CC BY
48
перглубоких карьерах. Исполнители: научно-исследовательские и проектные организации горного профиля России; НАН Беларуси.
2. Создать организационную структуру (группу, комиссию, НТЦ, НТС или комитет) по координации работ и сроков их выполнения, определению порядка финансирования.
Комплексная программа должна объединить усилия ученых и специалистов по разработке интенсивных горных технологий, требующих новых подходов к обустройству дорожных сетей, безопасности работ при транспортировке горной массы и движения транспорта, а также по разработке типажа техники, технических требований и технических заданий на проектирование оборудования нового поколения. ЕШ
— Коротко об авторе -
Мариев П.Л. - д.т.н., директор НТЦ «Карьерная техника» Объединенного института машиностроения НАН Беларуси.
А_
- © С.Ж. Галиев, А.А. Бояндинова,
С.А. Елубаев, 2008
УДК 622.001.89:622.68
С.Ж. Галиев, А.А. Бояндинова, С.А. Елубаев
ВЫБОР ГОРНО-ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ В РАМКАХ ИННОВАЦИОННОЙ ПОЛИТИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ
56
ГОРНОДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ НА ОТКРЫТЫХ РАЗРАБОТКАХ
нновационный путь развития социально-экономи-ческих структур, к которым относятся и горнодобывающие предприятия, является безусловным залогом повышения потенциала их конкурентоспособности в современных рыночных условиях. Для успешной реализации инновационной политики необходима соответствующая программно-методи-ческая база, которая позволяла бы с системных позиций рассматривать и оценивать различные инновационные мероприятия технической, технологической, социальной и институциональной направленности [1]. Одним из таких подходов является реализация инновационной политики технологического развития предприятия на открытых разработках, основываясь на использовании возможностей автоматизированной корпоративной системы управления геотехнологическим комплексом.
Основное содержание подхода
Выбор и замена основного технологического оборудования относятся к техническому виду инноваций, которые рассматриваются как мероприятия по освоению более мощного и производительного оборудования, замены старого на новое и т.д. Решение этой задачи в рамках автоматизированной корпоративной системы управления геотехнологическим комплексом «Джетыга-ра», структура которой представлена на рис. 1, осуществляется с помощью имитационного программно-методи-ческого блока ИПМК «СЕБАДАН», подразделяющегося на два подблока - ИПМК «СЕБАДАН-АВТО» и ИПМК «СЕБАДАН-Ж.Д». Заложенное в них программно-методическое обеспечение позволяет поопераци-онно воспроизводить порядок и последовательность процесса горно-транспортных работ с учетом функционирования основного технологического оборудования в конкретных горногеологических и горнотехнических условиях. Помимо этого, как следует из рис. 2, сами транспортные средства в рамках имитационной модели горно-транспортного комплекса также представляют собой модель, в которой могут варьироваться внутренние параметры, определяющие текущие затраты (заработная плата водителя, остаточная стоимость) и режим работы объекта - скорость передвиже-
57
ния, полезная масса. Варьируя КПД трансмиссии автосамосвала, в зависимости от его возраста и технического состояния, а также загрузку машины, мы получаем различные скорости движения, расход топлива и шин, объем перевезенной горной массы, себестоимость перевозок и т.д. От изменения перечисленных параметров изменяется и вся ситуация внутри моделируемого горно-транспортного комплекса - меняется его производительность по руде и вскрыше, простои и наработка основного оборудования, загруженность участков транспортных коммуникаций, количество вредных выбросов, себестоимость горнотранспортных работ и т.д. Таким образом, варьируя различные модели карьерных автосамосвалов в одних и тех же горнотехнических и горно-геологических условиях, можно с высокой степенью точности и достоверности определить наиболее экономически целесообразную модель в каждом конкретном случае, необходимое количество и численное соотношение горного и транспортного оборудования.
В качестве критерия эффективности функционирования горнотранспортного комплекса согласно принятой методике экономической оценки на стадии оптимизации принят показатель удельных текущих затрат по горной массе, а на стадии эффективности инновационного проекта - условный экономический эффект от реализации получаемых доходов [2].
