Оперативное управление автомобильным транспортом в карьере на основе приведения горнотехнических условий транспортирования к интегральному показателю Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

И.И. Вашлаев

ОПЕРА ТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫМ ТРАНСПОРТОМ В КАРЬЕРЕ НА ОСНОВЕ ПРИВЕДЕНИЯ ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ К ИНТЕГРАЛЬНОМУ ПОКАЗАТЕЛЮ

Основным видом технологического транспорта при добыче полезных ископаемых открытым способом остается автомобильный. Он используется для перевозки примерно 80 % всей горной массы во всем мире. В России и странах СНГ удельный вес карьерного автотранспорта с учетом всех подотраслей горнодобывающей промышленности приблизился к 75 % и в ближайшей перспективе будет расти за счет расширения открытого способа добычи угля [1].

Из-за несовершенства организации процесса грузоперевозок, компании горнодобывающей отрасли, могут терять до 25 % чистой прибыли, не говоря уже о косвенных убытках. Вопросам оперативного управления автомобильным транспортом в карьере, определению его производительности при перемещении горной массы, расходу горючего уделено в научной литературе весьма большое внимание. Применялись различные подходы, и получены интересные результаты. Однако актуальность данной проблемы сохраняется. На наш взгляд, сложность решения поставленных задач обусловлена динамикой горнотехнических параметров карьера (глубина карьера, свойства пород, длина транспортирования горной массы, уклон трассы и др.). Для более простого и эффективного управления процессом множество факторов по возможности следует выразить через интегральный показатель. И таким показателем для процесса автотранспортирования неслучайно выбрано приведенное к горизонтальному эквиваленту расстояние транспортирования горной массы. В работе [2] отмечалось увеличение длительности простоев автосамосвалов под погрузкой с уменьшением глубины разработки. Данную закономерность в продолжительности простоев авторы объясняли тем, что водители предпочитают малые расстоя-

ния транспортирования, не раскрывая сущности проблемы. На самом же деле суть заключалась в следующем: с глубиной увеличивается высота подъема горной массы на 1 м пути. А так как нормы не учитывали данный фактор, а время рейса при меньшей высоте подъема на 1м пути соответственно меньше, то для водителей более выгодными являлись более короткие расстояния.

Впервые стали учитывать высоту подъема (спуска) горной массы через коэффициент приведения в единых нормах выработки на экскавацию и транспортирование горной массы автосамосвалами [3]. Надежность принимаемых решений возросла, но недостаточно и поэтому предложено коэффициенты приведения высоты подъема (спуска) уточнять [4] для конкретных горнотехнических условий.

В работе [5] даны более надежные формулы определения коэффициентов приведения наклонного участка дороги к горизонтальному эквиваленту, которые получены исходя из усло-вия равенства энергий, необходимых для перемещения груза на наклонном участке и горизонтальном. Через коэффициенты приведения учитывается удельное основное сопротивление движению (качество дорожного полотна), уклон элемента про-филя участка, коэффициент использования грузоподъемности и коэффициент тары автосамосвала (технические параметры транспортного средства). В единых нормах выработки [3] ко-эффициент приведения к горизонтальному пути зависит только от длины трассы и при движении на подъем изменяется в пре-делах 10.0-14.0, а при движении на спуск 6.5-9.5.

Проведенное изучение изменения коэффициента приве-дения высоты подъема (спуска), установленное по энергетиче-скому критерию, выявило, что значения коэффициента нахо-дятся в более широких пределах. При движении с грузом на подъем оно варьирует от 6 до 34, а при движении на спуск - от "минус" 21 до 9.

Автомобильную трассу [6] предложено оценивать по формуле

ЬПр = ЬпрФоср 1Фов, м

где ЬБ - базовое приведенное расстояние транспортирования, м; ^ - приведенное расстояние транспортирования, учитывающее

фактическое состояние дорожного покрытия трассы,

т =у т + 0.001Уг т э , м,

Л-^Пр ] 4-^1 ]^/ ]^'/ =

7=1 7=1

Ь, \., э - соответственно длина (м), уклон (%о) и коэффициент

приведения у-го участка трассы, у = 1,и ;

Коэффициенты приведения на подъем груза Эп и спуск Э

на участке трассы с уклоном / (%о) и удельным основным сопротивлением движению ®0 (Н/кН): при г < ®0

1000К г , м/м, 1000к г , м/м

Юо( К Г + 2К т) ~~аЖ Г + 2К т)

при г > ®0

1000(к г+к т (1-ф0))

г) =___________________г , м/м (2)

Эп ео0( К г+2К т)

1000(Кт- (КГ+Кт)ф>, м/м Эс а)0(К г+2К т)

где К - коэффициент тары; К - коэффициент использования

грузоподъемности.

