Надежность и оптимизация горно-транспортной системы Текст научной статьи по специальности «Математика»

---------------------------------------- © К. Хавалболат, Ц. Нанзад,

2005

УДК 656.13

К. Хавалболат, Ц. Нанзад

НАДЕЖНОСТЬ И ОПТИМИЗАЦИЯ ГОРНО-ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ

Семинар № 16

онголо-Российское горно-обога-

тительное предприятие “Эрдэнэт” играет значительную роль в социальноэкономической сфере нашей страны, на протяжении более двадцати лет своей деятельности обеспечивает высокие производственные и экономические показатели и входит в число десяти ведущих предприятий мира по добыче и переработке медно-молибденовых руд. За период разработки из карьера удалено около 210 млн м3 горной массы и добыто 300 млн т. Система разработки транспортная с вывозкой пород во внешние отвалы. Высота уступа 15 м, минимальная ширина рабочих площадок 50 м, минимальный фронт работ для одного экскаватора 100 м. Основное технологическое оборудование: экскаваторы ЭКГ-10 и ЭКГ-8И; буровые станки СБШ-250МН; бульдозеры CAT D8, D9, D10; автогрейдеры 160.Парк технического автотранспорта насчитывает 20 автосамосвалов БелАЗ-7512 грузоподъемностью 120 т, 2 автосамосвала "САТ-785В" грузоподъемностью 136 т и 3 автосамосвала НЭ-785 «Komatsu» грузоподъемностью 78 т. С расширением мощности карьера ГОКа “Эрдэнэт” по горной массе, понижением горных работ, актуальной стала проблема технического перевооружение карьера, в первую очередь экскаваторного парка и парка технологического автотранспорта.

Погрузочно-транспортные работы представляют собой основной процесс горного производства при транспортной системе разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом. Качество их осуществления предопределяет производительность и экономическую эффективность функционирования структур комплексной механизации. На открытых разработках Монголии и многих стран мира применяется цикличная технология с использованием одноковшовых экскаваторов и колесных видов транспорта, преимущественно большегрузных автосамосвалов. Не-

смотря на повсеместное усложнение горнотехнических условий разрабатываемых месторождений, рост глубины карьеров и увеличения долевого участия других неблагоприятных факторов масштабы применения одноковшовых экскаваторов и автосамосвалов увеличиваются.

Одним из радикальных путей повышения эффективности работ горно-транспортных систем является техническое усовершенствование подвижного состава автомобильного транспорта и погрузочно-разгрузочных средств, внедрение прогрессивной технологии, совершенствование организаций горно-транспортных работ.

Под организацией производства погрузочно-транспортных работ понимают систему мер, направленных на достижение слаженности и ритмичности функционирования погрузочнотранспортной техники в пространстве и времени. Здесь очень важным является логистический подход к организации автотранспортных работ горно-транспортной системы. Поэтому целесообразно рассмотреть некоторые основные положения логистического и системного анализа применительно к горно-транспортным системам карьера.

Логистический метод заключается в том, что основной составляющей частью перевозок должно стать проектирование оптимального перевозочного процесса. Под этим понимается поиск наилучших организационных и технически возможных решений, обеспечивающих максимальную эффективность перевозки грузов от места их производства до места потребления. Основными принципами логистики являются:

• принцип оптимальности;

• принцип системности;

• принцип иерархии;

• принцип интеграции;

• принцип формализации.

Основу системного анализа составляет функциональный подход к объектам, который подчинен задачам оптимизации изучаемых процессов.

По определению А. А. Кулешова [1] погрузочно-транспортная система объединяет не только орудия труда, но и те звенья, свойства которых в определенной степени зависят от свойств самих орудий труда. Теория системы гласит, что всякая система состоит из подсистем. Любая система является подсистемой некоторой системы. Принимается, что любая система может быть описана в терминах системных свойств и связей.

На рисунке показана принципиальная схема организации погрузочно-транспорт-ных работ карьера “Эрдэнэт”.

Под грузообразующими пунктами понимаются вскрышные, добычные забои и погрузочно-транспортные машины, а под грузопогла-щающим пунктам понимаются отвал и склад продукции.

Согласно структурной блок-схеме (рисунок) математическая модель иерархической системы в общем виде может быть записана уравнениями.

[/V, ]х [ + + ...хк +...X” ] + [В,]• и = 0 (1)

[У] = [С2]х [х, + X,2 + ...Хк +...X”] + [В2]х и = 0

где и- вектор входных переменных системы; Х^ - вектор-входных переменных к-го элемента,

кроме и; [V, ] [в, ], [ы2 ], [В2], -эквивалентные

матрицы преобразования системы.