Порядок адекватного учета геометрических характеристик автотрассы и расположения пунктов погрузки и разгрузки горной массы демонстрируется на примере рис. 3. В случае рассмотрения конкретного карьера, структура и геометрия автотрассы сканируется с плана горных работ либо импортируется база данных по факту на данный момент времени из подсистемы автоматизированной системы диспетчеризации горно-транспортных работ АСД ГТР «АДИС», которая периодически корректируется на предприятии в связи с фактическими изменениями в карьерном пространстве.
58
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСОМ «ДЖЕТЫГАРА»
ИПМК «Планирование ГТР»
I I =
ИПМК «АСУ ВПМ ГТСК»
11 ИПК «СЕБАДАН-АВТО»
ИПК «СЕБАДАН»
1 1 1- ИПК «СЕБАДАН-Ж.Д.»
АСД ГТР «АДИС-АВТО»
АСД ГТР «АДИС»
АСД ГТР «АДИС-Ж.Д.»
1 1
ОИАС «Эко-Житикара»
МЕТОДИЧЕСКАЯ И ТЕХНИЧЕСКАЯ БАЗА
Системный подход
Моделирование
Объектно-ориентированное
Имитационное
ЕГ
Система спутниковой навигации
Автоматизация
Рис. 1. Структура автоматизированной корпоративной системы управления геотехнологическим комплексом «Джеты-гара»
С Имитационная модель ЭАК
Выбор оборудования
Организация транспорта
Выбор типа покрытия дороги
С
Модель автосамосвала
Оценка технического состояния
Выбор скорости движения ▼
Выбор режима загрузки ▼
Расчет расхода топлива
Расчет расхода шин
Оптимизация параметров
I
Расчет экологических выбросов
Оптимальный вариант
Технико-экономический анализ результатов моделирова- ^ ния
Рис. 2. Структура исследований по оптимизации параметров работы экскаваторно-автомобильного комплекса
Экономическая эффективность работы экс-каваторно-автомобильного комплекса
При этом учитывается функциональность каждого участка автодороги, что выражается в качественных характеристиках (покрытие на постоянных и временных участках, пункт погрузки или выгрузки, склад), направление движения автотранспорта, геометрия и т.д.
В рамках учета конкретных горно-геологических и горнотехнических условий эксплуатации транспортных средств важным моментом является адекватный учет моделей и состояния погрузочного оборудования и оборудования на перегрузочных складах, физико-механических свойств и качественных характеристик экс-кавируемой и транспортируемой горной массы. Экономические характеристики этих элементов горно-транс-портной системы также включают остаточную стоимость и заработную плату водителя, стоимость электроэнергии.
В процессе моделирования работы горно-транспортного комплекса обязательным условием является учет рабочего и общего парка горного и транспортного оборудования.
Эффективность реализации инновационной политики технологического развития горнодобывающего предприятия хорошо демонстрируется на примере выбора автотранспорта на Житикарин-ском карьере, где внедрена и дорабатывается система АКСУ ГК «Джетыгара». Эксперименты по подбору экономически целесообразных моделей и необходимой численности автосамосвалов выполнялись при прочих равных горно-геологических и горнотехнических условиях. За базовый вариант был принят фактически функционирующий в карьере горно-транспортный комплекс с фиксированной производительностью его по руде и вскрыше.
Так как все эксперименты проводились на имитационной модели экскаваторно-автомобильного комплекса, то важным моментом является ее достоверность по отношению к фактическому положению дел. Помимо прочих других сравниваемых показателей, одним из главных и определяющих критериев достоверности принимается показатель удельных текущих затрат по горной массе, поскольку именно в нем в наивысшей степени интегрируется влияние всех определяемых факторов. Если сравнить фактическое значение (данные по октябрю 2007 года представлены на рис. 4) с полученным на модели, можно убедиться в их высокой степени сопоставимости. При идентичности прочих показателей отклонения в значения фактического
62
Рис. 4. Диаграмма динамики изменения показателя удельных текущих затрат в течение октября 2007 года
Таблица 1
Основные результатыг моделирования без ограничения по производительности горно-транспортного комплекса
П/П Модель автосамосвала Грузоподъемность, т Удельные текущие затраты, $/т
Плановые Оптимальные
1- БелАЗ-7549, 80 (6шт), 0,4272 0,3718
базовый БелАЗ-7519, 110 (4шт.),
БелАЗ-75145 120 (3шт.)
