СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ

ЛУЧКО МАКСИМ ІВАНОВИЧ

УДК 622. 684

УДОСКОНАЛЕННЯ РОБОТИ ПРОМИСЛОВОГО АВТОТРАНСПОРТУ В УМОВАХ КАР'ЄРУ НА ПІДСТАВІ СИСТЕМНОГО ПЛАНУВАННЯ ТРАНСПОРТНОГО ПРОЦЕСУ

Спеціальність 05. 22. 12 – Промисловий транспорт

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Луганськ – 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Східноукраїнському національному університеті імені Володимира Даля Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник | Кандидат технічних наук, доцент Куценко Віктор Іванович, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, заступник директора з навчальної роботи навчально-наукового інституту транспортних технологій.

Офіційні опоненти: |

Доктор технічних наук, професор Бабушкін Геннадій Федорович, Запорізький національний технічний університет, завідуючий кафедри “Транспортні технології”, академічний радник Транспортної академії України;

Кандидат технічних наук, доцент Кравченко Олександр Петрович, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, доцент кафедри “Автомобілі та автомобільне господарство”.

Провідна установа |

Національна гірнича академія України, кафедра “Автомобілі та автомобільне господарство”, Міністерство освіти і науки України, м. Дніпропетровськ

Захист відбудеться “10” червня 2005 р. о 1330 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 29.051.03 при Східноукраїнському національному університеті імені Володимира Даля за адресою: 91034, Україна, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля за адресою: м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а.

Автореферат розісланий 4” травня 2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради ________________ Осенін Ю.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. З переходом до ринкової економіки в структурі вітчизняного гірничо-металургійного комплексу відбулися значні зміни. Відповідно до "Концепції розвитку гірничо-металургійного комплексу України до 2010 року", основними умовами функціонування стають переорієнтація виробничих процесів на ресурсозберігаючі технології, удосконалення планування, підвищення й дотримання якості продукції, що випускається.

Погіршення гірничотехнічних умов і недосконалість існуючих методів планування роботи автосамоскидів у кар'єрі приводить до систематичного відставання обсягів видобутку й погіршенню показників роботи кар'єрного автотранспорту, подорожчанню кінцевої продукції.

Необхідно більш точно враховувати гірничотехнічні умови експлуатації та склад корисної копалини при плануванні роботи технологічного автотранспорту.

Таким чином, дослідження спрямовані на вирішення науково-технічного завдання зменшення витрат, які пов'язані з транспортуванням гірничої маси великовантажними автосамоскидами, за рахунок системного планування роботи автосамоскидів з найбільш точним врахуванням гірничотехнічних умов експлуатації та складу корисної копалини на залізорудних кар'єрах, є актуальними й мають важливе народногосподарське значення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Робота виконана відповідно з “Концепцією розвитку гірничо-металургійного комплексу України до 2010 року” схваленою постановою Верховної Ради України (протокол № 385/95-ВР від 17.10.1995 р.).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - підвищення ефективності роботи автосамоскидів при обслуговуванні кар’єру за рахунок більш детального врахування гірничотехнічних умов експлуатації при плануванні та покращення якості руди шляхом її усереднення при транспортних операціях.

Для досягнення мети були вирішені такі задачі:

- виконано системний аналіз факторів, які впливають на процеси функціонування транспортно-технологічної системи (ТТС) видобувного комплексу кар'єру й удосконалено структуру цієї системи для підвищення ефективності планування транспортного процесу;

- встановлено аналітичні залежності факторів, що характеризують процеси функціонування транспортно-технологічної системи, для прогнозування ефективності роботи парку автосамоскидів в умовах гірничого виробництва;

- розроблено методику для зіставлення маршрутів дорожньої мережі при плануванні транспортної роботи парку автосамоскидів, що враховує комплекс гірничотехнічних умов (ГТУ) кар'єру;

- розроблено й досліджено математичну модель планування роботи парку автосамоскидів при обслуговуванні кар'єрів з урахуванням складності гірничотехнічних умов, потужності кар'єру й складу руди, яка видобувається;

- визначено раціональний розподіл парку автосамоскидів за фронтами робіт у залізорудному кар'єрі на підставі застосування розробленої математичної моделі за критерієм мінімальних витрат.

Об'єктом досліджень є процес транспортування гірничої маси автосамоскидами в умовах глибоких залізорудних кар'єрів та технологія ведення гірничих робіт.

Предметом досліджень є закономірності функціонування транспортно-технологічної системи видобувного комплексу залізорудного кар'єру та взаємозв’язок його підсистем.

Методи досліджень. Задача удосконалення роботи промислового автотранспорту в умовах кар’єру вирішена методом системного аналізу. Дослідження факторів, які впливають на процеси функціонування транспортно-технологічної системи кар'єру проведено методом головних компонент. Закономірності прогнозування параметрів роботи технологічного автотранспорту в кар'єрі розроблено за допомогою методу максимуму правдоподібності оцінювання регресійної моделі розподіленого лага з автокорельованими помилками. При розробці моделі планування роботи автосамоскидів у кар'єрах великої глибини використовувався метод лінійного програмування. Вибір раціональних параметрів ТТС кар’єру виконано з використанням методу моделювання і техніко-економічного аналізу.

