露天矿运输方案比选方法

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露天矿运输方案比选方法邓瑞杰收稿日期：作者简介：邓瑞杰（1987-），男，助理工程师，2011年于中国矿业大学本科毕业，现从事露天煤矿设计工作。，王忠鑫，李慧智（中煤国际工程集团沈阳设计研究院辽宁沈阳110015）摘要：通过分析我国露天矿常用的运输方式的投资与运营成本的组成，列出其对应的现金流量表示意图，从而进行各方案的净现值比较，来确定在技术条件允许的前提下，经济效果最好的露天矿运输方案。关键词：露天矿；运输；现金流；净现值中图分类号：TD216文献标识码：ATheselectingmethodofopen-pitminetransportationDENGRui-jie,WANGZhong-xin,LIHui-zhi（ShenyangDesignandResearchInstituteofChinaCoalTechnology&EngineeringGroupCorp,Shenyang,110015,China）Abstract:Thisarticleanalysedopen-pitminetransportationinvestmentandcoststructureandlistedthecorrespondingcashflowdraft,sothatwecancompareeachscenarionetpresentvalueanddecidewhichisthebestunderthetechnicalpermission.Keywords:open-pitmine;transportation;cashflow;netpresentvalue引言对某一露天矿而言，在技术可行的前提下，其运输方案往往是有多种选择的，我们要确定一个露天矿的最优运输方案，有多种比选方法，但采用动态经济评价指标来进行比较和确定是最可靠的。通常，对于较简单的运输系统，在投资水平相当的前提下，采用平均单位运输成本作为评价指标即可满足比选要求，不需考虑资金的时间价值；但对于复杂的运输系统方案，则需同时对动态指标即流出的净现值进行比选，以净现值最小的方案，作为推荐方案。本文以国内普遍采用的卡车运输工艺和卡车－半移动破碎站－带式输送机—排土机工艺，以及工作面自移式破碎站－带式输送机—排土机工艺作为例子，给出方案比选的方法。由于露天矿的设备选型是相互影响的，当采掘或卡车选型发生变化时会相应影响与之相关的设备选型及相关配套工程，并最终影响露天矿的投资与运营成本。为了分析方便，本文假定运输方案的变化对采掘和排土设备的影响是微小的，可忽略的。

11卡车运输方案的投资与运营成本卡车运输方案的投资卡车运输方案的投资主要包括卡车设备购置、运输、安装、调试等费用，记为P卡车，同时也包括辅助设备的购置、运输、安装、调试等费用，记为P辅助。则我们可以设定卡车运输方案的总投资为：P卡车总=P卡车+P辅助。卡车运输方案的运营成本这里以单台卡车为研究对象，分析其年直接运营成本。1.2.1单台卡车的年燃油消耗费用C卡车1=q1×V油耗×T卡车×k１（1）式中：C卡车1——单台卡车年油耗费用，元；q1——燃油价格，元/L；V油耗——单台卡车小时耗油量，L/h；T卡车——单台卡车年工作小时数，h；k１——单台卡车年工作时间利用系数。1.2.2单台卡车的年维修保养费用对卡车的维修保养是卡车正常生产的重要条件，所需费用也是成本的重要组成部分，单台卡车的年维修保养费：C卡车2=P单台卡车×K卡车1（2）式中：C卡车2——单台卡车的年维修保养费，元；P单台卡车——卡车单台总购置费，元；K卡车1——单台卡车年维修费用系数。1.2.3单台卡车的年材料消耗费用1.2.3.1单台卡车的年辅助油耗费用辅助油耗主要是指各种润滑油脂，液压油等消耗，一般与燃油的消耗有一定的比例关系：C卡车31=C卡车1×K卡车2（3）式中：C卡车31——单台卡车年辅助油耗费用，元；K卡车2——辅助油耗费用系数。1.2.3.2单台卡车的年轮胎消耗费用

