Geum.ru
Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по земле

На правах рукописи

Литвин Ярослав Олегович

ОБОСНОВАНИЕ УСЛОВИЙ ВРЕМЕННОГО ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПОЭТАПНОМ ПЕРЕМЕЩЕНИИ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД КАРЬЕРНЫМИ АВТОСАМОСВАЛАМИ НА РАЗРЕЗАХ КУЗБАССА

Специальность:

25.00.22 - Геотехнология (подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово - 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева на кафедре открытых горных работ.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Сысоев Андрей Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Косолапов Александр Иннокентьевич кандидат технических наук Чаплыгин Валерий Васильевич Ведущая организация - ОАО Кузбассгипрошахт

Защита состоится 20 января 2012 г. в 13-00 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.102.02 в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кузбасский государственный технический университет имени Т.

Ф. Горбачева по адресу: 650026, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева Автореферат разослан 14 декабря 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Иванов В.В.

Актуальность работы. Формирование производственной программы на разрезах осуществляется с учетом горно-геологических и горнотехнических условий, эксплуатационных возможностей оборудования, состояния рынка угля и других факторов, которые в той или иной мере влияют на ее выполнение. Однако, изменение рыночных условий, недостаточная разведанность отрабатываемых запасов, изменчивость горно-геологических условий разработки, аварийные остановки оборудования и другие непредвиденные обстоятельства привносят в планирование необходимость текущей и оперативной корректировки производственной программы вскрышных работ, что приводит к объективным трудностям выполнения плана по добыче. Поэтому нередко выполнение плановых заданий входит в противоречие с существующими условиями и средствами их выполнения.

На разрезах, где преобладающие объемы вскрыши перемещаются с использованием автомобильного транспорта, расстояние транспортирования породы на отвалы является одним из основных управляемых факторов, с помощью которого возможно сгладить негативное влияние непредвиденных обстоятельств. При этом управление расстоянием транспортирования может быть обеспечено путем поэтапного перемещения вскрыши с организацией временных отвалов в границах карьерного поля на кратко- или среднесрочный период работы разреза с относительно меньшими расстояниями транспортирования.

Это позволяет интенсифицировать подготовку запасов к выемке в нужные периоды времени. На разрезах Кузбасса при среднем коэффициенте горной массы 10 - 11 м3/т доля общих объемов выполненных работ по уборке старых отвалов, ранее размещенных в границах карьерного поля, составляет в среднем 0,4 м3/т, что по отношению к объемам вскрыши составляет более 30 млн. м3.

Такие технические решения, являясь объективно необходимыми, не могут быть предусмотрены проектами в силу неполной определенности условий работы разрезов. При эксплуатации разреза по утвержденному проекту они должны приниматься на основе текущего состояния и планируемого режима горных работ на период существования временного отвала с обязательным учетом фактора времени и определением срока окупаемости дополнительных затрат, связанных с временным складированием вскрыши.

Существование на разрезе временного отвала не означает, что в нем можно размещать вскрышу из любых забоев. Для эффективного оперативного управления грузопотоками должны быть исследованы и обоснованы укрупненные критерии выбора забоев, которые бы учитывали текущие горнотехнические параметры и стоимостные показатели работы разреза.

Экономически обоснованная организация временных отвалов на разрезах связана с перераспределением транспортных средств между вскрышными забоями. Очевидно, что такое перераспределение также должно быть максимально эффективным как с точки зрения затрат на эксплуатацию экскаваторноавтомобильных комплексов, так и с точки зрения их производительности.

Сформулированные вопросы свидетельствуют об актуальности исследования условий временного отвалообразования при поэтапном перемещении вскрышных пород карьерными автосамосвалами на разрезах Кузбасса.

Работа выполнена в рамках программы интенсификации вскрышных работ на разрезах ОАО УК Кузбассразрезуголь на 2005 - 2010 гг. и планов НИР Кузбасского государственного технического университета.

Целью работы является обоснование условий временного отвалообразования, обеспечивающих эффективность поэтапного перемещения вскрыши карьерными автосамосвалами.

Объектом исследования является технология перемещения вскрышных пород автомобильным транспортом с временным их складированием в границах карьерного поля.

Предметом исследования являются технико-экономические показатели отвалообразования вскрыши при поэтапном ее перемещении автомобильным транспортом в зависимости от расстояний транспортирования и времени существования отвала.

Идея работы заключается в установлении влияния фактора времени на снижение приведенных затрат, связанных с перегрузом вскрышных пород при поэтапном ее перемещении.

Задачи исследования:

Ц установить влияние основных горнотехнических факторов на минимальный срок окупаемости временных отвалов при поэтапном перемещении вскрыши автомобильным транспортом;

Ц обосновать критерий разделения общего вскрышного грузопотока при планировании объемов породы для размещения во временных отвалах;

Ц обосновать технологический принцип перераспределения карьерных автосамосвалов по вскрышным забоям при организации на разрезе временного отвала.

Методы исследования: анализ и обобщение литературных источников по перемещению вскрышных пород с использованием автомобильного транспорта; анализ фактического положения горных работ на разрезах, с применением временного отвалообразования вскрыши; статистическая обработка данных о технико-экономических показателях работы экскаваторно-автомобильных комплексов; математическое моделирование технико-экономических показателей экскавации, транспортирования и складирования вскрышных пород.

Научные положения.

Ц сокращение расстояния транспортирования при перемещении вскрыши во временный отвал на 1,5 - 3,0 км при последующем ее перемещении в постоянный отвал на расстояние до 3 км, характерное для разрезов Кузбасса, предопределяет минимальный срок окупаемости временного складирования породы до 6 лет;

Ц минимально допустимое сокращение расстояния транспортирования, определяемое на стадии текущего планирования горных работ, является критерием для принятия решения о направлении вскрышных грузопотоков во временный или постоянный отвал;

Ц перераспределение карьерных автосамосвалов, освобождающихся при наличии на разрезе временных отвалов, целесообразно производить путем приоритетного формирования транспортных звеньев по принципу лодин в очереди для забоев с расстоянием транспортирования вскрыши более1,5 - 2,0 км, что обеспечит увеличение производительности соответствующих экскаваторноавтомобильных комплексов на 5 - 25 % при одновременном снижении совокупных затрат на экскавацию и перемещение вскрыши.

Научная новизна работы заключается:

Ц в установлении и обосновании влияния расстояний транспортирования вскрыши и текущих технико-экономических показателей разреза на срок окупаемости дополнительных затрат, связанных с временным складированием автомобильной вскрыши в границах карьерного поля;

Ц в обосновании критерия разделения вскрышного грузопотока и методических принципов планирования объемов вскрыши для размещения во временный отвал;

Ц в разработке принципа перераспределения парка автосамосвалов при наличии временного отвала, соблюдение которого обеспечивает увеличение производительности экскаваторно-автомобильных комплексов при одновременном снижении совокупных затрат на экскавацию и перемещение вскрыши.

ичный вклад автора заключается в постановке целей и задач исследования; формулировании основной идеи достижения цели, организации сбора хронометражных наблюдений, разработке структуры математической модели технико-экономических показателей, в обобщении результатов исследования, формулировании выводов и рекомендаций.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, подтверждается:

Ц корректным использованием экономико-математической модели процессов экскавации и транспортирования горной массы с обоснованием адекватности всех элементов модели;

Ц непротиворечивостью результатов и выводов и их сопоставимостью с ранее выполненными исследованиями;

Ц положительными результатами оценки технико-экономической эффективности поэтапного перемещения вскрыши автомобильным транспортом с временным ее отвалообразованием в границах карьерного поля;

Ц фактически имеющимся на разрезах Кузбасса опытом внедрения временного отвалообразования в границах карьерного поля при использовании автомобильного транспорта.

Практическая ценность работы состоит в том, что ее результаты позволяют:

Ц обосновывать технико-экономическую эффективность временного складирования вскрышных пород в границах карьерного поля на стадии краткоЦ и среднесрочного планирования горных работ;

Ц осуществлять оперативное управление вскрышными грузопотоками для обеспечения текущей эффективности временного складирования вскрышных пород в границах карьерного поля;

Ц обеспечивать максимальную производительность экскаваторноавтомобильных комплексов при одновременном снижении затрат на их эксплуатацию путем рационального распределения имеющегося парка автосамосвалов.

Отличие от результатов других авторов заключается в разработке методов оценки эффективности временных автоотвалов в границах карьерного поля, основанных на расчете минимального срока окупаемости временно складируемой вскрыши и критериев разделения вскрышного грузопотока и распределения автосамосвалов по вскрышным забоям.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались на XI международной научнопрактической конференции Энергетическая безопасность России - новые подходы к развитию угольной промышленности (Кемерово. - 2010), международной научно-практической конференции Сибресурс - 2010 (Кемерово. - 2010), на технических совещаниях УК Кузбассразрезуголь (2009 - 2011 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, три из которых - в изданиях рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение пять глав, заключение и приложение, изложена на 115 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц, 23 рисунка и список литературы из 84 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ В первой главе диссертации выполнен обзор и анализ научной литературы по вопросам обоснования проектных, средне- и краткосрочных решений развития горных работ, технико-экономической оценки эксплуатации экскаваторно-автомобильных комплексов, проектов разрезов Кузбасса, а также фактическое состояние на разрезах Кузбасса.

Обоснованность временного отвалообразования при поэтапной разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом впервые в отечественной литературе была сформулирована проф. В. С. Хохряковым еще в период плановой экономики, когда отношение к фактору времени далеко не всегда было однозначным. В настоящее время принятие таких технологических решений при проектировании и долгосрочном планировании регламентируется утвержденными методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования в комплексе с главными параметрами карьера.

При эксплуатации месторождения на стадии кратко- и среднесрочного планирования режима и развития горных работ разрезами могут приниматься самостоятельные решения об организации временного складирования вскрышных пород в границах карьерного поля в зависимости от сложившихся горнотехнических условий и состояния рынка угля. Это требует соответствующего методологического инструмента, который бы учитывал основные условия разработки на момент планирования.

При подготовке диссертации автор использовал научные знания в области открытых горных работ, связанные с общими вопросами проектирования режима горных работ (В. В. Ржевкий, В. С. Хохряков, И. А. Арсентьев, С. Д.

Коробов и др.), особенностями планирования режима горных работ на разрезах (Е. И. Васильев, А. В. Калинин, В. Ф. Колесников, В. Л. Мартьянов, Е. В.

Фрейдина, В. И. Ческидов и др.), технико-экономической оценкой эксплуатации экскаваторно-автомобильных комплексов (М. В. Васильев, К. Е. Винницкий П. И. Томаков и др.). Проанализированы проекты разрезов Кузбасса, разработанные проектными организациями (Кузбассгипрошахт, Сибгипрошахт, Гипроуголь), а также фактическое состояние на разрезах Кузбасса.

Особое внимание при этом было уделено разрезам, где временное отвалообразование имело место в прошлые периоды времени или существует в настоящее время (Краснобродский, Междуреченский, Талдинский, Караканский, Кедровский, Бачатский). Наиболее представительным с точки зрения условий организации и процесса формирования временных отвалов, а также положения вскрышных забоев и структуры экскаваторно-автомобильных комплексов является третий участок Краснобродского разреза. (рис. 1). Для этого случая проанализированы режим горных работ, режим формирования и динамика объемов временных отвалов, а также другие горнотехнические параметры участка.

Рис. 1. Один из профилей Краснобродского поля с объемами временно складированной вскрыши.

На основе выполненного анализа сформулирована цель и поставлены задачи исследования.

Вторая глава посвящена исследованию влияния горнотехнических факторов на технико-экономическую эффективность временных отвалов.

Средства, затраченные или полученные в разные (по отношению друг к другу) годы, должны получать разную оценку. Эффект, достигаемый быстрее, имеет большую экономическую значимость, чем аналогичный эффект, достигаемый позднее. По той же логике затраты, отнесенные на будущие годы, имеют объективно меньшую значимость, чем такие же затраты, возникающие в текущий момент времени. На этом основании экономическая целесообразность временного складирования на t лет некоторого объема вскрыши в границах карьерного поля определяется путем сравнения текущих затрат на его отгрузку и перемещение во временный отвал C1, а также будущих затрат C2 по отгрузке и транспортированию в постоянный отвал с учетом фактора времени с затратами C0, связанными с отгрузкой и перемещением этого объема в существующий постоянный отвал. При этом необходимо учитывать также дополнительную прибыль П, получаемую в текущий момент времени в результате высвобождения некоторой части средств на перемещение вскрыши во временный отвал. Таким образом, критерием эффективности будет служить неравенство C C1 П C0, (1) 1 E t где E - норма дисконта, дол. ед.

Для анализа критерия затраты C0, C1, C2 детализированы и формализованы по перечисленным процессам. Получена формула для расчета минимального срока окупаемости временно складированной вскрыши (Tmin, лет):

пор (a L2 b) cэ cотв Tmin ln kв Lср. (2) ln(1 E) a L порkв Lср Црасч cдоб где cэ, cтр, cотв - удельные затраты на экскавацию, руб./м3; транспортирование, руб./ткм. и непосредственно бульдозерные работы на отвале, руб./м3; a, b - коэффициенты, зависящие от грузоподъемности автосамосвала; kв - текущий коэффициент вскрыши, м3/т; Lу - среднее расстояние транспортирования угля, км; Lпор - среднее расстояние транспортирования вскрыши, км; пор - плотность вскрышных пород, т/м3; Црасч, cдоб - цена угля и себестоимость добычи, руб./т.

При выполнении расчетов удельные значения затрат по процессам приняты на основе отчетных данных разрезов УК Кузбассразрезуголь (табл. 1).

Таблица Фактические затраты на выемочно-погрузочные работы, перемещение и непосредственно отвальные работы Диапазон значений Вид работ Типоразмеры оборудования затрат Выемочно-погрузочные Емкость ковша экскаваторов 5,9 - 9,7 (руб./м3) работы, Е = 5 - 30 мГрузоподъемность а/с 55 - 320 т Транспортирование, 1,5 - 5,0 (руб./ткм) при расстоянии 1 - 6 км Бульдозерные работы на Бульдозеры - все типоразмеры 1,0 (руб. /м3) отвале, Разработанные на этой основе программа расчета срока окупаемости, а также предложенный приближенный метод его оценки, позволяют их использовать при любых практически встречающихся горнотехнических и стоимостных параметрах. Многовариантные расчеты показали, что основными горнотехническими параметрами, влияющими на минимальный срок окупаемости временного отвала, являются сокращение расстояния транспортирования L и расстояние транспортирования из временного отвала в будущий постоянный отвал L2. Влияние других факторов при фактически существующих диапазонах их изменения незначительно. На рис. 2 показана область изменения минимального срока окупаемости временно складированной вскрыши при наиболее вероятных для разрезов Кузбасса расстояниях ее транспортирования.

Tmin, лет Рис. 2. Минимальный срок оку5 паемости (Tmin, лет) при наиболее вероятных расстояниях транспортирования вскрыши L 1,5...3,0 км;

1 1,5 2 2,5 3 3,5 L2 3,0 км Сокращение расстояния L, км На этом основании сформулировано первое научное положение - сокращение расстояния транспортирования при перемещении вскрыши во временный отвал на 1,5 - 3,0 км при последующем ее перемещении в постоянный отвал на расстояние до 3 км, характерное для разрезов Кузбасса, предопределяет минимальный срок окупаемости временного складирования породы до 6 лет.

Полученные результаты позволили сформулировать в общем виде последовательность обоснования эффективности и места размещения временного отвала при наличии соответствующей емкости в границах карьерного поля с учетом полного технологического срока его существования, продолжительности периода заполнения и продолжительности периода отгрузки.

Третья глава диссертации посвящена обоснованию критерия разделения общего вскрышного грузопотока, формирующегося во всех вскрышных забоях, на два - во временный отвал и в постоянный отвал.

Вскрышные забои имеют различные расстояния транспортирования до постоянного и временного отвалов. Поэтому при наличии на разрезе временного отвала общий грузопоток вскрыши должен быть обоснованно разделен на два - один грузопоток направляется в постоянный отвал, другой во временный.

Очевидно, что такое разделение грузопотока, формирующегося из различных забоев, должно производиться в зависимости от остаточного технологического срока существования временного отвала (Tост, лет) с учетом характерных для каждого из забоев расстояний транспортирования.

Минимально допустимое сокращение расстояния при транспортировании вскрыши во временный отвал по сравнению с расстоянием до существующего постоянного отвала (Lmin ) определяется формулой, которая является следствием критерия (1):

kв Lср пор (a L2 b) cэ cотв L Lmin , (3) (1 E)Tост a порkв Lср Црасч cдоб В план размещения вскрыши во временном отвале включаются забои, для которых L Lmin. На рис. 3 показана характерная зависимость минимального сокращения расстояния транспортирования от остаточного срока технологического существования временного отвала. Остаточный технологический срок существования временного отвала объективно уменьшается с течением времени. Из графиков видно, что по мере уменьшения остаточного срока Tост увеличивается минимально допустимое сокращение расстояния Lmin.

Следовательно, наступит такой момент времени, когда ни один из забоев не будет удовлетворять условию (3), что означает, в свою очередь, окончание активного по экономическим критериям периода существования временного отвала.

4,L2 = 2 км Lmin,км Рис. 3. Зависимость минимального L2 = 3 км 3,сокращения расстояния транспорL2 = 4 км тирования (Lmin, км) от оста2,точного срока существования вре1,00 менного отвала (Tост, лет) при различных значениях дальности 0,перемещения в будущем ( L2, км) 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,Tост,лет Минимально допустимое сокращение расстояния транспортирования Lmin является объектом текущего мониторинга, а также средством планирования и оперативного управления вскрышными грузопотоками, которое обеспечивает технико-экономическую эффективность как временного отвалообразования, так вскрышных работ в целом.

По изложенной методике разработана программа расчета данного параметра при любых практически встречающихся горнотехнических и стоимостных параметрах разреза. Возможность использования методики проверена путем выполнения расчетов для условий разрезов Краснобродский, Кедровский, Бачатский. Условия разреза Краснобродский являются наиболее характерными с точки зрения решаемых в работе задач (рис. 4).

Рис. 4. Текущее состояние горных работ на участке № 3 разреза Краснобродский Последовательность планирования объемов включает в себя ранжирование вскрышных забоев по мере увеличения L, определение плановых объемов вскрыши Vi по забоям, разделение совокупности забоев на две группы с L Lmin и L Lmin, расчет объемов вскрышных работ по группам забоев (табл. 2).

Таблица Информация для планирования объемов вскрыши для складирования во временном и постоянном отвалах Номера забоев 1 Е n n+1 Е N Сокращение L1 Ln Ln1 LN Е Е расстояния Место Временный отвал (L Lmin ) Постоянный отвал (L Lmin ) складирования Плановый объем V1 Vn Vn1 VN Е Е вскрыши Объемы вскрыши для складирования в временном и постоянном отвалах составляют:

n N Vврем ; Vпост . (4) V V i i 1 nВыполненный в данной части диссертации теоретический анализ, а также результаты расчетов в соответствии с практически существующими горнотехническими условиями позволили сформулировать второе научное положение - минимально допустимое сокращение расстояния транспортирования, установленное на стадии текущего планирования, является критерием при принятии решения о направлении вскрышных грузопотоков во временный отвал.

В четвертой главе выполнено обоснование технологического принципа перераспределения карьерных автосамосвалов по вскрышным забоям при организации на разрезе временного отвала.

После организации на разрезе временного отвала в результате уменьшения среднего расстояния транспортирования происходит перераспределение вскрышных грузопотоков, что влечет за собой, соответственно, необходимость перераспределения имеющегося парка карьерных автосамосвалов по вскрышным забоям. Задача заключается в том, чтобы это перераспределение обеспечивало максимально возможную эффективность вскрышных работ.

Автомобильный транспорт имеет свойство неравномерности движения.

Случайный характер времени рейса был использован в работах П. И. Томакова при обосновании структуры экскаваторно-автомобильных комплексов в части рационального соотношения вместимости кузова автосамосвала и вместимости ковша экскаватора. При этом количественный состав транспортного звена предлагалось рассчитывать классическим детерминированным методом через соотношение времени рейса и времени погрузки автосамосвала. Вместе с тем случайный характер времени рейса является фактором, который необходимо учитывать и при определении количества автосамосвалов, приходящихся на один экскаватор в зависимости от дальности транспортирования вскрыши. Это соображение взято за основу при исследовании принципов управления количественным составом транспортных звеньев экскаваторно-автомобильных комплексов при наличии на разрезе временных отвалов.

В настоящем разделе исследованы совокупные технико-экономические показатели экскаваторно-автомобильных комплексов в зависимости от дальности транспортирования вскрыши при различных типоразмерах оборудования и с учетом стохастичности времени рейса автосамосвалов.

Элементы затрат на эксплуатацию автотранспорта (заработная плата с начислениями, затраты на горючее, смазочные материалы, автошины и амортизацию) для построения математической модели технических и экономических показателей экскаваторно-автомобильного комплекса аппроксимированы по фактическим данным о заработной плате, существующим нормативам расхода горюче-смазочных материалов, автомобильных шин, запасных частей и норм амортизационных отчислений исходя из стоимости автосамосвала при нормативном сроке их эксплуатации.

(а) Стоимость машиносмены автосамосвала (Cмс, руб./смену) в зависимости от его грузоподъемности (Qа, т) в диапазоне ее изменения от 55 до 320 т аппроксимирована линейной функцией вида (а) Cмс = 148Qа +2555, (R2 = 0,998). (5) Аналогичным образом установлена зависимость стоимости машиносмены экскаватора от геометрической емкости ковша как основного технического параметра. При этом для общности результата параметры соответствующей линейной зависимости определены для двух типов экскаваторов, на базе которых могут формироваться вскрышные экскаваторно-автомобильные комплексы - прямых механических лопат с электрическим приводом фирмы Harnischfeger с ковшом до 58 м3 (P&H - 2300, 2800, 4100) и обратных гидравлических лопат фирм TEREX, Liebherr (RH - 200, R - 984, 994, 9350) c ковшами от до 21 м(э) (э) Cсм 3288E 2775 и Cсм 4900 E 2775, (R2 = 0,977). (6) Неравномерность продолжительности рейсов автосамосвалов неизбежно приводит к простоям экскаватора и автосамосвалов. Анализ установленных зависимостей (5), (6) показывает, что при общепринятых принципах формирования экскаваторно-автомобильных комплексов в части рационального соотношения вместимости ковша экскаватора и кузова самосвала минута простоя экскаватора в 3 - 5 раз дороже соответствующего простоя автосамосвала.

Простои экскаватора при более позднем прибытии автосамосвала, равно как и простои автосамосвала при более раннем прибытии, связаны главным образом с неравномерностью внезабойного времени рейса, обусловленной различными случайными факторами (средняя скорость движения, удаленность места разгрузки автосамосвала на отвале и др.). Обработка данных (более 3наблюдений при различных расстояниях транспортирования и типоразмерах автосамосвалов), полученных с помощью спутниковой системы слежения за работой карьерных автосамосвалов, показала, что внезабойное время рейса подчиняется нормальному распределению с параметрами a tвз, 0,69 tвз, где tвз - среднее значение внезабойного времени рейса, мин. Опоздание автосамосвала с прибытием в забой (t, мин.), равно, как и более ранее его прибытие, при этом составит t tвз t t tвз exp dt 0,055tвз. (7) 0,69tвз 2 0,69 tвз tвз Величина t соответствует ожидаемой продолжительности простоя автосамосвала при более раннем прибытии в забой и ожидаемого простоя экскаватора при задержке автосамосвала в том случае, когда количественный состав транспортного звена ( Nа, шт.) определен классическим детерминированным методом, упомянутым выше.

Возможен вариант формирования количественного состава транспортного звена по принципу лодин в очереди, когда количество самосвалов, приходящихся на один экскаватор, составляет Nа 1. Очевидно, что в этом случае ( среднее время простоя экскаватора в ожидании автосамосвала (tNэ), мин.) ( составит tNэ) 0,055tвз tпогр, а среднее время простоя автосамосвала (а) (а) (tN 1, мин.) соответственно tN 1 0,055tвз tпогр, где tпогр - время погрузки автосамосвала, мин.

В результате уменьшения продолжительности простоев экскаватора увеличивается производительность экскаваторно-автомобильного комплекса.

Кроме того, при этом имеет место замена более дорогих непредусмотренных стохастических простоев экскаватора в ожидании прибытия автосамосвала в забой на более дешевые технологически предусмотренные простои транспорта.

Такая замена при определенных условиях может обеспечить снижение эксплуатационных затрат на выемочно-погрузочные работы и транспортирование горной массы.

Внезабойное время рейса является интегральным показателем, который зависит от большого числа факторов (качество автодорог, сложность трассы, время маневров и др.). Этот показатель удобен для теоретического анализа, тогда как в практических условиях при оперативном управлении работой экскаваторно-автомобильных комплексов и планировании горных работ оперируют, как правило, дальностью транспортирования горной массы. Внезабойное время рейса и дальность транспортирования связаны между собой через нормативные значения времени маневров при разгрузке самосвалов на отвале, средние скорости движения и другие факторы. Поэтому итоговые результаты исследования в данном разделе выражаются через дальность транспортирования, что позволяет установить соответствие этих результатов с результатами предыдущих разделов работы.

Техническая производительность экскаватора рассчитывалась при условии рациональной степени дробления горной массы по методике разработанной кафедрой открытых горных работ Кузбасского технического университета и заложенной в типовых проектах массовых взрывов УК Кузбассразрезуголь.

Сменная эксплуатационная производительность экскаваторно-автомобильного комплекса в целом определялась с учетом простоев, обусловленных неравномерностью работы транспорта, а также регламентированных вспомогательных операций и технологических перерывов.

На рис. 5 а показана зависимость сменной производительности от расстояния транспортирования вскрыши от забоя до отвала при различных вариантах комплектования транспортного звена. Видно, что разница производительностей тем больше, чем больше расстояние транспортирования. В практически встречающемся диапазоне расстояний от 0,5 до 5,0 км она составляет 5 - 25 % в пользу варианта комплектования транспортного звена по принципу лодин в очереди. При этом соотношение затрат таково, что вариант комплектования транспортного звена по принципу лодин в очереди имеет преимущество при расстояниях транспортирования более 1,5 - 2,0 км (рис. 5 б).

а) б) 14 Количество а/с N Количество а/с N Количество а/с N+Количество а/с N+0 2 4 6 0 2 4 6 Расстояние транспортирования, км Расстояние транспортирования, км Рис. 5. Зависимость сменной производительности (а) удельных затрат на эксплуатацию экскаваторно-автомобильного комплекса (б) при различных вариантах комплектования транспортного звена Многовариантные расчеты при различных исходных данных, включая существующие типоразмеры экскаваторов и автосамосвалов, показали, что качественная картина изменения рассмотренных технико-экономических показателей экскаваторно-автомобильных комплексов в зависимости от расстояния транспортирования не изменяется.

В результате организации на разрезе временного отвала, когда расстояния транспортирования вскрыши из забоев существенно отличаются друг от друга и возникает необходимость перераспределения транспорта, можно руководствоваться следующим принципом, который вытекает из третьего научного положения - перераспределение карьерных автосамосвалов, освобождаюЗатраты, руб./м Производительность, м3/смену щихся при наличии на разрезе временных отвалов, целесообразно производить путем приоритетного формирования транспортных звеньев по принципу лодин в очереди для забоев с расстоянием транспортирования вскрыши более 1,5 - 2,0 км, что обеспечит увеличение производительности соответствующих экскаваторно-автомобильных комплексов на 5 - 25 % при одновременном снижении совокупных затрат на экскавацию и перемещение вскрыши.

Приведенные в данном разделе работы результаты расчетов получены на основе обобщенной математической модели, которая, в свою очередь, лежит в основе разработанной в среде MS Excel программы расчета сравнительной эффективности вариантов комплектования транспортного звена при любых исходных данных.

Пятая глава диссертации посвящена анализу фактических условий формирования временного отвала на участке № 3 Краснобродского разреза УК Кузбассразрезуголь и оценке ожидаемой экономической эффективности этого технологического решения. Динамика объемов вскрыши, складированной во временном отвале, а также другие исходные данные для выполнения оценки соответствуют фактически существующим на разрезе.

Максимальный объем вскрыши, временно складируемой в границах карьерного поля, составлял около 13 млн. м3. По окончании запланированного технологического срока существования временного отвала после полной его отгрузки ожидается экономический эффект более 67 млн. руб.

Заключение Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основе установленных закономерностей изменения минимального срока окупаемости затрат, связанных с временным складированием вскрышных пород в границах карьерного поля, результатов системного анализа факторов, определяющих структуру вскрышных грузопотоков и количественный состав транспортных звеньев экскаваторно-автомобильных комплексов, разработаны технологические решения, обеспечивающие интенсификацию вскрышных работ с одновременным снижением затрат на их производство, что имеет существенное значение для угледобывающих предприятий отрасли с открытым способом разработки месторождений.

Основные научные и практические результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем.

1. На разрезах, где преобладающие объемы вскрыши перемещаются с использованием автомобильного транспорта, расстояние транспортирования породы на отвалы является одним из основных управляемых факторов, с помощью которого возможно сгладить негативное влияние непредвиденных обстоятельств, связанных с недостаточной разведанностью отрабатываемых запасов и изменением условий на рынке угля. Управление расстоянием транспортирования может быть обеспечено путем поэтапного перемещения вскрыши с организацией временных отвалов в границах карьерного поля на кратко- или среднесрочный период работы разреза с относительно меньшими расстояниями транспортирования.