Наличие знака “минус” в горизонтальном эквиваленте на спуск указывает, что на 1 м высоты спуска груза экономится (по сравнению с движением по горизонтальной дороге) энергия, которой бы хватило на пробег автомобиля в грузовом и порожнем направлениях по горизонтальной дороге на расстояние, равное численному значению эквивалента.

Далее, фоБ - базовое удельное основное сопротивление движению, Н/кН. Следует определиться со значением базового основного удельного сопротивления движению. Нами рекомендуется ф Б =30 Н/кН, что соответствует дороге со щебеночным. Хотя

это не имеет принципиального значения, так как легко произвести перерасчет по формуле (1) приведенного расстояния при проходе от одной базы к другой. ф - удельное основное сопротивление

движению

'0)1 ]Ь ]'

Ь=1 Ь1

О ■ - удельное основное сопротивление движению ]-го участка

трассы, j = 1, п , Н/кН.

Расчет приведенных расстояний для практического использования и оперативное управление карьерным автотранспортом предполагает применение компьютерных технологий.

Таким образом, управление работой карьерного транс-порта по закрытому циклу сводится к назначению автосамо-свалов под каждый экскаватор. Предлагается краткая методика планирование работы автотранспорта в карьере на смену:

1. В качестве входной информации для решения данной задачи являются:

• Плановые задания по руде по забоям п и вскрыше на

пл р )

сменуп

пл в )

• Количество пунктов погрузки (р) с расшифровкой по каждому пункту типа экскаватора, категории пород, качество руды по забоям, плотности пород в массиве и степени разрыхления породы;

• Количество пунктов разгрузки (г), маршрутов движения автосамосвалов (т) и информация в базе данных по каждому маршруту: длина каждого элементарного участка, его уклон, качество дорожного покрытия, база данных с техническими характеристиками автосамосвалов;

• Число выделенных для работы в карьере на предстоящую

I

смену автосамосвалов N = I N. по типам N (I - количество ти-

1=1

пов автосамосвалов).

2. Для каждого пункта погрузки рассчитывается плановая сменная производительность экскаватора (п ) [7].

э см )

пэсм) = 36^Е~Мтк,Тсмк, ’ (4)

I ц.п I р I п

где 1цп - паспортная продолжительность рабочего цикла машины, с; Е - расчетная вместимость ковша, м3; ^ - продолжительность работы экскаватора на одном месте стоянки, с; ^ - продолжительность одной передвижки, с; кэ = кн/кр - коэффициент экскавации,

кн- коэффициент наполнения ковша экскаватора, кэ- коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора, Тсм - продолжительность смены, ч; ^- коэффициент использования машины во времени. Плановые задания по забоям по руде должны быть равны или меньше сменной производительности экскаватора.

3. По формуле (1) определяются приведенные к горизонтальному пути расстояния транспортирования по каждому маршруту (Ь Епрт ).

4. Рассчитывается плановая сменная производительность автосамосвала (п ) по каждому маршруту и по каждому типу автосамосвалов с учетом определенных в п.3 расстояний транспортирования и производится их ранжирование в порядке возрастания производительности.

Па.см>) = 60ЧкчГ смксм / Тр (5)

где д - грузоподъемность автосамосвала, т; кд - коэффициент использования грузоподъемности; Тсм - продолжительность смены, ч; ксм - коэффициент использования сменного време-ни, равен 0,75-0,85; Тр - продолжительность рейса, мин.

Тр = ^ +1р+1дв+1м„ (6)

где ^ 1р, 1;дв,1;м - соответственно время погрузки, разгрузки, движения и маневрирования, мин.