2 Hitachi EH-1700 90 0,4431 0,4262
3 Hitachi EH-1100 60 0,4317 0,4168
4 Ш1ДСЫ EH-750 42 0,4301 0,4178
5 БелАЗ-7540 30 0,4208 0,4151
6 СЛТ-773Е 54,4 0,4117 0,3971
7 БелАЗ-7555 55 0,4116 0,4041
8 СЛТ-775 63,5 0,4011 0,3869
9 Кота18и НБ-465 55 0,3989 0,3853
10 Hitachi ЕН-3000 140 0,3985 0,3836
11 СЛТ-777Е 90,7 0,3837 0,3737
12 БелАЗ-7547 45 0,3778 0,3717
13 БелАЗ-75131 130 0,3749 0,3564
14 Komatsu НБ-605 63 0,3670 0,3530
15 БелАЗ-75145 120 0,3518 0,3274
16 СЛТ-785С 136 0,3496 0,3496
17 Komatsu НБ-785-5 91 0,3196 0,3019
показателя удельных текущих затрат и получаемого на модели могут иметь место лишь в случае рассмотрения работы горнотранспортного комплекса за разные временные периоды, либо из-за расхождений в исходных экономических показателях.
В рамках проведенных исследований рассматривались практически все наиболее распространенные и производящиеся в мире модели карьерных автосамосвалов с грузоподъемностью свыше 30 т. Основные результаты экспериментов по всему рассмотренному модельному ряду представлены в табл. 1 и 2.
В табл. 1 представлены варианты без ограничения горнотранспортного комплекса по производительности. Если в первом случае наиболее оптимальной моделью автосамосвала в условиях Житикаринского карьера является Komatsu HD-785-5, то во втором
64
случае с третьего места на первое переместился автосамосвал Бе-лАЗ-75145.
Таблица 2
Основные результаты моделирования с ограничением по производительности горно-транспортного комплекса
П/П Модель автосамосвала Грузоподъемность, т Удельные текущие затраты, $/т
Плановые Оптимальные
1- БелАЗ-7549, 80 (6шт), 0,4514 0,4272
базовый БелАЗ-7519, 110 (4шт.),
БелАЗ-75145 120 (3шт.)
2 Hitachi EH-1700 90 0,5178 0,4431
3 Hitachi EH-3000 140 0,4499 0,3985
4 CAT-775 63,5 0,4380 0,4011
5 Komatsu HD-465 55 0,4342 0,3989
6 CAT-773F 54,4 0,4309 0,4117
7 Hitachi EH-750 42 0,4307 0,4301
8 БелАЗ-7540 30 0,4306 0,4208
9 БелАЗ-7555 55 0,4266 0,4116
10 Hitachi EH-1100 60 0,4245 0,4317
11 CAT-777F 90,7 0,4198 0,3837
12 Komatsu HD-605 63 0,4030 0,3670
13 БелАЗ-7547 45 0,4000 0,3778
14 БелАЗ-75131 130 0,3911 0,3749
15 CAT-785С 136 0,3854 0,3496
16 Komatsu HD-785-5 91 0,3673 0,3196
17 БелАЗ-75145 120 0,3518 0,3274
Для того, чтобы выяснить причину такого перемещения обратимся к данным, представленным в табл. 3.
Согласно указанным в табл. 3 данным по степени выполнения плановых заданий по горной массе горно-транспортный комплекс с использованием модели автосамосвала Komatsu HD-785-5 обеспечивает выполнение плановых показателей при пяти машинах в рабочем парке и при полной загрузке мощностей почти на 115 %, а с использованием автосамосвалов марки CAT-785C и БелАЗ-75145 соответственно на 110,23 и 103,4 процентов. В условиях наличия ограниченности сбыта сырья превышение заданной производительности нецелесообразно, так как при выполнении ста процентов планового задания горно-транспортный комплекс будет просто простаивать, а в связи с тем, что стоимости у транспортных единиц
65
разные, то простой соответственно отражается и на себестоимости горно-транспортных работ в целом.
