伊敏露天矿单斗卡车剥离系统生产能力优化

伊敏露天矿年生产能力为2200万t/a，生产工艺有单斗卡车的间断工艺、2套单斗卡车半固定破碎站半连续工艺和单斗移动式破碎站的半连续工艺。

其中2套单斗卡车半固定破碎站和单斗移动式破碎站的半连续工艺用于采掘运输煤炭，单斗卡车半固定破碎站半连续工艺设立于东西端帮，单斗移动式破碎站半连续工艺布置在底板区域。

目前伊敏露天矿正处于转向开采阶段，由二采区逐步向三采区转向过渡，2017年转向推进进度为
17°，至2017年末采场剥离台阶已进入三采区，工作线开始向西推进并且逐步缩短，已进入转向开采末期阶段。

排土场开始跟随采煤工作线同步进行转向，同时卡车排土运距增加，平均运距在3.8km。

由于采区地层厚度由南东向北西增厚，但煤层变薄，乃至尖灭，含煤性变差。

剥离台阶高度为12
m，因此出现伊敏露天矿工作帮东侧有7个剥离台阶，西侧有8个剥离台阶，2017年11月份剥离铲采掘位置的分布主要在工作帮的4段以下几个剥离台阶，一、二、三台阶划归外委设备进行采掘，2017年伊敏露天矿自营剥离任务量在4500万m3左右，煤炭采掘在2200万t左右。

1设备情况
伊敏露天矿主要采掘设备有斗容为43m3的EX8000液压正铲1台，斗容为35m3W K-35电铲2台，斗容为20m3W K-20电铲6台，斗容为12m3 W K-12电铲5台，其中斗容20m3以上的大型铲用
DOI:10.13235/ki.ltcm.2020.04.031
引用格式：王喜贤.伊敏露天矿单斗卡车剥离系统生产能力优化［J］.露天采矿技术，2020，35（4）：105-107.
伊敏露天矿单斗卡车剥离系统生产能力优化
王喜贤
（伊敏煤电公司露天矿，内蒙古呼伦贝尔021034）
摘要：为了充分发挥露天矿单斗卡车剥离生产系统的生产能力，以伊敏露天矿单斗卡车生产系
统为例进行研究，在剥离系统卡车、电铲数量固定的情况下，只有进行铲车数量及不同运距的排
土场匹配才能充分发挥整体剥离生产系统的生产能力，从而避免设备能力无形浪费。

根据调节排
土空间的运距远近，建立一套剥离电铲和卡车数量匹配数学优化模型，结合实际生产情况和各项
安全生产制约因素形成一套优化方案，以此指导露天矿剥离生产。

关键词：剥离系统；单斗卡车；生产能力；数学优化模型；调节运距
中图分类号：TD824.3文献标志码：B文章编号：1671-9816（2020）04-0105-03 Optimization of single bucket truck stripping system production capacity in Yimin Open-pit Mine
WANG Xixian
（Yimin Open-pit Mine，Huaneng Yimin Coal and Electricity Co.，Ltd.，Hulunbei'er021034，China）Abstract：In order to give full play to the production capacity of single bucket truck stripping system in open-pit mine,the article studies the production system of single bucket truck in Yimin Open-pit Mine.With a fixed number of stripper trucks and shovels, only by matching the number of shovels with the number of trucks and the different transportation distances can give full play to the overall stripping production system production capacity,so as to avoid the invisible waste of equipment capacity.According to adjusting the distance of drainage space,we establish a mathematical optimization model for matching the number of stripper and truck.In combination with the various safety production constraints of actual production conditions,we form a set of optimization program,which can give full play to the production capacity of strip production system.
Key words:stripping system;single bucket truck;production capacity;mathematical optimization model;adjust distance
收稿日期：2020-02-12
作者简介：王喜贤（1987—），辽宁大连人，助理工程师，现
任伊敏煤电公司露天矿生产部连续运行段副段长，主要从事
连续工艺现场生产技术管理工作。

