露天矿穿孔作业材料消耗定额指标的编制

丁军明，董金松，刘国寅，周芬如（.昆明坤泽矿业技术有限责任公司，云南　昆明　650093；.昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南　昆明　65005）



露天矿穿孔作业材料消耗定额指标的编制

丁军明1，董金松1，刘国寅1，周芬如2
（1.昆明坤泽矿业技术有限责任公司，云南昆明650093；2.昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：穿孔作业是露天开采的重要环节，穿孔作业的材料消耗费用一般占穿孔成本的30%～50%，因此材料消耗费用的计算尤为重要。该文针对露天矿中深孔穿孔作业材料消耗计算及穿孔作业成本影响因素进行分析，指出存在的问题，提出钻机工作状态下的万m穿孔单耗作为定额指标，供设计参考使用，从而使矿山穿孔设计进一步规范化。

关键词：材料消耗；露天矿；穿孔作业；万m穿孔单耗

0　引 言

目前露天矿应用的穿孔方法，除火钻为热力破碎外，其它钻机均属于机械破碎。在机械破碎中，根据破岩原理不同，可分为滚压破碎、冲击破碎和切削破碎。我国露天矿主要使用潜孔钻机（属冲击破碎）和牙轮钻机（属滚压破碎），2种钻机占穿孔设备总数的80%以上，它们在中硬和坚硬矿岩中穿孔，穿孔费用约占开采成本的15%～25%，在软岩和煤矿中约占6%～11%。钻机的材料消耗费用占穿孔费用的30%～50%，所以必须重视材料费用的计算，特别是材料消耗指标的选用尤为重要。穿孔作业的材料费用是指矿山剥离、采矿生产过程中，穿孔工序消耗的钻具、油脂及其它材料等费用。该文就露天矿设计中常用的中深孔穿孔作业材料消耗计算方面的有关问题进行分析、研究，采用结合实际的计算方法，以达到编制较为合理的设计参考指标。

1　穿孔作业材料消耗计算

穿孔材料消耗量计算过程，见图1。

图1 穿孔材料消耗费用计算Fig.1 Cost calculation of perforation material consumption

图1可见，讨论穿孔材料消耗费用，重点在于讨论消耗量的计算。目前设计采用的2种计算方法（即图1中方法1、方法2）计算的各种材料年消耗量差别较大。

例如，某露天矿，计算年采剥量47.14万m3（131.992万t），矿岩f硬度系数为8～10。拟选用KQ－150型潜孔钻机，工作制度为年工作330 d，每天3班，每班8 h。设计中根据f硬度系数，经中深孔台阶爆破设计计算求得，每m炮孔爆破量约为17.1 m3／m，废孔率取7%。钻机综合穿孔效率为12 000 m／（台·a）。

矿山所需钻机工作台数（N）计算公式为：

式中：N—所需钻机台数（台）；

Q—设计矿山规模（m3／a）；

δ—钻机综合穿孔效率〔m／（台·a）〕；

q—每m炮孔的爆破量（m3／m）；

e—废孔率（%）。

将有关数值代入（1）式，可求得：

N＝2.46台，取整为3台。

依据《采矿设计手册》分别查出钻机台班单耗量和万t单耗量，按图1中的方法1、方法2计算得到穿孔作业年材料消耗量，见表1。

表1 材料消耗比较Tab.1 Material consumption comparison

序号　　材料名称　　单位年年kg　0.18　535　0.54　60 4　　空压机油　kg　0.85　2520　0.42　46 5　　皮带油　kg　0.01　30　0.35　39 6　　钻头　　个　0.031　93　1.5　166 7　　冲击器　　套　0.003　9　0.077　9 8　　钻杆　　根　0.004　12　0.028　3 9　　Φ13钢绳　kg　0.11　327　3.561　391 10　2＂风管　m　0.06　178　1.32　146 11　　除尘器　　个　0.01　30　0.19　25 12　Φ250砂轮　　片　0.026　78　0.68　90 13　60 w灯泡　　个　0.13　386　1.52　201 14　擦拭材料耗量3　　洗油方法1　　方法2台班单耗　耗量万t单耗kg　0.04　119　0.65　58

