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1、聯(lián)合運(yùn)輸方案研究的內(nèi)容及意義
    在露天礦開采中，運(yùn)輸系統(tǒng)投資一般占總投資的60%左右，由于開采時剝離巖土運(yùn)輸量大，其運(yùn)輸成本占總成本的50%左右；尤其在礦山將進(jìn)入露天深凹開采階段，面臨著卡車運(yùn)距不斷增加，生產(chǎn)成本不斷加大，運(yùn)輸系統(tǒng)急需改造的問題。因此，露天礦開拓運(yùn)輸系統(tǒng)歷來是露天礦山設(shè)計和生產(chǎn)需要解決主要問題。
    近年來，礦山設(shè)備發(fā)展的大型化帶來運(yùn)輸方式的改變，如大噸位的自卸卡車、大型排土機(jī)和破碎機(jī)、大功率電機(jī)車、大功率長距離膠帶機(jī)等等，為（卡車一破碎機(jī)一帶式輸送機(jī)一排土機(jī)）聯(lián)合運(yùn)輸方式的使用提出了更多要求。從目前國內(nèi)的設(shè)計和生產(chǎn)實踐來看，采用聯(lián)合運(yùn)輸成為大型露天礦技術(shù)發(fā)展主要內(nèi)容之一。如正在建設(shè)的袁家村鐵礦（2200萬t/a）、司家營鐵礦二期（1500萬t/a）、白云西礦（1500萬t/a），計劃改造的白云主東礦(1000萬t/a)礦石運(yùn)輸系統(tǒng)、已經(jīng)改造完成的首鋼水廠鐵礦礦巖運(yùn)輸系統(tǒng)等均采用了聯(lián)合運(yùn)輸方式。
    從首鋼水廠鐵礦礦巖運(yùn)輸實踐結(jié)果中可以看出，與聯(lián)合運(yùn)輸相比，采用單一的運(yùn)輸方式無論從技術(shù)上還是從經(jīng)濟(jì)上都無法取得較好的效益，而采用聯(lián)合運(yùn)輸則可以解決這一問題。因此也可以說在大型露天礦中采用聯(lián)合運(yùn)輸是解決露天礦的開拓運(yùn)輸最有效的方式。
    聯(lián)合運(yùn)輸方式是將有效的大型設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化組合，保證礦山進(jìn)行有效的生產(chǎn)并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。這種工藝技術(shù)含量高，既可發(fā)揮卡車運(yùn)輸機(jī)動靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、短途運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)、有利于強(qiáng)化開采的長處，又可以發(fā)揮帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)哪芰Υ�、爬坡能力�?qiáng)、運(yùn)營費(fèi)用低的優(yōu)勢，兩者聯(lián)合可以達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益。從而更好的為露天礦開采提供高效、有益的服務(wù)。
2、白云西礦聯(lián)合運(yùn)輸方案研究
2.1礦山現(xiàn)狀
    目前礦山已按1500萬Ua設(shè)計建成東（含南、北采場）、西兩個露天采礦場的礦石和巖石開拓運(yùn)輸系統(tǒng)。兩采場均用公路開拓卡車運(yùn)輸。
    東露天開拓深度已達(dá)1608m水平，礦石總出入溝位于南、北采場之間，巖石總出入溝位于北采場中部。
    西露天開拓深度已達(dá)1608m水平，礦石總出入溝位于采場南部，巖石總出入溝位于采場北部。
    采場北側(cè)露天開采境界100 m外排土場的排土初始路堤已經(jīng)筑成，分巖性的排土工作面已經(jīng)初步形成。
    由于采用陡幫開采方式，采場工作臺階多，工作線不規(guī)則，變化多，不適合采用鐵路運(yùn)輸。
2.2露天采礦場
    露天采礦場長4700m，寬1100m左右。在1536 m標(biāo)高以下，以26—28勘探線中間位置為界分為東、西兩個露天采場，東采場1512 m標(biāo)高以下又分為南、北采場，南采場露天底標(biāo)高1416m，北采場露天底標(biāo)高1212m；西采場露天底標(biāo)高1152m。
    東采場生產(chǎn)規(guī)模確定為600萬t/a，西采場生產(chǎn)規(guī)模確定為900萬t/a，合計I500萬t/a。
    東、西采場年剝離廢石9750萬t，采剝總量11250萬t，生產(chǎn)剝采比6.5t/t。
