Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Карьерные перевозки. Управление горнотранспортными комплексами. Учебное пособие
.pdf
Соотношение ниже 1,0 означает, что погрузочные средства
обслуживают быстрее, чем прибывают самосвалы. В этом случае
логично ожидать, что погрузочные средства будут ожидать прибытия самосвалов. Например, низкий сравнительный фактор
(скажем, 0,5) соответствует низкой общей эффективности парка,
а именно 50%, в то время как эффективность самосвалов составляет 100%. Это случай недостатка самосвалов; эффективность
погрузочного средства снижается, пока оно ожидает.
На практике теоретический сравнительный фактор 1,0 может не соответствовать фактическому сравнительному фактору
1,0 из-за заторообразования. В этом смысле рассчитанное значение сравнительного фактора является «оптимистичным» (завышенным). Поэтому при интерпретации любых рассчитанных значений сравнительного фактора следует проявлять осторожность.
Сравнительный фактор может быть взят на вооружение как
в горнодобывающей, так и в строительной отраслях. Строительная отрасль заинтересована в достижении сравнительного фактора, близкого к 1,0, что указывало бы на максимальный уровень
производительности парка. Тем не менее горнодобывающая отрасль может быть более заинтересована в более низких значениях
сравнительного фактора (что соответствует меньшим автопаркам
и несколько увеличенному времени ожидания для погрузочных
средств), поскольку это может соответствовать более низким
эксплуатационным расходам для парка. Это может произойти,
если оборудование с более высокими показателями производительности, чем требуется, может выполнить задачу с более низкими эксплуатационными расходами, чем оборудование, которое
идеально соответствует требуемому производству.
Соотношение сравнительного фактора основывается на
предположении о том, что действующие парки являются однородными, то есть используется только один тип оборудования
для самосвалов и погрузочных средств во всем парке. При использовании для определения размера парка самосвалов иногда
еще больше упрощают эту формулу, предполагая, что в парке работает только одно погрузочное средство. Для карьеров желательны однородные парки, поскольку они упрощают техническое
обслуживание, обучение рабочих и доставку запасных частей для
11
различного оборудования. Тем не менее, разнотипные парки могут обеспечить общую экономию средств.
На практике смешанные парки и многочисленные погрузочные средства распространены по причине уже имеющегося оборудования или оптимального выбора парка, который сводит к
минимуму стоимость проекта. Ситуация с уже имеющимся оборудованием может возникнуть как в начале плана горных работ,
так и при желании нового выбора оборудования в ходе выполнения плана. Это подчеркивает необходимость соотношения сравнительного фактора, которое может применяться к разнотипным
паркам. Далее будет расширена концепция сравнительного фактора для более разнообразных парков.
Разнотипные парки самосвалов.
Парки, наиболее склонные к разнотипности – парки самосвалов. Это связано с большим количеством самосвалов, необходимых для удовлетворения производственных требований, по
сравнению с относительно небольшим количеством погрузочных
средств. Кроме того, хотя в карьере могут работать разные типы
погрузочных средств, они часто находятся в разных местах и поэтому не могут рассматриваться как отдельные парки.
Начнем с рассмотрения интенсивности прибытия самосвалов в случае разнотипного грузового автопарка с однородным погрузочным парком.
Интенсивность прибытия самосвалов, A, для разнотипного
парка самосвалов с однородным погрузочным парком – это отношение количества самосвалов ко времени цикла самосвалов:
где – количество самосвалов типа i I (где I – набор всех типов самосвалов), а
– среднее время цикла для всех типов само-
свалов.
На данном этапе эта интенсивность не зависит от количества типов самосвалов, так как используется среднее время цикла
самосвалов. Скорость обслуживания погрузочным средством –
это количество самосвалов, обслуживаемых в секунду. Время
цикла погрузочного средства может варьироваться в зависимости
от типа самосвала.
12
Скорость обслуживания погрузочным средством,
грузочного средства типа j определяется как
, для по-
где – количество самосвалов типа i,
ных средств типа j J, а
– время, необходимое для загрузки
– количество погрузоч-
самосвала типа i погрузочным средством типа j.