^ п = дк„г ч /(60Е у к э) ,

где ^ц - время цикла экскаватора, с; Е - вместимость ковша экскаватора, м3; у - плотность горной породы в целике, т/м3; кэ - коэффициент экскавации.

Ґ т Б т Б Л

пір пр

^ V гр V пор J

V гр и Ут>Р - скорости движения груженого и порожнего автосамосвала соответственно, км/ч; крз - коэффициент, учи-

тывающий разгон и замедление автосамосвала при движении,

=1,10-1,12.

3600N а. , км/ч;

v™ — Л Л

г q (K г+K г

_ 3600N^ , км/ч;

V п°р „ Л о,Л тр

qKrga0 s

N дв - мощность двигателя, кВт; g - ускорение свободного падения, м/с2; л = 0.85-0,88 - коэффициент учитывающий от-бор

* ом

мощности на вспомогательные нужды; ^ - КПД транс-миссии,

при гидромеханической трансмиссии л = 0,70-0,72, при элек-

тр

тромеханической = 0,69-0,71, при механической ^ = 0,72-

0,82.

5. Максимально допустимое количество автосамосвалов п 1-го типа для каждого экскаватора определяется

как

Пг 1 бэсм] / Ца.см1^ , (7)

где Хь - планируемая доля автосамосвалов /-го типа от общего количества автосамосвалов в экскаваторно-автомобильном комплексе.

6. Начальником смены или горным мастером производится распределение поступивших автосамосвалов по экскаваторам. При распределении автосамосвалов учитывается в первую очередь обеспечение выполнения сменного плана по руде.

PJ

i—1

7. Оставшиеся автосамосвалы распределяются на вывозку вскрышных пород из карьера по формуле (7), начиная с автосамосвалов, которые имеют наибольший ранг.

Если расчетный сменный объем по вскрыше превышает плановый, а количество пунктов разгрузки превышает коли-чество пунктов погрузки, то при необходимой целесообразно-сти возможно регулирование производительности автосамо-свалов расстояни-

ем транспортирования, управляя тем самым объемами вскрышных работ.

Предложенный метод управления карьерным автотранспортом на основе приведения горнотехнических условий транспортирования к интегральному показателю позволяет бо-лее надежно аналитически рассчитывать производительность экскаваторноавтомобильных комплексов, снизить ошибки в управлении и тем самым повысить эффективность работы ком-плексов. Предложенную методику после соответствующей до-работки можно использовать при составлении месячных и го-довых планов горных работ.

-------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Карьерный автотранспорт: состояние и перспективы/Мариев П. Л., Кулешов А. А., Егоров А. Н., Зырянов И. В. - СПб: Наука, 2004. - 429 с.

2. Нападайло В. А., Матвеев А. С., Панченко В. В. Оперативное планирование и управление горным производством на карьерах. - М.: Недра, 1976. - 191 с.

3. Единые нормы выработки на открытые горные работы для предприятий горнодобывающей промышленности. Часть IV. Экскавация и транспортирование горной массы автосамосвалами. - М., 1989. - 81 с.

4. Файнблит М. А., Ильбульдин Д. Х., Иванченко Н. М. Нормирование производительности автотранспорта на кимберлитовых карьерах АК “Алмазы России

- Саха” / Горный журнал. - 1996. - п7. - С. 20 - 21.

5. Вашлаев И.И., Селиванов А.В. Определение горизонтального эквивалента перемещения горной массы автомобильным транспортом по энергетическому критерию при движении на уклонах // Изв. вузов. Горный журнал. - 1997. - № 10.

- С. 78-80.

6. Вашлаев И.И., Селиванов А. В. Определение горизонтального эквивалента автомобильной трассы в карьере по энергетическому критерию. - Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2003. - № 8. - С. 175-177.

7. Трубецкой К.Н., Краснянский Г.Л., Хронин В.В. Проектирование карьеров. -

М.: Издательство Академии горных наук, 2001. - Т. II. - 535 с.ЕПЗ

Коротко об авторе ___________________________________________________

Вашлаев И.И. - ст. научный сотрудник, кандидат технических наук, Институт химии и химической технологии СО РАН.

------------------------------------- © Е.А. Внукова, 2008

Е.А. Внукова

МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИХ