产生较大的影响,固定的年运距变化和固定的移设费用不能够完全符合露天矿生产实际,需针对露天矿各年卡车运距差异情况及不固定的移设费用提出不同的移设周期解决方案｡为此,提出了1套根据破碎站移设费用和年卡车运行费用增加值确定破碎站移设周期的方法｡

1、破碎站移设费用

破碎站单次移设费用包括因移设产生的破碎站拆装运输､挡墙､大修等不能重复利用的费用及破碎站移设时发生的其他费用(包括管理费､对露天矿的生产造成的损失费､利息等)的总和,同时还应包括机道修建及增加带式输送机及电气设备投资等｡

移设费用计算时不论该系统是既有的还是新投入的,第1次移设费用均为对比服务期内破碎站初始位置的投资,初始位置投入使用后第1个移设周期需要根据下一次移设费用情况进行确定,因此将第2次移设费用作为第1个移设周期计算的依据,以此类推｡因此移设费用估算的下一次移设的费用组成包含设备拆除､搬迁及安装费用､破碎站土建工程､机道面层及排水沟工程､室外给排水设施､场区设施､电气通信设备及拆除移设､新增带式输送机等设备､土方工程及其他费用等｡由于系统投入使用后下一次移设费用不需要新增带式输送机等设备｡

2、年卡车运行费用增加值

年卡车运行费用增加值的计算与生产系统年生产能力､年运距变化值､物料密度､卡车单位运行成本有关｡

2.1生产系统年生产能力

结合实例,伊敏露天矿新投入的二号破碎系统设计年能力为10.0Mt/a,根据露天矿生产需要二号破碎系统年生产能力确定为9.0Mt/a｡对破碎站能力分析时,要考虑破碎站移设耽误工期后是否能够保证矿山产能｡破碎站移设工程从设计到施工需要提前半年时间准备,破碎站实际移设影响的时间约1~2个月,根据1年内破碎站移设次数,计算移设影响工期时间,若破碎站的富裕能力大于影响工期的生产能力则不会影响露天矿生产,否则需要采取措施保障产能稳定,避免因搬迁导致露天矿产能降低带来的销售收入和利润的降低及附加损失,必要时通过改造增加系统能力或新增加1套备用系统[9]｡

2.2年运距变化值

在确定去往破碎站的卡车运距之前需结合不同矿山不同的要求来确定可行的破碎站位置,在此基础上确定去往破碎站的卡车运距｡破碎站移设到设计位置后未来一定时期内的运输路线相对固定｡首先需要确定破碎站不同位置第1年的卡车运距也就是基础运距,该运距是通过初始年破碎站各服务水平的工程量和运距计算而来的加权平均运距,以后每年卡车运距呈规律性变化,只需计算出年运距变化值从而得出破碎站下次移设前各年的运距情况｡同样,量取各年运距后计算运距的差值即为年运距变化值｡由于露天矿不同年份运距情况可能存在差异,因此年运距变化值可能为固定值,也可能因运输系统发生变化时为变化值｡

根据年运距变化值情况可采用公式法或列表法进行计算破碎站移设周期,对于年运距变化值差异不大的情况下可认为年运距变化值为固定值,适用于公式法和列表法2种方法,若年运距变化值差异较大,则仅适用列表法｡

2.3年卡车运行费用增加值计算

年卡车运行费用增加值根据年运距变化值求得,也可以分别计算每一年的卡车运费再做差,两者计算方法类似,以年运距变化值为例,年卡车运行费用增加值计算公式如下:

式中:Fa为年卡车运行费用增加值,万元/a;A为生产系统年生产能力,t/a;ρ为物料密度,煤和岩分别考虑,t/m3;Sa为年运距变化值,km;cy为卡车单位运行成本,元(/m3·km)｡

将年运距变化值调整为某年的卡车运距可求得某年的卡车运费｡结合实例,A取9000000t/a,ρ取1.12t/m3,Sa取0.5km,cy取2.2元(/m3·km),计算Fa为885万元/a｡

3、移设周期

就破碎站的移设方向而言,对于近水平及缓倾斜埋藏的矿床,开采过程主要以水平推进为主,破碎站的移设主要沿水平方向进行周期性平移,对于倾斜及急倾斜矿床,开采过程以垂直方向延伸为主,相应破碎站的移设主要沿垂直方向进行周期延伸｡根据费用补偿法,提出了根据下一次移设费用确定移设周期的方式[10-11],当运行费用增加值的累计值超过下一次移设费用时,移设费用能够得到补偿｡根据年运距变化值差异大小选择公式法或列表法｡如果年运距变化值差异不大,2种方法均适用;如果差异较大时宜采取列表法｡