Поскольку сравнительный фактор представляет собой отношение интенсивности прибытия самосвалов ко времени обслуживания погрузочными средствами, сравнительный фактор
для неоднородных автопарков легко выводится из формул (1.9) и
(1.10):
Ясно, что если в парке работает только один тип самосвалов, то уравнение (1.11) даст тот же результат, что и уравнение
(1.8). Еще один способ представления сравнительного фактора
для неоднородных автопарков состоит в суммировании индивидуальных сравнительных факторов из каждой однородной части
парка, как в уравнении (1.12). Обратим внимание, что альтернативный метод подходит только в случае однородных парков погрузочных средств, работающих с неоднородными автопарками.
Иногда можно было бы использовать уникальное время
цикла самосвалов для разных типов самосвалов в парке. Это может произойти, когда у самосвалов разные маршруты. Например,
рассмотрим случай, когда для перевозки вскрыши используется
более крупное оборудование, а для перевозки полезного ископаемого – меньшие по размеру самосвалы: вскрыша и полезное ископаемое могут отправляться в разные пункты с существенно
различными длинами цикла. При использовании времени цикла
отдельных самосвалов время должно быть усреднено по весу,
чтобы получить точный сравнительный фактор. Уравнение (1.11)
можно легко расширить, чтобы учесть уникальное время цикла
самосвалов.
13
Среднее время цикла
где – время цикла для самосвала типа i I, а
определяется как
– количество
самосвалов типа i.
Теперь, подставив это новое время цикла самосвала в уравнение (1.11), получим следующий сравнительный фактор для од-
нородных погрузочных средств типа j J:
Разнотипные парки погрузочных средств.
В этом разделе рассматривается случай смешанных погрузочных средств в парке, в то время как самосвалы остаются однородными по типу. Время, необходимое для загрузки самосвала,
может быть различным для разных типов погрузочных средств.
Интенсивность обслуживания погрузочными средствами – это
количество самосвалов, обслуживаемых за определенный период
времени. В разнотипном автопарке время, затрачиваемое на обслуживание самосвала, может различаться для разных типов погрузочных средств.
Интенсивность обслуживания погрузочными средствами
для разнотипных парков погрузочных средств, работающих с са-
мосвалами типа i I, определяется как
Интенсивность прибытия самосвалов составляет:
что дает следующий сравнительный фактор для разнотипных
парков погрузочных средств и для однородного парка самосвалов
типа i I:
14
Если в ГТК работает только один тип погрузочных средств,
Оборудование
Количество
Вместимость, т
Время цикла, с
Самосвалы типа А
22
150
1500
Погрузочные средства
типа В
1
60
35
Погрузочные средства
типа С
1
42
35
уравнение (1.17) сводится к уравнению (1.8). В случае нескольких пунктов разгрузки или маршрутов, уравнение (1.17) можно
расширить, чтобы учесть различное время цикла самосвалов. Вопервых, среднее время цикла самосвала представляется как:
–
где – время цикла для самосвала типа i на маршруте k, а
количество самосвалов типа i, работающих на маршруте k.
Это дает следующий сравнительный фактор для неоднородных парков погрузочных средств, работающих с самосвалами типа i (с индивидуальным временем цикла самосвалов для самосвалов на маршруте k):
Рассмотрим пример вычисления сравнительного фактора
для разнородного парка погрузочных средств. В таблице 1.2
представлен набор оборудования.
Таблица 1.2 – Пример данных для разнородного парка
погрузочных средств с общим временем цикла самосвалов
Время цикла для погрузочного средства – это время, необходимое для одного полного хода ковша. Некоторым самосвалам
может понадобиться несколько ковшей, чтобы заполнить их кузова. Первым шагом является определение уникального времени
загрузки для каждого самосвала. Если вместимость самосвала не
кратна вместимости погрузочного средства, то берется еще один
ковш, если оставшаяся емкость превышает одну треть от размера
ковша погрузочного средства. Это связано с тем, что для пере-
15
мещения части ковша требуется почти столько же времени,
сколько и для полного перемещения ковша.
