露天礦穿孔作業材料消耗定額指標的編制

丁軍明，董金松，劉國寅，周芬如（.昆明坤澤礦業技術有限責任公司，云南　昆明　650093；.昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南　昆明　65005）

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露天礦穿孔作業材料消耗定額指標的編制

丁軍明1，董金松1，劉國寅1，周芬如2
（1.昆明坤澤礦業技術有限責任公司，云南昆明650093；2.昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：穿孔作業是露天開采的重要環節，穿孔作業的材料消耗費用一般占穿孔成本的30%～50%，因此材料消耗費用的計算尤為重要。該文針對露天礦中深孔穿孔作業材料消耗計算及穿孔作業成本影響因素進行分析，指出存在的問題，提出鉆機工作狀態下的萬m穿孔單耗作為定額指標，供設計參考使用，從而使礦山穿孔設計進一步規范化。

關鍵詞：材料消耗；露天礦；穿孔作業；萬m穿孔單耗

0　引 言

目前露天礦應用的穿孔方法，除火鉆為熱力破碎外，其它鉆機均屬于機械破碎。在機械破碎中，根據破巖原理不同，可分為滾壓破碎、沖擊破碎和切削破碎。我國露天礦主要使用潛孔鉆機（屬沖擊破碎）和牙輪鉆機（屬滾壓破碎），2種鉆機占穿孔設備總數的80%以上，它們在中硬和堅硬礦巖中穿孔，穿孔費用約占開采成本的15%～25%，在軟巖和煤礦中約占6%～11%。鉆機的材料消耗費用占穿孔費用的30%～50%，所以必須重視材料費用的計算，特別是材料消耗指標的選用尤為重要。穿孔作業的材料費用是指礦山剝離、采礦生產過程中，穿孔工序消耗的鉆具、油脂及其它材料等費用。該文就露天礦設計中常用的中深孔穿孔作業材料消耗計算方面的有關問題進行分析、研究，采用結合實際的計算方法，以達到編制較為合理的設計參考指標。

1　穿孔作業材料消耗計算

穿孔材料消耗量計算過程，見圖1。

圖1 穿孔材料消耗費用計算Fig.1 Cost calculation of perforation material consumption

圖1可見，討論穿孔材料消耗費用，重點在于討論消耗量的計算。目前設計采用的2種計算方法（即圖1中方法1、方法2）計算的各種材料年消耗量差別較大。

例如，某露天礦，計算年采剝量47.14萬m3（131.992萬t），礦巖f硬度系數為8～10。擬選用KQ－150型潛孔鉆機，工作制度為年工作330 d，每天3班，每班8 h。設計中根據f硬度系數，經中深孔臺階爆破設計計算求得，每m炮孔爆破量約為17.1 m3／m，廢孔率取7%。鉆機綜合穿孔效率為12 000 m／（臺·a）。

礦山所需鉆機工作臺數（N）計算公式為：

式中：N—所需鉆機臺數（臺）；

Q—設計礦山規模（m3／a）；

δ—鉆機綜合穿孔效率〔m／（臺·a）〕；

q—每m炮孔的爆破量（m3／m）；

e—廢孔率（%）。

將有關數值代入（1）式，可求得：

N＝2.46臺，取整為3臺。

依據《采礦設計手冊》分別查出鉆機臺班單耗量和萬t單耗量，按圖1中的方法1、方法2計算得到穿孔作業年材料消耗量，見表1。

表1 材料消耗比較Tab.1 Material consumption comparison

序號　　材料名稱　　單位年年kg　0.18　535　0.54　60 4　　空壓機油　kg　0.85　2520　0.42　46 5　　皮帶油　kg　0.01　30　0.35　39 6　　鉆頭　　個　0.031　93　1.5　166 7　　沖擊器　　套　0.003　9　0.077　9 8　　鉆桿　　根　0.004　12　0.028　3 9　　Φ13鋼繩　kg　0.11　327　3.561　391 10　2＂風管　m　0.06　178　1.32　146 11　　除塵器　　個　0.01　30　0.19　25 12　Φ250砂輪　　片　0.026　78　0.68　90 13　60 w燈泡　　個　0.13　386　1.52　201 14　擦拭材料耗量3　　洗油方法1　　方法2臺班單耗　耗量萬t單耗kg　0.04　119　0.65　58