2.3聯(lián)合運(yùn)輸方案選擇
由于東、西采場的排土場和首站破碎站均位于露天開采境界附近，距離不遠(yuǎn)，初期仍然有必要使用單一卡車作為礦巖運(yùn)輸?shù)拈_拓運(yùn)輸方式。隨著開采深度的不斷增加和排土場不斷擴(kuò)大，卡車運(yùn)輸?shù)V巖的運(yùn)距將會逐步加長，這時應(yīng)逐漸過渡到以聯(lián)合運(yùn)輸方式。
    為了說明聯(lián)合運(yùn)輸方式是如何解決露天礦的開拓運(yùn)輸?shù)膯栴}，本文將通過對白云西礦聯(lián)合運(yùn)輸方案與全卡車運(yùn)輸方案的研究、比較，全面介紹聯(lián)合運(yùn)輸方案的技術(shù)要求、特點(diǎn)和取得的效果，目的是說明聯(lián)合運(yùn)輸方式是露天礦的開拓運(yùn)輸有效的方式，同時，通過研究比較可以獲得單一卡車運(yùn)輸?shù)暮侠磉\(yùn)距和聯(lián)合開拓運(yùn)輸系統(tǒng)使用時間。
2.4聯(lián)合運(yùn)輸方式的比較選擇
    在與卡車直接運(yùn)輸進(jìn)行比較以前，首先進(jìn)行東西采場礦巖聯(lián)合運(yùn)輸方式的比較，確定采用那一種聯(lián)合運(yùn)輸方式，然后再與單一卡車進(jìn)行比較，以確定使用卡車一破碎機(jī)一帶式輸送機(jī)一排土機(jī)聯(lián)合運(yùn)輸方式的使用時間。比較采用費(fèi)用現(xiàn)值比較法進(jìn)行。
2.4.1  東采場礦石聯(lián)合運(yùn)輸
    聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)能力為600萬t/a。由于開始采用聯(lián)合開拓運(yùn)輸時，采場內(nèi)工作線全部是移動幫，沒有形成固定幫，因此無法在邊幫上布置膠帶運(yùn)輸機(jī)道。只能采用溜井、斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)組成聯(lián)合開拓運(yùn)輸方法。
    對于礦石來講，有兩個聯(lián)合開拓運(yùn)輸方案：
    方案I:采場內(nèi)卡車一井上半移動破碎機(jī)組一溜井一斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)一地表破碎站。選擇主要的設(shè)備規(guī)格如下：載重100 t級卡車、LT160型破碎機(jī)組（顎式），配備2臺XZClI振動給料機(jī)；溜井直徑∮3m；膠帶運(yùn)輸機(jī)帶寬1200 mm。
    方案Ⅱ：采場內(nèi)卡車一溜井一井下破碎一斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)一地表破碎站。選擇主要的設(shè)備規(guī)格如下：載重100 l級卡車、設(shè)井下破碎，C160顎式破碎機(jī)，配備I臺BJ6-56-2V型振動棒條給料機(jī)和2臺XZGII振動給料機(jī)，溜井直徑為∮4m。
    兩個聯(lián)合開拓運(yùn)輸方案可比投資見表l。
    從表中可以看出，第1方案比第Ⅱ方案投資少436萬元，井巷工程量少48281m3。從縮短建設(shè)周期，減少基建工程量，應(yīng)采用方案I，即采場內(nèi)汽車一半移動破碎機(jī)組一溜井一斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)一地表破碎站聯(lián)合開拓運(yùn)輸。
2.4.2東采場巖石聯(lián)合運(yùn)輸
    巖石聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計能力每套為3000萬t／a。由于排土場距采場露天開采境界僅有100 m左右，同時排土場初始排土標(biāo)高和采場封閉圈標(biāo)高相差不大，如果在采場露天開采境界外建設(shè)地表固定破碎站，然后用膠帶運(yùn)輸機(jī)把破碎后的巖石運(yùn)往排土場進(jìn)行排棄，不能有效降低采場內(nèi)卡車運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)距，無法發(fā)揮膠帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)爬坡能力大的優(yōu)勢。根據(jù)采剝進(jìn)度安排只有采場東段靠幫較早，采場南、北、西向工作線始終是移動幫，在采場內(nèi)沒有采用半固定式破碎站和布置邊幫膠帶機(jī)的條件。
    選擇了兩個巖石聯(lián)合運(yùn)輸方案：
