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露天矿山采掘设备选型优化配置方法

【摘要】矿山开采业作为我国国民经济的支柱性产业之一，它在保证我国

国民经济快速稳步发展方面起到了重要作用。本文在分析露天矿山采掘设备选型

影响因素的基础上，通过建立相应的采掘设备选型模型，然后结合实例验证模型

的实用性。结果表明，本文建立的采掘设备选型模型对露天矿山采掘设备选型上

具有很好的使用价值。

【关键词】露天矿山；采掘设备；选型；优化配置；模型建立

引言

在露天矿山开采实践中，采、装、运等三方面内容的相互配合问题是人们研

究的重点。这是因为这三者之间存在着密切的联系，而且彼此受到对方的制约，

任何一个环节处理不当都可能对整个开采工程造成重大影响；另外，上述三个环

节所涉及的采掘设备众多、投资大，对生产单位的经济效益影响重大。因此，如

何配置好露天矿山采掘设备对开采单位完成各项生产指标，提高企业经济效益有

着重要的意义。

1设备的选型原则

1.1所选设备的先进性

所选的机型必须具备生产效率高、技术性能先进、工作质量高的要求，能够

在技术上代表国内或国际的先进技术水平，同时其操作必须符合系列化、标准化

以及通用化的要求。在考虑设备先进性的同时，最好同时考虑所选机型的购置成

本，不能不顾企业的实际情况而盲目购置先进的设备。因此，在选择机械设备的

时候，本着一切从实际出发的原则，尽量满足机械设备的可行性、经济性。

1.2所选设备的经济性

施工单价是施工机械经济性的选择基础，它主要同设备的运行费用及固定资

金消耗成本有关。采用大型号的设备来施工，虽然增加了一次性投资成本，但是

它可以分摊大的工程量中去，从这方面来看，选用大型设备进行施工，对成功的

成本影响较小。所以在进行设备选型时，充分考虑设备的可靠性和先进性，它们

是影响企业经济效益的主要因素。倘若选用先进的采掘设备，必定降低设备发生

故障的概率，进而降低设备维修费用。

1.3所选设备的适用性

设备的组配性好，说明设备的适用性强，在选择采掘设备的时候，应力求各

施工工序中对设备能力的协调配套。确保采掘设备施工过程中的顺利进行，从而

发挥采掘设备的最大效能。

1.4所选设备的安全性

设备的安全性主要取决于采掘设备的结构设计是否合理、设备材质是否良

好；除此之外，采掘设备还应该配置各种常见预防事故发生的保护装置，比如说

自动报警器、压力表、安全阀以及防侧翻装置等。

1.5所选设备的可靠性

设备的可靠性可以从其在规定时间内的工作能力上体现，能够完成规定工作

的能力越高，设备的可靠性越好。

1.6所选设备的灵活性

选用时应优先选用结构灵巧、适用性和通用性强的一机多能设备，这有利于

提高采掘设备的利用率。

1.7所选设备的维修性

尽量选用维修方便的采掘械，因为设备维修的难易，在一定程度上决定了设

备的维修工作量及维修费用。

1.8所选设备的环保性

采掘设备在施工的过程中所排放的废气及发出的噪声势必对环境造成污染，

虽然我们不能改变它，但是我们可以将污染的程度降低到最低，在选择施工机械

的时候，尽量选用符合国家相关法规要求的设备类型。

2设备选型优化配置的数学模型

采掘设备的优化选型，在一定程度上决定了露天矿山生产速度快慢、矿山采

掘质量以及采掘成本的高低，如何做好露天矿山采掘设备的选型优化，关键是建

立采掘设备优化配置模型，并选用合适的方法对模型进行求解。

根据1中关于采掘设备的选型原则，我们知道，如果需要选择大量的采掘设

备，则要求进行同一作业时采用同一类型的采掘设备，这里假设Xj表示选择X

型号采掘设备的数量为j（j=1，2，3，4，5，6….）。

2.1目标函数

一般来讲，以采掘设备每年花费的最低费用为主要目标，可以得到下列目标

函数：

（1）

上式中：

aj表示一台j型号采掘设备的购置价格；

bj表示一台j型号采掘设备每年花费的维持费用；

n表示j型号采掘设备的服务年限；

faj表示一台j型号采掘设备的附加年投资费用；

fbj表示一台j型号采掘设备的附加年维持费用

i表示矿山开采企业的年利率。

2.2约束条件

本文中，设备选型优化配置模型主要有两个约束条件，即资金约束条件以及

产