某大型露天礦深部運輸方案優(yōu)選

景　覓　胡達濤

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司)

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某大型露天礦深部運輸方案優(yōu)選

景覓胡達濤

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司)

摘要在露天礦采礦作業(yè)外包模式下，對某大型露天礦二期擴建工程的運輸方案進行了優(yōu)選。通過對全汽車運輸方案和汽車-膠帶聯(lián)合運輸方案進行分析比較，進一步分析了外包汽車運輸費用、折現(xiàn)率、礦山服務(wù)年限對方案比較的影響。結(jié)果表明：在目前礦山生產(chǎn)條件下，深部開采采用汽車-膠帶聯(lián)合運輸方案是經(jīng)濟合理的。

關(guān)鍵詞露天礦采礦外包深部運輸汽車運輸汽車-膠帶聯(lián)合運輸

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

1運輸方案

某露天礦位于我國北方邊陲，是國內(nèi)已探明的大型銅鉬伴生礦床，采選綜合能力已達7.5萬t/d。目前采場內(nèi)的礦巖均采用汽車分別運至排土場和礦石粗碎站，隨著露天采場的向下延伸和排土場排土臺階的上升，汽車運距逐年增加，開采成本逐漸加大。隨著礦山深部資源品位的逐漸降低，當前銅鉬金屬價格處于低位的市場行情下，優(yōu)化運輸方案，壓縮生產(chǎn)成本，十分必要。

1.1全汽車運輸方案(方案Ⅰ)

礦山服務(wù)期內(nèi)礦(廢)石仍全部采用汽車運輸，逐年的運輸費用根據(jù)礦(廢)石量、運距及運輸單價計算。目前礦山采礦采用外包運營模式，外包的單位礦巖汽車運輸費用為1.8元/(m3·km)。

1.2汽車-膠帶聯(lián)合運輸方案(方案Ⅱ)

一般而言，膠帶運輸?shù)膯挝贿\輸成本低于汽車運輸，但根據(jù)礦山開采現(xiàn)狀，礦山服務(wù)期前5 a宜采用汽車運輸，第5 a建設(shè)膠帶系統(tǒng)，第6 a開始采用汽車-膠帶聯(lián)合運輸。汽車運輸費用根據(jù)出礦量、運距及運輸單價計算，膠帶運輸費用根據(jù)膠帶運輸系統(tǒng)投資及運營所消耗的人工費、電費、修理費計算。破碎后的礦石通過1#、2#平行布置的2條膠帶機運至采場外南側(cè)，在805 m處設(shè)1座轉(zhuǎn)載站，站內(nèi)布置6套驅(qū)動單元，配置1臺橋式起重機。設(shè)3#、4#膠帶機，分別將轉(zhuǎn)載站內(nèi)的礦石轉(zhuǎn)運至一、二期破碎站，卸入上部給礦倉，相關(guān)參數(shù)見表1。

表1　礦石膠帶運輸參數(shù)

安裝1條固定膠帶機(1#膠帶機)將礦石從粗碎站運至排土場內(nèi)，轉(zhuǎn)排給場內(nèi)移置式膠帶機通過排土機進行排棄。排棄后的排土場堆置標高855 m，排土深度55 m。廢石粗碎輸送系統(tǒng)工作時間為13.4 h/d。膠帶機的參數(shù)見表2。

表2　膠帶機的相關(guān)參數(shù)

2運輸方案對比分析

2.1礦(廢)石運輸量及汽車運距

方案Ⅰ、方案Ⅱ每年的礦巖運輸量相同，但汽車運距不同，兩者的礦巖運輸量、汽車運距見圖1。

圖1　礦巖運輸量及汽車運距

2.2新增投資及運輸成本

方案Ⅱ較方案Ⅰ新增投資為41 092萬元，見表3。

表3方案Ⅱ膠帶系統(tǒng)投資

萬元

根據(jù)膠帶配置情況，計算的礦(廢)石膠帶運營成本分別為0.71，0.64元/t，含投資折舊的膠帶運輸成本分別為1.13，1.16元/t，見表4。

表4膠帶運輸成本

元/t

2.3可比費用及可比費用現(xiàn)值

方案Ⅰ、方案Ⅱ的逐年運輸費用和累計運輸費用比較見圖2。在礦(廢)石運輸量不變的情況下，隨著露天開采深度的增加，方案Ⅰ的礦(廢)石運輸費用幾乎呈直線增加，方案Ⅱ運輸費用增加的幅度明顯低于方案Ⅰ。

圖2　逐年運輸費用和運輸費用現(xiàn)值對比

方案Ⅰ、方案Ⅱ的年可比費用、可比費用現(xiàn)值對比見圖3。

圖3　逐年可比費用及可比費用現(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)運輸費用及費用現(xiàn)值對比見表5。

