露天矿运输方案比选方法

露天矿运输方案比选方法摘要：本文详细阐述了露天矿运输方案比选的方法。首先介绍了露天矿运输的重要性及常见运输方式，然后从技术、经济、环境等多个方面构建了比选指标体系，包括运输能力、运输效率、运输成本、设备可靠性、对环境的影响等。通过对各指标的分析和量化评估，运用层次分析法、模糊综合评价法等数学方法，结合实际案例对比不同运输方案的优劣，为露天矿选择最优运输方案提供科学依据，以提高露天矿生产的整体效益。

一、引言露天矿开采是一个复杂的系统工程，运输环节在其中起着至关重要的作用。合理的运输方案能够确保矿石和废石高效、经济地从采场运输到指定地点，直接影响到露天矿的生产效率、成本以及可持续发展。不同的露天矿由于其地质条件、开采规模、地理位置等因素的差异，适用的运输方案也各不相同。因此，如何科学地比选露天矿运输方案成为了露天矿规划和设计中的关键问题。

二、露天矿常见运输方式（一）公路运输公路运输具有灵活性强、适应性广的特点。它可以直接将矿石从采场运输到选矿厂或其他指定地点，无需中转。适合于短途、小批量的运输任务，能够快速响应采场的变化。公路运输设备相对简单，投资较小，建设周期短。

（二）铁路运输铁路运输运量大、成本低，适合于长距离、大批量的矿石运输。它可以承担露天矿大量矿石的外送任务，能够与铁路干线方便地衔接。但铁路运输灵活性较差，建设投资较大，线路布置受地形限制较大。

（三）带式输送机运输带式输送机运输连续性强、运输能力大、运行成本低。它可以实现矿石的连续输送，适合于水平或倾斜角度较小的运输线路。带式输送机可以与采装、破碎等设备配套使用，形成高效的运输系统。但带式输送机的布置灵活性相对较弱，初期投资较大。

（四）自卸汽车破碎站带式输送机联合运输这种联合运输方式结合了公路运输的灵活性和带式输送机运输的连续性、大运量的优点。自卸汽车将矿石运输到破碎站进行破碎，然后通过带式输送机将破碎后的矿石运输到指定地点。它适用于地形复杂、运距适中的露天矿。

三、露天矿运输方案比选指标体系（一）运输能力1.定义：指单位时间内运输设备能够运输的矿石或废石的数量。2.计算方法：对于公路运输，根据自卸汽车的载重量和台班产量来计算运输能力；对于铁路运输，根据列车的编组数量、车辆载重量和运行周期来计算；对于带式输送机运输，根据带宽、带速和输送机的运行时间来确定运输能力。3.重要性：运输能力直接关系到露天矿的生产规模能否实现。如果运输能力不足，将限制采场的开采进度，影响露天矿的整体效益。

（二）运输效率1.定义：反映运输设备在单位时间内完成运输任务的快慢程度。2.衡量指标：包括单车或列车的周转时间、运输设备的利用率等。周转时间越短，运输效率越高；设备利用率越高，说明设备在单位时间内运行的时间越长，运输效率也越高。3.重要性：运输效率高可以减少矿石在运输过程中的停留时间，降低矿石的损耗，提高露天矿的生产效率。

（三）运输成本1.构成：运输成本主要包括设备购置费用、燃油费用、维修费用、人工费用、道路建设及维护费用（公路运输）等。2.计算方法：通过统计各项费用，按照一定的计算方法得出单位运输量的成本。对于公路运输，成本计算相对较为复杂，需要考虑车辆的折旧、油耗、维修等多项因素；铁路运输成本主要取决于线路建设、机车车辆购置和运营费用；带式输送机运输成本主要包括设备投资、电力消耗和维护费用等。3.重要性：运输成本是露天矿生产成本的重要组成部分，直接影响到矿山的经济效益。选择运输成本低的方案可以降低矿山的运营成本，提高企业的竞争力。

（四）设备可靠性1.定义：指运输设备在规定的条件和时间内，完成规定功能的能力。2.评估指标：包括设备的故障率、平均无故障工作时间等。故障率越低，平均无故障工作时间越长，设备可靠性越高。3.重要性：设备可靠性高可以减少设备的停机时间，保证运输系统的正常运行，避免因设备故障导致的生产中断，降低维修成本和生产损失。

（五）对环境的影响1.废气排放：公路运输的汽车尾气排放会对大气环境造成污染；铁路运输如果采用内燃机车，也会有一定的废气排放。带式输送机运输相对较为清洁，基本不产生废气排放。2.噪声污染：公路运输车辆行驶过程中会产生噪声，对周边环境和居民造成影响；铁路运输在列车运行时也会产生一定的噪声。带式输送机运行时噪声相对较小。3.粉尘污染：公路运输在装卸过程中可能会产生粉尘飞扬；铁路运输在装卸和运输过程中也可能产生少量粉尘。带式输送机如果密封措施良好，粉尘污染相对较小。4.重要性：随着环保要求的日益严格，运输方案对环境的影响越来越受到重视。选择对环境影响小的运输方案符合可持续发展的要求，有利于减少矿山开发对周边环境的破坏。

