露天礦運(yùn)輸方案比選方法

1、露天礦運(yùn)輸方案比選方法鄧瑞杰，王忠鑫，李慧智（中煤國際工程集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院遼寧沈陽110015）摘要：通過分析我國露天礦常用的運(yùn)輸方式的投資與運(yùn)營成本的組成，列出其對應(yīng)的現(xiàn)金流量表示意圖，從而進(jìn)行各方案的凈現(xiàn)值比較，來確定在技術(shù)條件允許的前提下，經(jīng)濟(jì)效果最好的露天礦運(yùn)輸方案。關(guān)鍵詞：露天礦；運(yùn)輸；現(xiàn)金流；凈現(xiàn)值中圖分類號：TD216文獻(xiàn)標(biāo)識碼：AThe selecting method of open-pit mine transportationDENG Rui-jie, WANG Zhong-xin, LI Hui-zhi（ShenyangDesign and Research Inst

2、itute of China Coal Technology & Engineering Group Corp, Shenyang,110015,China ） Abstract: This article analysed open-pit mine transportation investment and cost structure and listed the corresponding cash flow draft, so that we can compare each scenario net present value and decide which is the bes

3、t under the technical permission.Key words: open-pit mine; transportation; cash flow; net present value引言對某一露天礦而言，在技術(shù)可行的前提下，其運(yùn)輸方案往往是有多種選擇的，我們要確定一個(gè)露天礦 的最優(yōu)運(yùn)輸方案，有多種比選方法，但采用動態(tài)經(jīng)濟(jì)評價(jià)指標(biāo)來進(jìn)行比較和確定是最可靠的。通常，對于 較簡單的運(yùn)輸系統(tǒng)，在投資水平相當(dāng)?shù)那疤嵯?，采用平均單位運(yùn)輸成本作為評價(jià)指標(biāo)即可滿足比選要求， 不需考慮資金的時(shí)間價(jià)值；但對于復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)方案，則需同時(shí)對動態(tài)指標(biāo)即流出的凈現(xiàn)值進(jìn)行比選， 以凈現(xiàn)值最小的方案

4、，作為推薦方案。本文以國內(nèi)普遍采用的卡車運(yùn)輸工藝和卡車一半移動破碎站一帶式 輸送機(jī)一排土機(jī)工藝，以及工作面自移式破碎站-帶式輸送機(jī)一排土機(jī)工藝作為例子，給出方案比選的方 法。由于露天礦的設(shè)備選型是相互影響的，當(dāng)采掘或卡車選型發(fā)生變化時(shí)會相應(yīng)影響與之相關(guān)的設(shè)備選型 及相關(guān)配套工程，并最終影響露天礦的投資與運(yùn)營成本。為了分析方便，本文假定運(yùn)輸方案的變化對采掘 和排土設(shè)備的影響是微小的，可忽略的。1卡車運(yùn)輸方案的投資與運(yùn)營成本卡車運(yùn)輸方案的投資卡車運(yùn)輸方案的投資主要包括卡車設(shè)備購置、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試等費(fèi)用，記為P卡車，同時(shí)也包括輔助設(shè)備的購置、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試等費(fèi)用，記為P輔助。則我們可以設(shè)定卡車運(yùn)

5、輸方案的總投資為：P卡車總=P卡車+P輔助。卡車運(yùn)輸方案的運(yùn)營成本收稿日期：作者簡介：鄧瑞杰（1987-）,男，助理工程師，2011年于中國礦業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)，現(xiàn)從事露天煤礦設(shè)計(jì)工作。這里以單臺卡車為研究對象，分析其年直接運(yùn)營成本。單臺卡車的年燃油消耗費(fèi)用 TOC o 1-5 h z C卡車i=qiXV油耗XT卡車xki(1)式中：C卡車i單臺卡車年油耗費(fèi)用，元；qi燃油價(jià)格，元/L ;V油耗單臺卡車小時(shí)耗油量，L/h ;T卡車一一單臺卡車年工作小時(shí)數(shù)，h;匕一一單臺卡車年工作時(shí)間利用系數(shù)。單臺卡車的年維修保養(yǎng)費(fèi)用對卡車的維修保養(yǎng)是卡車正常生產(chǎn)的重要條件，所需費(fèi)用也是成本的重要組成部分，單臺卡車