2矿用V型卡车的轮胎一般都较昂贵，且订货周期长，轮胎消耗费用的多少与矿山公路的质量及岩石的硬度有关，一般将此条件分为3种情况：有利条件，轮胎寿命：3000～4000h；一般条件，轮胎寿命：2000～3000h；不利条件，轮胎寿命：1500～2000h；卡车轮胎年消耗费用：C卡车32=C轮胎×(T卡车×k１/G轮胎）（4）式中：C卡车32——单台卡车轮胎年消耗费用；C轮胎——卡车轮胎更换费用，元；G轮胎——卡车轮胎寿命，h。1.2.3.3单台卡车的年车厢衬板消耗费用车厢衬板的消耗，主要来自于装车中的物料冲击，运行中的承载和卸车中的磨损。其成本与卡车单价、卡车年工作量以及衬板质量相关。C卡车33=P单台卡车×Q台年×K卡车3（5）式中：C卡车33——单台卡车的年车斗钢板消耗费用，元；Q台年——单台卡车的年运输能力，t；K卡车3——车厢衬板消耗费用的经验系数。综上，则单台卡车的年材料消耗费用可表述为：C卡车3=C卡车31+C卡车32+C卡车33。1.2.4单台卡车的年工资成本这项成本设为C卡车4，按我国常用的三班工作制分析，一般1台卡车需配备四名司机，其工资福利待遇与露天矿所在地标准相关。1.2.5单台卡车对应的道路养护费用本费用参照有色金属工业矿山剥离工程预算定额，取矿山养护的单位费用为元/吨公里C卡车5=×Q台年×L卡车（6）式中：L卡车——卡车运输物料的平均运距，km。1.2.6单台卡车对应的辅助设备的年运营管理费用这个项费用和辅助设备价格有关，通常按下式计算：C卡车6=P辅助×K辅助1／Ｎ（7）

3式中：C卡车6——单台卡车的辅助设备的年运营管理费用，元；K辅助1——辅助设备的运营管理费用系数。N——卡车数量，台。综上所述，则卡车运输方案的直接运营成本可以表述为：C卡车总=C卡车1+C卡车2+C卡车3+C卡车4+C卡车5+C卡车6。2半移动破碎站－带式输送机方案的投资与运营成本半移动破碎站－带式输送机方案的投资由于本工艺属于综合工艺方案，因此其购置费应包含卡车运输方案部分。破碎站环节的投资包括破碎站的购置、运输、安装、调试等费用，记为P半移动，带式输送机环节的投资包括胶带的购置、运输、安装、调试等费用，记为P1胶带。工作面卡车部分的投资参见“卡车运输方案的投资”，其投资记为P半卡车。则半移动破碎站－带式输送机方案的总投资为：P半移动-胶带总=P半移动+P1胶带+P半卡车。半移动破碎站－带式输送机方案的运营成本由于本工艺属于综合工艺方案，因此其运输部分的运营成本包含工作卡车和端帮半移动破碎站—带式输送机两部分，卡车部分的成本计算方法参见“卡车运输方案的运营成本”，记为C半卡车总。2.2.1半移动破碎站－带式输送机方案的年维修费用：C半移动-胶带1=P半移动-胶带总×K半移动-胶带1（8）式中：C半移动-胶带1——半移动破碎站－带式输送机方案的年维修费用，元；K半移动-胶带1——半移动破碎站－带式输送机方案的年维修费用系数。2.2.2半移动破碎站－带式输送机方案的用电消耗：C半移动-胶带2=q2×P功率×T半移动-胶带×K半移动-胶带2（9）式中：C半移动-胶带2——半移动破碎站－带式输送机方案的用电消耗费用，元；q2——电费，元/度；P功率——半移动破碎站－带式输送机方案的总功率，kW；T半移动-胶带——半移动破碎站－带式输送机方案的年工作小时数，h；K半移动-胶带2——半移动破碎站－带式输送机方案的用电消耗系数。2.2.3半移动破碎站－带式输送机方案的年材料消耗费用：C半移动-胶带3=P1胶带×T半移动-胶带/G胶带+P1托辊×T半移动-胶带/G托辊+C辊齿（10）式中：C半移动-胶带3——半移动破碎站－带式输送机方案的年材料消耗费用，元；

