книги из ГПНТБ / Вассерман, А. Д. Методы оценки вентиляционных систем рудников

где Е Wm — сумма мощностей установленного электрического обо­ рудования, квт;

s' — тарифная плата за единицу мощности;

(.45)

где Q — производительность вентилятора, м3/сек.;

/гст — статическое давление, развиваемое вентилятором, кг/м2; т\ъ — кпд вентилятора; т]3 — кпд электродвигателя; т)„ — кпд передачи;

£ — коэффициент жесткости регулирования вентилятора [48]; Т — число часов работы вентилятора в год;

s " — тарифная плата за единицу израсходованной энергии (руб./квт-ч);

Стоимость обслуживания вентиляционной системы С3 (в руб.) состоит из затрат на материалы См и расходов по фонду заработной

где N cn— списочный состав обслуживающего персонала;

s3ap — среднемесячная зарплата одного трудящегося списочного состава с учетом различных коэффициентов (начисления на зарплату, на социальное страхование и т. д.).

Следует отметить, что расходына обслуживание вентиляцион­ ных сооружений без учета материальных затрат зависят не только от фонда заработной платы обслуживающего персонала (ремонт­ ников, наладчиков и т. д.), как это принято считать на производ­ стве, но и от того, какой материальный ущерб приносит произ­ водству не своевременное восстановление средств подачи и рас­ пределения воздуха. Эти средства в сложных системах могут быть многочисленными, иметь различную надежность, т. е. вероятность выхода из строя, и поэтому требовать (в зависимости от надеж­ ности и эффективности) различного обслуживания. В связи с этим необходимо определить, какой оптимальный штат ремонтников следует содержать для быстрой ликвидации отказов в вентиляцион­ ной системе, а также оценить качество обслуживания ее по задан­ ному числу ремонтников.

Для расчетов воспользуемся методами теории массового обслу­ живания, широко применяемыми в различных технических и эко-' номических задачах. Эта теория рассматривает различные си­ стемы обслуживания и различные потоки заявок (требований).

Нашей задаче в полной мере соответствует система массового обслуживания с ожиданием при неограниченном потоке требова­

72

ний [74—78]. Обоснованием выбора такой системы является то,, что любой отказ в системе проветривания должен быть обяза­ тельно ликвидирован (обслужен), поэтому он в зависимомти от параметров обслуживающей системы (числа ремонтников) стано­ вится в очередь или же немедленно принимается к обслуживанию. С другой стороны, в системе с большим числом элементов отказы (в зависимости от надежности), как указывалось в главе 2, мно­ гочисленны и носят случайный характер, поэтому поток отказов-, в сложной многокомпонентной системе можно принять неограни­ ченным.

Сущность указанной системы массового обслуживания состоит в следующем. В обслуживающую систему, состоящую из т аппа­ ратов, поступает неограниченный поток требований. Каждый ап­ парат одновременно может обслуживать только одно требование.. Если в момент поступления очередного требования в системе на обслуживании уже находится не менее т требований, то это. требование становится в очередь и ожидает начала обслуживания.. Если требование поступает в систему, когда есть свободный аппа­ рат, оно сразу же принимается к обслуживанию.

Методы этой теории позволяют дать объективное обоснованиештатного расписания ремонтно-строительного персонала для нор­

где N'm — явочный состав по обслуживанию средств воздухораспределения;

*Г „ — явочный состав по обслуживанию вентиляторных уста­ новок.

Покажем метод расчета на примере N'aB, так как определение- N'„ и N'aB аналогично.

Для нормального функционирования вентиляционной системы в руднике построено т 1 сооружений (перемычек, дверей, жалю­ зийных решеток и т. д.). Кроме того, при развитии горных работ и расширении вентиляционной сети дополнительно по мере необ­ ходимости строят т 2сооружений, а порядок их строительства в зна­ чительной мере условен и может быть принят случайным. По­ строенные и вновь строящиеся сооружения являются потоком от­ казов, носящим случайный характер. Дополнительный поток от­ казов связан с изменением во времени (см. 2.2) аэродинамической:

ствие того что указанные ранее два потока отказов являются слу­ чайными, дополнительный поток, определяемый предыдущими,.

