Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Карьерные перевозки. Управление горнотранспортными комплексами. Учебное пособие
.pdf
Министерство науки и высшего образования
Российской Федерации
федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Кузбасский государственный технический университет
имени Т. Ф. Горбачева»
А. Ю. Воронов А. В. Буянкин Ю. Е. Воронов
КАРЬЕРНЫЕ ПЕРЕВОЗКИ.
УПРАВЛЕНИЕ ГОРНОТРАНСПОРТНЫМИ
КОМПЛЕКСАМИ
Учебное пособие
Кемерово 2020
1
УДК 656.135.073(075.8)+622.684(075.8)
УДК 656.135.073(075.8)+622.684(075.8)
ISBN 978-5-00137-187-8
© Кузбасский государственный
технический университет
имени Т. Ф. Горбачева, 2020
© Воронов А. Ю., Буянкин А. В.,
Воронов Ю. Е., 2020
Рецензенты:
Заместитель директора по экспертизе промышленной безопасности
новационной фирмы «КУЗБАСС-НИИОГР» (г. Кемерово), кандидат технических наук П. В. Буянкин
И. о. декана инженерного факультета Кузбасской государственной
сельскохозяйственной академии, кандидат технических наук, доцент
Н. А. Стенина
Воронов, А. Ю. Карьерные перевозки. Управление горнотранс-
портными комплексами : учебное пособие / А. Ю. Воронов, А. В. Буянкин, Ю. Е. Воронов ; Министерство науки и высшего образования, Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева. –
Кемерово, 2020. – 84 с. – ISBN 978-5-00137-187-8. – Текст : непосредственный.
Изложены сведения об основных аспектах управления технологическими перевозками в карьерах (о принципах организации работы горнотранспортных комплексов, методах и системах управления работой, средствах автоматизации карьерных перевозок).
Пособие подготовлено по дисциплине «Карьерные перевозки» и
предназначено для обучающихся направления 23.03.01 «Технология
транспортных процессов».
Печатается по решению редакционно-издательского совета Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева.
2
ПРЕДИСЛОВИЕ
Цель и задачи изучения курса «Карьерные перевозки» –
приобретение знаний в области устройства и принципа действия
существующих видов карьерного транспорта; основ теории и
расчета карьерных транспортных средств, технико-эксплуатационных показателей их работы; организации перевозочного
процесса на карьерах, в том числе и при взаимодействии различных видов транспорта.
Для изучения важного технологического процесса карьерных перевозок предусмотрен данный курс, содержащий все аспекты перемещения горной массы в карьерах (теория процесса,
технические средства, принципы организации работы, эксплуатационные показатели).
В данном учебном пособии подробно рассмотрены принципы управления технологическими перевозками грузов на открытых горных работах.
Рассмотрено управление карьерными перевозками при автомобильном и железнодорожном транспорте: принципы формирования горнотранспортных комплексов, методы и системы
управления, средства автоматизации. После каждой темы обучающиеся могут проконтролировать полученные знания по вопросам.
Учебное пособие предназначено в помощь обучающимся
направления подготовки 23.03.01 «Технология транспортных
процессов».
Специализированной литературы по данной дисциплине недостаточно. В связи с этим возникла необходимость издания
настоящего учебного пособия.
Пособие из-за ограниченности объема не может осветить
все вопросы, касающиеся особенностей управления карьерными
перевозками, поэтому авторы рекомендуют обратиться к списку
литературы, приведенному в конце пособия.
3
ВВЕДЕНИЕ
Развитие открытого способа разработки полезных ископаемых, как правило, сопровождается увеличением глубины карьеров и усложнением ряда других горнотехнических условий, при
которых значительно повышается роль карьерного транспорта.
Это наиболее сложное и трудоемкое звено технологического
процесса разработки месторождений полезных ископаемых, в
значительной степени определяющее условия и показатели работы других структурных подразделений и предприятий в целом.
Управление в широком смысле представляет собой целенаправленное воздействие на объект или процесс, в результате которого происходит как качественное, так и количественное изменение переменных, определяющих состояние объекта или процесса, и достигаются определенные цели. Основными функциями
управления являются: планирование, оперативное управление,
учет и контроль.
Оперативное управление – одна из основных функций
управления производством – заключается в разработке оперативных планов и организации контроля и регулирования их выполнения. Его составные части – диспетчерское руководство, систематический учет и контроль выполнения оперативных планов,
регулирование хода производства.