3.1公式法

公式法适用于年运距变化值不大情况,在确定了破碎站的位置方案后,从破碎站投入使用开始计算,各年与初始位置相比因运距增大而导致的运行费用的增加值的累计值与下一次移设费用相比,若累计值超过下一次移设费用,则考虑对破碎站进行移设,否则破碎站不需移设,并以此确定破碎站的移设周期和移设步距｡为了减少卡车运距,破碎站一般布置在靠近第1年出入沟口位置,因此以出入沟口位置作为初始运距起点,运距在此基础上呈规律递增或递减｡运行费用的增加值根据生产系统年生产能力､年运距变化值和卡车单位运行成本进行计算,1个移设周期内各年生产系统年生产能力､年运距变化值不同时可以取周期内各年的平均值近似计算｡建立如下关系式:

式中:Fx为下一次移设费用,万元;x为在第1年基础上增加的年数,年｡

伊敏露天矿新二号破碎系统年生产能力为9.0Mt/a,煤密度为1.12t/m3,年运距变化值为0.5km,卡车单位运行成本为2.2元(/m3·km)｡由此可得每年卡车运行费用增加值为885万元/a,破碎站下一次移设费用为2500万元｡经计算,在第1年基础上增加的年数为1.93年,取2年,则移设周期为3年｡

3.2列表法

列表法适用于各年运距差异较大的情况,每年卡车运行费用增加值不一定是固定值,可以考虑多种影响费用的因素[12],具有更广泛的适用性｡为了对比列表法与公式法结论的一致性,以上述公式法采用的数据进行验证,破碎站投入后各年指标计算表见表1｡

表1破碎站投入后各年指标计算表

从表1可以看出:同样的运量和年运距变化值计算逐年运行费用的增加值均为885万元;将第1年作为基准年,与第1年相比第2年年运行费用增加值的累计值为885万元,第3年年运行费用增加值的累计值为2655万元,第4年年运行费用增加值的累计值为5310万元｡

破碎站投入运行3年后累计增加的运行费用超过破碎站移设1次的费用,若第3年之后破碎站仍然不进行移设,仅第4年1年的年运行费用增加值可达2655万元,故该破碎站位置最多服务3年,移设周期为3年,列表法与公式法得到的移设周期3年的结果相符合｡

4、结语

1)提出了确定移设周期的2种方法,采用公式法建立了对于年运距变化值差异不大的情况下的破碎站移设周期数学模型,对于年运距变化值差异较大的情况通过列表法确定移设周期,在已有研究的基础上提出了一种全新的解决方案｡

2)由于移设周期会影响下一次移设时新增加的带式输送机长度从而影响下一次移设费用,因此在进行下一次移设费用估算时可以根据带式输送机单位延米投资及预估的新增带式输送机的长度计算带式输送机的投资,根据移设设周期的计算结果进行移设费用中带式输送机费用的调整,根据调整后移设费用再进行移设周期的计算,通过校核的过程实现计算结果更加科学合理｡

参考文献:

[1]张洪.露天矿半连续开采工艺应用研究[J].煤炭工程,2012(S2):7-9.

[2]车兆学,翟正江,杨云浩.露天矿破碎站移设步距的研究[J].中国矿业大学学报,2001,30(4):399-402.

[3]李雁飞,何莎,周志伟.神华宝日希勒一号矿原煤破碎站移设步距优化研究[J].露天采矿技术,2017,32(2):49-52.

[4]徐全耀,蔡明祥,高金龙,等.倾斜煤层露天矿双破碎站布置及移设优化研究[J].煤炭工程,2023,55(7):28-33.

[5]韩万东,田仙宝,朱智慧.基于MATLAB确定露天矿半固定式破碎站移设步距[J].煤炭技术,2019,38(2):17-19.

[6]滕文伟.露天矿坑内破碎站移设步距优化的研究[J].露天采矿技术,2011(4):7-8.

[7]刘胜富.对破碎站移设步距影响因素及计算方法的探讨[J].金属矿山,1995(10):14-16.

[8]王伊鸣,王健,刘冬.等.采用运输时空模型优选半移动破碎站移设方案[J].金属矿山,2016(2):42-46.

[9]武国平.大型破碎站的移设步距确定方法应用研究[J].煤质技术,2007(5):64-66.

[10]孙鑫.露天矿原煤破碎站移设方案优化[J].露天采矿技术,2019,34(1):81-83.

[11]刘玲,王忠鑫,董涛,等.哈尔乌素露天煤矿破碎站移设规划研究[J].露天采矿技术,2017,32(8):5-9.