книги из ГПНТБ / Липкович С.М. Проектирование технологических процессов очистной выемки угля

где Р — давление воды у форсунки, кгс/см2;

а— коэффициент расхода.

Сучетом давления в забойном водопроводе и характеристики форсунки число форсунок

60feBmA/yt;CTp

(34.VII)

а V T

Угол наклона, обеспечивающий полное смачивание угольного забоя,

а , т — С

(о = — — arc tg — -— , град,

где С — высота установки форсунки над почвой, м.

Величиной, определяющей пригодность форсунки для ороше­

Результаты расчетов, проведенных для пластов мощностью

153

Т а б л и ц а 5.VII

Расчет забойного водопровода. Согласно техническим требова­ ниям на системы водоснабжения забойный водопровод должен обеспечить подачу не менее 40 л воды на 1 т добываемого угля и давление на входе оросительного устройства не ниже 15 кгс/см2 при любом положении выемочной машины.

Выбираемый при проектировании водопровода тип шланга про­ веряется на соответствие диаметра требуемому напору

комбайна, м; Ятр — потери на трение в забойном водопроводе, зависящие от

диаметра шланга, м; Ям — потери на местных сопротивлениях, м.

Для струговых установок Техническими требованиями регла­ ментируется минимальное давление на наиболее гидравлически удаленной форсунке, равное 6—12 кгс/см2.

где Я вкл — потери во включателе орошения, м.

154

Г л а в а V II I

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖИМА И ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ В ОЧИСТНЫХ ЗАБОЯХ

§ 1. Режимы работы лав

Формы организации производства в очистных забоях угольных шахт определяются режимом работы, т. е. общим числом дней и смен, продолжительностью рабочей недели и смены, порядком че­ редования добычных и ремонтно-подготовительных смен, последо­ вательностью подготовки к очередному циклу, интенсивностью уг­ лепотока [54, 55, 56, 57, 58, 59 60].

Режимы работы участков и цехов на одном и том же пред­ приятии могут быть и одинаковыми, и разными. В зависимости от того, работает ли шахта с общим выходным днем или со сколь­ зящим графиком выходных, различают прерывный и непрерывный режимы работы предприятия. В течение суток работа может осу­ ществляться либо круглосуточно, либо с перерывами [55, 57].

Режимы работы угольных шахт отличаются большим разнооб­ разием и претерпевают изменения в соответствии с этапами тех­ нического прогресса в угольной промышленности.

Широкое распространение комплексной организации труда в очистных забоях повлекло за собой увеличение числа смен по вы­ даче угля с соответствующим уменьшением подготовительных смен. Внедрение механизированных комплексов и угледобывающих аг­ регатов позволило в ряде случаев сократить продолжительность операций, не совмещаемых с выемкой угля, до 2—4 ч, создавая условия для поточной выемки угля.

В девятой пятилетке намечено завершить в основном техниче­ ское перевооружение предприятий на основе комплексной механи­ зации и автоматизации производственных процессов, а также пе­ реход на узкозахватную выемку угля в шахтах, повысить к концу пятилетки удельный вес добычи угля на пластах пологого и на­ клонного падения с применением выемочных комплексов и меха­ низированных крепей не менее чем до 60% общей добычи его.’ Предусматривается более эффективное использование производст­ венных мощностей путем более полного использования машин и оборудования, повышения коэффициента сменности, ликвидации простоев, дальнейшей интенсификации производственных про­ цессов.

При современном уровне механизации на горных предприятиях применяются две основные формы организации производства —- цикличная и поточная.

156

В настоящее время наибольшее распространение получили сле­ дующие режимы работ:

три 6-часовые смены без перерывов между ними при одной, свободной смене;

четыре 6-часовые смены; три 6-часовые смены с 2-часовым перерывом между ними;

три 6-часовые смены с часовым перерывом между ними и 4-часовым перерывом в конце суток.

На выбор рациональных режимов производства влияют техно­ логические, экономические, социальные и организационные фак­ торы. Влияние их различно, а оценка режима работы по каждому из этих факторов может быть и противоположной.

Основным технологическим требованием к режиму производст­ ва является обеспечение необходимого времени для ежесуточного и еженедельного проведения работ по профилактике и ремонту добычного и транспортного оборудования шахт. Режим работы должен равным образом предусматривать время на ремонт выра­ боток и путевого хозяйства.

