CC BY
13
^упер.П.-ОгУкд: ' <12>
где 31. 3, - соответственно общие эксплуатационные расходы по базовому и предлагаемому вариантам, тыс. руб., - коэффициент, показывающий долю условно переменных расходов в себестоимости перевозки 1 т скальной породы в отвал (обычно на горнодобывающих предприятиях оставляет 0,7-0,75).
Определение экономического эффекта от дозагрузки комплексов ЦПТ будет неполным без учета условно высвобождаемых капитальных затрат (Эу ка/1), которые появляются в результате сокращения транспортных средств (ж.д и автотранспорта) при передачи части их объемов перевозки на ЦПТ. Поэтому полный экономический эффект (Э0) от внедрения дозагрузки составит, тыс. руб.:
у. кап
^о ^ * ^у.кан » к ж ^ж " ка ^а »
(13)
(14)
8ж
(15)
На =
дК
8о
(16)
где Na - количество условно высвобождаемых локомотивосоставов и автосамосвалов соответственно, шт; к^ ка - коэффициент, показывающий долю остаточной стоимости высвобождаемого оборудования (соответственно локомотивосоставов и автосамосвалов); стоимость высво-
бождаемой транспортной единицы, соответственно локомотивосоставг и автосамосвала, тыс. руб; ЛУЖ АУа - сокращаемый объем перевозок соответственно железнодорожным и автомобильным транспортом, тыс. ткм; gж. ga - среднегодовая производительность одной транспортной единицы соответственно локомотивосостава и автосамосвала определенной марки, тыс. ткм/го д.
При дозагрузке рудного комплекса ЦПТ скальной породой дополнительный эффект предполагается получить, используя поданную по комплексу ЦПТ скальную породу для последующей переработки на щебень. Это мероприятие позволяет увеличить экономический эффект в 1,6-2,5 раза. Кроме того, возможно получение дополнительного экономического эффекта за счет продления срока службы ДПП на горизонте установки и сокращении количества перемещений
дпп.
Расчеты, выполненные для Оленегорского и Полтавского комплексов ЦПТ, свидетельствуют о высокой эффективности дозагрузки рудных комплексов скальной породой. При объемах дозагрузки породой в 3 млн т для Оленегорского и Полтавского комплексов ЦПТ расчетный экономический эффект в ценах 1984 г. составляет 1,2 и 1,9 млн руб/год соответственно.
УДК 622.68 - 114
В.Ф. Столяров ИГДУрО РАН
МЕТОДИКА РАСЧЕТА РАЦИОНАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СЛОЖНОГО ГРУЗОПОТОКА
История вопроса связана с формированием концентрационных горизонтов на глубоких карьерах. В период наибольшей интенсивности научно-технической деятельности по проблеме циклично-поточной технологии (1965-1980 гг.) было предпринято несколько попыток решения
этой задачи В 1968 году М.Г. Новожилов разбил се на ряд отдельных задач, включающих оптимизацию параметров: границ перехода с одного вида транспорта на другой; шага переноса концентрационного горизонта; расстояния между пунктами разгрузки в плане; расположения концентрационного горизонта в группе уступов.
Сравнение вариантов при решении отдельных задач здесь производится с помощью экономического показателя общих затрат на перемещение горных пород внутри и по борту карьера Рациональные значения параметров устанавливаются по критерию минимума затрат (3] Данная методика проста и удобна для использования. Но она не учитывает затраты на реконструкцию транспортных систем при переносе концентрационных горизонтов
Внедрение циклично-поточного производства осуществлялось в основном на действующих предприятиях. Поэтому оно предусматривало внесение дополнительных капитальных вложений на реконструкцию транспортных систем карьеров. Чтобы учесть окупаемость капитальных вложений, были разработаны методики, которые использовали для сравнения вариантов величину затрат, приведенных к одному году оценки Оптимальный вариант определялся по их минимуму
У вссх этих методик есть один общий недостаток. Они рассматривают динамичную систему перемещения горных пород как статичную. С одной стороны, это упрощает решение задачи, но. с другой, отрицательно влияет на объективность и достоверность результатов Чтобы устранить этот недостаток, Г П. Воробьев разработал методику выбора концентрационных горизонтов и периода размещения на них перегрузочных пунктов с учетом изменения показателей процесса перемещения горных пород [1].