6、的年維修保養(yǎng)費(fèi)：C卡車2=P單臺卡車X K卡車1(2)式中：C卡車2一單臺卡車的年維修保養(yǎng)費(fèi)，元；P單臺卡車一-一卡車單臺總購置費(fèi)，元；K卡車1 一一單臺卡車年維修費(fèi)用系數(shù)。1.2.3單臺卡車的年材料消耗費(fèi)用單臺卡車的年輔助油耗費(fèi)用輔助油耗主要是指各種潤滑油脂，液壓油等消耗，一般與燃油的消耗有一定的比例關(guān)系：C卡車31= C卡車1X K卡車2(3)式中：C卡車31 一 單臺卡車年輔助油耗費(fèi)用，元；K卡車2一一輔助油耗費(fèi)用系數(shù)。單臺卡車的年輪胎消耗費(fèi)用礦用V型卡車的輪胎一般都較昂貴，且訂貨周期長，輪胎消耗費(fèi)用的多少與礦山公路的質(zhì)量及巖石的硬度有關(guān)，一般將此條件分為3種情況：有利條件，輪胎壽命：3

7、0004000h;一般條件，輪胎壽命：20003000h;不利條件，輪胎壽命：15002000h;卡車輪胎年消耗費(fèi)用：C卡車32=C輪胎x (T卡車x k 1 / G輪胎)(4)式中：C卡車32一單臺卡車輪胎年消耗費(fèi)用；C輪胎卡車輪胎更換費(fèi)用，元；Gw卡車輪胎壽命，ho單臺卡車的年車廂襯板消耗費(fèi)用車廂襯板的消耗，主要來自于裝車中的物料沖擊，運(yùn)行中的承載和卸車中的磨損。其成本與卡車單價(jià)、卡車年工作量以及襯板質(zhì)量相關(guān)。C卡車33= P單臺卡車X Q臺年X K卡車3(5)式中：C卡車33單臺卡車的年車斗鋼板消耗費(fèi)用，元；Q臺年單臺卡車的年運(yùn)輸能力，t ;K卡車3車廂襯板消耗費(fèi)用的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。綜上，則單

8、臺卡車的年材料消耗費(fèi)用可表述為：C卡車3= C卡車31+ C卡車32+ C卡車33。單臺卡車的年工資成本這項(xiàng)成本設(shè)為C卡車4,按我國常用的三班工作制分析，一般 1臺卡車需配備四名司機(jī)，其工資福利待 遇與露天礦所在地標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)。單臺卡車對應(yīng)的道路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用本費(fèi)用參照有色金屬工業(yè)礦山剝離工程預(yù)算定額，取礦山養(yǎng)護(hù)的單位費(fèi)用為0.08元/噸公里C卡車5=0.08 x Q臺年x L卡車(6)式中：L卡車一一卡車運(yùn)輸物料的平均運(yùn)距，kni單臺卡車對應(yīng)的輔助設(shè)備的年運(yùn)營管理費(fèi)用這個(gè)項(xiàng)費(fèi)用和輔助設(shè)備價(jià)格有關(guān)，通常按下式計(jì)算：C卡車6=P輔助X K輔助1 / N(7)式中：C卡車6一單臺卡車的輔助設(shè)備的年運(yùn)營管理費(fèi)