105
··
于剥离作业，12m3的机械铲主要用于采煤作业，以各铲铲况为主要影响因素将伊敏露天矿将各铲的单月生产任务量进行核定，2017年11月43m3
EX8000液压正铲的剥离任务量为60万m3，35m3 W K-35电铲的剥离任务量为80万m3，20m3W K-20电铲的剥离任务量为60万m3，12m3W K-12电铲的剥离任务量为30万m3，除斗容在20m3以上各铲用于剥离生产外，额外调派1台斗容为12m3 W K-12电铲进行剥离生产工作，2017年11月份剥离生产任务量为525万m3。

主要可运输卡车类型有220t、172t、108t、T R100、85D5种，220t、172t卡车主要用于剥离运输作业，其余车型主要用于煤炭运输作业。

220t卡车可运行15台，172t卡车可运行17台，合计剥离运输车辆共有32台。

2剥离生产情况
伊敏露天煤矿自营剥离物主要排卸场地在内排土场和东帮排土场，由于采场扇形转向推进开采，采掘的主要部分在采场东侧区域，西侧推进缓慢，东帮到界区域可进行排土作业，受到底板半连续系统限制，由工作帮至排土场的运输道路只有西帮和东帮2条环坑线，车辆主要集中于东帮运输线路。

电铲和卡车采用轮换配车制度，卡车的排卸地点在内排土场和东帮排土场2个主要地点。

由于剥离电铲、卡车数量固定，为了使得剥离设备生产能力安全、合理化，必须对剥离生产系统进行优化，以确定最佳运行方案[1-2]。

考虑到以下主要影响因素：①卡车运距的远近；②电铲配车数量情况；③排土场排卸卡车密度情况；④电铲装车时间；⑤排土场卡车密度情况；⑥卡车行驶速度情况。

结合生产现场设备运行情况，在车铲匹配和运距调节方面需要进行系统优化。

3方案优化
以设备生产能力为目标，可分为3个优化方案：1）方案1：以电铲生产能力最大为优化目标。

通过配备足够卡车以保证电铲生产能力，由于伊敏露天矿卡车数量固定，若是卡车排卸运距较远，会造成电铲能力有富余，所以必须保证卡车在运距排土场排卸，这样就造成铲车匹配不均衡，近运距的排土空间被快速利用，远处排土场无法跟进排土。

2）方案2：以卡车生产能力最大为优化目标。

通过调节卡车运距和电铲的作业位置优化卡车生产能力，由于电铲、卡车的匹配数量固定，在近运距的排土空间充足的情况下，方案为可以实现。

若是近运距的排土空间不足，只能将电铲的采掘位置进行调整，这会影响采场工作帮的正常推进。

3）方案3：以车铲生产能力均衡为优化目标。

通过调整运距将整体剥离系统铲车生产能力最大化，因此必须保证拥有足够的远近运距的排土空间进行调节。

综上所述，结合伊敏露天矿的现场实际生产情况，在其他生产影响因素固定的情况下，以采场工作帮可以正常推进并且远近运距排土空间均可被合理利用的前提保证下[3-4]，方案3的露天矿剥离车铲优化的最佳方案。

4方案对比
根据剥离电铲、卡车数量、电铲装车循环时间、卡车运距和行驶速度等参数建立生产能力优化数学模型如下：
Y max=m i=l∑N i
N i=ROUNDDOWN（（L i/v）/T i+1，0）
式中：Y max为铲车均衡最大生产能力卡车数量，32辆；m为作业电铲的台数，8台；ROUNDDOWN为数值取整公式；N i为运输配车数量，台；L i为卡车运距，km；T i为卡车往返行驶时间，min；v为车速，0.348 km/min。