4G胶带——胶带的使用寿命，h；P1托辊——对应托辊的购置费用，元；G托辊——托辊的使用寿命，h；C辊齿——破碎机中辊齿的年消耗费用，元。2.2.4半移动破碎站－带式输送机方案的年移设费用包括破碎站和胶带的移设，我们设为C半移动-胶带4。2.2.5半移动破碎站－带式输送机方案的年工资成本，本成本与设备定员数和工种相关，每位员工的工资及福利待遇与露天所在地标准相关。我们可以将年工资成本设为C半移动-胶带5。则半移动破碎站－带式输送机方案的年直接运营成本为：C半移动-胶带总=C半移动-胶带1+C半移动-胶带2+C半移动-胶带3+C半移动-胶带4+C半移动-胶带5+C半卡车总。3自移式破碎站—带式输送机方案的投资与运营成本自移式破碎站－带式输送机方案的投资自移式破碎站环节的投资包括自移式破碎站的购置、运输、安装、调试等费用，记为P自移式，带式输送机环节的投资包括胶带的购置、运输、安装、调试等费用，记为P2胶带。则自移式破碎站－带式输送机方案的总投资为：P自移式-胶带总=P自移式+P2胶带。自移式破碎站－带式输送机方案的运营成本3.2.1自移式破碎站－带式输送机方案的年维修费用：C自移式-胶带1=P自移式-胶带总×K自移式-胶带1（11）式中：C自移式-胶带1——自移式破碎站－带式输送机方案的年维修费用，元；K自移式-胶带1——自移式破碎站－带式输送机方案的年维修费用系数。3.2.2自移式破碎站－带式输送机方案的用电消耗：C自移式-胶带2=q2×P功率×T自移式-胶带×K自移式-胶带2（12）式中：C自移式-胶带2——自移式破碎站－带式输送机方案的用电消耗费用，元；q2——电费，元/度；P功率——自移式破碎站－带式输送机方案的总功率，kW；T自移式-胶带——自移式破碎站－带式输送机方案的年工作小时数，h；K自移式-胶带2——自移式破碎站－带式输送机方案的用电消耗系数。3.2.3自移式破碎站－带式输送机方案的年材料消耗费用：C自移式-胶带3=P2胶带×T自移式-胶带/G胶带+P2托辊×T自移式-胶带/G托辊+C辊齿（13）

5式中：C自移式-胶带3——自移式破碎站－带式输送机方案的年材料消耗费用，元；G胶带——胶带的使用寿命，h；P2托辊——对应托辊的购置费用，元；G托辊——托辊的使用寿命，h；C辊齿——破碎机中辊齿的年消耗费用，元。3.2.4自移式破碎站－带式输送机方案的年移设费用主要来自于胶带移设，我们设为C自移式-胶带4。3.2.5自移式破碎站－带式输送机方案的年工资成本，本成本与设备定员数和工种相关，每位员工的工资及福利待遇与露天所在地标准相关。我们可以将年工资成本设为C自移式-胶带5。则自移式破碎站－带式输送机方案的年直接运营成本为：C自移式-胶带总=C自移式-胶带1+C自移式-胶带2+C自移式-胶带3+C自移式-胶带4+C自移式-胶带5。4卡车数量的确定当露天矿完成剥采比均衡后，根据年产量便可确定逐年剥离量，即我们可以给定一个年产量Q年，如果再给定一个综合运距L卡车以后，我们便可以确定出卡车的数量。Q台年=（14）式中：T卡车——卡车年工作小时数，h；V卡车——卡车车厢容积，m3；γ——物料容重，t/m³；k1——卡车年工作时间利用系数；k2——卡车车箱容积利用系数；t——卡车工作一次循环时间，h。则我们可以通过以下关系式求出卡车的数量：N=Q年/(Q台年×K在籍)（15）式中：K在籍——卡车在籍系数；N——卡车数量，台。5破碎站－带式输送机系统规模的确定关于破碎站（包括半移动和自移式）的规模，当给定年能力Q年以后我们便可以通过相关算式确定破碎站需要的小时总能力，并根据设备制造水平和露天矿开采台阶数，确定单台破碎站的能力。对于