2　年材料消耗量计算方法存在的问题

从表1可看出，2种计算方法计算结果出入较大，尤其是钻具及油脂类。同一矿山，仅因选用的材料消耗计算方法不同，使穿孔作业成本计算值误差太大，不仅影响成本指标的类比和分析，还会使整个矿山经济评价指标出现较大偏差。

方法1是以钻机台班消耗量作为单耗量。钻机工作台数是按最初选定的穿孔台年综合效率进行计算，计算值很难得到整数，而设计计算只能进位取整，这就人为地降低了原选取钻机可发挥的效率值。如前例，计算值2.46台即能满足生产规模需要，但必须取3台。在材料消耗计算中，用台班消耗量作为单耗量指标，常常忽略了只需2.46台这个因素，年耗量是按3台计算的，势必造成钻机效率降低，年材料消耗量计算值偏高的状况。

方法2是以矿岩万t消耗量作为单耗量。矿岩爆破量与钻孔深度、布孔方式、炸药种类等因素有关，其单耗量不能正确地反映钻机穿孔工序的材料消耗量。目前《采矿设计手册》资料上没有系统地提供该项参考指标，少量数值也显得太笼统，设计人员使用不方便，难免出现较大误差。

出现上述问题，原因主要在于钻机材料消耗统计资料使用的单位不恰当。方法1是以钻机台班为单位，方法2是以矿岩万t为单位，它们均不反映钻机的直接工作状态。直接反映钻机工作状态的单位应该是钻机穿孔深度值。为了比较客观地反映钻机作业费用，材料单耗指标宜采用直接工作状态相适应的单位用量表示，即采用矿岩万m穿孔深度的材料消耗量作为穿孔作业的单耗定额。

3　影响穿孔作业成本的主要因素

钻机作业成本受炮孔直径、岩石性质、钻具寿命、动力消耗、价格等因素影响，统计许多矿山使用KQ－150型和KQ－200型钻机平均穿孔作业成本，见表2。

由表2可知，序号2～4项的可变费用占穿孔作业成本的比重较大，孔径较小的KQ－150型约占73%～79%，大孔径的58.7%～65.5%，而钻具及其它材料费用KQ－150型约占35.3%～49.7%，KQ－200型约占32.5%～43.7%，其中钻具费用比重约占18.9%～41.1%。可见影响穿孔作业成本的主要因素是材料、动力费。材料消耗量计算时，重点应注意钻具消耗量。钻具使用寿命与钻具材质、钻头型式、矿岩硬度系数、风压、钻机工作参数等有密切关系。通常情况，大直径潜孔钻头寿命要比小直径钻头长。当风压为5 kg／m2，钻头直径150～200 mm时，各种矿岩条件下潜孔钻具寿命，以钻万m为单位的消耗量表示，见表3。

表2 穿孔作业成本表Tab.2 Perforation cost list

表3 矿岩万m穿孔材料消耗表Tab.3 Perforation material consumption per 104m

由表3可知，岩石硬度增加，钻头及冲击器的消耗量也增加。硬度变化对消耗量有明显地影响，并且呈现出有一定规律的变化。《冶金建筑安装工程专用预算定额》矿山剥离篇中编汇的指标同样反映，钻机材料消耗量随岩石f硬度系数变化的程度。采用KQ－150潜孔钻机穿孔爆破1 000 m3（实体）岩石时，材料消耗量，见表4。

表4 材料消耗指标表（单位：穿孔10 000 m）Tab.4 Material consumption index （unit：perforation 10 000 m）

通过上述分析得出，各类型穿孔钻机具有不同的穿孔效率；同类型钻机在不同的矿岩f硬度条件下使用，穿孔效率不同，材料消耗量也不同；影响钻具寿命的主要因素是矿岩的f硬度系数。

