CC BY
76
© С.В. Бурцев, 2015
УДК 52.13.17:658.5.012.7/681.3/62-529 С.В. Бурцев
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ ГОРНО-ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ОТКРЫТОЙ УГЛЕДОБЫЧИАО ХК «СДС-УГОЛЬ»
Рассказывается о совершенствовании системы организации работы горно-транспортного оборудования на предприятиях с открытой добычей [1] угля холдинговой компании «СДС-Уголь».
Одной из первых была внедрена автоматизированная система диспетчеризации горно-транспортного оборудования «Карьер» компании «ВИСТ-Групп» в 2002 году [2, 3, 4, 5, 6]. Содержание более сотни единиц техники немыслимо без использования современных технологий дистанционного контроля и управления производственным процессом. Внедрение систем диспетчеризации на предприятиях открытых горных работ компании «СДС-Уголь» позволило поднять производительность горно-транспортного комплекса, снизить издержки за счет своевременного устранения нарушений технологического процесса, чему способствует обработка и анализ оперативных и объективных данных о работе персонала [7] и оборудования. В настоящее время в ХК «СДС-Уголь» высокоскоростными системами передачи данных оснащено все горнотранспортное оборудование предприятий ОГР: бульдозеры, самосвалы, экскаваторы, хозяйственный транспорт, в том числе автобусы и вахтовки, например, установлены уровнемеры топлива, датчики давления в шинах [8] и многое другое. Контролируются почти все процессы добычи и перевозки угля. Как следствие, основные управленческие решения принимаются на основе информации данной системы. Все это позволяет достигать угольным предприятиям значительных производственных и экономических эффектов [9, 10].
С поступлением высокопроизводительных экскаваторов P&H 2800 г. на предприятия компании АО «Черниговец» и ООО «Шахтоуправление «Майское» внедрена система PreVail®, обеспечивающая эффективное и оптимальное использование ресурсов предприятий для поддержания высокого КТГ оборудования, высокой производительности и приоритета безопасности, а также позволяющая прогнозировать сбои в оборудовании до их появления. Также система позволяет выявлять ошибки в управлении со стороны операторов, тем самым проводить постоянное повышение их квалификации [11].
Так же на предприятиях ХК «СДС-Уголь» на буровых станках установлена система контроля параметров бурения, что позволило
387
выйти на новый уровень проектирования и контроля производства буро-взрывных работ. Сбор и анализ параметров и показателей работы буровых станков, позволяет не только определить механические свойства пород, но и составлять проекты производства взрывных работ и регулировать удельный расход ВВ в зависимости от крепости породы. А система автоматического мониторинга для контроля за устойчивостью бортов и уступов позволяет осуществлять контроль над их устойчивостью.
Внедрение данных систем позволяет в полном объеме контролировать соответствие ведения горных работ проектным решениям, что в свою очередь, гарантирует безопасное ведение горных работ [12, 13, 14, 15].
Ключевые слова: предприятия ОГР АО ХК «СДС-Уголь», технологический автотранспорт, карьерная техника, система диспетчеризации АСД «Карьер», система удаленного контроля РгеУай, контроль параметров бурения, мониторинг устойчивости ботов.
Для повышения производительности и эффективности использования горно-транспортного оборудования на предприятиях открытой угледобычи [1] АО ХК «СДС-Уголь» (АО ХК «Сибирский Деловой Союз») применяются современные технологии дистанционного контроля и управления производственным процессом [7, 10, 15].
Первым шагом в этом направлении стало внедрение автоматизированной системы диспетчеризации горно-транспортного
Рис. 1. Схема работы системы диспетчеризации АСД «Карьер»
388
оборудования «Карьер» компании «ВИСТ-Групп» в 2002 году на базе разреза «Черниговец» [2, 3, 4]. На сегодняшний день на всех предприятиях с открытой угледобычей компании «СДС-Уголь» внедрена данная система: технологический автотранспорт на 100% оснащен системой учета количества перевезенных рейсов, веса перевозимого груза, а также расхода дизельного топлива [5, 6].
С помощью автоматической системы диспетчеризации «Карьер» решаются две основные задачи.
