安太堡露天礦卡車運輸能力分析

史 豐，趙天佑

（中煤平朔集團有限公司，山西 朔州 036006）

安太堡露天礦2015 年進入蘆子溝背斜大傾角向下延深，延深平均傾角11°[1]，導致卡車運距、提升高度增加，卡車運輸能力、效率降低，運輸設備數量無法滿足背斜向下延深生產需要。2015 年安太堡露天礦原煤運輸全部外委龍化公司，礦用卡車全部用于剝離運輸。2020 年底安太堡露天礦開采過背斜向下延深結束，礦坑留下大面積內排空間，卡車運距和高差減小，卡車運輸效率和能力顯著提高，卡車數量富裕；部分卡車使用已經超過30 年[2]，再加上過背斜期間卡車大負荷運輸造成部分卡車運行工況差、故障多；卡車數量充足并沒有帶來運輸效率和效益的提升；運行工況差的卡車還存在較大的運輸安全風險。為此，有必要對卡車運輸能力進行深入研究，合理規劃卡車的配置結構和運輸能力，滿足露天礦安全高效發展的要求。

1 開采工藝及運輸設備概況

平朔安太堡露天礦主要開采4#、9#、11#煤層，煤層厚度變化不大、賦存穩定，開采方式倒堆內排。回采工藝剝離采用單斗-卡車間斷工藝，剝離以及采煤使用P&H2800 電鏟和P&H4100XPC 電鏟，配套200 t 級及300 t 級自卸卡車，排土設備選用D475A-EO履帶式推土機；采煤采用單斗挖掘機-卡車-它移式破碎站-上倉帶式輸送機-選煤廠的半連續工藝[3]。2019 年運輸卡車為：R190 卡車11 臺、789 卡車9臺、685E 卡車11 臺、170D 卡車8 臺，630E 卡車6臺、730E 卡車27 臺、930E 卡車40 臺，其中R190、789B、685E、170D、630E 共5 種型號的卡車使用年限均已超過了公司規定的折舊期和計劃服役期，且這5 種型號的卡車近3 年內無大修，均已不再提折舊。

2 存在的問題

2013 年以來，一方面由于煤炭市場疲軟，煤炭價格持續走低，煤礦生產經營存在困難，嚴重制約了露天礦的設備更新換代；另一方面安太堡露天礦開采過背斜期間，主要通過加強設計優化和生產組織，合理調配露天礦運輸設備，在生產地質條件較差的情況下，自營卡車運輸設備效率提高近6%，但是大負荷運輸也造成卡車運行工況較差。

1）安全性能差。安太堡礦建礦時期購置的在20世紀90 年代投入的卡車已使用大約30 年左右，作業條件適應性差，設備的結構件老化，故障率高嚴重影響礦井的道路安全運輸[4]。以卡車170D 為例，170D卡車目前只能在作業條件較好、坡度較小的區域進行水平作業。隨著設備的大型、高速、自動化發展，控制系統日益復雜，這要求設備設計制造具有較高的安全系數，較完善的控制系統，較齊全的監測儀表，并應具有各種故障監測和指示裝置。在可能發生操作失誤、出現故障時不致造成大的破壞；在過載荷情況下，設備不會發生嚴重損壞；在發生事故時，也不會造成大的人身危險。但這類老舊設備由于年代久遠，設備本身的安全裝置已經不能滿足當前操作維修安全要求，因此若不對這類設備進行報廢，一旦出現故障會嚴重影響礦山的安全生產。

2）維修費用高。安太堡露天礦長時間高負荷運行過的卡車容易出現齒輪斷齒斷軸，機體出現裂紋，發動機曲軸斷裂，支承損壞等各種故障，且維修時零配件更換頻繁，建礦時期購置的R190、789B、685E、170D、630E 卡車維修燃油成本約比同類型卡車高1.5 元/m3，老舊設備高昂的維修費和大修費用增加了礦山的生產成本，不利于提高生產經濟效益。

3）備件采購難。隨著當前設備的大型、高速、自動化的發展，安太堡建礦時期購置的設備已經經過幾十年的系統升級和更新換代，其配件因不符合國家現頒布的環境使用標準，質量不能滿足當前的規范要求，亦或者在現有技術條件下又不能進行改造達標等因素遭淘汰或者停產，這類設備在大修時，所需配件很難進行采購或者無法采購，需協調商家生產同類型配件進行替換，同時還存在替代配件與原設備匹配不完全的可能，從而造成配件使用壽命短，設備作業能力降低的后果，給設備維修帶來極大的不便，既增加了設備大修期限又增加了設備維修的難度，嚴重影響礦山的生產進度。

4）作業效率低。2019 年安太堡建礦時期采購的R190、789B、685E、170D、630E 卡車作業能力僅達到這類卡車理論作業效率的60%左右，由于多年未進行升級改造和系統更新，設備結構陳舊，設計落后以及使用時間過長，操作難度加大，作業效率比同類型設備作業效率低，嚴重影響露天礦的正常生產進度和生產任務的順利完成，既增加了生產成本，又影響公司提質增效。

