某大型露天礦深部運輸方案優選

景　覓　胡達濤

(中國恩菲工程技術有限公司)

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某大型露天礦深部運輸方案優選

景覓胡達濤

(中國恩菲工程技術有限公司)

摘要在露天礦采礦作業外包模式下，對某大型露天礦二期擴建工程的運輸方案進行了優選。通過對全汽車運輸方案和汽車-膠帶聯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、折現率、礦山服務年限對方案比較的影響。結果表明：在目前礦山生產條件下，深部開采采用汽車-膠帶聯合運輸方案是經濟合理的。

關鍵詞露天礦采礦外包深部運輸汽車運輸汽車-膠帶聯合運輸

露天礦運輸是露天開采的主要生產工序之一，其基本任務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，完成該類任務的運輸網絡便構成了露天礦運輸系統。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、轉彎半徑小等優點，使得汽車運輸成為現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。當礦巖運距增加至某一臨界值(露天礦汽車運輸的經濟運距)時，采用汽車運輸方案已不經濟，需對運輸系統進行改造，以達到降低運輸費用的目的。根據大量的露天礦開拓運輸系統的生產運營經驗，國外大多數金屬露天礦的汽車運距為1.0～5.5 km，平均為2.5～3.0 km，容許經濟合理運距為5～7 km，國內的一些露天礦汽車運距一般為2 km，最大6 km。汽車的經濟運距隨運輸條件的不同而變化，并與礦山類型密切相關。膠帶運輸機因具有爬坡能力大、自動化水平高、運輸生產能力大、運輸費用低等優點，在國內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選。

1運輸方案

某露天礦位于我國北方邊陲，是國內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，優化運輸方案，壓縮生產成本，十分必要。

1.1全汽車運輸方案(方案Ⅰ)

礦山服務期內礦(廢)石仍全部采用汽車運輸，逐年的運輸費用根據礦(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-膠帶聯合運輸方案(方案Ⅱ)

一般而言，膠帶運輸的單位運輸成本低于汽車運輸，但根據礦山開采現狀，礦山服務期前5 a宜采用汽車運輸，第5 a建設膠帶系統，第6 a開始采用汽車-膠帶聯合運輸。汽車運輸費用根據出礦量、運距及運輸單價計算，膠帶運輸費用根據膠帶運輸系統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，在805 m處設1座轉載站，站內布置6套驅動單元，配置1臺橋式起重機。設3#、4#膠帶機，分別將轉載站內的礦石轉運至一、二期破碎站，卸入上部給礦倉，相關參數見表1。

表1　礦石膠帶運輸參數

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，轉排給場內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。廢石粗碎輸送系統工作時間為13.4 h/d。膠帶機的參數見表2。

表2　膠帶機的相關參數

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膠帶系統投資

萬元

根據膠帶配置情況，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值對比

方案Ⅰ、方案Ⅱ的年可比費用、可比費用現值對比見圖3。

圖3　逐年可比費用及可比費用現值比較

方案Ⅰ、方案Ⅱ的可比投資、可比成本、服務期內運輸費用及費用現值對比見表5。

表5　運輸方案比較結果

注：礦山剩余服務年限17 a，膠帶系統第5 a投資建設，折現率為8%。

由表5可知：方案Ⅱ在第5 a需增加投資41 092 萬元用于膠帶系統建設，但年均可比運營成本較方案Ⅰ低5 556萬元，礦山服務期內的總運輸費用方案Ⅱ較方案Ⅰ低94 453萬元；考慮8%的折現率后計算可比費用現值，方案Ⅱ較方案Ⅰ減少7 904 萬元。由此可見：方案Ⅱ優于方案Ⅰ，說明該礦山深部運輸系統采用汽車-膠帶聯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

目前礦山采礦生產作業采用外包運營的模式，根據外包合同，礦巖汽車運輸成本為1.8元/(m3·km)，該費用受柴油價格、路況、礦山作業條件等多個因素影響。就目前而言，市場油價出現了明顯的下跌，外包運輸費用出現了一定程度的下降。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反而不經濟。不同外包費用水平下，方案Ⅰ、方案Ⅱ的可比費用現值對比見圖4。

圖4　外包汽車運輸單價對可比費用現值的影響

經計算，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折現率

不同折現率下，方案Ⅰ、方案Ⅱ的可比費用現值對比見圖5。

圖5　折現率對可比費用現值的影響

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

3.3礦山剩余服務年限

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

圖6　方案Ⅰ、方案Ⅱ可比費用現值對比

由基于生產規模和目前市場條件圈定的資源量可知礦山剩余服務年限為17 a。在17 a的運營期限內，方案Ⅱ的可比費用現值較方案Ⅰ少1.2億元，說明礦山深部開采采用方案Ⅱ較合理的。若未來受外部經濟大環境的影響，礦山服務年限增加，方案Ⅱ的優勢會更大。若礦山剩余服務年限縮減至13 a以內，則方案Ⅰ較合理。

4結語

以某礦山為例，對全汽車運輸方案(方案Ⅰ)、汽車-膠帶聯合運輸方案(方案Ⅱ)進行了詳細的對比分析，結果表明，方案Ⅱ相對于方案Ⅰ而言，前期因需建設膠帶運輸系統，投入較大，后期運行費用會逐步降低，優勢更為突出，若礦山深部開采服務期限過短(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濟效益。

參考文獻

[1]母傳偉，王先鋒，楊維菁，等.礦山汽車運輸經濟合理運距研究[J].金屬礦山，2015(7)：48-51.

[2]楊曉云.露天礦礦石開拓運輸方案比較[J].有色冶金設計與研究，2014(2)：12-14.

[3]王會來，韓瑞軍.大型露天礦運輸系統方案研究[J].中國礦山工程，2014(1)：20-22.

[4]嚴佳龍，高忠民，李壽山，等.某磷礦運輸系統改造[J].現代礦業，2015(6):42-43.

(收稿日期2016-01-26)

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