Качество оперативного управления определяется тремя основными факторами: 1) выбором правильного или лучшего (оптимального) решения; 2) своевременностью этого решения;
3) степенью реализации решения. Всякое ошибочное, запоздалое
или недостаточно обоснованное решение приводит к недоиспользованию пропускной и перерабатывающей способности участков
и станций, к ухудшению использования подвижного состава. Поэтому в условиях интенсивной работы карьерного транспорта
оперативное управление перевозочным процессом требует особенно быстрой и точной информации руководителей всех уровней о размещении и состоянии парков погрузочных и транспортных средств, о ходе погрузки-выгрузки и т. д. для обеспечения
своевременной разработки и принятия регулировочных мер.
4
Система управления (диспетчеризации) позволяет сосредоточить оперативное руководство работой любого объекта в руках
одного руководителя, который, располагая совершенными средствами связи и пользуясь систематически поступающими сведениями о ходе производственного процесса на всех участках, может своевременно, с полным знанием обстановки, принимать меры для обеспечения четкого хода производственного процесса.
Такие качества делают диспетчерскую систему очень ценной для
управления перевозочным процессом на карьерном транспорте, в
осуществлении которого могут участвовать многочисленные территориально разобщенные производственные подразделения, а в
движении находятся одновременно сотни транспортных средств.
5
ТЕМА 1. ГОРНОТРАНСПОРТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ
КАРЬЕРОВ
Общие положения
Объектом управления в карьерных перевозках являются
горнотранспортные комплексы (ГТК), представляющие собой
лишь часть, но наиболее важную, общей технологической системы карьера.
При открытых горных работах ГТК включает в себя погру-
зочные средства (экскаваторы, погрузчики), транспортные
средства (автосамосвалы, локомотивосоставы), вспомогательную технику (бульдозеры, погрузчики) и дорожностроительную технику (грейдеры, скреперы, катки, поливочные
машины и т. д.). Также в состав ГТК входят карьерные дороги,
отвалы вскрышных пород, перегрузочные пункты, внутрикарьерные или внешние склады полезных ископаемых.
Таким образом, в структуре ГТК можно выделить две основные части – мобильную и стационарную. Последнюю часть
можно считать условно стационарной, так как и дороги, и отвалы
нередко меняют свое положение в пространстве по мере отработки карьера. Однако для управления их можно считать стационарными.
Любое управление техническим объектом, с точки зрения
системного подхода, означает перевод его из первоначального
(базового) состояния в другое, более высокого уровня (качества).
ГТК является сложной, многомерной системой, характеристики которой меняются динамически во времени и пространстве, поэтому управление им представляет собой – в первую очередь – управление прямыми и обратными связями между структурными элементами, входами и выходами системы.
За входы системы принимаются: внешняя среда, влияющая
на функционирование системы, и управляющие воздействия –
либо оператора (диспетчера), либо некой технической системы.
Выходы системы – материальные потоки (полезные ископаемые, вскрыша) и информационные потоки, характеризующие
состояние объектов ГТК и формирующие учет и контроль выполненной работы, расход энергоресурсов и материалов.
Главной задачей управления (диспетчеризации) ГТК являет-
6
ся управление материальными потоками, обеспечивающее их необходимую расчетную мощность, стабильность и направление.
Горнотранспортные комплексы
с автомобильным транспортом
На современном этапе развития открытых горных работ
технологический автотранспорт является наиболее широко применяемым на карьерах России, стран СНГ и ведущих добывающих стран мира. Автомобильным транспортом перевозится примерно 75% всей горной массы (в США, Канаде, Австралии – около 100%).
Горнотранспортный комплекс с автомобильным транспортом иногда называют погрузочно-транспортной системой карьера, структура которой приведена на рис. 1.
Рисунок 1 – Структура горнотранспортного комплекса
с автомобильным транспортом (Т)
П – погрузочная система: 1 – забой, 2 – экскаватор;
К – экскаваторно-автомобильный комплекс: 1 – автосамосвал с оператором,
2 – транспортные коммуникации, 3 – приемные пункты, 4 – подсистема
технической эксплуатации машин, 5 – подсистема управления;
КУ – климатические условия
Важнейшей структурной частью погрузочно-транспортной
системы является экскаваторно-автомобильный комплекс (ЭАК),
характеризующийся мощностью. Ведущей машиной комплекса,
как правило, является одноковшовый экскаватор (реже – ковшовый погрузчик).
По мощности все карьерные ЭАК можно разделить на четыре группы (таблица 1.1).