2. Технические решения по организации временных отвалов, являясь объективно необходимыми, не могут быть предусмотрены проектами в силу неполной определенности условий работы разрезов на стадии проектирования.

При эксплуатации разреза по утвержденному проекту они должны приниматься на основе текущего состояния горных работ и планируемого режима горных работ на период существования временного отвала с учетом фактора времени и определением срока окупаемости дополнительных затрат, обусловленных перегрузом вскрыши.

3. Сокращение расстояния транспортирования и расстояние транспортирования в будущий постоянный отвал являются основными горнотехническими факторами, влияющими на срок окупаемости временных отвалов при поэтапном перемещении вскрыши автомобильным транспортом, который для наиболее характерных условий разрезов Кузбасса не превышает 6 лет.

4. Вскрышные забои имеют различные расстояния транспортирования до постоянного и временного отвалов. Поэтому общий грузопоток вскрыши должен быть обоснованно разделен на два - один грузопоток направляется в постоянный отвал, другой во временный. Такое разделение грузопотока, формирующегося из различных забоев, необходимо производить в зависимости от остаточного технологического срока существования временного отвала с учетом характерных для каждого из забоев расстояний транспортирования.

5. Минимально допустимое сокращение расстояния транспортирования, установленное с учетом остаточного срока существования временного отвала на стадии текущего планирования горных работ, является критерием для принятия плановых и оперативных решений о направлении вскрышных грузопотоков во временный отвал, обеспечивая технико-экономическую эффективность в течение всего активного периода его существования.

6. Остаточный срок существования временного отвала объективно уменьшается со временем, что влечет за собой увеличение минимально допустимого сокращения расстояния транспортирования и, следовательно, сокращения количества забоев, из которых туда отгружается вскрыша. Момент времени, когда такие забои будут отсутствовать, означает окончание активного срока существования временного отвала.

7. Организации на разрезе временного отвала влечет за собой уменьшение среднего расстояния транспортирования, перераспределение вскрышных грузопотоков, а также необходимость перераспределения имеющегося парка карьерных автосамосвалов по вскрышным забоям. Перераспределение карьерных автосамосвалов, освобождающихся при наличии на разрезе временных отвалов, целесообразно производить путем приоритетного формирования транспортных звеньев по принципу лодин в очереди для наиболее удаленных вскрышных забоев, что обеспечит увеличение производительности соответствующих экскаваторно-автомобильных комплексов при одновременном снижении совокупных затрат на экскавацию и перемещение вскрыши.

8. Расчетный экономический эффект в конце технологического срока существования временного отвала на участке № 3 Краснобродского разреза УК Кузбассразрезуголь ожидается в размере 67 млн. руб.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах Издания рекомендованные ВАК:

1. Литвин, Я. О. Особенности планирования объемов автомобильной вскрыши для размещения во временных отвалах / Ж. Уголь - М. - 2010. № 12.Ц с. 2. Литвин, Я. О. Расчет затрат на перемещение горной массы карьерными автосамосвалами // Литвин Я. О. / Вестн. КузГТУ. 2011. № 1. - С. 31 - 33.

3. Сысоев, А. А. О планировании объемов автомобильной вскрыши для размещения во временных отвалах / А. А. Сысоев, Я. О. Литвин // Вестн. КузГТУ. 2011. № 4. С 45 - 47.

Другие издания 4. Литвин, Я. О. Поэтапное перемещение вскрыши - одно из средств обеспечения стабильности выполнения текущей производственной программы разреза // Труды XII международной научно-практической конференции: Экономическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности. / Кемерово. - 2010.

5. Сысоев. А.А., Рациональный количественный состав транспортного звена вскрышных экскаваторно-автомобильных комплексов // А. А. Сысоев, Я. О. Литвин, А. А. Тихонский / Материалы международной научнопрактической конференции Сибресурс - 2010 Кемерово. - 2010. - С 33 - 36.

6. Сысоев, А.А. Влияние горнотехнических факторов на срок окупаемости временных автомобильных отвалов // А. А. Сысоев, Я.О. Литвин, К. А Голубин / Материалы международной научно-практической конференции Сибресурс - 2010 Кемерово. - 2010. - С 36 - 40.

Подписано к печати Формат 6084 1/6. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе.

Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № ГУ КузГТУ, 650000, Кемерово, ул. Весенняя, Типография ГУ КузГТУ, 650000, Кемерово, ул.Д. Бедного, 4а Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по земле