    方案l:卡車一半移動破碎機(jī)組一短溜井一斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)一排土機(jī)。選擇主要的設(shè)備規(guī)格如下：載重220t級卡車一半移動破碎機(jī)組一短漓井一斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)一排土機(jī)。選用l臺63-89半移動破碎機(jī)組，配備4臺XZGII振動給料機(jī)。溜井直徑∮4m；膠帶機(jī)帶寬1800mm，排土機(jī)規(guī)格4500m3/h，排土場內(nèi)的長度為850m的移動膠帶機(jī)經(jīng)卸料小車轉(zhuǎn)至排土機(jī)分別排棄。
    方案Ⅱ：卡車一半移動破碎機(jī)組一邊幫膠帶運(yùn)輸機(jī)—排土機(jī)。選擇主要的設(shè)備規(guī)格如下：載重220 l級卡車一半移動破碎機(jī)組一邊幫膠帶運(yùn)輸機(jī)一排土機(jī)。選用I臺63 -89半移動破碎機(jī)組，配備4臺XZCII振動給料機(jī)。在北采場東部狹長區(qū)域可以通過強(qiáng)化開采后通過局部內(nèi)排巖石的方式填筑邊幫膠帶路堤的方式布置邊幫膠帶。膠帶機(jī)帶寬1800 mm，排土機(jī)規(guī)格4500m3/h，排土場內(nèi)的長度為850 m的移動膠帶機(jī)經(jīng)卸料小車轉(zhuǎn)至排土機(jī)分別排棄。
    兩個巖石聯(lián)合運(yùn)輸方案可比投資見表2。
    從表中可以看出，方案Ⅱ明顯優(yōu)于方案I。因此采用方案Ⅱ，即卡車一半移動破碎機(jī)組一邊帑膠帶運(yùn)輸機(jī)一排土機(jī)。
2.4.3  西采場礦石聯(lián)合運(yùn)輸
    礦石聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)能力為900萬t/a。選擇了兩個聯(lián)合開拓運(yùn)輸方案
    方案I:采場內(nèi)卡車一半移動破碎機(jī)組一溜井一斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)一地表破碎廠。和東采場一樣，由于無法在邊幫上布置膠帶運(yùn)輸機(jī)道，只能采用溜井、斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)組成聯(lián)合開拓運(yùn)輸方法。
    選擇主要的設(shè)備規(guī)格如下：載重100 t級卡車一半移動破碎機(jī)組一溜井一斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)一地表破碎廠。半移動破碎機(jī)組采用l臺54-75（旋回）破碎機(jī)，配備2臺XZGII振動給料機(jī)。和東采場一樣，由于無法在邊幫上布置膠帶運(yùn)輸機(jī)道，只能采用溜井、斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)組成聯(lián)合開拓運(yùn)輸方法。
    方案Ⅱ：采場內(nèi)汽車一溜井一井下破碎一斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)一地表破碎站。
    選擇主要的設(shè)備規(guī)格如下：載重lOOt級卡車一溜井一井下破碎一斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)一地表破碎站。溜井和斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)和方案一相同，不同的地方是在溜井底部建破碎硐室，安裝2臺C160旋回破碎機(jī)，配備2臺B16 -56-2V型振動棒條給料機(jī)和4臺XZCII振動給料機(jī)。
    和東采場一樣，無法在邊幫上布置膠帶運(yùn)輸機(jī)道。只能采用溜井、斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)組成聯(lián)合開拓運(yùn)輸方法，膠帶運(yùn)輸機(jī)帶寬1200 mm。
    聯(lián)合開拓運(yùn)輸方案可比投資（見表3）。
    從表中可以看出，方案I由于采用可移式破碎設(shè)備，因此設(shè)備投資比Ⅱ方案投資多5932萬元，但井巷工程量少71905m3，減少費(fèi)用4885萬元。由于井巷工程投入建設(shè)的時間比設(shè)備安裝時間要早，為此計算了方案I與方案n費(fèi)用現(xiàn)值，分別為39967萬元和39267萬元。從現(xiàn)值看兩個方案相當(dāng)。為縮短建設(shè)周期，減少基建工程量，故采用方案I。
