銅曼露天礦生產(chǎn)組織現(xiàn)狀及優(yōu)化

劉佶林　李德坤

摘要：隨著技術(shù)經(jīng)濟指標的逐步提升和生產(chǎn)設備的升級更新，礦山生產(chǎn)組織逐漸成為制約銅曼露天礦生產(chǎn)效率的重要因素。從生產(chǎn)組織管理角度分析影響生產(chǎn)效率的因素，并通過優(yōu)化就餐方式、調(diào)整潤滑油加注時間、改變交接班模式和調(diào)整維修人員工作時間等方式優(yōu)化礦山生產(chǎn)組織。年采剝生產(chǎn)能力預計可提升80萬m以上，可為同類型露天礦山的生產(chǎn)組織管理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：露天礦山;生產(chǎn)組織;生產(chǎn)效率;管理優(yōu)化;采剝生產(chǎn)能力

中圖分類號：TD-9文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2022）01-0001-06doi：10.11792/hj20220101

引言

云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司（下稱“華聯(lián)鋅銦”）是云南錫業(yè)股份有限公司下屬的集采礦、選礦為一體的國有控股企業(yè)，華聯(lián)鋅銦的銅街-曼家寨露天礦山（下稱“銅曼露天礦”）屬國內(nèi)大型有色金屬露天礦山，盛產(chǎn)鋅、錫、銅、銦等礦產(chǎn)，資源豐富、種類繁多，其中稀貴金屬銦的儲量位居全國第一，錫金屬儲量全國第三，鋅金屬儲量為云南省第三[1]。銅曼露天礦年采剝總量超過4 500萬t，裝備了國內(nèi)外先進大型鏟裝、運輸設備。在追求質(zhì)量效益增長的過程中，諸多主客觀因素制約著采場生產(chǎn)能力，面臨安全生產(chǎn)、資源高效利用、大型裝備生產(chǎn)效率提升等多方面的挑戰(zhàn)，存在眾多可以通過數(shù)學統(tǒng)計分析、數(shù)字礦山技術(shù)解決的生產(chǎn)、管理及與外部系統(tǒng)協(xié)同等方面的問題。

目前，國內(nèi)外關(guān)于露天礦山生產(chǎn)優(yōu)化方面的研究主要針對技術(shù)經(jīng)濟指標、技術(shù)優(yōu)化等方面，鮮有對露天礦山生產(chǎn)組織優(yōu)化方面的研究[2-4]。隨著技術(shù)經(jīng)濟指標的逐步提高、生產(chǎn)裝備的升級更新，礦山生產(chǎn)組織逐漸成為制約銅曼露天礦提升生產(chǎn)效率的重要因素。為解決影響礦山生產(chǎn)的實際問題，對生產(chǎn)組織環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，分析影響生產(chǎn)效率的生產(chǎn)組織因素，提出優(yōu)化就餐方式、調(diào)整維修人員工作時間等生產(chǎn)組織優(yōu)化措施，使得各生產(chǎn)環(huán)節(jié)相互協(xié)調(diào)、互不制約[5-6]。

1銅曼露天礦生產(chǎn)組織

1.1主要生產(chǎn)設備及工作時長

銅曼露天礦日均采剝量為4萬～5萬m。鉆孔工作由250 mm孔徑的牙輪鉆機和152～169 mm孔徑的潛孔鉆機完成，均采用中深孔爆破。采裝工作由斗容15～18 m的電動液壓鏟和斗容1.6～4.5 m的液壓反鏟挖掘機完成。運輸工作由50～120 t級礦用卡車等50余臺運輸設備完成。此外，還配備了裝載機、推土機、平地機、壓路機等設備輔助生產(chǎn)，銅曼露天礦主要工程設備配置見表1。

銅曼露天礦目前采用三班制的生產(chǎn)組織（工作時間見表2），每班8 h，年工作時間為350 d，年采剝總量約為1 500萬m。

1.2數(shù)據(jù)來源

銅曼露天礦主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)由露天礦山卡車智能調(diào)度管理系統(tǒng)[7]（下稱“卡車調(diào)度系統(tǒng)”）提供。

為研究每日各時段采剝量變化情況，將每個工作日劃分為48個時段，每天0：00—0：30為t1時段，0：30—1：00為t2時段，以此類推，23：30—24：00為t48時段，統(tǒng)計了銅曼露天礦30個工作日t1—t48時段采場的平均采剝量變化情況，結(jié)果見圖1。

經(jīng)統(tǒng)計：30 個工作日采剝量均值為56 323 m，每個時段采剝量均值為1 173 m;統(tǒng)計時段采剝量最大值為1 441 m，出現(xiàn)在t2時段;采剝量最小值為38 m，出現(xiàn)在t14時段。2022年第1期/第43卷礦業(yè)經(jīng)濟與管理礦業(yè)經(jīng)濟與管理黃金t9—t14時段采剝量呈快速下降趨勢，t15—t17時段采剝量逐漸由最小值恢復至正常值。全天共有5個時段的采剝量出現(xiàn)了大幅波動。采剝量低于平均值的時長共計8 h，占日工作時間的33.3 %，分別是t10、t11、t12、t13、t14、t15、t16、t24、t25、t31、t32、t35、t36、t37、t47、t48時段。起伏波動期間采剝量為12 436 m，占日均采剝量的22.1 %，采剝量與所消耗的工作時間不匹配，生產(chǎn)效率低。

2生產(chǎn)組織影響因素及現(xiàn)狀

影響礦山生產(chǎn)效率的因素包括礦山地質(zhì)條件、天氣等客觀因素，采礦方法、采剝生產(chǎn)計劃的合理性等技術(shù)因素，生產(chǎn)調(diào)度指揮的協(xié)調(diào)性及生產(chǎn)管理的合理性等生產(chǎn)組織因素。本文主要針對影響生產(chǎn)效率的生產(chǎn)組織因素進行分析。

礦山主要生產(chǎn)設備的班工作時間利用系數(shù)是體現(xiàn)礦山生產(chǎn)組織合理性的重要指標之一。在卡車調(diào)度系統(tǒng)中定義了生產(chǎn)設備作業(yè)、故障、備用、延誤4種狀態(tài)（見表3），正常生產(chǎn)時間占比直接反映了班工作時間利用系數(shù)的高低。

2.1設備備用

1）夜班計劃性停機。根據(jù)銅曼露天礦采場的工作制度，考慮到凌晨4：30—6：50為工程機械操作人員注意力較低、相對疲勞的時段，為確保安全生產(chǎn)，每日凌晨4：30—6：50為夜班停機休息時段，采場內(nèi)除進行少部分安全整改、輔助工程外，其余生產(chǎn)設備及操作人員全部停機休息。夜班停機休息時段，設備狀態(tài)為備用（計劃性停機），因此該時段的延誤率為全天最低，采剝量也是全天最低，見圖1。夜班停機休息2.3 h，該時段的單位采剝量由正常狀態(tài)的平均值1 376 m下降為533 m，按時間利用系數(shù)0.8計算，每天因停機休息而損失的采剝量為3 372 m，折合110萬m/a。

2）非計劃性停機。實際生產(chǎn)中，會因采裝工作面準備不及時、爆破質(zhì)量不佳、生產(chǎn)計劃不合理等因素造成設備非計劃性停機，有一定的偶然性、突發(fā)性。

2.2設備故障

主要設備的故障時間占12 %左右。一方面是由于設備的預防性檢修不合理、設備日常巡檢不到位、配件采購不合理，導致設備突發(fā)性故障后長時間維修;另一方面，現(xiàn)有維修人員為8 h工作制，早班6：50—14：50，中班14：50—22：50，與工程設備操作人員工作時間一致。中班維修人員到崗時間約為15：00，到崗后開展30 min左右的準備工作，然后乘車到采場開展設備維修、保養(yǎng)等工作，到達采場設備維修一線的時間為15：50左右。維修人員開展90 min左右的維修工作后（17：20），正值采場的晚餐時間，又乘車返回辦公區(qū)就餐，就餐完畢后再返回設備維修區(qū)域。現(xiàn)有工作時間與工作模式，有效工作時間少，在往返采場和辦公區(qū)上浪費了大量的工作時間。據(jù)統(tǒng)計，在現(xiàn)有8 h工作制下，早班維修人員的有效工作時間僅為4.0～4.5 h，工作效率低。

2.3設備延誤

延誤狀態(tài)包括就餐、加注潤滑油、交接班、加油、處理工作面、設備點檢、爆破停機、等待裝車等，延誤率等于延誤時間與應工作時間之比，延誤率直接反映了設備無效工作時間的長短，以及礦山生產(chǎn)組織管理是否合理，最終影響到生產(chǎn)效率和生產(chǎn)量。借助卡車調(diào)度系統(tǒng)，對設備作業(yè)狀態(tài)和延誤時間進行統(tǒng)計，分析影響生產(chǎn)效率的因素，結(jié)果見表3、表4。

延誤類別中，就餐、加注潤滑油、無工作任務、交接班占比較大。為探究延誤類別對采場生產(chǎn)的影響，對連續(xù)30個工作日各時段設備延誤率進行了統(tǒng)計，結(jié)果見圖2。

采裝設備延誤率與運輸設備延誤率曲線起伏基本一致，采裝設備日均延誤率為9.96 %，運輸設備日均延誤率為8.41 %，采裝設備延誤率略高于運輸設備延誤率，與采場采裝設備生產(chǎn)能力略高于運輸設備生產(chǎn)能力的實際情況相符。2類設備均在t11—t14時段達到最低值。t11—t14時段（5：00—7：00）為采場夜班停機休息時段，該時段內(nèi)所有設備（特殊情況除外）均為備用（計劃性停機）。采裝、運輸設備延誤率均在t23—t24（午餐）、t31（早班交中班）、t35—t36（晚餐）、t47（中班交夜班）時段內(nèi)達到峰值。

除計劃性停機時段外，設備延誤率與采剝量呈負相關(guān)，雖然延誤時間僅占工作時間的10 %左右，但設備延誤對整個系統(tǒng)的影響較大，尤其是在就餐、交接班等特殊節(jié)點，有序的生產(chǎn)組織受設備延誤影響之后，整個生產(chǎn)系統(tǒng)需要較長時間才能恢復到正常狀態(tài)。

2.3.1職工就餐

采場現(xiàn)場作業(yè)點就餐方式為食堂統(tǒng)一配置午餐和晚餐，由送餐車依次送到采場各指定就餐點，各就餐點的生產(chǎn)設備停機按標準擺放后，職工現(xiàn)場就餐，日均早班、中班就餐人員約100人/班。就餐完畢后，各就餐點標準擺放的生產(chǎn)設備按照調(diào)度指令重新開始作業(yè)并持續(xù)到本班次結(jié)束。主要生產(chǎn)設備作業(yè)駕駛員30個工作日內(nèi)就餐時間統(tǒng)計見表5。采場職工午餐時間為11：30—12：30（t24—t25時段），晚餐時間為17：00—18：00（t35—t36時段）。

據(jù)統(tǒng)計，連續(xù)30個工作日內(nèi)采裝設備與運輸設備作業(yè)人員日均就餐時間為42 min，約占日工作時間的3 %，每臺生產(chǎn)設備每日停機就餐2次，每次約為21 min。現(xiàn)有就餐方式存在較多弊端：

1）由于采場生產(chǎn)各工序是一個連續(xù)、循環(huán)的過程，一旦某一工序因故停止工作，后續(xù)各工序立即受到嚴重影響，而整個工序恢復正常運行需要20～30 min。

2）采用餐車依次送到各作業(yè)點錯峰就餐使生產(chǎn)設備不會在同一時段全部停機，但同時也造成了每次就餐時間延長。采場第一個就餐作業(yè)點開始就餐至最后一個作業(yè)點完成就餐時長為50～60 min，最后一個作業(yè)點完成就餐后恢復正常生產(chǎn)需要20～30 min，因此每天因現(xiàn)場就餐而損失的工作時間為90 min。在現(xiàn)有生產(chǎn)組織模式下，就餐時段采剝量由正常狀態(tài)的平均值1 376 m下降為1 003 m，按時間利用系數(shù)0.8計算，每天因就餐而損失的采剝量為1 492 m，折合49萬m/a。

3）現(xiàn)場送餐點多面廣耗費時間長，存在現(xiàn)場就餐條件差、餐食變冷、就餐時間晚于正常就餐時間、某些工序崗位因就餐造成空崗脫崗等問題，尤其在工作線較長的膠帶排土工序問題尤為突出，就餐時段無運輸設備供料可能導致旋回破碎機無料空轉(zhuǎn)運行，加速了設備的磨損。

2.3.2生產(chǎn)交接班

采場交接班模式為各作業(yè)點集中交接班。交班人員在下班前將各生產(chǎn)設備停放在相對固定的集中停放點，通勤車將接班職工送至集中停放點，統(tǒng)一列隊完成交接班后，再將交班職工送回生活區(qū)。每日6：50—7：30為夜班與早班交接班時間;15：00—15：40為早班與中班交接班時間;22：50—23：30為中班與夜班交接班時間，對應時段分別為t15—t16、t31—t32、t47—t48，采裝、運輸設備作業(yè)人員交接班時間及采剝量見表6。

在連續(xù)30個工作日內(nèi)采裝設備作業(yè)人員日均交接班耗費時間約為18.8 min，約占日工作時間的1.31 %;運輸設備作業(yè)人員日均交接班耗費時間約為15.6 min，約占日工作時間的1.08 %。每臺生產(chǎn)設備每日交接班3次，每次約為5～6 min。雖然交接班所用時間占比較小，但交接班打破了正常生產(chǎn)組織，交接班后恢復正常的生產(chǎn)效率需要30～45 min。

2.3.3加注潤滑油

加注潤滑油是采場生產(chǎn)設備的基本需求，采裝設備每班需加注潤滑油1次，運輸設備每3天加注1次。采裝設備加注潤滑油期間，卡車調(diào)度系統(tǒng)會把分配給該采裝設備的運輸車輛分流給其他采裝設備。運輸設備的潤滑油加注點設在排土場返回采場的主干道旁，運輸設備一般在完成卸載后返回采場的途中依次加注潤滑油，每個時間段同時加注潤滑油的運輸設備不會超過2臺。對30個工作日內(nèi)采裝、運輸設備加注潤滑油次數(shù)進行統(tǒng)計（見圖3），本次統(tǒng)計取多臺設備在各時段加注潤滑油次數(shù)的平均值，從圖3可以看出：采裝設備加注潤滑油時間集中在t5—t6、t24—t25、t29、t36—t37、t45時段，其中t24—t25、t35—t36時段與采場就餐時段重合。

由此可見，采裝設備加注潤滑油雖在一定程度上造成了采裝能力的下降，但由于時間短且采取了分流措施，對整個生產(chǎn)系統(tǒng)的影響較小。

2.3.4避炮停機

一般情況下采場每天組織一次爆破（周日除外），爆破時間為17：00—18：30，爆破區(qū)域附近的生產(chǎn)設備需按要求移動至爆破警戒線外避炮。據(jù)統(tǒng)計，在30個工作日內(nèi)，采裝設備避炮28臺次，累計避炮時間為11.32 h;運輸設備避炮67臺次，累計避炮時間為13.08 h。由于爆破時段與采場晚餐時段重合，因此該時段的延誤率、采剝量與午餐時段差異不明顯，未受到爆破工作的累加影響。

3生產(chǎn)組織優(yōu)化

生產(chǎn)效率可能受各類因素影響下降，且整個生產(chǎn)系統(tǒng)需要較長時間才能恢復到正常狀態(tài)。因此，如何保證整個生產(chǎn)系統(tǒng)平穩(wěn)運行，單位采剝量不出現(xiàn)大的波動是生產(chǎn)組織的關(guān)鍵。從生產(chǎn)組織管理方面提出4點優(yōu)化措施。

3.1就餐方式優(yōu)化

結(jié)合采場早班、中班現(xiàn)有就餐方式實際情況對生產(chǎn)組織的影響情況進行分析，通過改變早班、中班生產(chǎn)一線人員就餐方式，提升采場生產(chǎn)組織管理水平和生產(chǎn)效率，從而達到降本增效的目的[8]。就餐方式調(diào)整為統(tǒng)一配置保溫飯盒，統(tǒng)一制作分裝餐食，統(tǒng)一配送至現(xiàn)場作業(yè)點，用餐完畢后餐具集中收取清洗消毒。生產(chǎn)現(xiàn)場設備車輛不再統(tǒng)一停機擺放，現(xiàn)場人員不再定點集中刷卡就餐，現(xiàn)場人員利用待裝車、設備故障維修、加油、加注潤滑油等時間自行就餐。

就餐方式改變后，可以有效緩解采場一線員工就餐環(huán)境差、飯菜口感差等問題，提高員工就餐質(zhì)量。合理錯峰優(yōu)化就餐時間，能夠充分發(fā)揮和提高現(xiàn)有設備的生產(chǎn)效率，有效避免就餐時段設備車輛停機再重新啟動后的二次調(diào)度，發(fā)揮卡車調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化作用。同時，還可以有效避免現(xiàn)有就餐方式造成的膠帶運輸系統(tǒng)破碎站無料空轉(zhuǎn)運行，以及膠帶排土系統(tǒng)脫崗、空崗情況，減少對膠帶排土運輸系統(tǒng)的影響[9]。此外，為確保早班、中班現(xiàn)場人員自行取餐后在合理時間內(nèi)完成就餐，建議圍繞主要采裝設備服務區(qū)，合理分區(qū)域、分批次安排停機時間，該區(qū)域、該批次與其匹配的礦用卡車同步停機就餐。如何合理分區(qū)域、分批次安排電鏟和挖掘設備停機，還需進行深入研究并合理統(tǒng)籌安排。

3.2潤滑油加注時間調(diào)整

為合理利用設備，應盡可能在設備計劃性停機時段做好相應的維修、保養(yǎng)等輔助工作。因此，可將夜班2：00—3：00時段為采裝設備加注潤滑油延后至4：30夜班停機休息時段，將14：00—14：30時段為采裝設備加注潤滑油提前至11：00—12：00午餐時段，減少非必要停機時間。

