CC BY
38
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНО-ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ СОПРЯЖЕНИИ ЦИКЛИЧЕСКИХ ВИДОВ ТРАНСПОРТА
Т. Г. Ракаева*, П. В. Плехов
Пермский национальный исследовательский университет Россия, 618404, г. Березники, ул. Тельмана, 7
* email: kosheva.tatjana@mail.ru
Рассмотрены параметры транспортно-перегрузочной системы при сопряжении циклических видов транспорта и их влияние на бесперебойную работу системы открытого карьера.
Ключевые слова: карьер, управление, транспорт.
STUDY OF PARAMETERS OF TRANSPORT OVERLOAD OF THE SYSTEM WHEN PAIRING IS CYCLIC MODES OF TRANSPORT
T. G. Rakaeva*, P. V. Plehov
Perm national polytechnic research university 7 Telmana St., 618404, Berezniki, Russia
* email: kosheva.tatjana@mail.ru
Parameters of transport and handling system of opencast mining are described. Their influence to robust working of opencast mining is given.
Keywords: opencast mining, control, transportation.
Добыча полезных ископаемых занимает одно из значимых мест в развитии Пермского края. При разработке месторождений полезных ископаемых одной из составляющих себестоимости готовой продукции являются затраты на транспортирование горной массы. В основном транспонируемая горная масса - это горная порода (ГП) засоренная вредными примесями (глина, песок и прочее - не кондиции). Например, известняк, мрамор или гранит для стройматериалов. Прежде чем отправить на рынок сбыта добытые полезные ископаемые от них необходимо отделить вредные примеси, которые в свою очередь должны быть направлены в так называемый отвал пустых пород. На одном из карьеров Пермского края организован опытный перегрузочный пункт для разделения горной породы на чистые и засоренные фракции. При внедрении перегрузочного пункта в транспортном плече добавятся дополнительные транспортные магистрали, которые могут обусловить увеличение затрат на транспортировку горной массы. Возникает вопрос - «как рационально обеспечить работу перегрузочного пункта и где его расположить относительно перерабатывающего производства в готовую для сбыта продукцию (дробильно - сортировочная фабрика), добычных забоев карьера и отвала пустых пород?», что позволит использовать подвижной состав с минимальными транспортными затратами.
Суть проблемы специалистами карьера предложено решить на основе теории систем массового обслуживания (СМО). Расчеты выполнялись по известным математическим методам применяемых при погрузочно-разгрузочных работах [3,4] в основном в ручную, что может обусловить ошибки из-за их громоздкости, математических упрощений и преобразований.
В настоящей статье предлагается постановку первоочередной задачи и пути ее решения определить с использованием современных программных технологий.
Как известно первоочередной задачей является бесперебойное функционирование перегрузочного пункта. В сферу
деятельности исследуемого опытного перегрузочного пункта включены следующие функции:
• приемка горной породы;
• разделение ее на засоренные не кондициями и чистые породы;
• складирование очищенной ГП;
• складирование не кондиций;
• погрузка и транспортировка очищенной породы на ДСФ;
• погрузка и транспортировка не кондициив отвал пустых пород.
При этом необходимо минимизировать простои автотранспорта и обеспечить непрерывную отгрузку ГП на ДСФ. Специалистами карьера с этой целью рассматривались два варианта перегрузочной системы (ПС). Первый вариант - это когда ПП является стационарным и объем складирования очищенной породы ограничен. И второй вариант - это когда ПП передвижной, что позволяет создать складирование очищенной породы теоретически неограниченным^]. Рассмотрим оба варианта.
а) 6)
Рис. 1. Схема расположения ТПС а) стационарное расположение установки по разделению горной породы; б) передвижное расположение установки по разделению горной породы
34
Juvenis scientia 2016 № 2 | ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
На рис.1 приведены структурные положения, где происходит разделение ГП.