66
оч Таблица 3
Основные технико-экономические показатели по первым трем лучшим результатам исследований
№ Вариант моделирования Базовый БелАЗ-75145 (120 т) Коша!$и НБ785-5 (91 т) САТ-785С (136 т)
1 Количество автосамосвалов 9 6 7 5
2 Количество рейсов 603 444 649 417
3 Общий пробег, км 1422,18 1048,98 1528,00 971,26
4 Расстояние транспортирования, км 703,69 519,55 758,75 481,79
5 - средневзвешенное 2,36 2,37 2,36 2,34
6 Средневзвешенная высота подъема горной массы, м 81,33 86,26 86,09 79,51
7 Средняя скорость движения, км/ч 26,86 28,76 30,65 30,35
8 - в нулевом направлении 31,76 33,94 35,79 35,37
9 - в грузовом направлении 12,88 15,35 18,35 18,08
10 - в порожняковом направлении 35,93 36,99 37,80 37,61
11 Общий расход топлива, л 12705,4 6223,86 6419,74 6774,80
12 Удельный расход топлива, г/ткм 165,94 82,68 77,29 85,59
13 Количество израсходованных шин, шт 0,19 0,21 0,31 0,19
14 Среднее время рейса, мин 9,06 8,40 6,74 7,60
15 Средний коэффициент использования рабочего времени 0,99 1,00 1,00 1,00
16 Количество экскаваторов 3 3 3 3
17 Степень выполнения плана, % 105,66 103,40 114,93 110,23
18 Расход электроэнергии, кВтч 1488,96 1484,62 1543,11 1557,76
19 - в работе 1449,81 1463,26 1521,51 1542,10
20 - в простое 39,15 21,36 21,60 15,66
21 Коэффициент занятости пунктов погрузки 0,51 0,49 0,52 0,48
22 Коэффициент использования рабочего времени 0,40 0,43 0,46 0,44
23 Производительность комплекса по горной массе (период), тыс. м3 6222 6222 6222 6222
24 Производительность комплекса по горной массе (период), тыс. т 15555 15555 15555 15555
25 Удельные текущие затраты, $/м3 1,1285 0,9095 0,9183 0,9635
26 Удельные текущие затраты, $/т 0,4514 0,3638 0,3673 0,3854
Таблица 4
Расчет экономического эффекта по наиболее целесообразным вариантам моделирования
№ Вариант моделирования Базовый БелАЗ-75145 (120 т) Komatsu ГО785-5 (91 т) CAT-785C (136 т)
1 Плановая производительность комплекса по горной массе, т 25417 25417 25417 25417
2 Стоимость автосамосвала, тыс. $ 850,0 1161,0 2000,0
3 Объем инвестиций, тыс. $ 5100,0 8127,0 10000,0
с\ оо
Окончание таблицы 4
№ Вариант моделирования Базовый БелАЗ-75145 (120 т) Коша!$и И0785-5 (91 т) САТ-785С (136 т)
При неограниченной производительности ГТР
4 Удельные текущие затраты, $/м3 1,068 0,8796 0,799 0,8741
5 Удельные текущие затраты, $/т 0,4272 0,3518 0,3196 0,3496
6 Доходы по комплексу, тыс. $/год 20078,95 20078,95 20078,95 20078,95
7 Затраты по горно-транспортному комплексу, тыс. $/год 6645,10 5472,25 4971,38 5438,03
8 Условный экономический эффект, тыс. $/год 13433,85 14606,70 15107,57 14640,92
Относительный экономический эф- 1172,85 1673,72 1207,07
9 фект, тыс. $/год
10 Срок окупаемости, лет 4,35 4,86 8,28
При фиксированной производительности ГТР
11 Удельные текущие затраты, $/т 0,4514 0,3638 0,3673 0,3854
12 Доходы по комплексу, тыс. $/год 20078,95 20078,95 20078,95 20078,95
13 Затраты по горно-транспортному комплексу, тыс. $/год 7021,15 5658,67 5713,55 5994,63
14 Условный экономический эффект, тыс. $/год 13057,81 14420,28 14365,40 14084,32
15 Суммарные затраты по ЭАК, долларов США. 11472 9246,19 9335,86 9795,15
16 Относительный экономический эффект, тыс. $/год - 1362,48 1307,60 1026,51
17 Срок окупаемости проекта, лет 3,74 6,22 9,74