Самосвал типа A и погрузочное средство типа B: 150 / 60 = 2,5,
поэтому необходимо 3 ковша: 3 · 35 = 105 с.
Самосвал типа A и погрузочное средство типа C: 150 / 42 = 3,6,
поэтому необходимо 4 ковша: 4 · 35 = 140 с.
Это дает следующий сравнительный фактор:
Это показывает, что в парке недостаточно самосвалов. Когда требуется парк с минимальными затратами, разумно ожидать,
что недогрузка обеспечит лучшие решения, чем идеальное соответствие парков со сравнительным фактором 1,0.
Разнотипные парки самосвалов и погрузочных средств.
Для разнородных парков самосвалов и погрузочных средств
учитывается время, необходимое каждому погрузочному средству для обслуживания имеющегося парка самосвалов. Это время
равно сумме произведений количества самосвалов типа i и времени, необходимого для обслуживания этого типа самосвалов.
Назовем это временем загрузки,
, для каждого типа погрузочных
средств j.
Время,
, необходимое погрузочному средству типа j для
обслуживания всего парка самосвалов, составляет
Таким образом, время, необходимое одному погрузочному
средству для обслуживания одного самосвала, –
Следовательно, интенсивность обслуживания погрузочными
средствами для разнотипных самосвалов и погрузочных средств
определяется как
16
Как и в предыдущем разделе, предполагается, что время
цикла самосвалов является постоянным для всего парка самосвалов за этот период.
Теперь рассматриваем интенсивность прибытия самосвалов
для всего парка, приведенную в формуле (1.9).
Сравнительный фактор для неоднородных парков и самосвалов, и погрузочных средств может быть представлен как
Если известны уникальные времена цикла самосвалов,
уравнение (1.23) может быть легко расширено до
где
– уникальное время цикла самосвала для самосвалов в
подмножестве T I.
Можно найти выражение, которое эквивалентно уравнению
(1.23), но может быть проще реализовано в электронной таблице,
если сначала заметить, что интенсивность обслуживания погрузочным средством может быть представлена следующим выражением (где Π обозначает произведение):
Берется интенсивность прибытия самосвалов для всего парка из формулы (1.9), чтобы получить следующее выражение
сравнительного фактора для неоднородных парков и самосвалов,
и погрузочных средств:
17
Когда в парке работает только один тип самосвалов и один
Оборудование
Количество
Вместимость, т
Время цикла, с
Самосвалы типа А
15
150
1500
Самосвалы типа В
7
230
1500
Погрузочные средства
типа C
1
60
35
Погрузочные средства
типа D
1
38
30
тип погрузочных средств, уравнения (1.23) – (1.24) приводятся к
уравнению (1.8).
Рассмотрим пример определения сравнительного фактора
для разнотипных парков самосвалов и погрузочных средств. В
таблице 4.2 представлен набор данных.
Уникальное время загрузки для каждого самосвала определяется по эмпирическому правилу, описанному выше.
Таблица 1.3 – Пример данных для разнотипного парка самосвалов и погрузочных средств с общим временем цикла самосвалов
Тип самосвала A и тип погрузочного средства C: 150 / 60 = 2,5,
поэтому необходимо 3 ковша: 3 · 35 = 105 с.
Тип самосвала A и тип погрузочного средства D: 150 / 38 = 3,9,
поэтому необходимо 4 ковша: 4 · 30 = 120 с.
Тип самосвала В и тип погрузочного средства C: 230 / 60 = 3,8,
поэтому необходимо 4 ковша: 4 · 35 = 140 с.
Тип самосвала В и тип погрузочного средства D: 230 / 38 = 6,1,
поэтому необходимо 6 ковшей: 6 · 30 = 180 с.
