露天礦采裝設備運行狀況及生產能力綜合分析與評價

趙建博

（中鐵十九局集團礦業投資有限公司新巴爾虎右旗分公司，內蒙古呼倫貝爾 021300）

0 引言

為了正確、科學地定位露天礦采裝環節，需要結合露天礦實際生產期間所運用的關鍵采裝設備近年來多項作業指標數據實現動態數據庫的建立，同時通過統計方法對實動率、出動率等相關生產指標變化規律進行分析，并探究哪些因素會影響裝備運行效率。之后，經假設驗證明確各設備具體生產能力，再結合設備實際生產能力科學安排露天礦各項采裝環節，使采裝設備充分發揮運行效率。

1 建立評價指標和數據庫

為了對露天礦采裝設備實際運行狀況和相應生產能力實現綜合分析和評價，以某露天礦為例，分析其目前應用的主要裝備（電鏟）的運行狀況和相關生產能力。露天礦山在實際生產過程中，生產現場會記錄不同時期下電鏟各項動態作業指標，包括故障時間、生產量以及運轉時間等，如果單分析各項原始歷史記錄，無法從整體層面了解到設備具體運轉狀況，也不能科學體現其生產能力[1]。為此，在研究中要把相關歷史記錄轉化成可以對設備運行狀況實現直接反映的外障率、內障率以及實動率等相關指標，電鏟運行狀況和能力統計見表1。

表1 電鏟運行狀況和能力統計

在獲得生產現場各種設備歷史記錄的運行數據之后，對相應數據實現綜合處理，根據設備類型劃分使相應數據分別體現在對應數據表當中，以構建采裝設備運行狀況動態數據庫。

2 統計分析并預測

為了對設備實際作業情況實現客觀反映，將月作為單位實現統計分析。因為實際生產期間氣候因素會較大程度上影響設備作業效率，所以將每年4～10 月劃分為夏季，共7 個月，11 月至次年3 月劃分為冬季，共5 個月，分別統計設備在不同季節中的運行狀況。對圍繞主要作業指標實現正態分布、指數分布、β分布，同步實現x2分布檢驗，結合檢驗結果，發現設備的使用能力、出動率等相關參數基本上都保持顯著性水平，α 在0.1 以內，并且服從β 分布，相應數學函數式為式（1）：

通過上述統計分布，對研究中的露天礦關鍵性采裝設備實現統計分析，不過考慮到設備狀態指標會按照時間序列發生改變，所以需要結合設備關鍵指標相互之間存在的制約關系對生產能力、實動率等相關主要運行指標，通過時間序列一次指數平滑預測法獲得相應理論期望值，對應預測模型是：

式（6）當中的xt屬于最新觀察值、ft+1屬于下期預測值、ft屬于本期預測值、N 屬于歷史樣本數。

除了設備本身規格會影響到設備生產能力，設備實動率也會對生產能力產生一定影響[2]。所以，可結合歷史記錄當中的生產能力和實動率相關樣本數據，通過回歸分析方法獲得生產能力和實動率兩者關系模型，進一步以實動率對設備實際生產能力進行預測。設備生產能力和實動率兩者回歸模型是：

參數估計：

公式當中的y 代表設備采剝能力期望值，單位為104m3/a；x 屬于設備的實動率期望值；xi代表實動率樣本數量中序列為i的觀察值；yi代表設備能力樣本當中數量序列為i 的觀察值；代表設備能力樣本相應平均值；代表實動率樣本相應平均值。

3 采裝作業能力評價

在相應數據庫當中調取設備在作業中所記錄的各項指標資料，同時對主要指標實現統計分析，最終獲得內障率、外障率、實動率3 個關鍵性作業狀態指標，經過數據處理，獲得相應指標的逐年變化規律如圖1 所示。

通過圖1 可以發現該電鏟內障率呈逐年下降趨勢，代表此電鏟性能優良，而且作業期間對此設備的維護檢修與保養工作也呈現出逐年提高趨勢。立足整體層面分析，設備具有較高的外障率，代表電鏟作業和其他環節缺乏合理匹配，無法正常發揮設備運行能力[3]。設備的使用率平均值在42%上下，保持小幅上升趨勢。通過表1 可以發現電鏟運行狀況會較大程度的受到氣候影響，不同季節下出動率相差無幾，不過實動率卻有很大差距，設備冬季的實動率只有29%，和夏季相比基本上低了22%，而冬季的內障率和夏季相比降了8%，冬季外障率和夏季相比降低約14%，代表季節對設備的影響主要會使設備增加外障。設備生產效率和實動率存在直接關聯，設備保持相同的規格和型號，若具有越大實動力，那么則具有越高生產效率，所以結合歷史記錄當中每個月的采購能力和實動率，經回歸分析可獲得兩者關系見式（9）：

圖1 電鏟運行狀況的逐年變化

公式當中的Qsy屬于設備年采剝能力，單位是104 m3/a；公式當中，Psd屬于設備實動率。通過回歸分析與檢驗，證明研究中電鏟設備的生產能力和實動率相應回歸統計模型具有比較高的精度。經統計獲得平均實動率之后，將相應數值代入到回歸方程當中，其誤差是0.05%。按照相同道理能夠統計并分析設備實動率相應預測模型，經計算可獲得設備實動率預測值是49%，并且設備實際生產能力為277.98×104m3。

綜合來看，所選研究設備電鏟年平均出動率在78%左右，并且平均實動率在42%左右。對實動率產生影響比較突出的因素是具有較高外障率，證明設備受到其他相關環節影響，自身效率尚未全面發揮出來。電鏟內障率持續下降，代表其具有優良性能，雖然設備具有較高的生產效率，但會比較大程度地受到氣候影響，在夏季和冬季會有較大的效率差別。經統計計算，獲得此設備平均年剝能力是229×104m3。若氣候條件、運輸環節等外部條件能夠有所改進，設備采購能力將較大可能的獲得提高。

4 結束語

通過上文分析，研究中的露天礦采裝設備（電鏟）其使用能力和實動率等相關參數均服從β 分布，同時設備生產能力和實動力兩者保持線性關系。通過統計分析方法動態的對露天礦采裝設備實際運行狀況和相關生產能力進行評價以及預測，和實際生產情況高度相符，有助于為礦山生產計劃的編制以及礦山設計提供有效指導依據。