4　钻具的万　m材料单耗指标及年材料消耗量计算

参照《冶金建筑安装工程专用预算定额》的编制方法，系统地编制一套材料消耗定额是很有必要的。综合现有的穿孔台班材料消耗量指标、万t矿岩材料消耗指标、部分生产矿山实际材料消耗数据，经过初步分析、类比，拟定出矿岩各种f硬度系数条件下单位穿孔深度（10 000 m）时的材料消耗量指标，供设计者参考使用。见表5、表6、表7。

表5 材料消耗参考指标（单位：穿孔10 000 m）Tab.5 Material consumption reference index （unit：perforation 10 000 m）

表7 材料消耗参考指标（单位：穿孔10 000 m）Tab.7 Material consumption reference index （unit：perforation 10 000 meters）

年材料消耗量计算，需先计算矿山每年所需穿孔米数。如前例：该矿每年需穿孔米数（m）用下式计算：

式中：M—每年需穿孔米数（m）；

Q—年穿爆矿岩量（m3）；

q—每m炮孔的爆破量（m3／m）；

e—废孔率（%）。

按前述取值：q＝17.1 m3／m，e＝7% ，

则M＝471 400／（17.1×0.93）＝29 642 m

从表6中查出KQ－150钻机钻取f为8～10的岩石万m材料单耗指标，乘以年穿孔米数29 642 m，即可求得该矿穿孔作业年消耗各种材料数量：钻头74个、冲击器6套、钻杆9根……。

用该方法计算穿孔作业年材料消耗量，只涉及钻机穿孔米数，与钻机选用台数无关，这就克服了现行计算方法1、方法2的缺点，使材料消耗量的计算与钻机的工作状态直观地联系起来。

5　结 语

露天矿中深孔穿孔作业成本计算，据现行以台班或万t矿岩耗量为准计算其年消耗量的方法，由于原指标的统计方法及计算方面存在一些问题，计算值与生产实际有明显差异，且2种方法计算结果有出入。为了尽量消除因计算方法造成的不合理现象，该文提出以万m穿孔深度材料消耗量为准计算年消耗量的方法；并且将现有相关资料进行分析、整理，初步拟定出常用的KQ－150型、KQ－170型、KQ－200型、KQ－250型潜孔钻机；KY－250型、KY－300型牙轮钻机在各种f硬度系数条件下的万m单耗指标，供设计参考使用，便于露天矿山穿孔作业成本的计算和类比。该文提出以万m穿孔深度材料消耗量编制指标定额的意见，希望能起到抛砖引玉的作用，今后当不断收集、分析、整理生产矿山的实际资料，加以修正、补充和完善前述所整理的参考指标。建议参照施工定额编制方法，使矿山选用材料消耗指标定额逐步规范化、标准化，以便于考核矿山设计的穿孔作业成本是否合理。

参考文献：

［1］《采矿手册》编辑委员会.采矿手册［M］.北京：冶金工业出版社，1986.

［2］《矿山采矿设计手册》编辑委员会.矿山采矿设计手册［M］.江苏徐州：中国矿业大学出版社，1987.

中图分类号：TD871

文献标识码：A

文章编号：1004－2660（2015）03－0005－05

收稿日期：2015－08－12.

作者简介：丁军明（1980－），男，甘肃人，硕士，工程师.主要研究方向：矿山设计及管理.E－mail：21207915＠qq.com.

The Preparation of Material Consumption Quota in Perforation of Open Pit Mine

DING Jun－ming1，DONG Jin－song1，LIU Guo－yin1，ZHOU Fen－ru2
（1.Kunming Kunze mining technology Co.Ltd.，Kunming 650093，China；2.Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.，Kunming 650051，China）

Abstract：Perforation is an important part of open－pit mining and its material consumption costs generally account for 30%～50%of the perforation cost.So the material consumption cost calculation is particularly important.In this paper，the material consumption calculation in deep perforation of open pit mine and the factors affecting the perforation cost were analyzed to find out the problems.Unit perforation consumption per 104m was put forward as the quota to provide a reference for the design，thus further standardizing the perforation design.

Key words：material consumption；open pit mine；perforation；unit perforation consumption per 104m