霍林河北露天煤矿自卸卡车运输合理运距确定

2017-10-16邹天旭陈永祥

露天采矿技术 2017年10期

关键词：运输能力运距运输成本

邹天旭，陈永祥

（内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司北露天煤矿生产技术部，内蒙古霍林郭勒 029200）

霍林河北露天煤矿自卸卡车运输合理运距确定

邹天旭，陈永祥

（内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司北露天煤矿生产技术部，内蒙古霍林郭勒 029200）

对于露天矿经济运距的确定往往存在一个误区，即运距越短经济效益越佳，通过证明可以得知并非运距越短经济效益越佳，而是对不同的载重车型都有一个最佳运距范围。根据现有资料建立数学模型，得出不同载重汽车的合理运距范围，以获得其最佳经济效益。

露天煤矿；矿用自卸卡车；运输成本；数学模型；合理运距

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

霍林河北露天煤矿位于内蒙古自治区通辽市西北侧，在霍林郭勒市境内。南与赤峰市的阿鲁科尔沁旗相邻，北与锡林郭勒盟的东乌珠穆沁旗毗连，煤田东北自包尔呼吉起，西南至沙尔哈达止，长60 km，宽约7～10 km，含煤面积443.8 km2，呈北东～南西条带状展布。煤田地处大兴安岭脊背位置，地貌为侵蚀堆积台地、冲积平原。煤田内东北部为起伏很小的低山丘陵，西南部为广阔的波状平原，海拔870～940 m。煤田附近的主要水系为霍林河，起源于东南部罕山北麓，流经勘探区东侧，汇查格布达拉格河与矿区北部的季节小河和热木特河之后，向东北流出矿区，全长250 km，在科右中旗高力板附近潜入地下。

本区河谷宽阔，河床平浅而多蛇曲。夏季炎热，冬季严寒，为温带半干旱大陆性气候。本区含煤地层为中生界上侏罗系霍林河组，属陆相沉积，新生界第四系地层，第三系玄武岩不整合覆于其上。煤田为一宽缓向斜构造，断层多为张性正断层。组成含煤段的岩层有砾岩、细砾岩，各粒级砂岩和泥岩。组成含煤段的岩层有砾岩、细砾岩，各粒级砂岩和泥岩。本区赋存有3#煤层以下的21个煤层，其中可采煤层9个，即6、8、10、11、14、17、19、21、24等煤层，14、19、21为主要可采煤层，可采煤层厚度在80 m以上。

2010年，内蒙古霍林河露天煤业股份有限公司北露天煤矿委托内蒙古平庄煤业（集团）有限责任公司对北露天煤矿一采区、二采区、三采区生产能力进行了核定，并分别编制了生产能力核定报告，2010年3月，内蒙古自治区煤炭工业局以内煤局字〔2010〕87号文对一采区、二采区、三采区生产能力核定报告予以批复，一采区核定生产能力为300万t/a，二采区核定生产能力为300万t/a，三采区核定生产能力为400万t/a，整个北露天煤矿核定生产能力为1 000万t/a。

结合霍林河矿区的地质、水文、气候和环境状况特点，采用单斗挖掘机采装-卡车的开采工艺，合理、先进、高效。借助相关资料和现有计算公式从成本分析入手、并通过实例计算分析，最终确定汽车运输的合理运距。

1 数学模型的建立

1.1 吨运输成本模型的建立

式中：C1为吨运输成本，元/t；Q为汽车运输能力，t/（台·a）；xi为运输成本中单项费用，元/（台·a）。包括折旧费、油耗和辅助油耗、维修和保养、轮胎、工资及其他费用等。

1.2 吨公里运输成本模型的建立

式中：C为吨公里运输成本，元/（t·km）；L为运输距离，km。

1.3 台年运输能力模型的建立

式中：T为卡车年工作时间；V为车箱容积，m3；R为物料密度，t/m3；K1为车箱容积利用系数；K2为班工作时间利用系数；t为卡车1次循环时间，h；Ks为松散系数。