9、用，元；K輔助1輔助設(shè)備的運(yùn)營管理費(fèi)用系數(shù)。N-卡車數(shù)量，臺。綜上所述，則卡車運(yùn)輸方案的直接運(yùn)營成本可以表述為：C卡車總=0卡車i+C卡車2+C卡車3+C卡車4+C卡車5 + C卡車6。2半移動破碎站-帶式輸送機(jī)方案的投資與運(yùn)營成本半移動破碎站-帶式輸送機(jī)方案的投資由于本工藝屬于綜合工藝方案，因此其購置費(fèi)應(yīng)包含卡車運(yùn)輸方案部分。破碎站環(huán)節(jié)的投資包括破碎站的購置、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試等費(fèi)用，記為P半移動，帶式輸送機(jī)環(huán)節(jié)的投資包括膠帶的購置、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試等費(fèi)用，記為 Pi膠帶。工作面卡車部分的投資參見“ 1.1卡車運(yùn)輸方案的投資”，其投資記為P半卡車。則 半移動破碎站一帶式輸送機(jī)方案的總投資為：P

10、半移動-膠帶總=P半移動+P1膠帶+ P半卡車。半移動破碎站-帶式輸送機(jī)方案的運(yùn)營成本由于本工藝屬于綜合工藝方案，因此其運(yùn)輸部分的運(yùn)營成本包含工作卡車和端幫半移動破碎站一帶式輸送機(jī)兩部分，卡車部分的成本計(jì)算方法參見“1.2卡車運(yùn)輸方案的運(yùn)營成本”，記為C半卡車總。半移動破碎站帶式輸送機(jī)方案的年維修費(fèi)用： TOC o 1-5 h z C半移動-膠帶i=P半移動-膠帶總X K半移動-膠帶i(8)式中：C半移動-膠帶i半移動破碎站-帶式輸送機(jī)方案的年維修費(fèi)用，元；K半移動-膠帶i半移動破碎站-帶式輸送機(jī)方案的年維修費(fèi)用系數(shù)。半移動破碎站帶式輸送機(jī)方案的用電消耗：C 半移動-膠帶2=q2 P功率x T

11、半移動-膠帶x K半移動-膠帶2(9)式中：C半移動-膠帶2半移動破碎站一帶式輸送機(jī)方案的用電消耗費(fèi)用，元；q 2電費(fèi)，元/度；P功率一一半移動破碎站帶式輸送機(jī)方案的總功率，kWT半移動-膠帶一一半移動破碎站-帶式輸送機(jī)方案的年工作小時(shí)數(shù)，h;K半移動-膠帶2一一半移動破碎站一帶式輸送機(jī)方案的用電消耗系數(shù)。2.2.3半移動破碎站帶式輸送機(jī)方案的年材料消耗費(fèi)用：C半移動-膠帶3=Pi膠帶X T半移動-膠帶/G膠帶+ Pi托輻X T半移動-膠帶/G托輻+ C輻齒(10)式中：C半移動-膠帶3一一半移動破碎站一帶式輸送機(jī)方案的年材料消耗費(fèi)用，元；G膠帶一一膠帶的使用壽命，h;P托福一一對應(yīng)托輻的購置

12、費(fèi)用，元；G托輻托輻的使用壽命，h;C輻齒一一破碎機(jī)中輻齒的年消耗費(fèi)用，元。半移動破碎站一帶式輸送機(jī)方案的年移設(shè)費(fèi)用包括破碎站和膠帶的移設(shè)，我們設(shè)為C半移動-膠帶4。半移動破碎站一帶式輸送機(jī)方案的年工資成本，本成本與設(shè)備定員數(shù)和工種相關(guān)，每位員工的工資及福利待遇與露天所在地標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)。我們可以將年工資成本設(shè)為C半移動-膠帶5。則半移動破碎站-帶式輸送機(jī)方案的年直接運(yùn)營成本為:C半移動-膠帶總= C半移動-膠帶i+ C半移動-膠帶2+ C半移動-膠帶3+C半移動-膠帶4+C半移動-膠帶5+C半卡車總。3自移式破碎站一帶式輸送機(jī)方案的投資與運(yùn)營成本自移式破碎站-帶式輸送機(jī)方案的投資自移式破碎站環(huán)節(jié)的