Недостатком данной методики является противоречие между методом динамического моделирования процесса и статичностью экономического показателя приведенных затрат, принятого для сравнения и оценки вариантов. В 1969 году В С. Хохряковым было выпущено методическое пособие по экономической оценке вариантов открытой разработки с учетом фактора времени В нем отмечалось, что «...оценивать вариант по сроку окупаемости нельзя, если в течение рассматриваемого срока годовые затраты колеблются, а также если производятся дополнительные капитальные вложения» [5].
В результате изучения достоинств и недостатков различных подходов к решению задачи формирования концентрационных горизонтов сложных грузопотоков мы пришли к выводу о необходимости разработки принципиально новой методики, в которой могут быть использованы следующие методические положения, наработанные другими авторами:
- целесообразность, время и расстояние передвижения перегрузочного пункта определяются экономией расходов в результате уменьшения расстояния доставки горных пород с рабочих уступов;
- оптимальный вариант находится путем сравнения экономии расходов на перевозку груза автосамосвалами и дополнительных затрат на реконструкцию транспортной системы при передвижении перегрузочного пункта.
Важнейшим вопросом, на который нам предстояло ответить при разработке методики, был выбор показателей для сравнения вариантов. Новым направлением в методологии функционального подхода является использование физических показателей. Например. Ю И. Лель предлагает оценивать транспортные системы глубоких карьеров с помощью физических показателей энергетической эффективности, включающих величину удельных затрат первичных энергорссурсов и коэффициент полезного использования энергии [2].
В нашем случае необходимо объединить различные виды физических показателей. Поэтому более целесообразным будет использование величины общих затрат на перемещение горных пород, реконструкцию транспортной системы и передвижение перегрузочного пункта Как целое она включает элементы капитальных и эксплуатационных затрат. В динамичной системе сложного грузопотока связь между ними устанавливается при помощи количественного свойства продолжительности расчетного периода Т.
Рациональные значения параметров системы определяются в результате решения системы уравнений (1). В ней рассматриваются только те виды затрат, которые непосредственно связаны с изменением параметров карьерных грузопотоков. Первое уравнение представляет собой целевую функцию оптимизации параметров сложного грузопотока, обслуживаемого различными видами транспортных средств С помощью второго уравнения производится построение целевой функции Третье >равнение является условием целесообразности проведения реконструкции транспортной
системы. а четвертое - условием эффективности расположения перегрузочного пункта на временно нерабочем борту карьера:
\ Е
О,
Д Е
/г,
Г - 2 Т £ О,
п
т-тъ 0.
дс
]ТП
- Е
(1)
где - величина абсолютной разности возрастания расходов на перемещение горных пород
автосамосвалами и затрат на реконструкцию транспортной системы при /-м месте расположения концентрационного горизонта за время Т„: ^¡т„ - возрастание расходсв на перемещение горных пород автосамосвалами при у-м месте расположения концентрационного горизонта за время 7л; ЕР - затраты на реконструкцию транспортной системы: Т - продолжительность периода оптимизации параметров сложного грузопотока; Т„ - продолжительность л-го цикла перегрузки горных пород с одного вида транспорта на другой; Тк продолжительность консервации рабочего борта при оптимальном режиме горных работ.
—-^ Элемент формирования матриц
I
Й«СД ¿¡1МНЫ\
Блок-схема определения рациональных значений параметров управления сложного грузопотока
Наиболее сложная операция - построение целевой функции, аргументом которой является время. Зависимость между временем, расположением концентрационного горизонта и продолжительностью периода оптимизации параметров технологического процесса устанавливается при
помощи динамического коэффициента кОн определяется в результате решения системы уравнений вида
г,«г+10у. 1*/*7\
(2)
'о/ =
. \SJSJ.
'аЫ
где /у - время перевозки горных пород приу-м расположении концентрационного горизонта; 'о ;
- начало работы при у-м расположении концентрационного горизонта: И, - высота рабочего у ступа; у, J - номер снизу вверх и количество вариантов расположения концентрационного горизонта относительно рабочих уступов, с которых производится доставка горных пород на перегрузочный пункт.