由于卡车运输能力是反映卡车成本的一个主要参数，从式（1）中可以看出卡车运输能力越大，其运输成本C1就越低，因此保证卡车运输能力是降低运输成本的基本条件。卡车运输能力除与卡车能力性能有关外，还与矿区的道路等级、参数、维修保养程度和管理水平及气候条件有关。

从式（1）、式（3）中可以看出随着运距的增加，卡车运行时间也要增加，引起单次循环时间增加。而使年运输能力Q降低，吨运输成本C1增加。相反从式（2）中看出当年运输能力不变时，随着运输距离的增加，吨公里运输成本不断减少，实际上年运输能力是变化的，因此吨公里运输成本有一个极值。本文的目的就是要找出极值来，最终确定出其合理运距。

2 年运输能力及运输成本中单项费用计算方法

2.1 台年运输能力

计算选用北方奔驰14 t以及28 t两种车型，卡车各项参数取自2017年北露天煤矿。

由（3）式可以看出，随着卡车每次循环时间的变化，每台卡车的年运输能力是不断变化的，因此需要得知不同运距条件下卡车的单次循环时间。

根据北露天煤矿相关资料及现场试实验验证，得出两种车型各运距循环时间。卡车各运距循环时间见表1。

表1 汽车各运距循环时间

将上述卡车各运距循环时间数据代入公式（3），可以求出卡车台年运输能力。

则北方奔驰14 t卡车台年运输能力为11.0～94.4万t；北方奔驰28 t卡车台年运输能力为21.3～172.9万t。2种车型各运距台年运输能力见表2。

表2 卡车各运距台年运输能力

2.2 卡车的折旧费用

卡车的折旧值过去都是按静止状态计算，即用卡车的购置费用除以汽车服务年限，未考虑资金的时间效益。特别是与现在各种原材料价格上涨，卡车价格逐年升高的状态是不适应的，因此本模型采用净值法计算。

计算公式：

式中：R为年折旧费，元；S为卡车购置费（包括运输、安装），元；i为贴现率（取国际银行最低利率15%）；n为卡车服务年限。

14 t卡车的年折旧费用约为63 584元；28 t卡车的年折旧费用约为73 929元。

2.3 卡车的油耗及辅助油耗费用

油耗也是构成卡车成本的一项重要指标，有时由于油价上涨。引起运输成本增加，而只好寻求别的运输方式来代替卡车运输。

卡车运输的油耗除与卡车发动机的功率成正比外。还与卡车作业条件有关，在计算中，根据矿山气候、风沙、管理水平等划分3个等级：好、一般、差。

计算公式：

式中：C2为小时油耗费用，元/h；q1为燃油汽油价格，元/kg；q2为卡车小时耗油量，kg/h；T为卡车年工作时间，h。

辅助油耗主要是指各种润滑油脂，液压油等消耗，一般都按燃油费用占比来计算。作业条件好：C3=（1/5）C2；作业条件一般：C3=（1/3）C2；作业条件差：C3=（1/2）C2；其中C3为辅助油耗费用（单位为元）。

14 t卡车的年油耗费用约为871 711元；

14 t卡车的年辅助油耗费用约为290 570元；

28 t卡车的年油耗费用约为1 062 133元；

28 t卡车的年辅助油耗费用约为354 044元。

2.4 卡车备件与维修保养费用

卡车正常生产的重要条件，所需要费用也是成本的重要组成部分。计算公式：

式中：M为卡车年维修保养费，元；K3为卡车不同服务年限修正系数；P为零部件费用系数。

14 t卡车的年备件与维修保养费用约为622 372元；

28 t卡车的年备件与维修保养费用约为758 327元。

2.5 卡车的年轮胎消耗费用

轮胎消耗费用的多少与矿山公路的质量及岩石的硬度有关，一般将此条件分成3种情况：①有利条件，轮胎寿命为3 000～4 000 h；②一般条件，轮胎寿命为2 000～3 000 h；③不利条件，轮胎寿命为l 500～2 000 h。