6带式输送机，当给定Q年后，需根据物料的运输距离Ｌ胶带、松散系数及不均衡系数等综合确定带式输送机的带宽、带速和带长等参数。6技术经济评价从露天矿的角度而言，设备的投资以及运营成本在现金流里属现金流出。因此，哪一种运输方案的净现值越小，则意味着其现金流出量越小，则方案越优。净现值的求解公式：F=A+A1(1+r)-1+A2(1+r)-2+…+An(1+r)-n-An1(1+r)-n（16）式中：F——方案现金流净现值，元；A——逐年的现金流量，元；r——社会贴现率；n——对应的现金流年度序数。卡车运输方案图1卡车运输方案现金流量示意图本方案物料运输完全由卡车来完成。初期由于设备购置，有较大的现金流流出；接下来的现金流出来自于卡车运输的直接运营成本，并且随着工程位置的变化，运距的变化等因素，会导致卡车直接运营成本逐年变化；随着生产的进行及设备折旧年限的到来，期间还会发生因设备更新而出现的现金流出，并因设备淘汰残值而发生小幅现金流入。则其现金流量示意图如图1所示，其净现值可以表述为：半移动破碎站－带式输送机方案

7图2半移动破碎站－带式输送机方案现金流量示意图本方案由卡车－半移动破碎站－带式输送机完成。在初期较大的现金流出来自设备购置，在目前制造水平下，通常本方案的这个现金流出要明显高于卡车运输工艺的现金流出；以后的现金流出主要来自于本方案的直接运营成本，由于本方案工作面以外的运输使用了“以电代油”设备，用消耗电代替消耗油，从而运营成本会降低；随着生产的进行工程位置到达一定的位置后，需要对破碎站进行移设，通常此时会产生出一次比平常增加较多的现金流出；最后有小量来自于设备残值的现金流入。其现金流量示意图如图2所示，其净现值可以表述为：自移式破碎站－带式输送机方案图3自移式破碎站-带式输送机方案现金流量示意图本方案完全取消了卡车运输，带式输送机直接铺设于工作面。在现有设备制造水平下，本运输方案在初期也有较大的现金流出，尤其是自移式破碎机主要来自于国外厂商，因此，初期投资较大；而后由于全部采用电力作为能源，所以运营成本较低，现金流出量较小；最后有一定的现金流入来自于设备的残值。则其现金流量示意图如图3所示，其净现值可以表述为：

87结语本文根据实际例子，给出了类似露天矿运输方案的比选方法，该方法考虑到了资金的时间价值，可以更精确的解决露天矿运输方案比选的问题。但各露天矿应针对其具体生产情况，在确定年煤炭产量与剥离量以及综合运距后，以估算出设备的投资与运营成本为基础，并据此列出现金流量表，求解净现值F卡车、F半移动-胶带、F自移式-胶带，以净现值最小，成本最低，为最优方案。对于公式中给出的一些经验系数和社会贴现率r，需根据不同阶段及不同露天矿取相应的数值。由于融资的需要，在方案比选中还应考虑设备投资所带来的融资成本，但由于融资成本是综合的，且随着逐年还款额而发生变化，因此，在基本方案比选中可根据需要进行取舍，本文比选中未考虑融资成本变化所带来的影响，需要的用户可参阅相关资料增加该部分成本的比选内容。参考文献：[1]骆中洲.露天采矿学（上册）[M].第一版.徐州:中国矿业大学出版社,1986.[2]张达贤.露天矿线路工程[M].第一版.北京:煤炭工业出版社,1984.[3]车兆学，才庆祥，刘勇.露天煤矿半连续开采工艺及应用技术研究[M].第一版.徐州:中国矿业大学出版社,2006.[4]卢明银，张振芳.矿业经济学[M].第一版.徐州:中国矿业大学出版社,2009.[5]马立强，张东升，屠世浩.矿业技术经济学[M].第一版.徐州:中国矿业大学出版社,2009.[6]周玉民.露天矿汽车运输合理运距的确定[J].煤矿机械,2002,(8):85-86.[7]方海秋.露天矿运输方案比较中的数学解析法[J].化工矿山技术,1987:8-11.