7
Таблица 1.1 – Классификация карьерных ЭАК по мощности
№
п/п
Класс мощности
Вместимость
ковша экскаватора, м
3
Грузоподъемность
автосамосвала, т
1
Малой мощности
менее 5
15…30
2
Средней мощности
5…15
30…150
3
Мощные
15…30
150…300
4
Сверхмощные
30…60
300…500
Для эффективной работы ЭАК необходимо при его формировании правильно определить оптимальное соотношение сопряженных рабочих параметров входящих в него машин, т. е.
вместимости ковша экскаватора и грузоподъемности самосвала.
Для этой цели наиболее простой является методика, суть которой
заключается в определении весового и объемного модулей комплекса для конкретных условий эксплуатации.
Весовой модуль определяется из следующего выражения:
где
мин;
ду смежными самосвалами), мин;
– время цикла экскаватора при повороте стрелы на 90°,
– время замены самосвалов у экскаватора (интервал меж-
– время движения самосва-
ла по трассе в обоих направлениях, мин;
мосвала, мин.
Объемный модуль ЭАК равен
где
– коэффициент наполнения ковша экскаватора (
= 0,8…1,1).
Грузоподъемность самосвала определяется из выражения
где E – вместимость ковша, м
(
– коэффициент разрыхления горной массы в
3
;
– коэффициент экскавации,
– время разгрузки са-
=
ковше, равный обычно 1,3…1,5); – плотность породы в целике,
т/м3.
После расчета грузоподъемности принимается ближайшая в
типоразмерном ряду модель автосамосвала. Вместимость кузова
автосамосвала составит
8
где
– насыпная плотность перевозимой горной массы, т/м3;
– коэффициент наполнения кузова самосвала (погрузка
«с шапкой»).
Для оценки производительности работы действующего ЭАК
может быть применена методика, основанная на концепции срав-
нительного фактора. Это соотношение называется так потому,
что оно может использоваться для сравнения интенсивности прибытия самосвалов с интенсивностью обслуживания погрузочными средствами.
Вначале определим подходящее количество самосвалов
(
) для уравновешивания выработки погрузочного средства.
Эта формула представляет собой отношение производительности
погрузочного средства к производительности самосвала, но поскольку она использует мощность оборудования, то учитывает
потенциальную производительность оборудования, то есть если
погрузочное средство потенциально вдвое эффективнее, чем выбранный тип самосвала, то для уравновешивания производительности потребуются два самосвала.
Пусть обозначает мощность оборудования типа ,
а
обозначает время цикла оборудования типа e, где I – набор
всех типов самосвалов, а J – набор всех типов погрузочных
средств. Производительность оборудования типа e обозначим как
, а количество самосвалов типа i в парке равно , где ; ти-
пы погрузочных средств обозначаем через j, где . Эффективность оборудования обозначаем через
(это доля времени, в те-
чение которого оборудование работает производительно). Можно
записать:
для одной операции погрузочного средства. Производительность
автопарка будет равна
а сравнительный баланс будет равен
9
Время цикла самосвала определяется по формуле (1.6) как
сумма времен без задержек и включает время транспортирования,
разгрузки и возврата. Обратим внимание, что соотношение (1.7)
ограничено одним погрузочным средством. Это простое соотношение, которое можно использовать для обеспечения того, чтобы
парки самосвалов и погрузочных средств не ограничивали возможности друг друга. Однако иногда не обязательно, чтобы производительность автопарка и парка погрузочных средств была
идеально сбалансирована.
Более простая версия соотношения называется сравнитель-
ным фактором
, для самосвалов типа i, работающих с погру-
зочными средствами типа j:
– количество погрузоч-
где – количество самосвалов типа i;
ных средств типа j;
грузочным средством типа j;
– время на загрузку самосвала типа i по-
– среднее время цикла самосвалов
без учета простоев в ожидании погрузки.
Это соотношение использует фактическую производительность оборудования, а не потенциальную, и, следовательно, дает
результат, отличный от уравнения (1.7). Нас интересует реальная
производительность парка самосвалов и погрузочных средств,
поэтому сравнительным фактором будем считать отношение
фактической интенсивности прибытия самосвалов ко времени
обслуживания погрузочным средством.
При этом предполагается, что время ожидания включено во
время цикла. С учетом этой идеи о времени цикла сравнительный
фактор, равный 1,0, представляет собой точку баланса, когда самосвалы прибывают к погрузочному средству с той же интенсивностью, что и обслуживаются. Как правило, если соотношение
превышает 1,0, это означает, что самосвалы прибывают быстрее,
чем их обслуживают. Например, высокий сравнительный фактор
(скажем, 1,5) указывает на избыток самосвалов. В этом случае
погрузочное средство работает со 100-процентной эффективностью, а самосвалы должны ожидать в очереди перед загрузкой.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]