轮胎年消耗费用计算公式：

式中：A为轮胎更换费用，元/a；G为轮胎寿命，h；T为卡车年工作时间，h。

14 t卡车的年轮胎消耗费用约为100 337元；

28 t卡车的年轮胎消耗费用约为249 185元。

2.6 工资、管理及其他费用

该项费用我国矿山统计资料是占运输成本的5%～8%，本次计算时取6%。

2.7 卡车的吨运输成本

将上述计算所得各项数据代入上式中，得出卡车各运距吨运输成本。汽车各运距汽车吨运输成本见表3。

表3 汽车各运距吨运输成本

2.8 汽车的吨公里运输成本

将表3中所得C1各项数据代入上式中，得出卡车各运距吨公里运输成本。卡车各运距吨公里运输成本见表4。

3 分析

结合相关资料，通过数学模型的建立及其具体计算分析，得出了北方奔驰14 t和28 t两种型号的卡车在不同运距条件下运输成本构成情况。露天矿自卸卡车在其它条件下运输成本构成情况和各种型号的卡车不同服务年限和运距的吨公里运输成本可根据以上数学模型及相关计算过程及其计算参数确定，由于计算原理相同，概不赘述。

根据表（3）和表（4）可以绘制出北方奔驰14 t及28 t两种型号卡车吨运输成本与运距关系曲线图和吨公里运输成本与运距关系曲线图。卡车吨运输成本与运距关系曲线图如图1所示。

表4 汽车各运距吨公里运输成本

图1 汽车吨运输成本与运距关系

卡车吨公里运输成本与运距关系如图2所示。

图2 汽车吨公里运输成本与运距关系曲线图

从图l可以看出，随着运距的增加吨运输成本也随之而增加，并且吨运输成本与运距大体呈一次函数的直线关系。从图2可以看出，开始随着运距的增加吨公里运输成本随之下降，当下降到一定值时，随着运距的增加，吨公里成本随之而增加，并且吨公里运输成本与运距大体呈抛物线关系。

3.1 露天矿卡车运输合理运距范围的确定

从图2中可以大体确定露天矿卡车运输合理运距范围：14 t卡车合理运距为2～3 km；28 t卡车合理运距为2～3 km；

根据《露天矿工艺研究》及其相关资料可以确定其它露天矿卡车车型的运输合理运距范围：172～220 t卡车合理运距为6～7 km；120～172 t卡车合理运距为5～6 km；80～120 t卡车合理运距为4～5 km；30～80 t卡车合理运距为3～4 km；30 t以下卡车合理运距为2～3 km。

4 结语

目前，北露天煤矿区剥离及采煤完全采用外委单位设备。根据自卸卡车合理运距指导外委单位选择自卸卡车型号、合理降低运输成本，以及论证北露天煤矿采用自有设备及外委单位设备进行剥离及采煤，从而实现长远规划的经济效益最大化。

近年来，我国矿业装备行业瞄准大型化、绿色化和智能化发展，迅速与世界先进国家接轨。目前国外大型矿山，无论是液力机械传动的、还是交流驱动的电动轮卡车，载重量大多为150、240、320 t，小松、利勃海尔与卡特公司已经研制出载重360 t的矿用卡车。随着露天煤矿科技的发展，将出现更大载重的卡车。由以上数学模型的验证以及实践证明，卡车的载重量越大，吨公里运输成本越低，效率也越高。因此，矿用自卸卡车朝着大型化发展已经成了必然趋势。

［1］周玉民.露天矿汽车运输合理运距的确定［J］.煤矿机械，2002（8）：5-8.

［2］余斌，吴鹏.中国露天矿山开采工艺技术与装备现状和未来［J］.矿业装备，2007（S1）：48-50.

［3］陈国山.露天采矿技术［M］.北京：冶金工业出版社，2009.

［4］夏建波，邱阳.露天矿工艺研究［M］.北京：冶金工业出版社，2011.

［5］高勇涛.露天采矿手册［M］.北京：冶金工业出版社，1987.

［6］高永涛，吴顺川.露天采矿学［M］.湖南：中南大学出版社，2010.

【责任编辑：陈毓】

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

1671-9816（2017）10-0026-04

2017-04-28