Первая — повышение эффективности организации работы горно-транспортного оборудования, а именно:
производится контроль работы автотранспорта и экскаваторов в режиме реального времени, позволяющий оперативно изменять распределение автосамосвалов между экскаваторами;
производится ежечасный анализ выполнения сменного задания по каждому экскаватору и автосамосвалу, позволяющий оперативно определять причины невыполнения сменного задания и принимать соответствующие меры;
проводится контроль давления воздуха и температурного режима в крупногабаритных шинах автосамосвалов с помощью установленных внутри шины датчиков [8];
с помощью инклинометров, установленных на автосамосвалах, производится оперативный контроль за состоянием технологических автодорог;
с помощью установленных на экскаваторах датчиков высокоточного позиционирования в трех координатах производится ежесуточный контроль отработки блоков, позволяющий контролировать полноту отработки блока, соблюдение параметров отработки, в случае отклонения от паспорта ведения работ информация оперативно поступает в маркшейдерский отдел предприятия и ИТР участка.
Вторая задача — учет производственных процессов: выполненные объемы работ экскаваторами и автотранспортом формируются в автоматическом режиме в рапорт о работе предприятия, что позволяет полностью уйти от ручного ввода информации.
простои горно-транспортного оборудования фиксируются в автоматическом режиме, что позволяет анализировать рабочее время каждой единицы техники;
389
учет объема перевезенной горной массы и расхода дизельного топлива автосамосвалами, позволяет анализировать причины отклонения удельного расхода дизельного топлива по каждой машине, с учетом условий работы;
расчет заработной платы производится на основании выполненных и подтвержденных маркшейдерскими замерами объемов;
На горнотранспортную технику, задействованную в производственном процессе, установлено специальное оборудование.
На автосамосвалах: устройство приема и передачи данных, датчики веса, уровня топлива, давления в шинах и преодолеваемых уклонов, блок сбора данных и интеллектуальная панель.
Рис. 2. Оборудование самосвала
Рис. 3. Оборудование экскаватора
390
ОБОРУДОВАНИЕ БУЛЬДОЗЕРА
Рис. 4. Оборудование бульдозера
На экскаваторах: система высокоточного позиционирования, устройство приема и передачи данных, блок сбора данных и интеллектуальная панель, датчики определения местоположения ковша в пространстве.
На бульдозерах: система высокоточного позиционирования, устройство приема и передачи данных, датчики работы двигателя под нагрузкой и уровня топлива, а также блок сбора данных и интеллектуальная панель.
Бортовое оборудование системы, установленное на технологическом оборудовании (экскаваторы, БелАЗы, бульдозеры и др.), получает географические координаты с помощью спутников ГЛОНАСС/GSP. В режиме реального времени данные о местоположении карьерной техники передаются с бортовых контроллеров в локальную сеть предприятия посредством устройств передачи данных по WiFi. Затем полученные данные обрабатываются на сервере. Благодаря высокоскоростной системе связи, позволяющей в считанные секунды передавать данные о работе карьерного транспорта на сервер, производственная и техническая службы предприятия производят мониторинг работы техники в режиме реального времени и получают оперативную информацию о вывезенных объемах, производительности и простоях, техническом состоянии горнотранспортного оборудования и фактическом положении горных выработок [12].
Ежесменно в программном комплексе «Карьер» всем единицам карьерной техники выдаются путевые листы и наряды, в
391
Рис. 5. Программное обеспечение «Карьер» — наблюдение за объектами в режиме реального времени на плане горных работ
течение смены выполняется почасовой контроль выполнения производительности. По завершению смены на основании данных полученных из системы диспетчеризации подводятся итоги работы предприятия по вывозу горной массы, расходу дизельного топлива, простоям и т.д. Так же на основании данных из системы карьер происходит расчет заработной платы машинистам автосамосвалов, бульдозеров и экскаваторов [13].
Программное обеспечение системы диспетчеризации «Карьер» разработано компанией «Вист Групп», дополнено программными комплексами «Технологический график» и
Рис. 6. Программное обеспечение «Технологический график»
392
«Статистика», разработанными специалистами разреза «Чер-ниговец» [14].
Программное обеспечение «Карьер» позволяет вести наблюдение за выполнением технологических процессов горнотранспортного оборудования в режиме реального времени с отображением на плане горных работ.
Программное обеспечение «Технологический график» позволяет контролировать работу автосамосвала в течение смены (местонахождение, скоростной режим, время погрузки, разгрузки, остановки, аварийные простои).