2　年材料消耗量計算方法存在的問題

從表1可看出，2種計算方法計算結果出入較大，尤其是鉆具及油脂類。同一礦山，僅因選用的材料消耗計算方法不同，使穿孔作業成本計算值誤差太大，不僅影響成本指標的類比和分析，還會使整個礦山經濟評價指標出現較大偏差。

方法1是以鉆機臺班消耗量作為單耗量。鉆機工作臺數是按最初選定的穿孔臺年綜合效率進行計算，計算值很難得到整數，而設計計算只能進位取整，這就人為地降低了原選取鉆機可發揮的效率值。如前例，計算值2.46臺即能滿足生產規模需要，但必須取3臺。在材料消耗計算中，用臺班消耗量作為單耗量指標，常常忽略了只需2.46臺這個因素，年耗量是按3臺計算的，勢必造成鉆機效率降低，年材料消耗量計算值偏高的狀況。

方法2是以礦巖萬t消耗量作為單耗量。礦巖爆破量與鉆孔深度、布孔方式、炸藥種類等因素有關，其單耗量不能正確地反映鉆機穿孔工序的材料消耗量。目前《采礦設計手冊》資料上沒有系統地提供該項參考指標，少量數值也顯得太籠統，設計人員使用不方便，難免出現較大誤差。

出現上述問題，原因主要在于鉆機材料消耗統計資料使用的單位不恰當。方法1是以鉆機臺班為單位，方法2是以礦巖萬t為單位，它們均不反映鉆機的直接工作狀態。直接反映鉆機工作狀態的單位應該是鉆機穿孔深度值。為了比較客觀地反映鉆機作業費用，材料單耗指標宜采用直接工作狀態相適應的單位用量表示，即采用礦巖萬m穿孔深度的材料消耗量作為穿孔作業的單耗定額。

3　影響穿孔作業成本的主要因素

鉆機作業成本受炮孔直徑、巖石性質、鉆具壽命、動力消耗、價格等因素影響，統計許多礦山使用KQ－150型和KQ－200型鉆機平均穿孔作業成本，見表2。

由表2可知，序號2～4項的可變費用占穿孔作業成本的比重較大，孔徑較小的KQ－150型約占73%～79%，大孔徑的58.7%～65.5%，而鉆具及其它材料費用KQ－150型約占35.3%～49.7%，KQ－200型約占32.5%～43.7%，其中鉆具費用比重約占18.9%～41.1%。可見影響穿孔作業成本的主要因素是材料、動力費。材料消耗量計算時，重點應注意鉆具消耗量。鉆具使用壽命與鉆具材質、鉆頭型式、礦巖硬度系數、風壓、鉆機工作參數等有密切關系。通常情況，大直徑潛孔鉆頭壽命要比小直徑鉆頭長。當風壓為5 kg／m2，鉆頭直徑150～200 mm時，各種礦巖條件下潛孔鉆具壽命，以鉆萬m為單位的消耗量表示，見表3。

表2 穿孔作業成本表Tab.2 Perforation cost list

表3 礦巖萬m穿孔材料消耗表Tab.3 Perforation material consumption per 104m

由表3可知，巖石硬度增加，鉆頭及沖擊器的消耗量也增加。硬度變化對消耗量有明顯地影響，并且呈現出有一定規律的變化。《冶金建筑安裝工程專用預算定額》礦山剝離篇中編匯的指標同樣反映，鉆機材料消耗量隨巖石f硬度系數變化的程度。采用KQ－150潛孔鉆機穿孔爆破1 000 m3（實體）巖石時，材料消耗量，見表4。

表4 材料消耗指標表（單位：穿孔10 000 m）Tab.4 Material consumption index （unit：perforation 10 000 m）

通過上述分析得出，各類型穿孔鉆機具有不同的穿孔效率；同類型鉆機在不同的礦巖f硬度條件下使用，穿孔效率不同，材料消耗量也不同；影響鉆具壽命的主要因素是礦巖的f硬度系數。

4　鉆具的萬　m材料單耗指標及年材料消耗量計算

參照《冶金建筑安裝工程專用預算定額》的編制方法，系統地編制一套材料消耗定額是很有必要的。綜合現有的穿孔臺班材料消耗量指標、萬t礦巖材料消耗指標、部分生產礦山實際材料消耗數據，經過初步分析、類比，擬定出礦巖各種f硬度系數條件下單位穿孔深度（10 000 m）時的材料消耗量指標，供設計者參考使用。見表5、表6、表7。

表5 材料消耗參考指標（單位：穿孔10 000 m）Tab.5 Material consumption reference index （unit：perforation 10 000 m）

表7 材料消耗參考指標（單位：穿孔10 000 m）Tab.7 Material consumption reference index （unit：perforation 10 000 meters）

年材料消耗量計算，需先計算礦山每年所需穿孔米數。如前例：該礦每年需穿孔米數（m）用下式計算：

式中：M—每年需穿孔米數（m）；

Q—年穿爆礦巖量（m3）；

q—每m炮孔的爆破量（m3／m）；

e—廢孔率（%）。

按前述取值：q＝17.1 m3／m，e＝7% ，

則M＝471 400／（17.1×0.93）＝29 642 m

從表6中查出KQ－150鉆機鉆取f為8～10的巖石萬m材料單耗指標，乘以年穿孔米數29 642 m，即可求得該礦穿孔作業年消耗各種材料數量：鉆頭74個、沖擊器6套、鉆桿9根……。

用該方法計算穿孔作業年材料消耗量，只涉及鉆機穿孔米數，與鉆機選用臺數無關，這就克服了現行計算方法1、方法2的缺點，使材料消耗量的計算與鉆機的工作狀態直觀地聯系起來。

5　結 語

露天礦中深孔穿孔作業成本計算，據現行以臺班或萬t礦巖耗量為準計算其年消耗量的方法，由于原指標的統計方法及計算方面存在一些問題，計算值與生產實際有明顯差異，且2種方法計算結果有出入。為了盡量消除因計算方法造成的不合理現象，該文提出以萬m穿孔深度材料消耗量為準計算年消耗量的方法；并且將現有相關資料進行分析、整理，初步擬定出常用的KQ－150型、KQ－170型、KQ－200型、KQ－250型潛孔鉆機；KY－250型、KY－300型牙輪鉆機在各種f硬度系數條件下的萬m單耗指標，供設計參考使用，便于露天礦山穿孔作業成本的計算和類比。該文提出以萬m穿孔深度材料消耗量編制指標定額的意見，希望能起到拋磚引玉的作用，今后當不斷收集、分析、整理生產礦山的實際資料，加以修正、補充和完善前述所整理的參考指標。建議參照施工定額編制方法，使礦山選用材料消耗指標定額逐步規范化、標準化，以便于考核礦山設計的穿孔作業成本是否合理。

參考文獻：

［1］《采礦手冊》編輯委員會.采礦手冊［M］.北京：冶金工業出版社，1986.

［2］《礦山采礦設計手冊》編輯委員會.礦山采礦設計手冊［M］.江蘇徐州：中國礦業大學出版社，1987.

中圖分類號：TD871

文獻標識碼：A

文章編號：1004－2660（2015）03－0005－05

收稿日期：2015－08－12.

作者簡介：丁軍明（1980－），男，甘肅人，碩士，工程師.主要研究方向：礦山設計及管理.E－mail：21207915＠qq.com.

The Preparation of Material Consumption Quota in Perforation of Open Pit Mine

DING Jun－ming1，DONG Jin－song1，LIU Guo－yin1，ZHOU Fen－ru2
（1.Kunming Kunze mining technology Co.Ltd.，Kunming 650093，China；2.Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.，Kunming 650051，China）

Abstract：Perforation is an important part of open－pit mining and its material consumption costs generally account for 30%～50%of the perforation cost.So the material consumption cost calculation is particularly important.In this paper，the material consumption calculation in deep perforation of open pit mine and the factors affecting the perforation cost were analyzed to find out the problems.Unit perforation consumption per 104m was put forward as the quota to provide a reference for the design，thus further standardizing the perforation design.

Key words：material consumption；open pit mine；perforation；unit perforation consumption per 104m