Наукова новизна одержаних результатів:

- удосконалено систему класифікації та структуру транспортно-технологічної системи кар'єру за рахунок більш детального врахування, по-перше, дорожніх умов: відстані транспортування, середньозваженого ухилу дороги, опору руху автосамоскиду від покриття, висоти підйому гірничої маси, які визначають складність гірничотехнічних умов; по-друге складу руди, яку постачають, – що визначає технологічність транспортних робіт. Все це дозволяє більш системно досліджувати роботу гірничодобувного навантажувально-транспортного комплексу;

- уперше отримані аналітичні залежності для прогнозування відстані транспортування гірничої маси, кількості рейсів із вантажем на 1 авто-день, річного обсягу перевезень, собівартості тонно-кілометру для кар'єрів великої глибини (300-400м), які більш повно, на відмінність від існуючих, ураховують параметри гірничотехнічних умов експлуатації технологічного автотранспорту (відстань транспортування, середньозважений ухил дороги, опір руху автосамоскиду від покриття, висоту підйому гірничої маси), що дає можливість спрогнозувати показники ефективності роботи парку автосамоскидів в різних гірничотехнічних умовах кар'єру;

- удосконалено математичну модель планування роботи парку технологічного автотранспорту в умовах кар'єру шляхом більш точного врахування гірничотехнічних умов експлуатації в кар'єрі, на підставі застосування дорожнього еквіваленту, а також відсоткового вмісту корисного компоненту в руді. Це надає можливість скоротити середню дальність транспортування та стабілізувати склад шихти, знизивши коливання корисного компоненту в руді.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані залежності для прогнозування показників роботи технологічного автотранспорту в кар'єрі можуть бути використані для розробок планів розвитку підприємства.

Розроблена методика для зіставлення маршрутів дорожньої мережі дозволяє запобігти ускладнень щодо вибору раціональних маршрутів транспортування гірничої маси та проаналізувати варіанти розвитку дорожньої мережі, а також покращити показники роботи автосамоскидів на 0,6-2,1 %.

Розроблена математична модель планування транспортної роботи парку технологічного автотранспорту з урахуванням гірничотехнічних умов, потужності виробництва та складу матеріалів, які добувають, дає можливість зменшити середню дальність транспортування на 2,8 %, стабілізувати склад шихти за рахунок зменшення коливання корисного компоненту на 1-3 %, підвищити показники ефективності роботи автотранспорту в умовах кар'єру на 2-3 %.

На підставі математичної моделі розроблено й впроваджено у виробництво в гірничо-транспортний цех №1 Першотравневого кар'єру ВАТ “Північний гірничо-збагачувальний комбінат” (м. Кривій Ріг) комп'ютерну програму, яку покладено в основу системи планування роботи технологічного автотранспорту в кар’єрі. Акт про впровадження представлено в додатках дисертації.

Розроблена система планування роботи парку технологічного автотранспорту в умовах кар'єру може бути використана кар'єрами різної потужності, гірничотехнічні умови яких динамічно змінюються та відсотковий вміст корисного компоненту в гірничої масі яких є різним на різних ділянках.

Окремі положення дисертаційної роботи використаються в навчальному процесі Криворізького технічного університету при викладанні спецдисціплин “Основи наукових досліджень”, “АСУ автотранспортом”, “Виробничо-технічна база підприємств автомобільного транспорту”, “Організаційно-виробнича структура технічної служби”, “Гірничотехнічні умови експлуатації автомобілів на кар'єрах” за спеціальністю “Автомобілі та автомобільне господарство”. Акт про впровадження представлено в додатках дисертації.

Особистий внесок здобувача. В наукових працях, опублікованих у співавторстві, автору належить: теоретичний аналіз методів планування роботи транспорту в умовах кар’єру [1], обробка і аналіз результатів прогнозування параметрів та показників роботи технологічного автотранспорту в умовах глибоких кар’єрів [3], основна ідея планування транспортного процесу автосамоскидів в кар'єрі, участь у розробці програми планування роботи автосамоскидів у кар'єрі, обробка і аналіз результатів експериментальних випробувань в умовах виробництва [8]. Наукові результати, викладені в дисертаційній роботі, отримані автором особисто.

Апробація результатів дисертаційних досліджень.

Основні положення та результати досліджень по дисертації були представлені та схвалені на ІІ Міжнародній науковій конференції “Проблеми економіки транспорту” (Дніпропетровськ, травень 2002 року), VIII Міжнародній науково-практичній конференції “Університет і регіон: Науковці – підприємствам і установам регіону” (Луганськ, грудень 2002 року), Всеукраїнській науково-технічній молодіжній конференції “Шляхи вирішення проблем експлуатації спеціалізованих транспортних засобів” (Кривий Ріг, травень 2003 року), Науково-технічній конференції “Автомобільний транспорт - проблеми і перспективи” (Кривий Ріг, жовтень 2003 року), II Міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми розвитку ринку міжрегіональних та міжнародних транспортно-експедиційних послуг” (Харків, листопад 2003 року), IХ Міжнародній науково-практичній конференції “Університет і регіон: Науковці – підприємствам і установам регіону” (Луганськ, грудень 2003 року), Науковій конференції професорсько-викладацького складу і наукових співробітників СНУ ім. В. Даля “Наука 2004” (Луганськ, квітень 2004 року), Міжнародній науково-технічній конференції “Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості” (Кривий Ріг, травень 2004 року).