四、比选方法（一）层次分析法（AHP）1.原理：将复杂的决策问题分解为多个层次，通过建立层次结构模型，构造判断矩阵，计算各层次元素的权重，从而得出不同方案的综合得分，进行方案比选。2.步骤：建立层次结构模型：将运输方案比选的目标作为最高层，运输能力、运输效率、运输成本、设备可靠性、对环境的影响等指标作为中间层，不同的运输方案作为最低层。构造判断矩阵：对同一层次的各元素关于上一层次某一元素的重要性进行两两比较，构造判断矩阵。例如，比较运输能力、运输效率、运输成本三个指标相对于目标的重要性，得到判断矩阵。计算权重向量：通过求解判断矩阵的最大特征值和特征向量，得到各指标的权重向量。一致性检验：为了确保判断矩阵的合理性，需要进行一致性检验。当一致性比率小于0.1时，认为判断矩阵具有满意的一致性。计算综合得分：根据各指标的权重和不同方案在各指标上的得分，计算每个方案的综合得分，得分最高的方案即为最优方案。

（二）模糊综合评价法1.原理：考虑到运输方案比选指标的模糊性，采用模糊数学的方法对各方案进行综合评价。通过建立模糊评价指标体系、确定评价因素的权重、构造模糊评价矩阵，最终得出各方案的模糊综合评价结果。2.步骤：确定评价因素集：如运输能力、运输效率、运输成本、设备可靠性、对环境的影响等构成评价因素集。确定评价等级集：例如可以分为很好、较好、一般、较差、很差五个等级。确定各因素的权重：与层次分析法类似，通过一定方法确定各评价因素的权重。构造模糊评价矩阵：对每个运输方案，由专家或相关人员对各评价因素在不同等级上的隶属度进行评价，从而构造模糊评价矩阵。进行模糊运算：将权重向量与模糊评价矩阵进行模糊运算，得到各方案的模糊综合评价结果。结果分析：根据模糊综合评价结果，选择综合评价结果最好的方案。

（三）综合比较法1.原理：直接对不同运输方案的各项指标进行详细比较分析，根据各项指标的优劣来初步筛选方案，然后综合考虑各方面因素确定最优方案。2.步骤：详细列出各运输方案在运输能力、运输效率、运输成本、设备可靠性、对环境的影响等指标上的表现。对各指标进行横向比较，找出每个指标上表现最优的方案。综合考虑各指标的重要程度和实际情况，权衡各方案的优缺点，确定最终的最优方案。例如，如果运输成本是首要考虑因素，而某个方案在运输成本上明显低于其他方案，且在其他指标上也能满足基本要求，那么该方案可能就是最优方案。

五、案例分析某露天矿开采规模为年产矿石500万吨，矿石赋存条件较为复杂，地形起伏较大。现对公路运输、铁路运输和带式输送机运输三种方案进行比选。

（一）运输能力公路运输：选用载重量为30吨的自卸汽车，每班工作8小时，车辆平均日工作2班，运输效率为每车每班运输10次，经计算公路运输能力为每天16000吨。铁路运输：采用80吨载重的列车，每列编组50节，每天运行4趟，列车运行周期为6小时，经计算铁路运输能力为每天160000吨。带式输送机运输：带宽1400mm，带速4m/s，每天运行20小时，经计算带式输送机运输能力为每天201600吨。

（二）运输效率公路运输：单车周转时间约为4小时，车辆利用率约为50%。铁路运输：列车周转时间约为12小时，列车利用率约为60%。带式输送机运输：连续运行，运输效率高，设备利用率可达80%以上。

（三）运输成本公路运输：设备购置费用每辆车80万元，每辆车每年折旧16万元，燃油费用每吨30元，维修费用每吨10元，人工费用每吨5元，道路建设及维护费用每年200万元，经计算公路运输成本每吨60元。铁路运输：线路建设投资5000万元，机车车辆购置费用3000万元，每年折旧400万元，燃油费用每吨20元，维修费用每吨8元，人工费用每吨3元，经计算铁路运输成本每吨35元。带式输送机运输：设备投资4000万元，每年折旧320万元，电力消耗每吨15元，维修费用每吨6元，人工费用每吨2元，经计算带式输送机运输成本每吨25元。

（四）设备可靠性公路运输：自卸汽车故障率较高，平均无故障工作时间约为200天。铁路运输：机车车辆可靠性较好，平均无故障工作时间约为300天。带式输送机运输：设备可靠性高，平均无故障工作时间可达350天以上。

（五）对环境的影响公路运输：废气排放量大，噪声污染严重，装卸过程中粉尘污染较大。铁路运输：废气排放相对较小，噪声污染较大，装卸运输过程中有少量粉尘。带式输送机运输：基本无废气排放，噪声污染小，粉尘污染小。

采用层次分析法对上述三种方案进行比选，构造判断矩阵并计算权重，结果如下：运输能力权重为0.2，运输效率权重为0.2，运输成本权重为0.3，设备可靠性权重为0.15，对环境的影响权重为0.15。

公路运输方案综合得分：0.2×(16000/201600)+0.2×(4/80)+0.3×(60/25)+0.15×(200/350)+0.15×(较差等级对应值)=0.43铁路运输方案综合得分：0.2×(160000/201600)+0.2×(12/80)+0.3×(35/25)+0.15×(300/350)+0.15×(一般等级对应值)=0.55带式输送机运输方案综合得分：0.2×(201600/201600)+0.2×(高利用率对应值)+0.3×(25/25)+0.15×(350/350)+0.15×(好等级对应值)=0.72

通过计算可知，带式输送机运输方案综合得分最高，为最优方案。

六、结论露天矿运输方案的比选是一个复杂的系统工程，需要综合考虑技术、经济、环境等多个方面的因素。本文构建的比选指标体系和采用的比选方法，能