某露天礦山生產組織方式優化及成本量化方法研究

楊 超，張全龍

（云南華聯鋅銦股份有限公司，云南 文山 663700）

1 概述

滇東南地區某特大型露天礦山，其生產作業區域在冊工程機械達90余臺，包括穿孔、鏟裝、運輸、推排、生產輔助五大類型設備；再進一步細分至各工序下的型號類別就更為錯綜復雜,即便同一類型設備性能也不盡相同，這也導致生產管理難度極大。礦區調度室作為生產組織的指揮中心，如何利用好眾多工程設備充分發揮其效率來完成生產指標任務，確保整個工藝系統的高效穩定運行成為了企業面臨的挑戰。

2 生產現狀

在以往的生產工作中，調度室根據月采剝計劃資料組織生產，往往側重于各項生產指標任務的完成，普遍存在“重指標，輕成本”的現象，未有效關聯各類型設備的性能特點來尋求最優的生產組織搭配方式，欠缺生產成本的綜合考慮，一者造成生產成本異常時原因無法有效查找，二者造成生產成本隱形損耗未能發現。

常規技術方案編制過程中未重視成本數據的關聯，成本核算員不了解生產，技術人員不清楚成本也是以往普遍存在的問題，導致月末成本數據匯總后才反應出異常問題，已無法采取挽救措施。為有效改善以上問題，該公司首先從人員配置上進行調整，將成本核算員及技術人員統一編制進調度室，搭建技術與成本互通渠道，提高生產成本異常響應速度。調度室基于生產數據、成本數據、采剝計劃等資料，需要從生產組織各工序成本方面進行綜合分析，選擇成本最優的生產組織方式，以實現降本增效的長期目標。

3 生產組織方式分析

據分析，直接生產工序主要包括穿孔、爆破、鏟裝、運輸、推排，其中穿孔、爆破以及推排三道工序相對固定，且由專門的職能股室負責管理，調度室在生產組織方式上管控調節空間不大，所以調度室重點調控生產成本的是處于整個生產工藝中間環節，且極為重要并起著“動脈及紐帶”作用的鏟裝、運輸工序，需要從中分析查找關聯數據，找出最優的生產組織方式及設備組合搭配。

露天礦山在生產過程中的三個重要工程是掘溝、剝離、采礦；該礦區屬于山坡露天礦，端幫均具備進出采區作業面的運輸道路，可把掘溝并入剝離工程中實施，進一步分析剝離及采礦的不同生產組織方式。

因計算采礦作業生產組織方式成本時需綜合考慮采出礦石品位及價值，且涉及選礦工藝成本較為復雜，在此不做對比分析，僅對剝離作業進行數據分析。

3.1 剝離作業生產組織方式

根據以往的生產經驗可知，剝離作業常用的生產組織方式包括以下三種：

（1）穿孔爆破+推排甩土+挖機裝車+礦車運輸+推排廢土。

該方法適用于施工區域地勢陡峻，且難于搭接運輸道路或裝車運距較遠的情況。

圖1 施工布置示意圖

（2）穿孔爆破+挖機裝車+礦車運輸+推排廢土。

該方法適用于采區工作線的正常推進，為生產組織過程中使用最普遍的方式。

（3）穿孔爆破+裝載機裝車+礦車運輸+推排廢土。

該方法為備用施工方法，常見于挖機故障較多鏟裝設備不足時啟用，因大裝載機主要用于選礦車間進料，對鏟裝作業面條件要求較高，且使用成本偏高，導致此方式使用頻率不高，在此不做深入研究分析。

進一步，分析前兩種生產組織方式中的變量工藝環節，即方式（1）中的“推排甩土+挖機裝車+礦車運輸”，方式（2）中的“挖機裝車+礦車運輸”。在以往的工作中，選取何種方式組織生產沒有判別條件和標準，多憑經驗進行選擇，造成生產任務完成后無法判定該生產組織方式是否成本最優。

通過拆分組合生產數據，將生產數據轉化為能關聯成本的數據進行計算，即可以得出采用不同生產組織方式對應生產成本，讓管理人員一目了然該生產方式對應的生產成本、工期是多少。