Схвалено на технічній нараді гірничо-транспортного цеху №1 Першотравневого кар'єру ВАТ “Північний гірничо-збагачувальний комбінат”. Одержано акт про прийняття до впровадження результатів досліджень у виробництво.

Публікації. За результатами виконаних досліджень опубліковано 14 наукових праць, у тому числі 8 – у фахових наукових виданнях, 6 – у матеріалах наукових конференцій.

Структура й обсяг роботи. Робота складається зі вступу, чотирьох розділів із висновками, загальних висновків, списку використаної літератури зі 117 найменувань та додатків. Дисертація викладена на 133 сторінках комп'ютерного тексту, містить 6 таблиць, 31 рисунок і окремо додатків, поданих на 23 сторінках. Загальний обсяг роботи складає 156 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано вибір обраної теми та її актуальність, визначено зв'язок із науковими програмами, планами, темами, з'ясовано мету, ідею і завдання дослідження, сформульовано наукові положення, розкрито теоретичну значущість та практичне значення, вказано методи дослідження.

У першому розділі наведений аналіз застосування великовантажних автосамоскидів (120-180т) на відкритих розробках, методів і моделей планування роботи автотранспортних засобів в умовах кар'єру.

Даним питанням у галузі кар'єрного автотранспорту присвячені роботи таких вчених, як: акад-ки А.О.Співаковський і В.В. Ржевський, проф. Є.Ф. Шешко, М.Г. Новожилов, М.Г. Потапов, B.C. Хохряков, Б.В. Яковенко, В.Л. Яковлєв. Великий внесок у розвиток кар'єрного автотранспорту внесли праці проф. М.В. Васильєва.

Статистичний аналіз роботи кар'єрного виробництва довів, що при збільшенні глибини кар'єрів значно ускладнюються гірничотехнічні умови експлуатації автосамоскидів: висота підйому гірничої маси досягає 150-170м, відстань транспортування – 3,0-3,5 км, середньозважений кут нахилу кар'єрної дороги – 100-115 ‰, що призводить до істотного зниження швидкості руху автосамоскиду до 15-18 км/год і продуктивності рухомого складу.

Крім того, у видобувній залізорудній промисловості планування обсягів перевезень повинно забезпечувати випуск концентрату в необхідній кількості й заданій якості (26 % заліза магнітного), виходячи з можливостей кар'єру й фабрики, незважаючи на різкі відмінності руди за вмістом корисного компоненту в кожному вибої (16-35 %).

Все це викликає постійні зміни технології перевезення гірничої маси й планування роботи транспортних засобів, припускає цілу серію попередніх розрахунків.

Існуючі методи планування транспортної роботи недостатньо враховують складність гірничотехнічних умов, у яких працюють механізовані засоби, що призводить до неточності розрахунків. Найчастіше в задачах планування не враховується такий важливий фактор, як урахування вимог щодо якості матеріалів, які постачають.

На підставі аналізу випливає, що при плануванні й організації технологічних робіт кар'єрного автотранспорту необхідно більш точно враховувати складність гірничотехнічних умов, співвідношення кількісного та якісного факторів руди при виборі рухомого складу та його розподілу за фронтами робіт.

Виходячи з цього, основним напрямком дослідження було прийнято: вдосконалення методики планування транспортної роботи парку технологічного автотранспорту (автосамоскидів) та їх раціонального розподілу за фронтами робіт, що враховує зміни й ускладнення гірничотехнічних умов при розвитку кар'єру в глибину, а також відсотковий вміст корисного компоненту в руді; розробка моделі яку можна універсально застосувати для кар'єрів різної потужності, гірничотехнічні умови яких динамічно змінюються та відсотковий вміст корисного компоненту в гірничої масі яких є різним на різних ділянках, що забезпечить застосування такої методики на виробництві.

За критерій оцінки ефективності виконання транспортної роботи вжито мінімізацію транспортних витрат.

У другому розділі подано вдосконалену систему класифікації факторів, що впливають на ефективність виконання транспортної роботи з метою системного подання параметрів гірничотехнічних умов, процесів видобутку й транспортування гірничої маси, яка поділена на сім груп факторів, що характеризують: умови кар'єру й технологію ведення гірничих робіт; навантажувальні роботи й механізми; ефективність використання транспортних засобів; дорожні умови; розвантажувальні роботи й накопичувальний пункт; умови підтримки працездатності транспортних засобів; погодно-кліматичні умови.

Наведений перелік параметрів більш детально враховує, по-перше, дорожні умови – відстань транспортування, середньозважений ухил дороги, опір руху автосамоскиду від покриття, висоту підйому гірничої маси, які визначають складність гірничотехнічних умов, по-друге, склад руди, яку постачають, що визначає технологічність транспортних робіт.

Викладено адаптовану до гірничодобувного виробництва структуру транспортно-технологічної системи, яка містить підсистеми: навантажувальні пункти та їхні механізми, транспортні засоби (ТЗ), дорожню мережу, розвантажувальні пункти та їхні розвантажувальні пристрої, ремонтно-механічну базу, а також саму зону виробництва – кар'єр.

Розроблено й досліджено залежності прогнозу параметрів і показників роботи технологічного автотранспорту в умовах глибоких кар'єрів. Встановлено, що найбільш значущими керованими параметрами, змінюючи які можна підвищити ефективність роботи автосамоскидів, є висота підйому гірничої маси, середня кількість рейсів із вантажем на 1 авто-день, середньодобовий пробіг, середньотехнічна швидкість, середня вантажопідйомність за парком.

Визначено, що при збільшенні кількості рейсів із вантажем на 10 %, за рахунок раціонального планування, можливо підвищити річний обсяг перевезень на 7,74 %, а собівартість перевезення 1 тонни руди зменшити на 11,48 %.

Запропоновано вдосконалити планування транспортної роботи парку автотранспортних засобів (автосамоскидів) у кар'єрах великої глибини за рахунок застосування дорожнього еквіваленту переміщення автосамоскиду (замість фактичної відстані транспортування) у математичній моделі планування роботи.

Для цього запропоновано подати весь комплекс параметрів гірничотехнічних умов дорожньої мережі у вигляді дорожнього еквіваленту (1), що дозволить уникнути складності в зіставленні й виборі помилкових маршрутів, неоптимальних за витратами енергоресурсів.

, (1)

де LФ — фактична відстань транспортування, м;

НПj, НСj — висота підйому або спуску вантажу на j-й ділянці дороги, м;

Пj, Сj — коефіцієнти приведення підйому й спуска гірничої маси на j-й ділянці дороги, м/м підйому (спуску);

n — кількість ділянок на маршруті між пунктами навантаження й розвантаження (j = 1 … n).

Коефіцієнти приведення дорожнього еквіваленту визначені на підставі енергетичного балансу переміщень автосамоскиду.

Розроблено математичну модель планування роботи парку технологічного автотранспорту, яка більш точно враховує гірничотехнічні умови експлуатації автосамоскиду в кар'єрі на підставі дорожнього еквіваленту та дозволяє визначити кількість рейсів для кожної одиниці парку рухомого складу, що мають бути виконані протягом зміни:

, (2)

де Тзм — тривалість зміни;

vТ — технічна швидкість руху ТЗ по горизонтальній ділянці;

— коефіцієнт використання пробігу;

Эtis — дорожній еквівалент між i-м пунктом навантаження та s-м пунктом розвантаження;

tп-р — час навантаження-розвантаження ТЗ.

Робота транспорту повинна бути організована таким чином, щоб крім забезпечення безперебійної роботи технологічних агрегатів – екскаваторів і дробильно-збагачувального комплексу, а також виконання плану за обсягом постачань руди забезпечувалось потрібне усереднення якості руди в обсязі постачань за зміну.

Відповідно до сформульованих вище умов, при розподілу транспортних засобів за фронтами роботи, визначається оптимальна кількість рейсів ТЗ із кожного пункту навантаження на кожен пункт розвантаження, що забезпечують виконання плану за обсягом постачань руди на кожен пункт розвантаження:

(3)

де qt — вантажопідйомність t-го ТЗ;

ktis — шукана кількість рейсів ТЗ t-й вантажопідйомності, які виконуються між i-м пунктом навантаження та s-й пунктом розвантаження;

сt — кількість ТЗ t-й вантажопідйомності;

Qs — план на зміну за обсягом транспортування руди на s-й пункт розвантаження (збагачувальну фабрику).

Забезпечення заданої якості руди на вході s-й фабрики:

, (4)

де зад s — задана якість руди, що надходить на збагачення;

s — припустимі відхилення якості руди від заданого;

i — вміст заліза в руді i-го пункту навантаження.

Обмеження на продуктивність екскаваторів (Рэ) і запас руди (Zpi) у пунктах навантаження:

(5)

обмеження за парком автосамоскидів, які виділено:

. (6)

Тут is — середня тривалість рейсу автосамоскиду t-го типу з i-го пункту навантаження на s-й пункт розвантаження.

При обмеженнях (3)—(6) розраховується така кількість рейсів ТЗ (2), що виконані протягом зміни, при якій досягається мінімум транспортних витрат:

(7)

де Ct — транспортні витрати для t-го типу транспортного засобу.

На підставі розробленої моделі запропоновано методику розподілу автосамоскидів за фронтами роботи в кар'єрі.

У третьому розділі надано дослідження математичної моделі планування роботи парку технологічного автотранспорту в умовах кар'єру, які виконано на підставі розробленої блок-схеми та алгоритму на ЕОМ.

Виконані імітаційні дослідження моделі дозволили вибрати ефективне сполучення критеріїв завдань оптимального планування, перевірити точність керуючих алгоритмів й оцінити економічну ефективність від впровадження комплексу задач оперативного планування із застосуванням дорожнього еквіваленту переміщення. Визначено вплив варіацій вихідних даних на результати розрахунків й адекватність моделі реальному процесу роботи кар'єрного автотранспорту.

Розроблено методику планування роботи парку технологічного автотранспорту в умовах кар'єру та його раціонального розподілу за фронтами робіт, яку можна універсально застосовувати для кар'єрів різної потужності, що враховує зміни й ускладнення гірничотехнічних умов при розвитку кар'єру в глибину на підставі дорожнього еквіваленту переміщення, а також відсотковий вміст корисного компоненту в руді в пунктах навантаження.

Перевага даної методики полягає в наявності блоків розрахунку дорожнього еквіваленту переміщення гірничої маси автосамоскидами на маршрутах і визначення пріоритетності навантажувальних пунктів за критерієм якості гірничої маси, що дає можливість управляти якістю руди, яку добувають, та раціонально розподіляти автосамоскиди за фронтами роботи.

При дослідженні моделі були використані організаційно-технологічні параметри функціонування гірничо-транспортного цеху Першотравневого кар'єру ВАТ “ПівнГЗК”.

Як нормативні параметри в модель уводилися: продуктивність кар'єрних й відвальних екскаваторів ЕКГ-81 й ЕКГ-101, автосамоскидів БелАЗ 7519 (120 т), БелАЗ 75145 (120 т), НД 1200 (120 т), САТ 785 (136т), БелАЗ 75215 (180т), а також пропускна здатність прийомних складів.

Змінними параметрами в моделі є: тип автосамоскиду, відсотковий вміст корисного компоненту в гірничій масі у вибоях, довжина й гірничотехнічні характеристики маршрутів транспортування.

Імітацію стохастичного характеру роботи транспорту й таких змінних, як швидкість руху автосамоскидів по горизонтальній дорозі, тривалість навантаження й вивантаження, було вироблено за допомогою датчиків випадкових чисел, що моделюють нормальний закон розподілу.

Адекватність експериментальних досліджень реальному процесу забезпечувалася шляхом введення параметрів кар'єрного транспорту ВАТ “ПівнГЗК” і фактичних даних за відпрацьованими змінами. Розбіжність розрахункових показників з фактичними не перевищує 7 %.

У результаті аналітичних досліджень моделі за фактичними даними отримано поверхню відгуку зміни собівартості транспортування 1 тонни гірничої маси різними типами автосамоскидів на різних маршрутах (рис. 1).

Рис. 1. Поверхня відгуку зміни собівартості транспортування 1 тонни гірничої маси різними типами автосамоскидів на різних маршрутах

Встановлено, що найдорожчими в експлуатації для цього кар’єру є автосамоскиди НД-1200 і маршрути 16-1, 31-1.

Дослідження показали, що зі збільшенням сумарної кількості рейсів, необхідних для виконання того самого виробничого завдання, плановані транспортні витрати для парку автосамоскидів на зміну зростають від 35101 грн. до 35744 грн., причому збільшення відбувається за рахунок зростання використання автосамоскидів найменшої вантажопідйомності.

Рішення задачі з планування раціонального співвідношення транспортування автосамоскидами руди різної якості з пунктів навантаження на розвантажувальні пункти в комплексі задач оперативного планування роботи кар'єрного автотранспорту дає можливість управляти якістю руди, а також поліпшити роботу споруд, які усереднюють руду – прийомних та проміжних складів дробильної фабрики.

При плануванні роботи транспортних засобів у кар'єрі застосований критерій, що мінімізує відхилення середньозваженої якості руди від планового. З безлічі пунктів навантаження вибирається такий пункт, щоб досягався мінімум критерію між прогнозованою якістю руди в ємності, яка усереднює, після розвантаження автосамоскиду, який прибув з i-го пункту навантаження й заданою якістю по s-му приймальному складу.

За результатами порівняння фактичних показників відпрацьованих змін та моделювання (рис. 2) встановлено, що розроблена модель дозволяє стабілізувати склад шихти, знизивши коливання вмісту заліза магнітного на 1-3% за рахунок використання обмеження по якості при виборі пункту навантаження.

Рис. 2. Коливання якості руди на виході зі складу, що усереднює

При порівняльній оцінці отриманих результатів за допомогою критерію Фішера встановлено, що різниця між дисперсіями середньої за зміну кількістю рейсів у різних серіях випробувань і розрахунковими є незначна, а дослідний критерій Фішера дорівнює 1,04, що є близьким до теоретичного значення критерію Фішера 2,9.

У четвертому розділі наведено практичні результати моделювання планування роботи автосамоскидів в умовах кар'єру на виробництві в гірничо-транспортному цеху №1 Першотравневого кар'єру ВАТ “Північний гірничо-збагачувальний комбінат” м. Кривій Ріг.

Подано опис і характеристики розробленої автоматизованої системи планування роботи автосамоскидів у кар'єрі.

В результаті практичної апробації розробленої системи встановлено, що транспортні витрати залежать від використання автосамоскидів на різних маршрутах. При цьому найбільш ефективним є використання автосамоскидів підвищеної вантажопідйомності для перевезення гірничої маси з більш віддалених пунктів навантаження та тих, які мають найбільш наближений відсоток вмісту корисного компоненту в руді до необхідного, що слід враховувати в процесі управління транспортом у реальному масштабі часу.

Результати проведеної серії експериментів з планування роботи автосамоскидів у кар'єрі в порівнянні з плановими та фактичними показниками роботи кар'єрних автосамоскидів ГТЦ №1 Першотравневого кар’єру довели, що розраховані показники за розробленою моделлю є найбільш раціональними (рис. 3 – варіант 4).

Рис. 3. Показники ефективності роботи автосамоскидів :

1 варіант - планові показники роботи кар'єрного автотранспорту, 2 варіант - фактичні показники роботи кар'єру, 3 варіант - планування роботи кар'єрного автотранспорту на підставі лінійної відстані перевезення, 4 варіант - планування роботи кар'єрного автотранспорту за розробленою моделлю на підставі дорожнього еквіваленту переміщення.

Впровадження системи планування транспортної роботи автосамоскидів у кар'єрі дозволяє отримати саму мінімальну собівартість перевезеної тонни руди (0,533 грн.) та самий наближений відсоток вмісту корисного компоненту в руді (25,94 %), яка поставлена до складу при необхідному 26 % (±0,5 %), при цьому виконується необхідний обсяг перевезень гірничої маси. Середня дальність транспортування скорочується на 2,8 %.

Отже, математична модель планування роботи парку технологічного автотранспорту, адекватна реальному процесу й дозволяє більш точно враховувати відсотковий вміст корисного компоненту в руді, а також гірничотехнічні умови експлуатації в кар'єрі, на підставі застосування дорожнього еквіваленту, що якісно відрізняє дану модель від застосовуваних раніше.

Розрахунковий річний економічний ефект від впровадження становить 488 000 грн.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна задача – удосконалення роботи промислового автотранспорту в умовах кар’єру на підставі системного планування транспортного процесу з урахуванням відстані транспортування, середньозваженого ухилу дороги, опору руху автосамоскиду від покриття, висоти підйому гірничої маси та інших факторів, які характеризують гірничотехнічні умови, а також складу матеріалів, які видобуваються, що забезпечить підвищення продуктивності автосамоскидів і покращення якості руди за рахунок її усереднення при транспортних операціях.

На підставі виконаних досліджень надано наступні висновки:

1. Аналіз стану питання довів, що планування транспортної роботи на підставі існуючих методів не ефективно й приводить до систематичного відставання виконання обсягів видобутку, погіршенню показників роботи кар'єрного автотранспорту. Необхідно більш точно враховувати гірничотехнічні умови експлуатації та склад корисної копалини при плануванні роботи автосамоскидів в умові глибоких кар'єрів.

2. Виконано системний аналіз факторів, які впливають на процеси функціонування транспортно-технологічної системи видобувного комплексу кар'єру й удосконалено структуру цієї системи за рахунок більш детального врахування, по-перше, дорожніх умов (відстань транспортування, середньозважений ухил дороги, опір руху автосамоскиду від покриття, висота підйому гірничої маси), що визначають складність гірничотехнічних умов, по-друге, складу руди, яку постачають, що визначає технологічність транспортних робіт, та дозволяє більш системно дослідити роботу гірничодобувного навантажувально-транспортного комплексу.

3. Уперше встановлено залежності для прогнозування відстані транспортування гірничої маси, кількості рейсів із вантажем на 1 авто-день, річного обсягу перевезень, собівартості тонно-кілометру для кар'єрів великої глибини (300-400м), які більш повно, на відмінність від існуючих, враховують гірничотехнічні умови експлуатації технологічного автотранспорту (висоту підйому гірничої маси, довжину похилих ділянок, середньозважений ухил дороги), що дає можливість точніше спрогнозувати показники ефективності роботи парку транспортних засобів кар'єрного виробництва.

4. Використання залежностей для прогнозування показників роботи технологічного автотранспорту в кар'єрі дозволило встановити, що збільшення кількості рейсів із вантажем на 10 % за рахунок раціонального планування дає можливість підвищити річний обсяг перевезень на 7,74 %, а собівартість перевезення 1 тонни руди зменшити на 11,48 %. Це може бути використано для розробок планів розвитку підприємства.

5. Розроблено методику для зіставлення маршрутів дорожньої мережі, яка враховує комплекс гірничотехнічних умов кар'єру в вигляді дорожнього еквіваленту. Вона дозволяє запобігти ускладнень щодо вибору раціональних маршрутів транспортування гірничої маси та проаналізувати варіанти розвитку дорожньої мережі, а також покращити показники роботи автосамоскидів на 0,6-2,1%.

6. Розроблено та досліджено математичну модель планування роботи парку технологічного автотранспорту, яка дозволяє більш точно враховувати відсотковий вміст корисного компоненту в руді, а також гірничотехнічні умови експлуатації в кар'єрі на підставі застосування дорожнього еквіваленту замість лінійної відстані перевезення, що якісно відрізняє дану модель від застосовуваних раніше.

7. Розроблено систему планування роботи парку автосамоскидів в кар’єрі, застосування якої в умовах гірничо-транспортного цеху Першотравневого кар'єру ВАТ “Північний гірничо-збагачувальний комбінат” дозволяє стабілізувати склад шихти, знизивши коливання вмісту заліза магнітного на 1-3 %, скоротити середню дальність транспортування гірничої маси автотранспортом на 2,8 %, зменшити собівартість перевезення 1 тонни руди на 2,14 %. Розрахунковий річний економічний ефект від впровадження у виробництво складе 488 000 грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ:

1. Куценко В.И., Лучко М.И. Анализ эффективного метода работы карьерного транспорта при перевозке материалов // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. – 2002. – №11(57). – С. 48-50.

2. Лучко М.И. Оценка условий эксплуатации промышленного технологического автотранспорта в условиях карьера // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. – 2002. – № 12(58) Ч1. – С. 111-117.

3. Лучко М.И., Зайко В.К. Прогнозирование и точное МП-оценивание параметров динамики работы технологического автотранспорта в условиях глубоких карьеров // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. – 2003. – № 8(66). – С. 95-100.

4. Лучко М. И. Проблемы организации работы технологического карьерного автотранспорта и методы повышения его эффективности // Автомобильный транспорт. Сборник научных трудов ХНАДУ. – Харьков, 2003. – №12. – С. 37-40.

5. Лучко М. И. Определение дорожного эквивалента перемещения горной массы автомобильным транспортом по энергетическому критерию при движении на уклонах // Разработка рудных месторождений. Респ. межвед. научно-техн. сб. – Кривой Рог: КТУ, 2004. – №83. – С. 164-170.

6. Лучко М. И. Анализ результатов моделирования работы карьерного транспорта // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. – 2004. – №10(68). Ч1. – С. 151-156.

7. Лучко М.И. Совершенствование работы промышленного автотранспорта в условиях карьера путем рационального планирования транспортного процесса // Разработка рудных месторождений. Респ. межвед. научно-техн. сб. – Кривой Рог: КТУ, 2004. – №85. – С. 93-96.

8. Лучко М.І., Куценко В.І. Вдосконалення роботи промислового автотранспорту в умовах кар'єру на підставі раціонального планування транспортного процесу // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. – 2004. № 7 (77) Ч1. – С. 230-234.

АНОТАЦІЯ

Лучко М. І. Удосконалення роботи промислового автотранспорту в умовах кар'єру на підставі системного планування транспортного процесу. – Рукопис.

Дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.12 – Промисловий транспорт. Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Луганськ, 2005.

Проведені теоретичні дослідження дозволили удосконалити структуру транспортно-технологічної системи кар'єру та встановити залежності для прогнозування показників ефективності роботи автопарку з більш детальним врахуванням гірничотехнічних умов експлуатації автосамоскидів у глибокому кар'єрі.

Розроблено математичну модель планування роботи парку автосамоскидів, яка дозволяє більш точно враховувати відсотковий вміст корисного компоненту в руді, а також гірничотехнічні умови експлуатації у кар'єрі, за рахунок застосування дорожнього еквіваленту при розрахунку кількості рейсів за зміну. На підставі математичної моделі розроблено систему планування роботи технологічного автотранспорту в умовах кар'єру.

Застосування запропонованої системи в умовах гірничо-транспортного цеху Першотравневого кар'єру ВАТ “ПівнГЗК” дозволяє стабілізувати склад шихти, знизивши коливання вмісту заліза магнітного на 1-3 %, скоротити середню дальність транспортування гірничої маси автотранспортом на 2,8 %, зменшити собівартість перевезення 1 тонни руди на 2,14 %.

Ключові слова: автосамоскид, гірничотехнічні умови, кар'єр, планування, склад руди, транспортний процес.

АННОТАЦИЯ

Лучко М. И. Совершенствование работы промышленного автотранспорта в условиях карьера на основании системного планирования транспортного процесса. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.12 - Промышленный транспорт. Восточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля, Луганск, 2005.

Диссертация посвящена совершенствованию работы промышленного автотранспорта в условиях карьера за счет оптимизации сменного пробега парка автосамосвалов на основе рационального его распределения по фронтам работ, обеспечивающего производственную мощность карьера и качество добываемых материалов с учетом специфики горнотехнических условий при минимальных затратах.

Усовершенствована структура транспортно-технологической системы карьерного производства за счет более детального учета дорожных условий (расстояние транспортирования, средневзвешенный уклон дороги, сопротивление движению автосамосвала от покрытия, высота подъема горной массы), определяющих сложность горнотехнических условий, а также состава поставляемой руды – определяющей технологичность транспортных работ, что позволяет более системно исследовать работу горнодобывающего погрузочно-транспортного комплекса.