Первое - когда перегрузочный пункт (ПП), установлен стационарно и взаимодействие системы исследуется в виде структуры изброженной на рис.1(а). Схема предусматривает:
• выгрузку ГП в приемный бункер,разделительной установки, сконструированной в ПП;
• разделение ГП на чистые и засоренные;
• загрузку АТ непосредственно из разделительной установки ПП;
• транспортирование конвейером из под разделительной установки и складирование не кондиций в отдельный навал.
Складская емкость в данном случае по вместимости ограничена бункером ПП.
Второе - когда перегрузочный пункт передвижной и складирует очищенную горную породу в штабель вдоль передвижения ПП. В этом случае взаимодействие системы рассматриваются в виде структуры изображенной на рис.1(б). При этом загрузка АТ очищенными породами осуществляется погрузочной техникой из продольного штабеля, например колесным погрузчиком. В этом случае бункером ограниченной вместимости можно пренебречь, так как вместимость штабеля, как отмечалось, может быть теоретически неограниченной.
Основная задача ПС - обеспечить бесперебойную работу первого звена автомобильного транспорта. В первом и во втором случаях это требование выполняется по-разному из-за возможностей складирования ГП. Увеличение объема складирования снижает простои сопрягаемых звеньев транспорта 1 и 2, соответственно снижает зависимость друг от друга. В то же время теоретически неограниченный штабель на самом деле должен иметь определенный объем с целью минимизации затрат на его строительство и дальнейшей эксплуатации. Следовательно, требуется определить его вместимость, обеспечивающую бесперебойную работу второго звена.
Немаловажное значение имеет частота поступления АТ на разгрузку (первое звено), то есть интенсивность поступления ГП в первое звено. В случае, когда интенсивность высока, АТ с горной породой будет простаивать, из-за ограниченности производительности разделительной установки и ограниченном объеме приемного бункера. В другом случае наоборот разделительная установка будет простаивать. Аналогично и во втором звене - при высокой интенсивности поступления АТ на загрузку очищенной породой, погрузочная техника может не справляться с обслуживанием АТ. Поэтому анализ общей ТПС вызывает определенные трудности. Следовательно, для удобства общую ТПС целесообразно разбить на локальные подсистемы с возможностью проведения их анализа как систем независимых:
1) карьер - АТ - ДСФ, отвал пустых пород, ПП;
2) приемный бункер - разделительная установка;
3) АТ - разделительная установка - АТ;
4) АТ - разделительная установка - штабель очищенной ГП - погрузочная техника - АТ;
5) разделительная техника конвейер транспорт (КТ) - навал не кондиций;
6) погрузочная техника - АТ - ДСФ - отвал пустых пород.
Как отмечено, успешная работа всей системы зависит от
интенсивности поступающей на ПП горной породы, тогда ее можно определить из простого выражения:
где М = ^ - ^ (^ > у - интервал времени между поступле-
ниями ГП на разгрузку (1 звено АТ); Q(tl), Q(t2) - количество ГП, поступившей к моменту времени
Соответственно мгновенная интенсивность непрерывного грузопотока составит:
д = 1ш [<?(/ + Дг)-£(/)]/ ¿г = ¿О Ж
(2)
Естественно в период рабочей смены могут возникнуть случайные простои, обусловленные нестабильностью горных работ в забое, работой АТ и собственно работой перегрузочного пункта.
Обозначим периоды простояв работе ТПС- тпр.
Как отмечалось, для уменьшения периодов простоя -тпр в общем времени смены является увеличение на ПП емкости складирования очищенной ГП и увеличение производительности транспорта выходного звена. Имея значительный запас очищенной ГП в продольном штабеле, отгрузка ее потребителю уже не будет зависеть от входного звена и работы самого ПП, но будет зависеть от работы АТ на выходном звене. Для обеспечения максимального эффекта необходимо знать зависимость времени простоев ТПС от объема продольного штабеля очищенной ГП и процессов погрузки и перегрузки ГП, которые являются случайными. Следовательно, их можно исследовать вероятностными методами с использованием адекватных математических моделей. [4].
На рис. 2. приведена блок-схема модели расчета вероятностных состояний ТПС при сопряжении цикличных видов карьерного транспорта (автомобильно-автомобильный транспорт).