Программное обеспечение «Статистика» позволяет сформировать сводный отчет о выполнении планового задания за смену и сутки.
Вторым шагом, направленным на повышение производительности и эффективности работы экскаваторов большой единичной мощности, стало оснащение экскаваторов марки РН-2800, с ёмкостью ковша 33,6 м3, системой удаленного контроля PreVail, компании JoyGlobal. Данная система распределенного ввода-вывода информации с использованием стандарта промышленной сети на карьерных экскаваторах обеспечивает высокую эксплуатационную надежность электрических систем, позволяющую уменьшить время переключений режимов работы благодаря быстрому обмену данными между электроприводами, что соответственно снижает время рабочих циклов, а так же такие системы значительно снижают время
Рис. 7. Программное обеспечение «Статистика»
393
поиска неисправностей. Аналогично, система распределенного ввода-вывода без труда способна осуществлять сбор параметров с концевых выключателей, датчиков температур, эксплуатационных характеристик приводов и иных устройств и систем, призванных обеспечить контроль не только за электрическими системами, но и за механическими узлами и агрегатами всего экскаватора. В целом важным результатом использования такой системы является полная наглядность того в каком техническом состоянии находится карьерный экскаватор и какие действия необходимо выполнить обслуживающему персоналу, дабы исключить аварийные остановки.
Система обрабатывает и передает данные о нагрузках на основные электрические узлы экскаватора, фиксирует ошибки в управлении со стороны машиниста, ежесуточные отчеты передаются через сервер компании JoyGlobal специалистам предприятия по электронной почте.
Постоянный анализ и работа над повышением уровня производительности горно-транспортного оборудования помогла достичь лучших показателей в мире по отгрузке горной массы, среди аналогичных машин оснащенных системой PreVail, по итогам июня 2015 года на экскаваторе РН-2800 ХРС № 50 (28197) АО «Черниговец».
Система контроля параметров бурения, установленная на буровых станках позволила выйти на новый уровень проекти-
Рис. 8. Система дистанционного контроля работы экскаваторов PreVaИ™
394
Рис. 9. Данные, предоставленные компанией JoyGlobal
рования и контроля производства буро-взрывных работ. Сбор и анализ параметров и показателей работы буровых станков, позволяющие определить механические свойства пород, ложатся в основу при разработке проектов на бурение на нижележащих горизонтах в части прочностных характеристик слагающих пород, а также при подготовке проектов на взрыв — использование этой информации позволяет составлять проекты производства взрывных работ с учетом свойств пород слагающих массив, то
Рис. 10. Система контроля параметров бурения
395
есть регулировать удельный расход ВВ в зависимости от крепости породы.
Во время отработки блока маркшейдерская служба предприятия и участковый надзор имеют возможность в он-лайн режиме контролировать работу экскаватора в части полноты выемки взорванной горной массы. После отработки блока экскаватором, оснащенным системой высокоточного позиционирования, маркшейдерская служба предприятия получает готовую 3-D модель площадки под бурение. Тем самым процесс буровзрывных работ и отработка блока замыкаются в непрерывный процесс.
Система автоматического мониторинга для контроля за устойчивостью бортов и уступов позволяет осуществлять контроль над устойчивостью бортов и уступов и решать следующие задачи:
- непрерывное наблюдение опасных зон;
- система оповещений SMS или E-mail в автоматическом режиме (техническому директору, замдиректору по производству, замдиректору по ПК и ОТ, горному диспетчеру);
- дистанционное управление тахеометром и всем процессом мониторинга (управляет маркшейдерская служба из кабинета);
- расположение помещения станции мониторинга вне зоны деформаций повышает точность наблюдений;
- визуализация результатов измерений в виде графиков и отчетов;
Рис. 11. Система автоматического мониторинга
396
- использование технологии позволяет снизить риски, связанные с обрушением объекта наблюдений.
Весь применяемый комплекс технических решений на основе высокоточного позиционирования горнотранспортного оборудования позволяет планомерно решать задачу создания «Умного карьера 21 века». Также система позволяет на 100% контролировать соответствие ведения горных работ проектным решениям, что в свою очередь, гарантирует безопасное ведение горных работ [7,9].
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ефимов В.И., Перников В.В., Харченко В.А. Эколого-экономическая оценка эффективности разработки месторождений открытым способом. — М.: МГГУ, 2011. — 90 с.
2. Рыбак Л.В., Клебанов А.Ф., Бондаренко А.В. Разработка информационной компьютерной системы управления эксплуатационными затратами на карьерные автосамосвалы в режиме реального времени // ГИАБ. — 2003. — № 11. — С. 125-126.
3. Рыбак Л.В., Бондаренко А.В. Поиск путей повышения эксплуатационных характеристик автосамосвалов за счет сокращения затрат на техническое обслуживание и ремонт // ГИАБ. — 2003. — № 11. — С. 127-128.
4. Рыбак Л.В. Оценка уровня повышения эксплуатационных характеристик карьерного транспорта за счет сокращения расходов на шины // ГИАБ. — 2003. — № 11. — С. 129-130.
5. Рыбак Л.В. Исследование возможности повышения эксплуатационных характеристик карьерного автотранспорта за счет управления расходами горюче-смазочных материалов // ГИАБ. — 2003. — № 11. — С. 131-132.
6. Рыбак Л.В, Клебанов А.Ф., Владимиров Д.Я. Система диспетчеризации большегрузных автосамосвалов «КАРЬЕР» на разрезе «Черниговский»: структура, функциональность, экономическая // ГИАБ. — 2003. — № 1. — С. 52-56.
7. Ефимов В.И., Рыбак Л.В. Управление персоналом: Учебное пособие. — М.: МГГУ, 2009. — 301 с.
8. Ефимов В.И., Кротиков О.В Оценка эффективности эксплуатации крупногабаритных шин на угольных разрезах ОАО ХК «СДС-Уголь» / Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. — 2013. — № 2. — С. 112-117.
9. Ефимов В.И. Приоритетные инновационные направления ОАО ХК «СДС-Уголь»: Сб. тезисов докл. III Международной науч.-практ. конф. — СПб., 2012. — С. 48-49.
10. Ефимов В.И., Попов С.М., Федяев П.М. Методические основы организации привлечения инноваций для решения эколого-экономических
397
задач в современных условиях: Сб. трудов Международной науч.-практ. конференции. — Прокопьевск, 2015. — С. 120-122.
11. Бурцев С.В., Стихуров В.Е., Субботин С.А. Эффективное использование системы Prevail на предприятиях компании «СДС-УГОЛЬ» / Уголь. — 2015. — Т. 1073. — № 8. — С. 51-56.
12. Клебанов Д.А. Принципы построения системы дистанционного и автономного управления карьерным самосвалом / Д.А. Клебанов, И.В. Кузнецов, Н.В. Бигель // Горная промышленность. — 2013. — № 4 (110). — С. 8-13.
13. Клебанов Д.А. Трубецкой КН., Ясюченя С.В. Основы создания и научно-технические этапы реализации роботизированной системы грузоперевозок на действующих горных предприятиях / Горный журнал. — 2013. — № 10. — С. 67-73.
14. Темкин И.О., Клебанов Д.А. Интеллектуальные системы управления горнотранспортными комплексами: современное состояние, задачи и механизмы решения // ГИАБ. — 2014. — ОВ1. — С. 257-266.
15. Ефимов В.И. Управление качеством: Учебное пособие. — М.: МГГУ, 2014. — 382 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Бурцев Сергей Викторович — канд. экон. наук, первый заместитель генерального директора, технический директор АО ХК «СДС-Уголь», e-mail: s.burtsev@sds-ugol.ru
UDC 52.13.17:658.5.012.7/681.3/62-529
IMPROVEMENT OF MINING AND TRANSPORTATION EQUIPMENT MANAGEMENT SYSTEM AT THE OPEN-PIT COAL MINES OF JSC HOLDING COMPANY «SDS-COAL»
Burtsev Sergey V, Candidate of Economic Sciences (PhD, Economics), First Deputy General Director, Technical Director JSC Holding Company «SDS-Coal», e-mail: s.burtsev@sds-ugol.ru
The paper describes the improvement of mining and transport equipment organization management in companies with open-pit coal mining [1] of the Holding Company «SDS-Coal».
One of the first systems to be introduced was the automated system of mining and transport equipment dispatching «Karier» developed by the company «VIST-Group» in 2002 [2, 3, 4, 5, 6]. Operating over a hundred pieces of equipment is inconceivable without the use of modern remote
398
control and process control technology. The introduction of dispatching systems in the open-pit mining facilities of the Company «SDS-Coal» allowed raising the performance of the mining and transport complex, lower costs due to the timely elimination of breakdowns in technological process, aided by processing and analysis of operational and objective data on the personnel [7] and equipment performance. Currently, all mining and transportation equipment of the open-pit mining facilities of the Holding Company «SDS-Coal» is equipped with high-speed data transmission systems: bulldozers, dump trucks, excavators, utility transport, including buses and crew-change vehicles, for example, fuel meters, tire pressure sensors [8], and many other devices have been installed. Almost all of the processes of coal extraction and transportation are being controlled. As a result, the main management decisions are taken based on the information of the system. All this allows coal companies to achieve significant effects in coal production and economic indicators [9, 10].
With the arrival of high-performance excavators P&H 2800 at facilities of JSC «Chernigovets» and LLC «Shakhtoupravlenie Mayskoe», PreVail® system was introduced, which provides efficient and optimal use of companies' resources to maintain a high technical availability rate of the equipment, high performance, and security priorities, as well as allows predicting failures in equipment performance before they may occur. Besides, the system can detect errors in management on the part of operators, thus it allows for continuous improvement of their skills [11].
Also, in the facilities of the Holding Company «SDS-Coal» a drilling parameters monitoring system has been installed on drilling machines, enabling to reach a new level of design and control of drilling and blasting production. Collection and analysis of the parameters and performance of drilling rigs allows not only determining the mechanical properties of the rocks, but also drafting blasting and regulating specific consumption of explosives, depending on the strength of the rock. And an automatic monitoring system to monitor wall and bench stability permits control of their stability.
The introduction of these systems makes it possible to fully monitor the compliance of mining operations to design solutions, which, in turn, ensures safe mining operations [12, 13, 14, 15].
Key words: open-pit mines of JSC Holding Company «SDS-Coal», utility motor transport, quarry machinery, «Karier» automated dispatching system, PreVail® remote control system, drilling parameters checkout, wall stability monitoring.
References
1. Efimov V.I., Pernikov V.V., Kharchenko VA. Ecological and economical evaluation of open-pit mining efficiency, Moscow, Moscow State Mining University, 2011, 90 p.
2. Rybak L.V., Klebanov AF., Bondarenko AV. Mining Information and Analytical Bulletin, Мoscow, 2003, no. 11, pp. 125-126.
399
3. Rybak L.V., Bondarenko A.V. Mining Information and Analytical Bulletin, Moscow, 2003, no. 11, P. 127-128.
4. Rybak, L.V. Evaluating the level of increasing open-pit mine motor transport performance by reducing expenditures for tires in Mining Information and Analytical Bulletin, Moscow, 2003, no. 11, pp. 129-130.
5. Rybak, L.V. Mining Information and Analytical Bulletin, Moscow, 2003, no. 11, pp. 131-132.
6. Rybak L.V., Klebanov A.F., Vladimirov D. Ya. Mining Information and Analytical Bulletin, Moscow, 2003, no. 1, pp. 52-56.
7. Efimov V.I., Rybak, L.V. Personnel Management, Moscow, Moscow State Mining University, 2009, 301 p.
8. Efimov V.I., Krotikov, O.V. Tula State University Bulletin. Sciences of Earth, Tula, 2013, no. 2, pp. 112-117.
9. Efimov V.I. Proceedings of III International Scientific and Practical Conference. Saint-Petersburg, 2012, pp. 48-49.
10. Efimov V.I., Popov S.M., Fedyaev P.M. Proceedings of International Scientific and Practical Conference, Prokopievsk, 2015, pp. 120-122.
11. Burtsev S.V., Gorodnyanskiy V.S., Stihurov V.E., Subbotin S.A. Effective use of PreVail system at SBU-coal'S companies, Ugol', 2015, vol. 1073, no. 8, pp. 51-56.
12. Klebanov D.A. Mining Industry Journal, 2013, no. 4 (110), pp. 8-13.
13. Klebanov D.A., Trubetskoy K.N., Yasyuchenya S.V. Mining Journal,
2013. no. 10, pp. 67-73.
14. Temkin I.O., Klebanov D.A. Mining Information and Analytical Bulletin,
2014, issue 1, pp. 257-266.
15. Efimov V.I. Quality Management, Moscow, Moscow State Mining University, 2014, 382 p.
400