Исследовано влияние факторов, характеризующих процессы функционирования транспортно-технологической системы, в результате чего установлены зависимости для прогнозирования расстояния транспортирования горной массы, количества ездок с грузом на 1 авто-день, годового объема перевозок, себестоимости тонно-километра для карьеров большой глубины. Данные зависимости более полно, в отличии от существующих, учитывают горнотехнические условия эксплуатации технологического автотранспорта, что дает возможность точнее спрогнозировать технико-экономические показатели работы автопарка карьерного производства. Использование данных зависимостей прогноза позволило установить, что увеличение количества ездок с грузом на 10 % за счет рационального планирования дает возможность повысить годовой объем перевозок на 7,74 %, а себестоимость перевозки 1 тонны руды снизить на 11,48 %.

Усовершенствована методика планирования работы парка автосамосвалов в карьере за счет применения дорожного эквивалента перемещения горной массы, характеризующего весь комплекс горнотехнических условий маршрута транспортирования, вместо фактического расстояния транспортирования при расчете количества ездок, выполняемых в течение смены. Это позволяет более точного сопоставлять маршруты дорожной сети при планировании производительности подвижного состава. Кроме того, предложено стабилизировать состав шихты при поставке горной массы на перегрузочные пункты за счет рационального распределения автосамосвалов по фронтам работ в карьере с учетом состава полезного ископаемого в каждом погрузочном пункте.

На основании теоретических исследований разработана математическая модель планирования работы парка технологического автотранспорта, позволяющая более точно учитывать процентное содержание полезного компонента в руде, а также горнотехнические условия эксплуатации в карьере, за счет применения дорожного эквивалента, что качественно отличает данную модель от применяемых ранее. За критерий оценки эффективности выполнения транспортной работы принято минимизацию транспортных затрат.

При проведении имитационных исследований модели были использованы организационно-технологические параметры работы горно-транспортного цеха Первомайского карьера СевГОКа (г. Кривой Рог). Согласно результатам исследования применение разработанной модели позволит: сократить средневзвешенное расстояние ездки автосамосвалов на 0,014 км (0,56%), что приведет к увеличению общего количества ездок парка автосамосвалов в смену на 15 ездок (2,02%); обеспечить более стабильный и качественный состав полезного компонента в добыче на 0,047 процентов железа в руде при выполнении планового объема поставок; снизить сменные транспортные затраты на 317 грн. (0,9%).

На основе математической модели разработана система планирования работы парка технологического автотранспорта в условиях карьера, которая позволяет совершенствовать работу транспорта в условиях горнорудных карьеров различной мощности, с динамично изменяющимися горнотехническими условиями, а также разным процентным содержанием полезного компонента в руде на различных участках.

Применение данной системы планирования работы технологического автотранспорта в условиях горно-транспортного цеха Первомайского карьера “Северного ГОКа” позволяет стабилизировать состав шихты, снизив колебания содержания железа магнитного на 1-3%, сократить среднюю дальность транспортирования горной массы автотранспортом на 2,8 %, снизить себестоимость перевозки 1 тонны руды на 2,14 %.

Расчетный годовой экономический эффект от внедрения в производство составит 488 000 грн.

Ключевые слова: автосамосвал, горнотехнические условия, карьер, планирование, состав руды, транспортный процесс.

ABSTRACT

Luchko M.I. Improving of the operation of industrial motor-transport under the condition of quarries based on the system planning of transport process. - Manuscript.

The dissertation for awarding scientific degree candidate of technical sciences on the specialty 05.22.12 – Industrial transport. East Ukrainian national university named after Vladimir Dal, Lugansk, 2005.

Theoretical investigations aimed at the improving of transport-technological system of the quarry resulted in analytic dependence for forecasting of efficiency of the park of motor vehicles. There worked out a mathematical model of the planning work of the motor dump truck parks which give possibility to account percentage content of the useful component in ore and also mining-technical condition of work in the quarries due to the use of track equivalent while calculating the number of trips per a workday.

On the basis of mathematical model there worked out the system of the planning work of technological motor transport under the conditions of quarries of various capacity with dynamically changing mining condition and various percentage of useful component in ore on different sections.

Application of this system under the conditions of iron-ore Pervomaisk quarries of joint stock "Severny group of mines" enables to stabilize the composition of the mixture reducing the vibration of iron magnet content by 1-3 %, to reduce average distance of transporting of the mining by means of motor transport by 2,8 %, to reduce self-cost of transporting 1 ton of ore by 2,14 %.

Key words: motor dump truck, mining conditions, quarry, planning, composition of ore, transport process.

Підписано до друку 27.04.2005

Формат 60х84 1/16. Папір офсетний. Гарнітура Times.

Друкування офсетне. Умов. печ. л. 1,0.

Тираж 100 прим. Вид. № 931 . Замовлення № 491

Видавництво Східноукраїнського національного університету

імені Володимира Даля

91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а

Дільниця оперативної поліграфії

Східноукраїнського національного університету

імені Володимира Даля

91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а