13、投資包括自移式破碎站的購置、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試等費(fèi)用，記為P自移式，帶式輸送機(jī)環(huán)節(jié)的投資包括膠帶的購置、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試等費(fèi)用，記為P2膠帶。則自移式破碎站-帶式輸送機(jī)方案的總投資為：P自移式-膠帶總=P自移式+P2膠帶。自移式破碎站-帶式輸送機(jī)方案的運(yùn)營成本自移式破碎站帶式輸送機(jī)方案的年維修費(fèi)用： TOC o 1-5 h z C自移式-膠 i =P 5t-膠帶總X K自移式-膠帶i(11)式中：C自移式-膠帶i自移式破碎站一帶式輸送機(jī)方案的年維修費(fèi)用，元；K自移式-膠帶i自移式破碎站帶式輸送機(jī)方案的年維修費(fèi)用系數(shù)。自移式破碎站一帶式輸送機(jī)方案的用電消耗：C自移式-膠帶2=q2X P功率XT自移

14、式-膠帶X K自移式-膠帶2( 12)式中：C自移式-膠帶2 自移式破碎站一帶式輸送機(jī)方案的用電消耗費(fèi)用，元；q 2電費(fèi)，元/度；P功率一一自移式破碎站一帶式輸送機(jī)方案的總功率，kqT自移式-膠帶一一自移式破碎站帶式輸送機(jī)方案的年工作小時(shí)數(shù)，h;K自移式-膠帶2自移式破碎站一帶式輸送機(jī)方案的用電消耗系數(shù)。自移式破碎站帶式輸送機(jī)方案的年材料消耗費(fèi)用：C自移式-膠帶3=P2膠帶X T自移式-膠帶/G膠帶+ P2托輻X T自移式-膠帶/G托輻+ C輻齒(13)式中：C自移式-膠帶3一自移式破碎站一帶式輸送機(jī)方案的年材料消耗費(fèi)用，元；G膠帶一一膠帶的使用壽命，h;P托福一一對應(yīng)托輻的購置費(fèi)用，元；G托

15、輻托輻的使用壽命，h;C輻齒一一破碎機(jī)中輻齒的年消耗費(fèi)用，元。自移式破碎站一帶式輸送機(jī)方案的年移設(shè)費(fèi)用主要來自于膠帶移設(shè)，我們設(shè)為C自移式-膠帶4。自移式破碎站帶式輸送機(jī)方案的年工資成本，本成本與設(shè)備定員數(shù)和工種相關(guān)，每位員工的工資及福利待遇與露天所在地標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)。我們可以將年工資成本設(shè)為C自移式-膠帶5。則自移式破碎站-帶式輸送機(jī)方案的年直接運(yùn)營成本為：C自移式-膠帶總= C自移式-膠帶1+ C自移式-膠帶2+ C自移式-膠帶3 + C自移式-膠帶4+C自移式-膠帶5。Q年，如4卡車數(shù)量的確定當(dāng)露天礦完成剝采比均衡后，根據(jù)年產(chǎn)量便可確定逐年剝離量，即我們可以給定一個(gè)年產(chǎn)量果再給定一個(gè)綜合運(yùn)距L

16、卡車以后，我們便可以確定出卡車的數(shù)量。T卡車kV卡車k?Q臺年=(噸/年)t( 14)式中：T卡車一一卡車年工彳小時(shí)數(shù)，h;v卡車一一卡車車廂容積，m5；物料容重，t/m3;ki 卡車年工作時(shí)間利用系數(shù)；k2卡車車箱容積利用系數(shù)；t 卡車工作一次循環(huán)時(shí)間，ho則我們可以通過以下關(guān)系式求出卡車的數(shù)量：N = Q年/( Q臺年XK在第I)(15)式中：K在籍 卡車在籍系數(shù)；N卡車數(shù)量，臺。5破碎站-帶式輸送機(jī)系統(tǒng)規(guī)模的確定關(guān)于破碎站(包括半移動和自移式)的規(guī)模，當(dāng)給定年能力Q年以后我們便可以通過相關(guān)算式確定破碎站需要的小時(shí)總能力，并根據(jù)設(shè)備制造水平和露天礦開采臺階數(shù)，確定單臺破碎站的能力。對于帶式