3.2 剝離作業成本量化方法

舉例說明，假設該礦區地勢陡峻的某計劃施工區域有10萬m3廢土需進行剝離裝車，從下部平緩處沿路到達該施工區域裝車需增加運距1.5km，因工程量相對較少，裝車作業時的鏟裝設備均選擇綜合性能較優的4.5m3挖機。

（1）采用生產組織方式（1）施工，將區域內廢土推排甩土至下部平緩區域裝車，進行如下成本費用計算（成本數據及臺時效率均為該礦山的經驗數據）。

生產成本M計算公式如下：

式中Q為廢土剝離量，10萬m3；a1為大推土機推送廢土小時臺效，960 m3/h；n1為投入推土機臺數，臺；m1為大推土機小時成本，769元/h；b1為單臺設備推土次數，次；a2為挖機甩土小時臺效，374（或857） m3/h；n2為投入挖機臺數，臺；m2為挖機小時成本，400（或700）元/h；b2為單臺設備甩土次數，次。

工期T計算公式如下：

式中a3為4.5m3挖機裝車小時臺效，238m3/h；21為日工作小時，h；其余參數與上一公式相同。

①按1臺大推土機+1臺1.6m3挖機一次推排一次甩土作業后裝車,裝車設備選擇1臺4.5m3挖機：生產成本M1為18.71萬元；工期需計算推甩廢土和裝車的時間，工期T1為23.6天。②按1臺大推土機+1臺4.5m3挖機一次推排一次甩土作業后裝車，裝車設備選擇1臺4.5m3挖機：生產成本M2為16.18萬元；工期需計算推甩廢土和裝車的時間，工期T2為22.6天。

（2）采用生產組織方式（2）施工，從下部平緩處沿路到達該施工區域裝車，不推甩廢土，裝車設備選擇1臺4.5m3挖機，僅需計算運距增加的成本：

生產成本M3=100000*1.5*3.52=52.8萬元；

式中3.52為礦用卡車運輸成本，元/m3.km。

工期只需計算裝車時間，工期T3為20天。

從以上計算數據可以看出，影響生產成本的關鍵變量因素是投入設備臺數，方式（1）中的推排、甩土次數以及方式（2）中的相對裝車運距，根據生產經驗可知單臺設備完成單次工程推甩土次數不宜超過2次，否則生產效率將大幅下降，生產成本將大幅增加。

進一步對設備臺數，推排、甩土次數及裝車運距進行變換帶入測算，其數據匯總如下圖所示。

圖2 不同生產組織方式成本和工期測算

采用一次推排一次甩土配置2臺推土機2臺大挖機的生產組織方式成本最低，為8.09萬元；其次是采用一次推排一次甩土配置2臺推土機2臺小挖機的生產組織方式，為9.35萬元；沿路至施工區域裝車運距為1.5km的生產組織方式成本最高，為52.8萬元；若需綜合考慮工期，應優先選擇沿路至施工區域裝車運距為0.3km的生產組織方式，成本為10.56萬元，工期20天；其次是采用一次推排一次甩土配置2臺推土機2臺大挖機的生產組織方式，成本為8.09萬元，工期為21天。

在地勢陡峻的高陡邊坡區域施工作業時，應首先考慮采用何種方式組織生產，施工區域內廢土具備2次推甩即可搬運至下部平緩區域裝車的應優先考慮推甩廢土，沿路至施工區域裝車運距大于0.6km的不建議采用。根據沿路至施工區域的裝車運距選擇合適的生產組織方式及設備組合搭配，以使生產成本、效率、工期最優。

4 結論

綜上所述，露天礦山地勢陡峻的高陡邊坡區域生產組織方式可進行如下優先級排序：沿路至施工區域裝車運距為0.3km＞一次推排一次甩土后裝車（配置2臺推土機2臺大挖機）＞兩次推排一次甩土后裝車（配置2臺推土機2臺大挖機）＞一次推排兩次甩土后裝車（配置2臺推土機2臺大挖機）＞一次推排一次甩土后裝車（配置2臺推土機2臺小挖機）。此方法經驗，其他類似礦山可以參考借鑒。