CC BY
14
-ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО (КРАСНОГО ЗНАМЕНИ _ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им, С. М, КИРОВА___
Том 268 " 1976
ОПТИМИЗАЦИЯ УБОРКИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГОРНОРАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК
В. Г. ЛУКЬЯНОВ, В. Г. КРЕЦ, Т. А. ПЕТИНА
(ИТредетавл-ена «аучным семинаром кафедры геодезии, (тарного и строительного дела)
Уборка горной массы является одним из наиболее дорогостоящих и трудоемких операций, занимающих до 30 — 50% времени проходческого цикла при проведении горизонтальных горноразведочных выработок. Технологическая схема проходки, выработки и сечение определяется, главным образом, оборудованием, используемым для погрузки и откатки породы. От того, какие технические средства, технологические схемы и их параметры для уборки горной массы будут приняты в проекте и воплощены реально, зависят технико-экономические показатели проходки в целом.
Выбор оптимальной технологии сводится к определению таких значений параметров, которые обеспечивают достижение максимальных темпов проходки, либо минимальной стоимости проходки выработки, либо минимальную трудоемкость ее проведения.
Нашей целью является выбор и уточнение некоторых параметров оптимальной технологии уборки горной массы при проходке штолен на действующей горноразведочной шахте Карамкенского месторождения с учетом имеющегося в наличии оборудования и машин на данном предприятии.
Задача решается разработкой и в дальнейшем реализацией математической модели процесса уборки горной массы — исследуемой системы с позиции трех критериев. Здесь ограничиваемся попыткой в разработке модели. Теоретические принципы построения математических моделей технологии проведения горных выработок на основе теории графов даны в работах (1, 2), где технология проведения горной выработки — подготовительный забой — относится к классу сложных (больших) систем .
Процесс уборки горной массы является частью этой типичной, трудоемкой и систе" .'тически действующей сложной системы з горной отрасли прог-дышю ости, и даже небольшие изменения в технологии приведут к большой экономии ресурсов.
Исследуемый :,мьект-.....-уборка горной массы при проходке горной
выработки — относится к сложным (большим) системам по следующим признакам:
!. Система не поддается эксперименту и масштабному физическому моделиповакию.
2. Б системе функционируют люди, машины, среда.
8. Система подвержена многим случайным воздействиям.
4. Она управляема.
Уборка включает в себя собственно погрузку, обменные операции и откатку породы на поверхность (отвал), при этом в каждом конкретном случае используется различное оборудование. Она содержит ряд переменных параметров, основными из которых являются тип погрузочных машин, тип и количество вагонеток, типы маневровых и откаточных электровозов, типы и параметры перегрузочных средств, вид разминов-ки. Взаимодействие этих переменных факторов обусловливает различные стоимость и продолжительность проведения горной выработки.
Переменные факторы в свою очередь зависят от возможного состояния объекта в тот или иной период времени, а также ряда горногеологических и организационных условий, к которым могут быть отнесены сечение, длина и криволинейность выработки, количество забоев, находящихся одновременно в проходке; длины разминовки, расстояние разми-новки от забоя, способа обмена вагонеток (ручной, электровозный), уходки за цикл, скорости проведения выработок.
Таким образом, очевидно, что рассматриваемая система подвержена действию многих случайных факторов, и рациональное решение ее возможно только с помощью методов математического моделирования. Применение теории графов для решения различных задач по оптимизации уборки горной массы при проведении горизонтальных выработок позволит это осуществить на должном уровне.
В общем виде задача выбора оптимального варианта технологии уборки может быть представлена в виде «нахождения кратчайшего пути» на графе.
Рассматриваемый нами объект характеризуется следующим:
длина выработки 1200 м (2400; 3600);
сечение штольни в черне — 5,8 м2 (7,5 м2);
искривление выработки — прямая;
коэффициент крепости пород по Протодьяконову М М. [=16—18;
время уборки породы составляет 40% от продолжительности цикла (принимается условно, на основе хронометражных данных).