17、輸 送機(jī)，當(dāng)給定 Q年后，需根據(jù)物料的運(yùn)輸距離 L膠帶、松散系數(shù)及不均衡系數(shù)等綜合確定帶式輸送機(jī)的帶寬、 帶速和帶長等參數(shù)。6技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)從露天礦的角度而言，設(shè)備的投資以及運(yùn)營成本在現(xiàn)金流里屬現(xiàn)金流出。因此，哪一種運(yùn)輸方案的凈 現(xiàn)值越小，則意味著其現(xiàn)金流出量越小，則方案越優(yōu)。凈現(xiàn)值的求解公式：F=A+Ai(1+r) -1+ A(1+r) -2+, + A(1+r) -n-Ai(1+r) -n(16)式中：F方案現(xiàn)金流凈現(xiàn)值，元；A-逐年的現(xiàn)金流量，元；r 社會貼現(xiàn)率；n對應(yīng)的現(xiàn)金流年度序數(shù)。本方案物料運(yùn)輸完全由卡車來完成。初期由于設(shè)備購置，有較大的現(xiàn)金流流出；接下來的現(xiàn)金流出來 自于卡車運(yùn)輸?shù)?/p>

18、直接運(yùn)營成本，并且隨著工程位置的變化，運(yùn)距的變化等因素，會導(dǎo)致卡車直接運(yùn)營成本1所示，其凈現(xiàn)值可以表述為:逐年變化；隨著生產(chǎn)的進(jìn)行及設(shè)備折舊年限的到來，期間還會發(fā)生因設(shè)備更新而出現(xiàn)的現(xiàn)金流出，并因設(shè) 備淘汰殘值而發(fā)生小幅現(xiàn)金流入。則其現(xiàn)金流量示意圖如圖i -nF卡車=譯車總+NZ C卡車總i(1+r) A戔值(1+r) i 1半移動破碎站-帶式輸送機(jī)方案圖2半移動破碎站-帶式輸送機(jī)方案現(xiàn)金流量示意圖本方案由卡車一半移動破碎站-帶式輸送機(jī)完成。在初期較大的現(xiàn)金流出來自設(shè)備購置，在目前制造 水平下，通常本方案的這個(gè)現(xiàn)金流出要明顯高于卡車運(yùn)輸工藝的現(xiàn)金流出；以后的現(xiàn)金流出主要來自于本 方案的直接運(yùn)營

19、成本，由于本方案工作面以外的運(yùn)輸使用了 “以電代油”設(shè)備，用消耗電代替消耗油，從 而運(yùn)營成本會降低；隨著生產(chǎn)的進(jìn)行工程位置到達(dá)一定的位置后，需要對破碎站進(jìn)行移設(shè)，通常此時(shí)會產(chǎn) 生出一次比平常增加較多的現(xiàn)金流出；最后有小量來自于設(shè)備殘值的現(xiàn)金流入。其現(xiàn)金流量示意圖如圖 所示，其凈現(xiàn)值可以表述為：i =biF半移動能帶=印移動地帶總C半移動或帶總i(1 + r) A殘值(1 + r)i 1自移式破碎站一帶式輸送機(jī)方案圖3自移式破碎站-帶式輸送機(jī)方案現(xiàn)金流量示意圖本方案完全取消了卡車運(yùn)輸，帶式輸送機(jī)直接鋪設(shè)于工作面。在現(xiàn)有設(shè)備制造水平下，本運(yùn)輸方案在 初期也有較大的現(xiàn)金流出，尤其是自移式破碎機(jī)主要來自于國外廠商，因此，初期投資較大；而后由于全 部采用電力作為能源，所以運(yùn)營成本較低，現(xiàn)金流出量較小；最后有一定的現(xiàn)金流入來自于設(shè)備的殘值。 則其現(xiàn)金流量示意圖如圖3所示，其凈現(xiàn)值可以表述為：i n-*F自移式強(qiáng)帶=P自移式強(qiáng)帶總十Z C自移式量帶總i (1+r) 一 A戔值(1十r)