CC BY
41
УДК 622.271:621 В.В. Разуваева
ДИНАМИКА И СТАБИЛИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ВСКРЫШНЫХ КОМПЛЕКСОВ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ КАРЬЕРОВ
Семинар № 20
Т"% ежим работы вскрышных ком-
-Я- плексов оборудования железорудных карьеров КМА характеризуется, как показывают наши исследования, высоким уровнем динамики, нестабильности нагрузок машин и оборудования, грузовых потоков и т.п. Это происходит потому, что производственные участки горных предприятий, как и сами горные предприятия, являются динамическими системами, в которых происходят непрерывные случайные изменения различных процессов: грузопотоков, нагрузок и перемещений машин и людей, энергопотребления, управленческих
воздействий, а также параметров среды, например, атмосферы, свойств горных пород и т.п.
Следует отметить, что в своей основе эти изменения определяются планограммой работ, которая формируется принятой технологией производства, в первую очередь, технологией основных процессов горного производства - технологией разрушения пород в массиве, что в настоящее время осуществляется буро-взрывны-ми работами, носящими периодический характер, циклическими процессами погрузки разрушенной горной массы, выполняемыми одноковшовыми экскаваторами, и доставки горной массы автосамосвалами и железнодорожными составами - циклическими системами.
Как известно, эффективность работы горного предприятия связана с эффективностью функционирования системы «технология - люди - комплекс машин -среда». Существующие технологии и среда на рабочих местах для уже находящихся в эксплуатации отечественных и зарубежных горных предприятий не слишком отличаются друг от друга, однако показатели их работы существенно различаются. Следовательно, основными причинами недостаточной производительности труда в горнорудной промышленности (в 5-8 раз ниже зарубежных показателей) являются комплексы машин, оборудования и люди (так называемый «человеческий фактор»). Эти причины - наиболее «сильные» факторы системы. Так, если перестают работать люди или по какой-либо причине - машины (отказ из-за их недостаточной надежности или отказы их систем электроснабжения и др.), предприятие немедленно останавливается, а неэффективная работа людей и машин приводит к малоэффективной работе предприятия.
Влияние этих указанных факторов весьма существенно, носит, как показали наши исследования, преимущественно случайный характер и сильно дестабилизирует работу участков.
Как показали исследования, динамика работы комплексов оборудования на вскрышных участках карьеров КМА значительно более высокая и отличается
большей сложностью по сравнению с динамикой комплексов оборудования, занятых в карьерах на добыче руды и железистых кварцитов. Это усложнение вызвано, в первую очередь, тем, что оборудование на вскрыше наряду с чисто вскрышными операциями ведет одновременно и добычу таких полезных ископаемых как мел, песок, щебень и др., входящих в разряд «вскрышные породы». В соответствии с изложенным, вскрышные работы, например, на Стойленском ГОКе ведутся одновременно на трех участках, где сформированы различные комплексы оборудования и ведутся этими комплексами как вскрыша, так и добыча мела и песка, где одновременно также вскрывают месторождение основного полезного ископаемого - руду или железистые кварциты. При этом в результате проведенных исследований было установлено, что наибольшее время, затраченное на проведение тех или иных работ, сложилось в следующие цифры использования комплексов горнорудного оборудования: на всех трех основных вскрышных участках занято добычей песка 50-58,2 %, затем на вскрышу руды и добычу мела затрачивается от 16,7 до 19,4 % всего времени работы. Такая сложная технология ведения вскрышных работ определяет и наличие различных вскрышных комплексов оборудования на железорудных карьерах КМА.
Если расширить понятие окружающей среды, включив туда предприятия, которые оказывают различные услуги ГОКам, обеспечивают, их материально -техническое снабжение, в том числе электроснабжение карьеров, а также организации, которые формируют конъюнктуру спроса на продукцию, то эти последние факторы также очень существенно влияют на динамику работы карьеров. Нестабильное обеспечение за-
пасными деталями и материалами машин вскрышных комплексов приводит, как правило, к значительным простоям вскрышных участков. Вместе с тем, меняющаяся конъюнктура спроса на продукцию ГОКов также приводит к вынужденным простоям как карьеров, так и вскрышных комплексов, в частности. При этом нами было установлено, что вынужденные простои при добыче на карьерах непосредственно связаны с простоями вскрышных участков. Полученные как аппаратурным методом, так и анализом статистических данных диаграммы нагрузок оборудования карьеров позволили сравнить режимы работы этих горных предприятий в период как устойчивой, так и неустойчивой конъюнктуры спроса на продукцию этих предприятий, и показать, что последняя сильно сказывается в области низкочастотной части спектра нагружения оборудования.
Исследования режимов работы вскрышных комплексов показали, что оборудование работает в тяжелом динамическом режиме. Даже при ежесуточном (а не мгновенном) считывании информации о нагрузках полученные коэффициенты вариации нагрузок для различных видов комплексов изменяется в пределах 0,146 - 0,626. Так как при таком считывании информации выпадает спектр нагрузок внутри суток, то указанные коэффициенты будут намного больше, что говорит о сложности и важности решения поставленной задачи -стабилизации режимов работы оборудования.
Автокорреляционный и спектральный анализы нагрузок комплексов оборудования показали, что изменения нагрузок оборудования носят преимущественно случайный характер, но содержат и регулярные составляющие, влияние которых существенно, и устранение
которых сможет заметно стабилизировать режим работы оборудования. Это простои между сменами - 8-20 %, неделями и месяцами - 15 %. При существующей технике и технологии устранение этих составляющих возможно на основе совершенствования организации работ.
Статическая обработка нагрузок для различных условий работы вскрыш-ных участков показала, что в формировании динамики работы оборудования важную роль играют как плановые, так и внеплановые простои, вызванные отсутствием транспорта, электроэнергии, человеческим фактором и др. За период наблюдений за работой вскрышных комплексов на Лебединском ГОКе (1921.03.03) установлено, что значительное время экскаваторов затрачивается на так называемые плановые простои 24,5 -31,2%, в том числе на вспомогательные работы уходит 18-21,4 %. На работу по вскрыше скальной породы затрачивается 9,5-12,8 %, рыхлой породы 9,2-10,7 %. Вскрышные комплексы при этом отвлекаются на погрузку руды (14,4-16 %).
Внеплановые простои достигают 11,6-13,9 %. Причиной внеплановых простоев было, в первую очередь, ожидание или обмен транспорта (44-77.4 %), неисправность экскаваторов, задержки с электроснабжением и т.п. (до 16,9 %).
Снижение уровня динамики работы может быть достигнуто за счет стабилизации процессов, в частности путем совершенствования системы управления и организации производства, но этот очень важный метод имеет свои предельные возможности и эффективен в низкочастотной части спектра нагрузок.
В общем случае высокий уровень динамики режима работы оборудования, вызванный нестабильностью его работы остается высоким из-за циклического характера работы экскаваторов, автотранспорта и железнодорожного транс-
порта, и может быть снижен с переходом на поточные технологии разрушения массива и непрерывный транспорт, что позволит избавиться одновременно и от опасных и экологически весьма вредных буровзрывных работ. Тут, кстати, следует отметить, и тот факт, что получившая наибольшее распространение на открытых разработках буровзрывная технология обладает наряду с отмеченными недостатками, и таки-ми как неполное (до 50 %) использование мощности существующих комплексов оборудования, что также вытекает из циклического режима их работы.
Одной из основ стабилизации ведения горных работ являются новые способы выполнения основного процесса горного производства - разрушение горного массива при выполнении как вскрышных, так и добычных работ. Именно процессом разрушения породного массива в забое начинаются технологические линии горных предприятий, именно в забое задаётся темп и характер потока самой горной массы, определяющих параметры транспортных и других средств предприятия.
Наши исследования показали, что если перенести высокопроизводительный процесс непрерывного дро-бления горных пород любой крепости и абразивности, происходящий в дробилках, в забой для дробления породных массивов на открытых разработках, то тогда это бы позволило избавиться от малопроизводительной циклической технологии ведения горных работ, от буровзрывных операций, от буровых станков, погрузочных машин, экскаваторов и сопутствующей техники и технологии. Не менее важно, это привело бы к существенному улучшению экологической ситуации в районе ведения горных работ, в ближайших городах и
посёлках и сделает технологию горных работ в карьерах поточной.
С нашей точки зрения наиболее перспективным способом разруше-ния горного массива любой крепости и абразивности является способ разрушения массива свободным ударом билой с параметрами роторных дробилок (длина билы 1300 -1500 мм, скорость удара билы о породу до 120 м/с), что может достигаться в нетрадиционных ударных установках так называемого метательного типа, в которых била разгоняется предварительно сжатой мощной пневмопружиной, и наносит удар, энергия которого зависит от давления газа (воздуха) в пневмопружине (5 МПа), может достигать значений до 1,5*106 Дж (150000 кГм), что в 100 - 150 раз больше чем у известных мощных ударных машин традиционного типа с промежуточной ударной массой (гидромолоты фирмы Круппа).
Исследования на моделях таких ударных установок показали, что создание таких мощных мобильных ударных установок возможно и, в том числе, в
1. Красников Ю.Д., Разуваева В.В. Динамика режимов работы вскрышных комплексов железорудных карьеров // Горное оборудование и электромеханика, № 1, 2005.
короткие сроки. Лабораторные исследования ударного взаимодействия билы с породным массивом методом физического моделирования позволили установить, что существуют оптимальные параметры как инструмента, так и формы уступа породного забоя. При которых идет интенсивное разрушение массива в районе уступа и быстрое накопление в нем усталостных повреждений, вызывающих тре-щинообразование в остальной части массива впереди и ниже фронта работ. Что снижает энергоемкость разрушения массива при последующих прохождениях билы в рассматриваемой зоне.
Массовое поточное разрушение горных массивов с помощью мобильных ударных установок нетрадиционного типа с одновременной погрузкой отбитой горной массы на конвейерный транспорт позволят, как показывают расчеты, стабилизировать работу железорудных карьеров, повысить прибыль, производительность труда на предприятиях, улучшить экологическую ситуацию в горнодобывающих регионах.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Красников Ю.Д., Кусков А.Е, Катков
Г.А., Евстигнеев И.А, Разуваева В.В. Взаимодействие породоразрушающего инструмента с горным массивом //Москва, издательство МГОУ, 2005.
— Коротко об авторах -------------------------------------------------------
Разуваева В.В. - аспирантка Московского государственного открытого университета.