Для иерархической системы, которая рассматривается как линейная, что подтверждено статистическом анализом, связь входных и выходных величин в общем случае имеет вид:

[У ] = Мх[Х ] [2]

Применение статистического метода для нахождения коэффициентов матриц преобразования операторов приводит к необходимости

ХХк +Т1Аса(ХЛ

О] —> О2

использования методов планирования эксперимента. Учитывая большое число входных и выходных параметров системы, а также ее линейность для нахождения корреляционных уравнений целесообразно применять дробный факторный план:

(3)

где а0 - свободный член уравнения; а; - числовые коэффициенты; х;хкхс - взаимодействующих факторов; ]- порядковый номер взаимодействующих факторов; ак коэффициент взаимодействия, а отражает тройное взаимодействие.

Таким образом, решение задач оптимизации иерархических систем карьерного транспорта сводится к решению линейных уравнений [1] с учетом уравнения [3] с заданными значениями входных параметров.

Применительно к оптимизации систем карьерного транспорта задача состоит в нахождении экстремальных значений следующих основных величин: производительность системы, приведенных и капитальных затрат погрузочно-транспортных систем.

Здесь определения производительности системы для карьеров является важным шагом в проектной и производственной работе. Он должен производится на основе учета масштаба горных работ, соответствия горнотехническим условиям. Поэтому необходимо рассматривать влияние фактора надежности на производительность комплекса. Надежность системы зависит от надежности подсистем и их простоя. Простой систем, в которых машины взаимодействуют последовательно и имеют два возможных состояния: нормальное и восстановление

Состояние каждой машины, всей подсистемы и их производительность могут быть описаны распределением Бернулли. Распределение производительности системы является дискретным. Показатель надежности для определения производительности системы является 1 интегральных коэффициент го-

Принципиальная схема организации погрузочно-транспортная работа

карьера: I - грузообразующий пункт; II -грузопоглащающий пункт; III - перевозочный комплекс; ”(1) - грузопоток перевозочного комплекса^ - транспортная продукция; О1,О2 - операторы

+

Конечные результаты горно-транспортного система для карьера ГОКа “Эрдэнэт

Экскаватор Автосамосвал Бульдозер Буровой станок

Марк число Производительность, т/час марк число Производи- тельность, т/час крам число крам число

1511 5 2971.82 НБ-1200 15 547.12 АУ0-250 10 СБР-250 11

2100БЬ 4 4007.66 НБ-1200 17 427.28 Б8Я 7 СБР-250 9

ЭКГ-10 5 3508.31 БелАЗ-7512 14 439.14 Б10Я 8 СБР-250 8

товности подсистемы.

Так мы разработали программ и порядок для оптимизации горно-транспортной системы на основе выше указанных принципа с использованием системы БЕЬРНІ, апробировано на примере карьера “Эрдэнэт”. В данной модели включены все основные технологические процессы в единой цепочке:

буровзрывные работы - выемочно-погрузочные работы-транспортирование - разгрузочно-отвальные работы.

Порядок оптимизации горно-транс-портной системы является:

• в зависимости от мощности карьера выбирается тип экскаватора на основе имеющихся аналогов;

• выбирается тип автосамосвала наиболее соответствующего данному экскаватору по сопряженным рабочим параметрам

• производится логистическое моделирование системы

• окончательно выбирается оптимальная система с учетом значения целевой функций и критериев, характеризующих систему

В качестве примера показаны 3 варианта из наиболее оптимальных сочетаний комплекса оборудования (таблица) и их показатели интегральные надежности был 0,92 и маневренности 0,95, стабильности 0,96.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Миротина В.И., и другие. Транспортная логистика. - М.: Экзамен, 2003. - 510 с.

2. Кулешов А.А. Мощные экскаваторноавтомобильные комплексы карьеров. - М.: Недра. 1980.

3. Проект доведения обьемов добычи и приработки руды на предприятии Эрдэнэт до 25 млн.тонн руды в год М.: Гипроцветмет, 1990.

4. Нанзад Ц., Пурэвтогтох Б., Хавалболот К.И

др. Моделирование и выбор оптимального сочетания погрузочно-транспортного комплекса в условиях ГОК-а

“Эрдэнэт”. УБ.: 2002.

— Коротко об авторах ----------------------------------

Хавалболат К. - магистр, МонГУНиТ.

Нанзад Ц. - доктор технических наук, профессор, МонГУНиТ.