Для выражения состояния рассматриваемой системы строится граф, отражающий зависимости искомых параметров. На рис. 1 представлен такой граф, где Хь Х2...Х8 — искомые параметры и их вариации. При этом в рассмотрение включены не все возможные переменные и их вариации, а только целесообразные в данном конкретном случае. Поскольку главной нашей задачей является принципиальная проверка этой мето-
/ЛЩ\
/7\
X/ /\3 \ \ 5
Х.2 х§ \ \ V / ж / V А у/ М
Рис 1. Граф технологии процесса уборки тонной массы.
дики для решения задач в производственных условиях, то сделаны максимально возможные упрощения.
Система, отражающая состояние работ по уборке горной массы, охарактеризована следующими переменными: средства погрузки горной массы Х1 ХЬ1 — погрузочная машина ППН-1; ХЬ2 — погрузочная машина ППН-1с. Глубина уходки за цикл Х2
Х2,1— 1,1 м Х2,2— 1,3 м Хм — 1,5 м Х2,4— 1,7 м Загрузочные емкости Х3 Хз,1 — вагонетка УВО-0,8 Х3,2 — вагонетка УВБ-1,6 Способ обмена вагонеток Х4 Х4,1 — тупиковая разминовка; Х4,2 — тупиковая разминовка и перегружатель на 7 вагонеток УВОО,8; Х4,з — тупиковая разминовка и перегружатель на 11 вагонеток УВО-ОД Число вагонеток на разминовке Х5
Х5,1-7 Х5?2 ™ 1 1 Хб,З — 7 ХБ,4 — 11
Средства обмена вагонеток Х6 Хб,1 —электровоз 4,5 АРП; Хб,2 — ручная откатка. Длина до разминовки Х7
Х7,1 — 40 м
Х7), — 60 м
Х7,3 — 80 м
^7,4 " - 100 м
- 150 м
^7,6 ' — 200 м
Х7,7 - -250 м
Тип откаточного электровоза Х8 Х8,1 — электровоз 4,5 АРП; Хв,2'—7КР.
В этом случае будем иметь следующее количество функций цели: 2X4X2X3X4X7X2X2 = 4976,
что вполне реально.
Функция цели по первому критерию оптимальности
I —гшп — время проведения всей выработки
4
Ы = тт 2 К / в М8 = (0),
1 = 1
где 1 — время на погрузку (техническая производительность машины) час.
/V — время на обмен вагонеток, час. /У — время на сооружение разминовки, час. /V — время на откатку, час.
Функция цели по второму критерию I2—*пип— суммарные затраты ресурсов на проходку всей выработки за весь период проходки будет иметь вид
У = шт2й, /еМб (О), 1-1
где /V — стоимость погрузки по зарплате, руб;
/V — стоимость сооружения разминовок по зарплате, руб; /V — стоимость обмена вагонеток по зарплате, руб; /V —-стоимость откатки по зарплате, руб; /V — стоимость амортизационных отчислений, руб; /V — стоимость затрат по электроэнергии, руб; /У — стоимость затрат на сжатый воздух, руб; /У — стоимость прочих неучтенных материалов, руб; Функция цели по критерию оптимальности /3—*пнп (суммарные трудовые затраты на проходку всей выработки) за весь период имеет вид:
Iз! = ттнп У Р1, ¡г Мб (С),
где /У — трудоемкость погрузки, чел. смен;
/У — трудоемкость обмена вагонеток, чел. смен; /У — трудоемкость сооружения разминовки, чел. смен; /У — трудоемкость откатки, чел. смен;
Далее проводится расшифровка функционалов, даются их зависимости от параметров.
Решение модели производится с помощью ЭВМ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Е. И. Рогов. Тео.р«ия и методы математического -моделирования производственных процессов в горном деле. «Наука», Алма-Ата, 1973.
2. Е. И. Р о г о в, М. Р. Ш у р у б а. Выбор оптимальной технологии проведения
горизонтальных горных выработок. Алма-Ата, 1909.