3.3交接班模式改變

將現(xiàn)有的統(tǒng)一列隊交接班模式調(diào)整為各作業(yè)點單獨交接班，優(yōu)先安排采裝設備交接班，按照“誰先交接完誰先運行”的工作模式安排運輸設備依次進行交接班，消除交接班時間上的“木桶效應”，減少因交接班打破生產(chǎn)平衡后恢復正常生產(chǎn)所需的時間。此外，在夜班交接早班時段，采用“運輸設備重載交接班”模式，所有需要交接班的運輸設備全部裝滿物料等待交接，接班后的駕駛員直接將車開走。

3.4維修人員工作時間調(diào)整

為提高維修時段的工作效率，將維修人員現(xiàn)有早班的8 h工作制改為10 h工作制（月總工作時間不變），早班工作時間調(diào)整為6：50—16：50，中班、夜班工作時間縮短為7 h。一方面中班維修人員到崗后立即就餐（晚餐），就餐完畢后再安排維修作業(yè)，減少往返于辦公區(qū)和作業(yè)點的次數(shù)，提高有效工作時間占比;另一方面，可與工程設備操作人員的下班時間錯開，利用交接班、就餐時間，開展一般性檢修、保養(yǎng)工作。

3.5優(yōu)化效果

從2021年3月開始，銅曼露天礦在生產(chǎn)組織方面采取了優(yōu)化就餐方式、改變交接班模式、調(diào)整維修人員工作時間等改造措施，成效顯著。年采剝生產(chǎn)能力預計可提高80萬m以上。就餐時段對生產(chǎn)的影響大幅降低，見圖4，就餐時段的采剝量占比從優(yōu)化前的8.73 %提高至11.06 %;就餐時段的平均采剝量由優(yōu)化前的每時段983 m提高至1 307 m，提升幅度達32.96 %，由低于全天各時段平均采剝量16.20 %變?yōu)楦叱鋈旄鲿r段平均采剝量6.20 %，實現(xiàn)了從“拖后腿”到“領跑”的轉(zhuǎn)變。由于改變了交接班模式，交接班時段采剝量的波動幅度也較之前有所降低，特別是夜班與早班交接班采用“運輸設備重載交接班”的模式后，6：30—7：00時段的采剝量得到大幅提升。此外，主要生產(chǎn)設備的班工作時間利用率提高4百分點，延誤率下降3百分點，維修工序每天的有效工作時間增加了1 h以上。

4結(jié)語

通過對銅曼露天礦生產(chǎn)效率的統(tǒng)計分析，找出了礦山生產(chǎn)組織中的薄弱環(huán)節(jié)，分析了存在的問題，提出了優(yōu)化就餐方式、調(diào)整交接班模式、調(diào)整維修人員工作時間等措施，在一定程度上可以緩解因就餐、交接班設備停機影響礦山正常生產(chǎn)組織的問題，提高礦山生產(chǎn)組織管理水平和生產(chǎn)效率。在礦山日常生產(chǎn)管理中，還可以通過對不同時期的礦巖產(chǎn)量、設備出勤率、生產(chǎn)效率等數(shù)據(jù)進行對比分析，找出生產(chǎn)投入與效益產(chǎn)出的最佳結(jié)合點，作為評價生產(chǎn)組織方式合理性的重要依據(jù)，亦可作為衡量生產(chǎn)組織管理質(zhì)量高低的標準之一。

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作者簡介：劉佶林（1990— ），男，云南綏江人，工程師，從事礦業(yè)系統(tǒng)工程和數(shù)字礦山技術(shù)工作;云南省文山州馬關(guān)縣都龍鎮(zhèn)，云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，663701;E-mail：justljl@qq.com劉佶林，李德坤（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司）

Status quo of production organization and optimization in Tongman open-pit mineLiu Jilin，Li Dekun

（Yunnan Hualian Zinc & Indium Stock Co.，Ltd.）

Abstract：While technical and economic indexes are gradually improving and the production equipment is upgrading，the production organization in mines is becoming important factor that restricts the production efficiency of Tongman open-pit mine.The factors that affect production efficiency are analyzed from the perspective of production organization and management，and the production organization in mines are optimized by optimizing dining manners，adjusting lubricat-ing oil addition time，changing shifting mode and adjusting maintenance staff working time.After optimization，the annual mining and stripping capacity is expected to increase by over 800 000 m.The optimization can be used as reference for production organization and management by similar open-pit mines.

Keywords：open-pit mine;production organization;production efficiency;management optimization;mining and stripping capacity