Рис. 2 Блок схема модели
Известно, что работа автотранспорта при перевозке груза является грузопотоком периодического (дискретного) действия и его можно охарактеризовать либо моментами поступления определенных объемов ГП либо временем его отсутствия.
В первом случае условно обозначим моменты поступления ГП через ^.Лп, промежутки между поступлением - т^ т , т ,...т .
2' 3' п
В общем случае интервалы времени являются случайными и, согласно теории вероятностей их можно рассматривать как независимые одинаково распределенные случайные, а для описания грузопотока достаточно знать распределения вероятностей случайной величины т и величину горной массы Qвх. С этой целью составлен алгоритм решения (рис. 2).
Основными исходными технологическими показателями ТПС являются:
• производительность ТПС по входному грузопотоку ГП -
а;
• производительность ТПС по очищенной ГП-а о;
• величина отходов ГП, передаваемых в навал не кондиций ленточным конвейером - ак;
• величина грузопотока во вторую фазу обслуживания ТПС - а'с;
(3)
• вместимость бункера ТПС - W.
При принятом на карьере конструктивном исполнении ТПС общая вместимость - W может быть предусмотрена в виде:
1) накопления ГП только в бункере;
2) накоплением частично в бункере - W6;
3) частично в продольном штабеле - Wш.
При сохранении баланса общая вместимость складывается из накопленной ГП частично в бункере и частично в штабеле (4).
W=W*+W„
(4)
Z км. 1.0, 2.5, 5.0 Асм т/см
W т 1 4a/ 3 4a, 8 4a/ 12 qa
• грузоподъемность автосамосвалов - qa;
• средний интервал прибытия автосамосвалов на разгрузку - т;
• расстояние транспортирования между подсистемами процесса - L;
• и связанное с ним время рейса автосамосвалов -(тр)
• количество транспортных средств - ^р.
Диапазон варьирования исходных показателей приведен в табл. 1.
Эксплуатационные параметры ТПС можно характеризовать выходными параметрами вероятностных состояний системы:
• Ро - вероятность того, что в ТПС отсутствует ГП, определяющая простои оборудования и задержку отгрузки очищен-нойгорной породы;
• Рп- вероятность того, то ТПС переполнена ГП, определяющая простои автомобильного транспорта в первом звене (входной поток груза);
• Рр - рабочая вероятность, определяющая промежуточное (рабочее) состояние ТПС, когда вместимость W не пуста и не переполнена.
Эксплуатационная сменная производительность системы - Асм определяется функцией вероятностных состояний системы Р и Р .
о п
Результатами моделирования и программного продукта являются зависимости Рр = f(W), Ро = f(W), Р = f(W) при варьировании исходных параметров Qc, Q^ qa, mT, Z. На основании полученных значений вероятностей можно будет определить вместимость приемного бункера и продольного штабеля очищенной горной породы, а также расстояние транспортирования груза с рабочих горизонтов карьера до перегрузочного пункта, обеспечивающие оптимальные эксплуатационные показатели.
ЛИТЕРАТУРА
1. Потапов М. Г. Карьерный транспорт М.: Недра, 1982. 347 с.
2. В.М. Акулиничев Математические методы в эксплуатации железных дорог. М.: Транспорт, 1981. 223 с.
3. Ананьин Г.П., В.А. Голутзин В.А., Гуляев О.К. Погрузочные и разгрузочные пункты подземного транспорта. М.: Недра, 1980 300с.
4. Юдин А.В., Кошев Г.Я. Параметры передвижной виброгрохо-тильной установки для карьеров // Горный журнал: Изв. ВУЗов. 1996. №3-4. С. 92-96.
Поступила в редакцию 15.02.2016
Таблица 1
Варьируемые и расчетные показатели системы
Исходные параметры Размерность Пределы варьирования Расчетные показатели Размерность
Qc т/ч 500, 1000, 2000 P p -
Qo т/ч 0.7 Qc, 0.6 Qc, 0.5 Qc Po -
qa т 40, 75, 110 Рп -
mr мин. 1-5, 2-10, 3-15 N тр шт.