73;

также носит случайный характер. Таким образом, полный поток ■ отказов или требований X состоит из потоков требований ремонта установленных сооружений Хх, вновь строящихся Х2 и дополни­ тельного потока требований на ремонты Х3, т. е.

Х = X]. + х2 + х3.

Поток заявок (требований) X поступает в систему обслужива­ ния, состоящую из N'Bts аппаратов.

Распределение времени обслуживания заявки подчиняется

•показательному закону [74]

Величина, обратная параметру v, т. е. 1/v, является среднимвременем обслуживания или математическим ожиданием времени обслуживания.

Как указывалось ранее, поток заявок является простейшим и

•задается формулой Пуассона

Теперь, корда система обслуживания и поток в основном оха­ рактеризованы, приступим к обоснованию необходимого числа обслуживающего персонала N'aB и оценке качества обслуживания.

3 — число дополнительных ремонтов одного сооружения в год. Среднее время выполнения одной заявки определяется по нор­

возрастать и служба ремонта не справится со своей задачей. Определив главный параметр системы обслуживания а, воз­ можно оценить качество обслуживания. Под качеством обслужи­ вания понимается своевременное (или в заданное время) выпол­ нение заявок (ликвидация отказов в системе) при максимальной

74

занятости обслуживающего персонала. Тогда вероятность того, что явочный состав ремонтников свободен от работы, опреде­ ляется [74, 75] выражением

(51)

(ЛГ^,-1)1(Л ^-а)

ш=0

авероятность того, что все ремонтники заняты обслуживанием —

К*»Рп

(52)

' ~ (Л'™- 1 ) 4 ^ 3 -Я ) •

Среднее время ожидания очереди начала обслуживания

Для объективности суждения о качестве работы системы це­ лесообразно рассматривать 2—3 варианта с N'as >• а. Естест­ венно, с увеличением N'aa удается сократить время ожидания заявки в очереди, но при этом снижается загруженность обслужи­ вающего персонала основной работой. Поэтому окончательное решение принимается по минимальной величине потерь на основе экономического анализа по следующей зависимости:

7S

Аналогичным путем производится расчет и оценка системы об­ служивания вентиляторных установок. Параметры X и to6c опре­ деляются по соответствующим нормам или на основе среднегодо­ вых данных, собранных о процессе эксплуатации установок (ре­ монты и профилактика).

Экономическая целесообразность сравниваемых вариантов определяется сопоставлением расходов по зарплате на систему об­ служивания Сзар и эффективностью сокращения простоев вентиля­

тельности расходов по этой статье обычно пренебрегают. Однако для крупных рудников эту статью расхода, видимо, нужно учи­ тывать. Так, например, ежегодные затраты на апатитовых рудни­

ИГД АН Каз. ССР [79].

Стоимость содержания службы вентиляционного надзора й пылегазового контроля С„ складывается в основном из фонда за­ работной платы служб вентиляционного надзора и пылегазового контроля Спк, а также затрат на необходимую для целей контроля аппаратуру и материалы Сам, т. е.

Сп = Сшс+ Соы-

Величина Сам может рассматриваться постоянной (для апати­ товых рудников она составляет «2 0 0 0 —3000 руб./год). Без осо­ бой погрешности ею можно пренебречь.

Определение Спк не представляет трудности. Например, по данным 1966—1969 гг. среднегодовые расходы по этой статье для Кировского рудника составляли 49 689 руб., для Юкспорского —

34 137 руб.

В принципе и величина СП1; может определяться указанным ранее методом в зависимости от количества отбираемых пылевыхпроб и др.

Основой стоимости услуг вспомогательных цехов С4, по нашему мнению, является стоимость пара для калориферов, подогреваю­ щих рудничный воздух в зимнее время. В этом случае величину С4 рекомендуется [64] определять из выражения

76

гсм — требуемая температура воздуха после калориферов, град.; гпар — температура наружного воздуха, град.

Таким образом, эксплуатационные расходы по системе опре­ делены.