С экономической точки зрения целесообразными являются ре­ жимы, предусматривающие наиболее полное использование основ­ ных фондов предприятия с максимальной их загрузкой.

Основными организационными требованиями к рациональным режимам работы являются совпадение режимов различных произ­ водственных участков и цехов шахты, отсутствие перерывов между сменами, закрепление графика выходов рабочих, постоянствобригад рабочих и отсутствие необходимости в их подмене.

§2. Выбор рационального режима работы лавы

ипроектирование оптимальной организации работ в очистном

забое*

Выбор рационального режима работы очистного забоя требует соблюдения следующих основных условий:

специальное время в течение суток и недели для профилакти­ ки и ремонта оборудования, выработок и путевого хозяйства;

смена бригад или звеньев на рабочем месте; минимальное число рабочих в ночное время;

постоянный состав бригад или звеньев и закрепление рабочих по сменам.

Наиболее полно этим условиям отвечают: режимы при прерыв­ ной рабочей неделе в три добычные смены (с выполнением в каж­ дой смене всех работ по выемке угля и подготовке лавы) и чет­ вертую ремонтную смену; двухсменный добычной режим с третьей ремонтно-подготовительной и четвертой нерабочей сменами; четы­

* Методика моделирования оптимальной организации работ в очистных за­ боях разработана А. С. Астаховым, Э. И. Гойзманом и Г. В. Арабян и приведе­ на в работе [61].

157

рехсменный режим работы с чередованием добычных и ремонтноподготовительных смен.

При переводе трудящихся шахт на пятидневную рабочую не­ делю предпочтительно с экономической точки зрения сохранять шестидневную работу шахты в целом с одновременным увеличе­ нием добычи угля по шахте.

Современный уровень технического прогресса в угольной про­ мышленности требует более четкой организации работ, которая все больше приближается к поточной и является одной из основ­ ных предпосылок к росту нагрузки на лавы. Достичь комплексно взаимоувязанного и строгого решения организации работ возмож­ но только экономико-математическими методами.

Целевой функцией оптимизации является минимизация трудо­ вых или денежных затрат на выполнение цикла работ в лаве. Так как в ходе решения задачи варьируется суточная нагрузка на

.лаву, затраты должны учитываться не только по очистному забою, но и на транспортирование грузов по участковым выработкам и поддержание последних.

Целевая функция по трудоемкости может быть представлена в

рабочих постоянного штата с начислениями на нее; нормативное погашение ЕК капитальных затрат К на повышение пропускной способности смежных с лавой звеньев; оплату за основные фонды участка.

Для создания математической модели по приведенным крите­

ных рабочих процессов. При этом необходимо обеспечить добычу угля не менее запланированной или нормативной.

158

Общая длительность цикла в лаве 7Ц разделяется на п по­ следовательных отрезков времени tu t2, ..., tn, обозначающих про­ должительность движения или простоя комбайна по случайным или технологическим причинам. Обозначим периоды через 4 (& = = 1, 2 п). В составе работ производственного цикла выделяем т основных рабочих процессов. Для каждого г-го процесса опре­ деляем объем работ на цикл U4 (і=1, 2 в метрах длины очистного забоя. Пусть щ будет скорость возможного выполнения

1 мин времени чистой работы, выраженная в метрах длины лавы. Величина и,- для каждого процесса определяется по данным нормировочника или по материалам хронометражных наблюдений.

Для рассматриваемой схемы механизации очистных работ в лаве составляют планограмму крайних сроков возможного начала и окончания всех процессов, увязав эти сроки между собой и с работой комбайна. При этом время работы последнего прини­ мается равным математическому ожиданию времени его чистой работы и случайных простоев.

Реальную длительность производственного цикла можно пред­ ставить в виде

Тп = Z *к + 2 тг> мин,

кI

ми величинами при решении задачи. Так как в отдельные моменты цикла возможен перевод рабочих с выполнения одного процесса на другой, xih Для разных периодов k могут быть неодинаковыми.. Перевод рабочих может осуществляться либо в связи с оконча­ нием процесса, либо для ликвидации отставаний в выполнении от­ дельных процессов и для разумного рассредоточения их с целью уменьшения неравномерности объема работ по часам цикла. Во время добавочных периодов ті на выполнение г-го процесса может быть направлена почти вся бригада, за исключением Ьі рабочих,, остающихся для профилактического осмотра машин.