剥离车铲类型、装车时间排土场和运距情况见表1。

通过数学模型优化，得出关于不同排土场的剥离电铲、卡车匹配情况见表2，需要再次通过生产现表1剥离车铲类型、装车时间排土场和运距情况
电铲
4301
3502
201
202
203
204
205
206
车型
220
220
172
172
172
220
172
220
装车
时间/
min
3.5
4
4
4
4
4.5
4
4.5
5.40
7.59
5.06
5.71
4.50
6.68
4.15
4.80
2.76
3.7
3.01
2.69
4.13
4.17
5.07
4.37
4.05
5.49
3.07
7.98
5.45
6.10
运距/km
东帮660
排土场
东帮620
排土场
内排600
排土场
内排580
排土场
内排560
排土场
106··
表2剥离铲车与排土场匹配情况电铲
4301
3502 2001 2002 2003 2004 2005 2006
4
5
3
4
4
5
3
4 4
4
4
3
4
4
4
4
3
4
3
6
4
5
配车数量
东帮660
排土场
东帮620
排土场
内排600
排土场
内排580
排土场
内排560
排土场图1单斗卡车剥离系统运输线路图
场实际生产安全要求和便利条件的筛选方可确定最终剥离铲车匹配以及排土场布置的最优方案[5-6]，筛选条件如下：①卡车运行途中尽量避免出现交叉现象；②卡车行驶途中尽量保持水平运输，避免出现连续上坡或下坡现象；③各排土场布置卡车排卸数量不得高于3台铲所配车辆；④卡车运行道路尽量减少车流密度；⑤卡车行驶道路顺畅、避免出现大角度转弯或绕远现象；⑥远近排土场布置应合理搭配，均衡应用；⑦设备能力大的电铲效率高，匹配生产能力大的卡车。

单斗卡车剥离系统运输线路如图1。

通过上述筛选条件确定最终剥离铲车匹配情况如下[7-8]：①4301配4台220卡车、3502配4台
220卡车铲卡车到东帮660排土场排卸；②2001配4台172卡车、2002配4台172卡车到内排580排土场排卸；③2003配4台172卡车到东帮660排土场排卸；④2004配3台220卡车、2006配4台220卡车到东帮620排土场排卸；⑤2005配4台172卡车到内排560排土场排卸。

通过上述方法确定了剥离铲的卡车数量分配方案以及相应排卸的排土场布置，合理的优化了剥
离车铲的均衡生产能力，结合远近调整车铲分配，使得远近运距排土场得以合理利用，保证了排土场跟随采场转向推进的进度，避免了卡车全部在近运距的东帮排土场进行排卸，使得近运距排土空间快速减少，远运距的内排空间长时间搁置，运距逐步变远，总体远近排土运距失调，在近运距排土空间排卸到界后，剥离卡车只能往远运距的内排空间排卸，使得车铲生产效率长期处于不饱和状态，优化出的铲车匹配和相应的排土场可以在充分利用排土场的同时保持剥离铲车的综合生产能力处于最优状态。

4结语
在伊敏露天矿剥离运输设备数量固定的情况下以调整远近排土场运距建立数学优化模型以达到车铲和排土场匹配优化方案，并根据伊敏露天矿的生产实际情况，优化得到剥离电铲、卡车以及排土场的优化方案以指导实际生产，使得露天矿在剥离、运输、排土3大环节的安全程度和生产能力得到科学性优化。

参考文献：
［1］刘金强，张波，郑树坤.伊敏露天矿电铲生产效率影响因素分析［J］.露天采矿技术，2017（4）：29-32.
［2］李汇致.露天矿山单斗—卡车工艺车铲选型研究［J］.
煤炭工程，2007（10）：61-65.
［3］张丁，罗怀廷，许晨，等.哈尔乌素露天煤矿车铲匹配优化研究［J］.露天采矿技术，2012（S2）：37-44.
［4］徐勇超，李苗苗，王亚文，等.霍林河南露天矿运距优化［J］.露天采矿技术，2014（3）：33-35.
［5］郝全明，陈丽林，孟祥铭.露天矿生产车辆调度的最优化选择［J］.露天采矿技术，2011（1）：16-20.
［6］徐辛格.关于露天煤矿运输系统优化分析［J］.露天采矿技术，2013（12）：16-20.
［7］孙臣良，刘静.露天煤矿运输道路网络的建立及其途径优化［J］.科技导报，2011（29）：47-51.
［8］马进岩，才庆祥，刘福明，等.黑岱沟露天矿采区转向期间配剥工程优化设计［J］.煤炭工
程，2014（3）：1-3.
【责任编辑：张东旭】
107
··。