劉記鵬

（日昌升建筑新材料設(shè)計研究院有限公司）

砂石骨料是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用量最大且不可或缺的材料，與人類的生存和發(fā)展息息相關(guān)。由于近幾年市場需求量大，某些區(qū)域甚至到一百多千米外的地方去購買砂石骨料，所以在這些客觀因素的影響下，要求骨料礦山加大產(chǎn)能，填補市場空缺，為企業(yè)創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益。但是礦山生產(chǎn)能力受多重因素制約，比如資源賦存條件、礦山形狀、道路修建難度、選用的設(shè)備等。本研究在不考慮政策限制的情況下，確定重慶某骨料礦山合理的最大生產(chǎn)能力。

1 礦山概況

該礦山礦區(qū)面積0.172 7 km2，覆土及風(fēng)化層厚度0.1～3 m、平均2 m，總剝離量30.7 萬m3；礦石以白云質(zhì)灰?guī)r為主，夾灰?guī)r、角礫巖，總礦石量2 187.4 萬t；礦區(qū)內(nèi)最低開采標(biāo)高+944 m，最高標(biāo)高+1 084.61 m，最大邊坡高度120 m；礦山山體坡度19°～50°、平均45°左右，道路修筑難度較大；礦山采用全外包方式生產(chǎn)，主要挖掘設(shè)備為斗容2 m3的液壓挖掘機(jī)，主要運輸設(shè)備為30 t 載重寬體自卸車。礦區(qū)中部東北—西南向剖面示意見圖1。

2 生產(chǎn)能力驗證原則

根據(jù)《水泥礦山設(shè)計手冊》［1］對于礦山生產(chǎn)能力的描述，礦山生產(chǎn)能力主要與可以布置設(shè)備的工作線長度有關(guān)，同時限制生產(chǎn)能力的時間為投產(chǎn)初期和新水平準(zhǔn)備期，所以主要驗證投產(chǎn)初期和新水平準(zhǔn)備期礦山可以布置的設(shè)備數(shù)量和設(shè)備生產(chǎn)能力，以此來確定礦山的最大生產(chǎn)能力。挖掘機(jī)最小工作線長度見表1。

3 最大生產(chǎn)能力確定

3.1 挖掘機(jī)生產(chǎn)能力確定

挖掘機(jī)在工作線長度足夠的情況下，生產(chǎn)能力除了與自身的工作效率有關(guān)，還與卡車的配合程度相關(guān)。本項目工作制度為年生產(chǎn)300 d，每天2 班，每班8 h。挖掘機(jī)效率略高，時間利用系數(shù)0.75，自卸卡車時間利用系數(shù)0.65。表2 是挖掘機(jī)的生產(chǎn)能力，表3是自卸卡車的生產(chǎn)能力。

通過計算，2 m3的挖掘機(jī)年生產(chǎn)能力40.66萬m3，平均每天生產(chǎn)能力1 355.33 m3，為方便計算，轉(zhuǎn)化為3 523.858 t；30 t 自卸卡車臺年運輸能力16.66 萬t，平均每天運輸能力555.33 t。

由于剝離物的容重與礦石不同，按照上述方式計算的設(shè)備能力：挖掘機(jī)年生產(chǎn)能力42.71 萬m3，平均每天生產(chǎn)能力1 423.67 m3，即2 847.33 t；卡車年運輸能力16.68萬t，平均每天生產(chǎn)能力556 t。

在設(shè)備進(jìn)行新水平準(zhǔn)備期，采掘設(shè)備效率降低為60%，即挖掘機(jī)開采礦石時每天生產(chǎn)能力2 114.31 t，挖掘剝離物時每天生產(chǎn)能力1 708.40 t。

3.2 各水平工程量及新水平準(zhǔn)備工程量

根據(jù)地質(zhì)資料建立三維地質(zhì)模型，分析各水平礦量及剝離量，再結(jié)合主運礦道路設(shè)置確定各水平的開段溝位置，計算新水平具備開段溝條件時需開采的工程量和新水平準(zhǔn)備的工程量，見表4。