2.4.4西采場巖石聯(lián)合運(yùn)輸
    巖石聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)每套能力為2500.3000萬t/8，（選用2套巖石運(yùn)輸系統(tǒng)）。根據(jù)聯(lián)合開拓運(yùn)輸巖石運(yùn)量，同時考慮采場東西向的長度，為有效減小采場內(nèi)運(yùn)巖卡車的水平運(yùn)距，采用兩套膠帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)。選擇了兩個巖石聯(lián)合開拓運(yùn)輸方案：
    方案1:卡車一半移動破碎一斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)聯(lián)合開拓運(yùn)輸。
    第1套膠帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)布置在采場北幫中部，220 t級卡車一半移動破碎機(jī)組一溜井一斜井膠帶運(yùn)輸機(jī)（后期接邊幫膠帶）一排土機(jī)。選用1臺63- 89半移動破碎機(jī)組，4臺XZCII振動給料機(jī)。膠帶機(jī)帶寬1800 mm，排土機(jī)規(guī)格4500m3／h。
    第2套膠帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)布置在采場北幫西段，同樣選用l套半移動破碎機(jī)組，選用l臺63 - 89半移動破碎機(jī)組，4臺XZGI1振動給料機(jī)。膠帶機(jī)帶寬1800 mm排土機(jī)規(guī)格4500m3/h。
    采場內(nèi)剝離的巖石分別由汽車運(yùn)輸?shù)綎|、西兩套溜井系統(tǒng)，經(jīng)平斜井膠帶機(jī)運(yùn)至設(shè)置在采場西北的排土場移動膠帶機(jī)再轉(zhuǎn)至排土機(jī)分別排棄。
    方案Ⅱ：卡車一破碎一邊幫膠帶運(yùn)輸機(jī)聯(lián)合開拓運(yùn)輸。
    第1套膠帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)布置在采場北幫中部，邊幫膠帶機(jī)自采場北幫東端向西南延伸至采場中平臺。選用l臺63 -89半移動破碎機(jī)組，4臺XZCII振動給料機(jī)。膠帶機(jī)帶寬1800 mm。
    第2套膠帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)布置在采場南幫西側(cè)，邊幫膠帶機(jī)自采場南幫西端向東北延伸至采場平臺。同樣選用l臺63 - 89半移動破碎機(jī)組，4臺XZGII振動給料機(jī)。膠帶機(jī)帶寬1800 mm。
    兩個巖石聯(lián)合開拓運(yùn)輸方案可比投資(見表4)。
    從表4中可以看出，由于井巷工程施工難度大干地面工程，方案Ⅱ井巷工程量明顯小于方案I．但方案Ⅱ存在的擴(kuò)幫量達(dá)到1149萬m3，且為逐年進(jìn)行，為此采用可比費(fèi)用現(xiàn)值進(jìn)行了計算，方案I費(fèi)用現(xiàn)值為291567萬元，方案Ⅱ費(fèi)用現(xiàn)值為297154萬元。
    從費(fèi)用現(xiàn)值結(jié)果可以看出，盡管邊幫膠帶方案擴(kuò)幫量較大，但兩個方案費(fèi)用現(xiàn)值相差不大。邊幫膠帶方案管理方便、施工便利、工作條件好，因此采用方案Ⅱ，即卡車一破碎一邊幫膠帶運(yùn)輸機(jī)聯(lián)合運(yùn)輸方案。
2.5聯(lián)合運(yùn)輸與單一卡車運(yùn)輸比較
    對聯(lián)合運(yùn)輸與單一卡車運(yùn)輸比較的目的是初步確定采用卡車運(yùn)輸時間和聯(lián)合運(yùn)輸?shù)慕ㄔO(shè)時間，分別對東采、西采的礦巖運(yùn)輸采用費(fèi)用現(xiàn)值進(jìn)行了計算。
    東采場礦石聯(lián)合運(yùn)輸與卡車運(yùn)輸費(fèi)用現(xiàn)值（見表5）。
    東采場巖石聯(lián)合運(yùn)輸與卡車運(yùn)輸費(fèi)用現(xiàn)值（見表6）。
    西采場礦石聯(lián)合運(yùn)輸與卡車運(yùn)輸費(fèi)用現(xiàn)值(見表7)。
    西采場巖石聯(lián)合運(yùn)輸與卡車運(yùn)輸費(fèi)用現(xiàn)值（見表8）。