При решении системы уравнений (2) используется следующий прием. Для всех вариантов расположения концентрационного горизонта величина динамического коэффициента находится с помощью системы переменных координат . Их оси параплельны осям постоянной системы
координат 0/, а координаты начала определяются в зависимости от порядкового номера концентрационного горизонта. Область значений величины динамического коэффициента может быть представлена в виде матрицы размера J *Т, количество строк которой соответствует количеству вариантов расположения концентрационного горизонта, а количество столбцов - продолжительности периода оптимизации:
'22
'72
'1Г
2 Г
Л /
Чтобы упростить расчеты, различные зависимости целевой функции аппроксимируются иррациональной функцией квадратного корня из квадратного трехчлена:
(3)
где величина средневзвешенного расстояния перевозки горных пород автосамосвалами в /-ом году при у-м расположении концентрационного горизонта; [/>*.] т - предел ее возрастания в конце периода оптимизации параметров сложного грузопотока Значение предела возрастания величины в выражении (3) определяется следующим образом:
Ыг=Ы„-
* рт
Теперь, когда мы знаем, как определяются все постоянные и переменные величины выражения (3), область значений величины также может быть представлена в виде матрицы размера J хТ у количество строк которой соответствует количеству вариантов расположения концентрационного горизонта, а количество столбцов - продолжительности периода оптимизации:
'12
*22
\LJ 1 LJ 2
... L
... I
1Г
2Г
... L
JT /
Возрастание расходов на перемещение горных пород автосамосвалами представляет собой функцию многих переменных. Для аргумента / определенностью является переменная величина 7'„, для которой определенностью является общий физический показатель В свою очередь, для величины определенностью являются отдельные физические показатели: масса перемещения груза в единицу времени, производительность труда, потребление энергии и материалов.
Чтобы установить связь между переменными целевой функции, возрастание расходов на перемещение горных пород автосамосвалами приу'-м расположении концентрационного горизонта относится по времени к продолжительности цикла их перегрузки на конвейер В качестве исходных данных здесь используются элементы матрицы величины ¿;1.
Известно выражение для определения себестоимости 1 ткм перевозки горных пород автосамосвалами, величина которой является функцией расстояния перевозки |4]. Объединив его с выражением (3), получим формулу дли расчета величины возрастания расходов на перемещение горных пород автосамосвалами при у-м месте расположения концентрационного горизонта за время п-го цикла их перегрузки на конвейер:
Д С
)Т„
= т
se
•kl^"O-O^i.-tJ-l
(4)
71=1
где [ск ]т - себестоимость 1 ткм при исходном рациональном значении расстояния перевозки горных пород т-го типа автосамосвала; кп - коэффициент, характеризующий долю условно постоянных расходов в эксплуатационных затратах поданному виду транспорта.
Область значений величины может быть представлена в виде матрицы размера
* 7Я, количество строк которой соответствует количеству вариантов расположения концентрационного горизонта, а количество столбцов - продолжительности цикла передвижения перегру-
зочного пункта:
(АСу,) =
дс21 дс22
дсУ1 дс,2
дч ДС2_
д с
Реконструкция транспортной системы предполагает передвижение перегрузочного пункта с одного места на другое. Кроме того, возможны передвижение и удлинение конвейерных линий. В общем виде затраты на реконструкцию транспортной системы могут быть определены при помощи выражения
Ep-E.+Kj,,
(5)
где Еп - затраты на передвижение перегрузочного пункта, конвейеров и др. технических средств транспортной системы карьера; К, - капитальные затраты на удлинение конвейерных линий Прямые затраты на передвижение технических средств относятся к циклу передвижения и являются для него постоянной величиной Еп = const. В случае, когда при передвижении на новое место конвейерные линии не удлиняются (К) = 0) , величина затрат на реконструкцию транспортной систе-
мы также будет постоянной (Ер = const/ В случае удлинения конвейерных линий она является функцией Ер ( Kj). Переменная этой функции связана с расположением концентрационного горизонта зависимостью
sin/?
где кs - удельные капитальные затраты на 1 м конвейера с лентой; р - угол наклона конвейера Область значений функции Ер ( К, ) может быть представлена в виде матрицы-столбца размера
7x1:
ы-
'f 4
ЕР\
-Я 2
Epj \ /
На этом построение целевой функции 'заканчивается. Теперь мы можем представить область ее значений в виде матрицы размера J х Тп . количество строк которой соответствует количеству вариантов расположения концентрационного горизонта, а количество столбцов - продолжительности цикла передвижения перегрузочного пункта. Она получена в результате поэлементного вычитания из каждого столбца прямоугольной матрицы (Д^/Т„) матрицы-столбца ( Ер ):
к -ер\ Кг 'ер\ - -ЕР\ \
<Д£,Г ) = 1'п к К -еР2\ ...
к. V ~£pj\ - ~EPJ У
В соответствии с целевой функцией оптимальные значения параметроз сложного грузопотока будут у ближайшего к нулю абсолютного значения разности затрат. Номер этого элемента в столбце матрицы соответствует оптимальному расположению концентрационного горизонта, а номер в строке - оптимальному значению величины Т„ Оптимальное значение другого главного параметра, величины , находится по тому же адресу в ее матрице.