Себестоимость продукции по расходам на вентиляционную систему составит

системы определяется исходя из величины снижения производ­ ственно обусловленных простудных заболеваний, выраженной в увеличении фонда рабочего времени на производство дополни­ тельного объема V продукции через стоимость С'р этой продукции, а также из величины повышения производительности труда всех работающих, выраженной в производстве дополнительного объема V " продукции через ее стоимость С".

Полная стоимость дополнительного объема продукции составит

Величина С', определяется исходя из фонда рабочего времени Tva6 (чел.-сс.), полученного за счет снижения до общего фона про­

77

должительности простудных заболеваний /0 при создании ком­ фортных параметров рудничного воздуха (v и О- ^раб определяется по формуле (38) и количественному анализу простудных заболева­ ний. Относя Граб к годовому фонду рабочего времени одного под­

счет снижения производственно обусловленных простудных забо­ леваний.

нительные расходы, связанные с потреблением дополнительного количества тепла и обслуживанием теплопроизводительных уста­ новок. Дополнительное количество тепла определяется

где Г' — время работы калориферов, требуемое для поддержания комфортной температуры в течение года, час.;

78

г

СПЧ) — стоимость пара, руб./т-час.-1.

Если существующая парокотельная не позволяет увеличить, паропроизводительность до величины

г. т о ? ;

"— trap _t‘'cp ’

то предусматривается строительство дополнительного паровогокотла и затраты 3 " рассчитываются методом, предложенным в 4.1.

Общие затраты в этом случае составят величину 3 = 3 '+ 3 " ,. уменьшенную на величину выплат по листам временной утраты трудоспособности, вычисляемую как

где s6 — средний размер выплат за 1 день болезни, руб./чел.-см. Тогда экономический эффект функционирования вентиляцион­

ной системы определится следующим образом:

где с„ и с' — расходы на 1 т (себестоимость по статье «вентиляция») по вентиляционной системе соответственно при существующих или расчетных параметрах рудничного воздуха (у и t) и при условии создания комфортных его значений (и и £к);

2 — коэффициент, учитывающий не только снижение расходов: по простудным заболеваниям, но и видимую долю увеличения до­ хода в отчислениях по социальному страхованию (на 'самом деле это доля еще больше за счет улучшения здоровья трудящихся, уменьшения времени и расходов на медицинское обслуживание и и др.). Этот коэффициент учитывает экономический эффект в об­ щегосударственном плане. Собственно для предприятия доход со­ ставит лишь Сб.

79

Г л а в а 5

ПРИМЕР РАСЧЕТА ЭФФЕКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ПРОВЕТРИВАНИЯ

Разработанные в предыдущих главах методы расчета и оценки техни­ ческих решений и экономической эффективности вентиляционной системы позволяют оценить в равной мере существующее состояние проветривания эксплуатируемого подземного рудника и прини­ маемые к осуществлению системы вентиляции при проектирова­ нии новых предприятий. В данной главе показано практическое применение предложенных в работе методов на примере расчетов, оценки и выбора параметров эффективного и экономичного про­ ветривания строящегося глубинного горизонта +252 м Киров­ ского апатитового рудника. При этом за основу приняты решения, заложенные в технический проект и проектные разработки комбината «Апатит» по блоку 11—13 горизонта +252 м Кировского рудника, и фактические экономические показатели.

5.1. РАСЧЕТЫ И ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭФФЕКТИВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ ГОРИЗОНТА +252 м КИРОВСКОГО АПАТИТОВОГО РУДНИКА

В соответствии с проектными данными комбината «Апатит» производительность горизонта +252 м в ближайшие годы должна составить 2.7 млн т руды в год. Такая производительность обеспе­ чивается эксплуатацией на горизонте одного блока 11—13, в ко­ тором в одновременной работе должно находиться 2 откаточных орта и 21 подготовительно-нарезной забой. Исходя изуказанных данных необходимое количество воздуха по расчетам составило: для проветривания добычных работ — 88.3 м3/сек., для проветри­ вания проходческих работ — 54.2 м3/сек., т. е. 142.5 м+сек.

Особенностью рассматриваемого блока является подготовка днища его под выпуск руды пластинчатыми (или другой конструк­ ции) вибропитателями. В этом случае возможно совмещение гори-