表5　運輸方案比較結(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 萬元用于膠帶系統(tǒng)建設(shè)，但年均可比運營成本較方案Ⅰ低5 556萬元，礦山服務(wù)期內(nèi)的總運輸費用方案Ⅱ較方案Ⅰ低94 453萬元；考慮8%的折現(xiàn)率后計算可比費用現(xiàn)值，方案Ⅱ較方案Ⅰ減少7 904 萬元。由此可見：方案Ⅱ優(yōu)于方案Ⅰ，說明該礦山深部運輸系統(tǒng)采用汽車-膠帶聯(lián)合運輸方案是合理的。

3進一步分析

3.1單位礦巖汽車運輸費用

目前礦山采礦生產(chǎn)作業(yè)采用外包運營的模式，根據(jù)外包合同，礦巖汽車運輸成本為1.8元/(m3·km)，該費用受柴油價格、路況、礦山作業(yè)條件等多個因素影響。就目前而言，市場油價出現(xiàn)了明顯的下跌，外包運輸費用出現(xiàn)了一定程度的下降。當外包運輸費用下降時，方案Ⅰ的可比費用現(xiàn)值隨之降低，當外包運輸費用降低至某一臨界點時，方案Ⅰ的可比費用現(xiàn)值將低于方案Ⅱ，此時，礦山深部開拓運輸選擇方案Ⅱ反而不經(jīng)濟。不同外包費用水平下，方案Ⅰ、方案Ⅱ的可比費用現(xiàn)值對比見圖4。

圖4　外包汽車運輸單價對可比費用現(xiàn)值的影響

經(jīng)計算，當外包汽車運輸單價降低幅度大于19%時，即運輸單價低于1.46元/(m3·km)時，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的可比費用現(xiàn)值對比見圖5。

圖5　折現(xiàn)率對可比費用現(xiàn)值的影響

因方案Ⅱ前期需投入資金建設(shè)膠帶運輸系統(tǒng)，隨著折現(xiàn)率的提高，采用汽車-膠帶聯(lián)合運輸方案在經(jīng)濟上的優(yōu)勢逐步降低。當折現(xiàn)率提高至14.2%時，方案Ⅰ與方案Ⅱ的可比費用現(xiàn)值相等，當折現(xiàn)率低于14.2%時，建設(shè)膠帶運輸系統(tǒng)、采用汽車-膠帶聯(lián)合運輸方案是經(jīng)濟合理的。一般來說，折現(xiàn)率高于14.2%的情形很少出現(xiàn)，因此礦山深部開拓運輸選擇方案Ⅱ較合理。

3.3礦山剩余服務(wù)年限

方案Ⅰ、方案Ⅱ的可比費用現(xiàn)值對比見圖 6。從圖 6可知：第5 a以前2個方案的可比費用現(xiàn)值相同，第5 a方案Ⅱ費用現(xiàn)值高于方案Ⅰ，第6 a后2個方案的費用現(xiàn)值逐漸接近，在第13 a 末，方案Ⅰ、方案Ⅱ的可比費用現(xiàn)值幾乎相等，在考慮折現(xiàn)后，在該時間點的2個運輸方案產(chǎn)生的經(jīng)濟效果相同，在第13 a后，方案Ⅱ的可比費用現(xiàn)值開始小于方案Ⅰ，且隨著膠帶系統(tǒng)服務(wù)年限的增加，2個方案的費用現(xiàn)值差距逐漸增大，方案Ⅱ的優(yōu)勢愈加明顯。

圖6　方案Ⅰ、方案Ⅱ可比費用現(xiàn)值對比

由基于生產(chǎn)規(guī)模和目前市場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的運營期限內(nèi)，方案Ⅱ的可比費用現(xiàn)值較方案Ⅰ少1.2億元，說明礦山深部開采采用方案Ⅱ較合理的。若未來受外部經(jīng)濟大環(huán)境的影響，礦山服務(wù)年限增加，方案Ⅱ的優(yōu)勢會更大。若礦山剩余服務(wù)年限縮減至13 a以內(nèi)，則方案Ⅰ較合理。

4結(jié)語

以某礦山為例，對全汽車運輸方案(方案Ⅰ)、汽車-膠帶聯(lián)合運輸方案(方案Ⅱ)進行了詳細的對比分析，結(jié)果表明，方案Ⅱ相對于方案Ⅰ而言，前期因需建設(shè)膠帶運輸系統(tǒng)，投入較大，后期運行費用會逐步降低，優(yōu)勢更為突出，若礦山深部開采服務(wù)期限過短(少于13 a)，方案Ⅰ則較合理，此外，礦山深部開拓運輸方案的選擇還應考慮外包汽車運輸單價的影響，若外包單價下降時，方案Ⅱ的優(yōu)勢會降低，特別是當外包運輸單價下降幅度較大時，方案Ⅱ無助于提升礦山的經(jīng)濟效益。

參考文獻

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(收稿日期2016-01-26)

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