На завершающем этапе производится проверка оптимального значения величины Тп по условиям целесообразности реконструкции транспортной системы и эффективности расположения перегрузочного пункта на временно нерабочем борту карьера. Если найденное значение удовлетворяет обоим условиям, то оно является рациональным. Все эти операции могут производиться как в ручном, так и в машинном режиме.
Формирование концентрационных горизонтов в карьере осуществляется в результате последовательного решения отдельных задач, включающих.
• установление границ между независимыми грузопотоками в карьере;
• выделение группы рабочих усту пов, откуда производится доставка горных пород в приемные устройства перегрузочного пункта;
• выбор рационального значения расстояния перевозки горных пород по условиям эффективной эксплуатации данных типов и марок автосамосвалов:
• определение рациональных значений параметров сложного грузопотока для первого цикла перегрузки горных пород с одного вида транспорта на другой;
• определение шага передвижения перегрузочного пункта в результате повторного решения этой задачи для (п+1) цикла;
• решение двух последних задач для Л^-го количества циклов перегрузки горных пород с одного вида транспорта на другой.
Решение трех первых задач осуществляется на уровне формирования транспортных систем карьера Здесь следует руководствоваться методическими положениями, изложенными в трудах М.Г. Новожилова, М.В Васильева, В.Л. Яковлева и др. Остальные задачи могут быть решены с помощью методики, разработанной автором.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Воробьев Г.П. Исследование технологических параметров дрэбильно-конвейерных комплексов для условий железистых кварцитов КМ А (На примере Стойленского карьера): Дис ... канд. техн. наук / ИГД МЧМ СССР. - Свердловск. 1974. - 165 с.
2. Лель ЮМ. Проблемы позышения энергетической эффективности открытой разработки месторождений полезных ископаемых // Проблемы геотехнологии и недроведения. (Мельниковские чтения): Доклады Международной конференции. 6-10 июля 1998 г. - Т.2. - Екатеринбург: УрО РАН, 1998. - С. 118-121.
3. Новожилов М.Г. Проблемы транспорта при отработке глубоких карьеров Криворожского бассейна // Перспективы развития карьерного транспорта. - Тр. ИГД МЧМ СССР. - Вып. 20. - 1968. - С. 32-40.
4. Разработка рекомендаций по выбору видов карьерного транспорта и нормативной базы к ним. Раздел: разработка системы нормативов капитальных вложений и эксплуатационных расходов по каждому виду карьерного транспорта.: Отчет / Гипроруда. Рук. Козлов В.И. Заказ 5058-84/34. Инв.№ 10845 ПК. - Л.. 1984.-88 с.
5. Хохряков В.С. Экономическая оценка вариантов открытой разработки с учетом фактора времени: Методическое пособие для студентов специальности «Технология и комплексная механизация открытой разработки месторождений полезных ископаемых» - Свердловск: Изд-во СГИ. 1969. - 40 с.
УДК 622.625.28.01
С.Л. Фесенко, Ю.А. Бахтурин, A.A. Чиркин ИГД УрО РАН
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ КОЛЕСА С РЕЛЬСОМ В УСЛОВИЯХ КАРЬЕРОВ
В практике карьерного железнодорожного транспорта достоверная информация о фактически реализуемых значениях коэффициента сцепления колеса с рельсом при торможении является весьма важной, так как с ростом глубины карьеров обостряется проблема повышения крутизны съездов. Для безопасного спуска поездов в карьеры они должны обладать высокоэффективными тормозными средствами, предельный уровень тормозной силы которых ограничивается коэффициентом сцепления колеса с рельсом (1,2]. Комплексы тормозных средств карьерных поездов включают пневматический поездной автотормоз, электродинамический и магнито-рельсовый тяговых агрегатов. Основным поездным тормозом все же остается пневматический автотормоз, к которому условиями безопасности предъявляются требования обеспечения остановки гружёного поезда, движущегося на уклоне 60 %о со скоростью 30-35 км/ч. При этом тормозной путь не должен превышать 300 м.
Обеспечение безъюзового торможения возможно при соблюдении условия
<ркЪК<,ч/2Р. (1)
где <р, - коэффициент трения тормозных колодок; X А" - суммарная сила нажатия тормозных колодок на ось, Н; 2Р - нагрузка от оси на рельс. Н; ^ - реализуемый коэффициент сцепления колеса с рельсом.