Уравнения объемов работ составляются раздельно по каждому рабочему процессу цикла:

^ ’і=: 'ЕѵіКхік + У1ѵіХіі(г — bi), г = 1, 2 . . . , т. (З.ѴІІІ)

К I

Каждое уравнение выражает следующее условие: суммарные за­ траты труда в человеко-минутах на выполнение данного процесса в течение цикла при известной производительности труда рабочего

15&

Vi должны обеспечивать выполнение за время Тц полного объема работ по данному процессу Wi.

Уравнения численности бригады в лаве составляются для каж­

где хрң— число рабочих, простаивающих в k-м периоде из-за от­ сутствия фронта работ, достаточного для полной загруз­ ки всех членов бригады в данном периоде;

ак — численность комбайнового звена на отдельных операциях с комбайном, задаваемая по существующим нормам для каждого /к, с тем, чтобы комбайн работал со скоростью ѵ\. Для технологической взаимной увязки отдельных процессов накладываются ограничения по допустимому взаимному опережению или отставанию отдельных рабо­ чих процессов в лаве

■объемы работ к концу k-то периода, должны выражаться в линей­ ных метрах, отсчитываемых от начала лавы. В зависимости от типа поставленной задачи в математическую модель можно ввести следующие дополнительные условия:

а) ограничения по наибольшей или наименьшей численности

б) требование обеспечить добычу угля не менее запланирован­

Дополнительными условиями являются также требования, что­ бы все значения 2, х ік и хѵ.і; были положительными величинами и чтобы численность бригады г была целым числом.

Искомыми величинами описанной математической модели яв­ ляются численность бригады в лаве 2, распределение ее по от­ дельным рабочим процессам в отдельные периоды цикла хік, число рабочих, вынужденных простаивать в эти же периоды хр. и и дли­

160

может быть сведено к последовательному решению нескольких за­ дач линейного программирования, решаемых с помощью симплексметода.

Исходным моментом для перехода от нелинейной модели к ли­ нейной является назначение верхней и нижней границ возможных значений величины г. Затем методом наискорейшего спуска осу­ ществляется последовательное приближение к оптимальному ва­ рианту.

Верхняя граница численности рабочих в лаве zB определяется из условия, чтобы т = 0, а минимальная численность бригады будет при zn = aK.

Фиксируя последовательные значения численности рабочих в бригаде после каждой итерации, определяем соответствующую длительность цикла, просчитывая построенную модель. В резуль­ тате определяем для каждого значения г величины Я и Я' и выби­ раем среди них минимальное значение Я. Это и есть оптимальное решение.

Задача рассчитывается для разных значений исходных показа­ телей — скорости движения комбайна, длины лавы, длительности простоев по внешним и техническим причинам и т. д. Длительность и частота краткосрочных и долгосрочных остановок комбайна, вы­ зываемых технологическими причинами, а также случайных его простоев рассматриваются как заданные величины. Они заранее должны быть определены в численном виде по имеющимся норма­ тивам, хронометражным наблюдениям и статистическим данным.

Приведенная математическая модель оптимальной организации работ в очистных забоях может быть использована не только на стадии проектирования, но и при оперативном планировании смен­ ных нарядов на участках, составлении планов добычи и числен­ ности рабочих и т. д.

Пример*. Шахта «Трудовская» комбината ДонецкугОль, 5-я западная лава. В лаве работает узкозахватный комбайн 1К-52Ш с глубийой захвата 0,7 м, конвейер СП-63 и индивидуальная крепь. Управление кровлей — полное обрушение на стойки ОКУ-5. Длина лавы 330 м. Добыча угля с одного цикла, состоящего из двух по­ лос, 720 т.

Ввиду тбго что управление кровлей производится специализи­ рованной бригадой, оптимальная численность сменной бригады рабочих определялась только для работ, связанных с выемкой

угля.

В соответствии с расчетами, проведенными по выше изложен­ ной методикё, расчетная трудоемкость работ Я при различной чис­ ленности рабочих в бригаде и оптимальной организации работ приведена в табл. 1 .VIII.

Рекомендуемый технологический график выполнения работ в лаве приведен на рис. 68. Ему соответствуют численность сменной

* Заимствован из работы Онуфриева Л. Н., Астахова А. С. и др. {61].

162