Рассчитываем времена загрузки,
, для каждого погрузочно-
го средства типа j.
tC = 15 · 105 + 7 · 140 = 2555 с
tD = 15 · 120 + 7 · 180 = 3060 с
Это дает следующий сравнительный фактор:
18
Полученное значение близко к теоретически идеальному
соответствию 1,0. Это хороший результат с точки зрения общей
эффективности и продуктивности парка. Однако следует помнить, что при определении сравнительного фактора не учитывались затраты, и поэтому возможно, что парк был бы дешевле в
эксплуатации, даже если бы сравнительный фактор был ниже.
Структура ЭАК карьеров отличается достаточно большим
разнообразием и динамичностью развития. Все это должно учитываться при разработке систем управления ими так же, как и
особенности эксплуатации: большая глубина разработки, мощные грузопотоки и большая их дискретность, влияние климатических условий, загрязнение окружающей среды отработавшими
газами дизелей и т. д.
Горнотранспортные комплексы
с железнодорожным транспортом
Железнодорожный комплекс (ЖДК) промышленного пред-
приятия представляет собой сложную систему, объединяющую
железные дороги, мобильные объекты (локомотивы и вагоны) и
принадлежащие предприятию станции.
Такие комплексы достаточно широко распространены на
карьерах (хотя и меньше, чем ЭАК). В последние десятилетия зона их применения расширилась за счет использования в комбинированных транспортных схемах в глубоких карьерах, ввода
железнодорожного транспорта вместо автомобильного на нижние
горизонты, в том числе по тоннельной схеме.
Большим преимуществом железнодорожного транспорта
перед автомобильным является лучшая его экологичность, особенно при использовании электротяги. Однако для повышения
его конкурентоспособности с ЭАК его нужно существенно модернизировать.
Основное направление развития и совершенствования карьерного железнодорожного транспорта – увеличение уклонов путей до 60–80‰, что позволит увеличить глубину ввода железнодорожного транспорта в карьеры до 350–450 м, скорость понижения горных работ в 1,4 раза, снизить суммарные затраты на
транспортирование горной массы с глубины 300–450 м на
20–25%. Перспективным решением является использование тон-
19
нельного вскрытия.
При тоннельном вскрытии рабочих горизонтов карьеров могут использоваться как однопутные, так и двухпутные тоннели.
На практике предпочтение отдают однопутным тоннелям, уклоны тоннелей 36–57‰.
К достоинствам тоннельного вскрытия при железнодорожном транспорте относится:
• возможность увеличения общего объема перевозок желез-
нодорожным транспортом в 1,6–1,8 раза;
• размещение вскрывающих выработок вне рабочей зоны,
отсутствие пересечений грузопотоков на одном уровне;
• нe требуется дополнительного разноса нерабочего борта
карьера для размещения вскрывающих выработок;
• простая форма трассы;
• благоприятные условия для автоматизации и внедрения
средств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ).
Однако есть и существенные недостатки:
• высокие капитальные затраты на строительство тоннелей;
• значительная площадь поперечного сечения тоннелей, составляющая 38–42 и 78–85 м2 соответственно для однопутных и
двухпутных тоннелей;
• относительно небольшой уклон.
Если интенсивное развитие средств автомобильного транспорта, особенно в последние 20–25 лет, во многом связано с
острой конкуренцией на мировом рынке большегрузных автосамосвалов, то в железнодорожном транспорте, в силу его ограниченного применения на зарубежных карьерах, такой конкуренции
нет. В настоящее время на глубоких карьерах широкое распространение получили электровозы и тяговые агрегаты с напряжением 1,65 и 3,3 кВ постоянного и 10 кВ переменного тока. Существующие типы тяговых средств по своему техническому уровню
не обеспечивают эффективную их эксплуатацию в глубинной
зоне карьера. Достаточно сказать, что проектные решения по ним
формировались в середине ХХ века.
Срок эксплуатации многих локомотивов значительно превышает нормативный. Принципиально новые локомотивы для
открытых горных работ могут быть созданы на основе асинхронных и индукторных тяговых двигателей. Это позволит увеличить
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]