    從表中可以看出，隨著卡車運(yùn)距增加，礦山生產(chǎn)必須從單一卡車運(yùn)輸將逐步改為卡車一破碎一膠帶聯(lián)合運(yùn)輸，以節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用。從計算結(jié)果看，綜合費(fèi)用現(xiàn)值、設(shè)備采購周期、施工準(zhǔn)備時間、采場空間等多因素考慮，東采場礦巖采用單一卡車運(yùn)輸方式水平可達(dá)1572m，西采場可達(dá)1560m，因此建議聯(lián)合運(yùn)輸投入使用時間見表9。隨著采掘工作面的推進(jìn)，不斷地向露天坑深部延伸搬遷移設(shè)，減少卡車運(yùn)距，進(jìn)一步節(jié)約生產(chǎn)作業(yè)成本，特別是在目前油價不斷上漲的情況下，應(yīng)提前將礦巖單一卡車運(yùn)輸改為聯(lián)合運(yùn)輸，提高經(jīng)濟(jì)效益。
3、效果及意義
3.1  聯(lián)合運(yùn)輸和卡車運(yùn)輸?shù)牡V巖量
    結(jié)合聯(lián)合運(yùn)輸投入使用時間，計算出采用卡車直接運(yùn)輸?shù)牡V石和巖石量(見表10)。
    從表中可以看出用卡車直接運(yùn)輸?shù)牡V石量約為9260萬t，約占總礦量的21%；聯(lián)合運(yùn)輸?shù)牡V石為34600萬t，約占總礦量的79q。采用卡車直接運(yùn)輸?shù)膸r石為68000萬t．占總巖量的37qo；聯(lián)合運(yùn)輸?shù)膸r石為7990萬t．占總巖量的63c70。
3.2  向聯(lián)合運(yùn)輸過渡合理范圍
    向聯(lián)合運(yùn)輸過渡合理范圍，是露天礦生產(chǎn)必須解決的最重要的問題之一。
    從聯(lián)合運(yùn)輸與自卸卡車運(yùn)輸現(xiàn)值費(fèi)用比較中可以看出，向聯(lián)合運(yùn)輸過渡合理范圍是采用的自卸卡車的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距基本在3.5—4.5km之間，也就是說采用單一卡車運(yùn)輸向聯(lián)合運(yùn)輸過渡的合理深度。當(dāng)測算的卡車運(yùn)距超過其經(jīng)濟(jì)運(yùn)距時，此時就應(yīng)該考慮采用聯(lián)合運(yùn)輸方式。未來隨著油價的升高，卡車的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距將有所變化。
    同樣，表中也可以看出，采用的自卸卡車的規(guī)格也影響其經(jīng)濟(jì)運(yùn)距，白云西礦礦石運(yùn)輸卡車采用載重100t級，測算的運(yùn)距為3.5 km，巖石運(yùn)輸卡車采用載重220t級，運(yùn)距為4.5 km。因此，自卸卡車的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距是隨卡車載重增大而增大，載重越大其運(yùn)距越長。
3.3經(jīng)濟(jì)效益分析
    對礦山生產(chǎn)前20年可比費(fèi)用現(xiàn)值進(jìn)行測算。
    從費(fèi)用現(xiàn)值測算結(jié)果看，礦、巖采用聯(lián)合運(yùn)輸與自卸卡車運(yùn)輸可比費(fèi)用現(xiàn)值差值均在20%以上，不僅說明采用聯(lián)合運(yùn)輸方式，效益非常明顯；未來隨著油價的升高，礦、巖運(yùn)輸應(yīng)盡早由單一卡車運(yùn)輸改為聯(lián)合運(yùn)輸，越早使用，費(fèi)用節(jié)約越明顯。
    采用帶式輸送機(jī)連續(xù)輸送物料，最大限度地減少自卸卡車運(yùn)距，使自卸卡車始終保持在經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)距內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，同時也可以發(fā)揮自卸卡車機(jī)動性強(qiáng)、開采強(qiáng)度大和適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢。它可實現(xiàn)連續(xù)輸送物料、自動化程度高、以電代油的生產(chǎn)作業(yè)。
    與自卸卡車相比，帶式輸送機(jī)輸送系統(tǒng)效率高，維護(hù)檢修簡單而工作量小、故障率低、運(yùn)營成本低。社會效益和經(jīng)濟(jì)效益都十分顯著。