3 運輸能力和運輸成本分析

3.1 運輸能力分析

安太堡露天礦開采2013——2019 年過蘆子溝背斜向下延深期間，卡車R190、170D、685E、789A、789B 運輸能力隨運距的增加降幅較大，運輸能力降幅較大的是R190 和685E，最大降幅達到61.6%，實際運輸能力不足理論運輸能力的50%；其次為789A和789B，最大降幅達到56.2%；再次，170D 為最大降幅30.1%。造成運輸能力降幅較大的主要原因：①小型卡車單次運輸量小，隨運距的增加單次運行時間增加，造成年運輸能力隨運距的增加降幅較大；②隨運輸運距和高差的增大，相同條件下卡車運行的工況較差，導致單次運行時間較長，運輸能力減小；③卡車投入運行時間較長，卡車故障多，運輸能力低。

卡車685E、789B、R190、685E、789A、170 隨運距的增加運輸能力降幅較大，且運距減小后運輸能力不能發生恢復性增長，由于使用年限較長，作業能力僅達到同類型卡車理論作業效率的50%左右，運行時間長故障多的卡車甚至不足理論能力的40%；相反運行工況較好的大型卡車730E、930E 隨運距的增加運輸能力降幅不大，一旦運距和高差減小運輸能力隨即發生恢復性增長；總體上運行工況較差的卡車占在用卡車總數64.3%，導致露天礦總的運輸能力僅為6 250 萬m3。卡車運輸卡車型號、數量、運輸能力、新舊等搭配結構不合理，小型卡車運行工況差、故障多，造成運輸成本居高不下。

3.2 運輸成本分析

2013—2019 年卡車平均運行成本見表1。

表1 2013—2019 年卡車平均運行成本

由表1 可知卡車685E、789B、R190 運行成本較高，運輸能力下降、運行工況差導致運行成本上升，安全管理難度大，不利于露天礦安全高質量發展。

通過設備大型化來提高生產規模和效率，降低生產成本；小型卡車單臺運行絕對成本低，相對成本高，且在露天礦采剝總量一定的情況下，運輸相同的物料需要小型卡車數量多，運行總成本較高[5－6]，運行設備數量多對露天礦的安全生產造成較大風險，不利于礦井的高質量發展，因此，設備大型化是露天礦良性高質量發展的必然趨勢；而且大型運輸設備控制系統可靠性高和控制能力強，提升露天礦道路運輸的安全保障能力，通過運輸卡車大型化來優化設備配置結構降低能耗和生產運行成本，通過卡車運輸能力和運行成本分析研究來優化卡車配置方案，從根本上提升露天礦的高質量發展的基礎。

4 卡車運輸能力規劃

安太堡露天礦未來5 年的自營采剝總量年均在9 000 萬m3，2020 年卡車的實際運輸能力為10 414萬m3，隨著過背斜結束煤層地質條件好轉、大量內排空間的釋放，卡車總體運輸能力會有所增加[7]，將運行時間長、運行工況差和運行費用高的685E 卡車、789B 卡車、R190 卡車報廢后不再進行新購，同時隨著使用實際運行狀況逐步淘汰170D 卡車和630E 卡車不再進行新購。

報廢685E 卡車、789B 卡車、R190 卡車運輸能力由新購置的NTE200 卡車補充，可減少卡車運行數量17 臺；逐步淘汰170D 卡車和630E 卡車，運輸能力由新購置的NTE200 卡車補充，可減少運行卡車數量13 臺，未來5 年內減少卡車總數30 臺，降幅27%；卡車數量降低后，相應的運輸能力應保持在10 000 萬m3以上，不僅可滿足生產規模的要求，而且還可以達到了降本增效的目的、實現高質量發展要求。卡車優化配置后主要的卡車型號為930E、730E和NTE200，930E、730E、NTE200 在運距小于2.7 km，提升高度在40 m 以下，實際運輸能力分別為140、100、90 萬m3/（臺·年），可滿足規劃年內自營采剝總量的運輸[8]。卡車優化配置后卡車型號減少、結構更優，卡車總運輸能力提高，運行卡車的種類和數量均有所下降，露天礦運輸效率提高，安全管理現狀較前有較大的改善，卡車運輸能力規劃對露天礦安全高效生產意義重大。

5 結語

1）用大型先進的露天礦用卡車代替安太堡建礦時期購置的老舊設備，不僅可以提升運輸效率和能力，還減少了礦用卡車的數量和運行維護費用，在促進露天礦高效率生產的同時還為露天礦的安全管理帶來極大的便利。

2）通過卡車運輸能力研究分析與規劃，用結構先進、技術完善、效率高、耗能少的新設備來代替老舊設備是企業自身進入良性循環的一個重要環節，也是保證生產設備的良好作業狀態、提高設備作業效率和提高企業經濟效益的有效途徑。

3）露天礦設備大型化是減少運行設備數量、提升生產規模和降低生產成本、實現安全高效發展的必由之路。