试析露天矿运输能力和采装能力的合理匹配

（新疆雪峰爆破工程有限公司，新疆 乌鲁木齐 830002）

大量实例表明，露天矿运输能力和采装能力的匹配度，是衡量露天矿经营水准的主要标志，同时也提高生产效率，降低生产成本的主要途径。但我国对此方面的研究还有待进一步深入，因此，本文基于理论实践，对露天矿运输能力和采装能力的合理匹配做了如下分析。

1 露天矿运输和采装研究现状

在经济新常态的大环境背景下，如何有效降低露天矿的基建投资和生产运输费用至关重要。研究表明，采装和运输是露天矿经营发展中，开支最大的两个环节。仅仅运输就占据露天矿总成本的45%左右。合理匹配露天矿的运输能力和采装能力是降低生产费用的主要方法，但我国对此方面的研究还不够深入，在很大程度限制了我国露天矿开采的效率。

运输和采装之间有非常紧密的联系，具有既相互影响，又相互促进的作用。运输和采装能力是否匹配，对露天矿经营企业的投资规模、生产成本、经济效益、社会利益等严重的影响。就我国露天矿的运输能力和采装能力的发展现状而言，还存在匹配度较低的情况，需要进一步改善优化才能满足具体要求。

2 合理匹配露天矿运输能力和采装能力的方法

2.1 提高挖掘机斗容和汽车容积的匹配度

研究表明，如果运输汽车的容积和挖掘机斗容能相互配合时，则有效载重量必须和挖掘机的铲斗容积具有一定的比例关系，才能最大限度上提高露天矿的生产效率。在很多露天矿开采时，一致认为挖掘机5铲斗能装满一车配合比最佳。但在具体开采过程中，由于会受到地形地貌、技术条件、管理水平等因素的影响，很难达到理想化的匹配效果。因此，对推荐的具体数值略有差异，可通过每车铲装的不同次数来进行科学合理校核，具体公式为：此公式中，Q表示自卸车的重量（t）。qd表示铲斗内矿岩的总重量（t），Z表示每车可以装载的铲斗数，通常情况下Z为整数，V表示卸车的车箱容积（m3），V1表示铲斗中矿岩的松散的体积（m3）。其中qd的计算公式为：，此公式中E为铲斗的标准容积（m3），γ表示矿石或者岩石的体重（t/m3），k表支矿岩是松散系数，通常情况下k值在1.3～1.5之间[1]。

从上述两个公式中可以看出，当矿岩体重相差比较大时，就会导致车量容积的装载量差距比较大。为提高生产管理效率和设备维修效率，因此，在同一露天矿生产中要尽量选择同一型号的汽车进行运输。但如果露天矿的规模比较大时，也可以选择不同型号运输的汽车，但最多不能超过3中型号，否则会降低生产效率。

通常情况下，露天矿山开采矿石体重大在3.1t/m3～3.4t/m3之间，岩石的体重则在2.5t/m3～2.8t/m3之间。在具体生产中，生产剥产比往往在2～4之间。从这几组数据中可以看出，在矿石开采时，岩石运量远在矿石运量之上，通过岩石的比重，皆可确定车箱容积，根据公式：就可以计算机出铲斗内矿岩的总重量为7.8t。此种配合比在确定时要以挖掘机和自卸长容量进行确定，有效发挥挖掘机和自卸车的基本效率。通过各种计算公式，再结合露天矿实际情况，即可确定每车可以装载的铲斗数为6斗最经济合理。

2.2 采装和运输设备数量匹配方法

在采装能力和运输能力匹配时，要根据运输设备、铲装设备的数量比，来确定匹配参数。在具体配合时主要有两种方式，一种是闭路循环网络，另一种是开路循环网络[2]。

如果采用闭路循环，每天挖掘机在各个班中，固定配备一定数量的汽车，确保挖掘机开采出来的矿石能及时被运输到指定位置。虽然此种匹配方式存在较多问题，但在很多露天矿经营中仍然在使用。

大量应用实例证明，挖掘机在开采时，欠车时间和运输矿石汽车的等待时间和车铲的比值并不具有线性关系。研究表明，影响车铲比的因素主要体现在下几个方面：

第一，自卸车的运输距离，运输距离越远，对车铲比的影响越大；第二，矿石运输车辆的容积和挖掘机斗容的比值；第三，矿石开采过程中，挖掘机和运输车辆的主要形式；第四，道路布置系统和质量。

如果采用开路循环匹配方式，在每个班中，根据挖掘位置和道路情况，运输车辆可以服务于任何挖掘机。当运输进入开采面后，按照消耗最小原则来分配车辆，此中匹配方式能有效提高挖掘机工作时间、利用率、生产效率，但在具体应用过程中，调度比较复杂[3]。

根据保证足够的车辆不断向挖掘机供应空车，以提高挖掘机的工作效力，其铲车比为：其中Tg为汽车的运行周期，tz表示装车时间。

根据车铲比较要满足以下目标函数：

而铲车比的计算公式为：

其中目标函数中C0表示汽车的停车价值损失；Cx表示挖掘机的停价值损失；V表示汽车的容积；E表示挖掘机铲斗容积；L表示运输的距离。根据露天矿山相关数据可知，可得出如下结果：

Tg=21.4分钟，tz=2分钟；Yz=Tg/tz=10.7（台），为满足具体要求，汽车数量要达到11台。运输距离L=4.3km，V=27.5m3，E=4.5m3，L=4.3km ；

则Yz=10.56-1.13V/E+1.08L=8.3≈9(台)。

通过这两个车铲比公式计算机结果可知，在正常状态下，自卸车10台配合基本上可以满足拉矿生产实际需求，也能充分提高挖掘机的生产效率，因此，挖掘机配车为10台时，即可充分满足要求。

通常情况下，露天矿运输设备、采装设备的控制系统由调度系统、位置监测系统、调度通信系统、计算机辅助系统共同组成。当运输车辆进入某一监测区域时，会立即收到发射机发出的信号，并进行识别，把运输车辆当前的位置参数等信息传输到重要控制站上，中央控制站根据最佳调度方法对相关信息进行处理，并运输车辆一个调度指令，指示其最佳行车路线、装载点和卸载点，以提高露天矿运输能力和采装能力的匹配度。

3 结语

综上所述，本文结合理论实践，深入分析了露天矿运输能力和采装能力的合理匹配。结果表明，通过实现一体化生产调度系统，可很大程度上降低运输车辆的能耗，减少运输车辆排队时间，等车时间。大大提升了开采效率。

[1]白润才,韩阳,刘光伟,李鹏,赵浩.复合煤层露天矿采运排设备配置优化模型研究[J].应用泛函分析学报,2017,19(02):216-223.

[2]王家栋.露天矿采运设备选型[J].露天采矿技术,2017,32(02):30-33+37.

[3]刘闯,白润才,刘光伟,曹博.近水平复合煤层露天矿备采煤量留设位置与保有期优化[J].重庆大学学报,2017,40(01):41-47.