注：總量Q=余量Q余+新水平準(zhǔn)備工程量Q新+開段溝工程量Q開；0.5個設(shè)備數(shù)量指上部水平開采完成后，調(diào)到該水平的設(shè)備。

3.3 開采進(jìn)度計劃

根據(jù)各水平工程量及新水平準(zhǔn)備工程量、開段溝工程量，可計算各水平開采時間，按每年300 d 編制進(jìn)度計劃（圖2），則每年可以生成的礦石總量，見表5。

根據(jù)圖2、表5，項目在生產(chǎn)第一年可以生產(chǎn)242.87 萬t 礦石，之后依次為408.83、490.87、509.02、460.78、52.18 萬t，每年投入的挖掘機(jī)數(shù)量從第一年至第五年依次為4、5、6、7、7 臺，每年投入的自卸卡車數(shù)量從第一年至第五年依次為22、42、50、52、47輛。

3.4 生產(chǎn)能力優(yōu)化

骨料礦山的剝采比普遍較小，剝離對生產(chǎn)能力的影響不大，所以開采設(shè)計時不需要進(jìn)行剝采比均衡，但是如果生產(chǎn)能力浮動較大，設(shè)備數(shù)量也會產(chǎn)生較大浮動，這會導(dǎo)致部分設(shè)備能力下降，效率降低，從另一方面增加了生產(chǎn)成本。同時，本礦山地形陡峭，礦權(quán)面積小，修建主運礦道路的難度大，當(dāng)主運礦道路設(shè)置為5 m 寬單車道時，工程量最小，但根據(jù)《一種計算單車道斜坡道通過能力及設(shè)計錯車道間距方法的研究及應(yīng)用》［2］中的方法，每200 m 設(shè)置一個錯車道，道路的最大運輸能力255.44萬t；如果改為三級雙車道道路，路面寬度增至7 m，道路運力可以增大至425 萬t，但是前期礦山的最大能力242.87 萬t。綜合考慮，將主運礦道路最上部服務(wù)于第一年的部分設(shè)置為單車道，下部設(shè)置為雙車道，工程量增加情況見表6。

礦山投入生產(chǎn)后，應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計生產(chǎn)能力，并保持較長時間的穩(wěn)定（一般穩(wěn)定時間不小于礦山服務(wù)年限的2/3）［3］。綜合考慮礦山可實現(xiàn)的生產(chǎn)能力、設(shè)備效率、道路運力，本礦山合理的最大生產(chǎn)能力400 萬t。根據(jù)露天煤礦從投產(chǎn)至達(dá)產(chǎn)的過渡年限宜為1～3 a［4］，據(jù)此將第一年作為過渡期，生產(chǎn)能力為240 萬t，大于礦山生產(chǎn)能力的50%。礦山最大合理生產(chǎn)規(guī)模及設(shè)備數(shù)量見表7。

注：第一年以開拓為主，設(shè)備效率較低。

4 結(jié)論

（1）礦山最大合理生產(chǎn)能力主要取決于采用設(shè)備的能力、可布置生產(chǎn)線的長度、運輸?shù)缆返哪芰?，特別是礦山開采初期和新水平準(zhǔn)備期。

（2）對重慶某礦山的最大合理生產(chǎn)能力研究首先計算采用設(shè)備的能力，然后根據(jù)礦石賦存計算各開采水平的總礦量、開段溝工程量、具備下一水平準(zhǔn)備條件時需開采的礦量和該水平余量；再根據(jù)可用工作線長度布置相應(yīng)的設(shè)備數(shù)量，計算各水平開采時間和下一水平的銜接時間；并按工作制度布置開采進(jìn)度計劃，從而統(tǒng)計出每年可以生產(chǎn)的礦量；最后通過主運礦道路運輸能力和設(shè)備均衡2個方面入手，確定了合理的最大生產(chǎn)規(guī)模。