Определение энергетической эффективности систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт
В работе рассмотрен вопрос определения энергетической эффективности систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт с последовательным и параллельным соединением бункеров, а также с древовидной самоподобной структурой. При этом учитывались простои конвейерного оборудования и ограниченность...
Gespeichert in:
| Datum: | 2014 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2014
|
| Schriftenreihe: | Геотехнічна механіка |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137475 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Определение энергетической эффективности систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт / Р.В. Кирия // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 119. — С. 125-135. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-137475 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1374752018-06-18T03:06:39Z Определение энергетической эффективности систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт Кирия, Р.В. В работе рассмотрен вопрос определения энергетической эффективности систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт с последовательным и параллельным соединением бункеров, а также с древовидной самоподобной структурой. При этом учитывались простои конвейерного оборудования и ограниченность объема груза в бункере. На основании математической модели функционирования систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт с использованием метода динамики средних получен алгоритм определения средней энергоемкости транспортирования систем конвейерного транспорта. На основании этого определен критерий эффективности систем поземного конвейерного транспорта угольных шахт при различных соотношениях грузопотоков, поступающих из лав, и производительностей бункеров. Приведен пример расчета и дан анализ влияния величин грузопотоков, поступающих из лав, производительности питателей, объема аккумулирующих бункеров и стоимости 1 кВт электроэнергии на критерий эффективности функционирования систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт. В роботі розглянуто питання визначення енергетичної ефективності систем підземного конвеєрного транспорту вугільних шахт з послідовним і паралельним з'єднанням бункерів, а також з деревовидною самоподібною структурою. При цьому враховувалися простої конвеєрного устаткування і обмеженість об'єму вантажу в бункері. На підставі математичної моделі функціонування систем підземного конвеєрного транспорту вугільних шахт з використанням методу динаміки середніх отримано алгоритм визначення середньої енергоємності транспортування систем конвеєрного транспорту. На підставі цього визначено критерій ефективності систем поземного конвеєрного транспорту вугільних шахт при різних співвідношеннях вантажопотоків, що поступають з лав, і продуктивності бункерів. Приведено приклад розрахунку і дано аналіз впливу величин вантажопотоків, що поступають з лав, продуктивності живильників, об'єму акумулюючих бункерів і вартості 1 кВт електроенергії на критерій ефективності функціонування систем підземного конвеєрного транспорту вугільних шахт. The paper is proved tothe underground coal mines transport energy efficient conveyor systems problem with running in parallel with sequential connection bunkers, as well as selfsimilar and the tree structure.Downtime conveyor equipment and limited load in the hopperwere consideredin this scheme. Dynamics and average values methodsare used inunderground conveyor transport systems mathematical model using. The result was obtained with the transportation energy requirements algorithm for transport systems. The underground transport coal mineseffective systemswere define at different ratios for open bunker incoming freight flows. An example of mathematical modeleffect analysis for the open freight flows incoming with feeders, hoppers performance and volume of accumulating cost of 1 kWh of electricity to the criterion of efficiency of functioning of systems of underground transport coal mines. 2014 Article Определение энергетической эффективности систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт / Р.В. Кирия // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 119. — С. 125-135. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137475 622.647.2 ru Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
В работе рассмотрен вопрос определения энергетической эффективности
систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт с последовательным и параллельным соединением бункеров, а также с древовидной самоподобной структурой. При этом
учитывались простои конвейерного оборудования и ограниченность объема груза в бункере.
На основании математической модели функционирования систем подземного конвейерного
транспорта угольных шахт с использованием метода динамики средних получен алгоритм
определения средней энергоемкости транспортирования систем конвейерного транспорта.
На основании этого определен критерий эффективности систем поземного конвейерного
транспорта угольных шахт при различных соотношениях грузопотоков, поступающих из лав,
и производительностей бункеров. Приведен пример расчета и дан анализ влияния величин
грузопотоков, поступающих из лав, производительности питателей, объема аккумулирующих бункеров и стоимости 1 кВт электроэнергии на критерий эффективности функционирования систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт. |
| format |
Article |
| author |
Кирия, Р.В. |
| spellingShingle |
Кирия, Р.В. Определение энергетической эффективности систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Кирия, Р.В. |
| author_sort |
Кирия, Р.В. |
| title |
Определение энергетической эффективности систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт |
| title_short |
Определение энергетической эффективности систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт |
| title_full |
Определение энергетической эффективности систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт |
| title_fullStr |
Определение энергетической эффективности систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт |
| title_full_unstemmed |
Определение энергетической эффективности систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт |
| title_sort |
определение энергетической эффективности систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2014 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/137475 |
| citation_txt |
Определение энергетической эффективности систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт / Р.В. Кирия // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 119. — С. 125-135. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT kiriârv opredelenieénergetičeskojéffektivnostisistempodzemnogokonvejernogotransportaugolʹnyhšaht |
| first_indexed |
2025-07-10T03:54:09Z |
| last_indexed |
2025-07-10T03:54:09Z |
| _version_ |
1837230616868814848 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
125
УДК 622.647.2
Кирия Р.В., канд. техн. наук, ст. научн. сотр.
(ИГТМ НАН Украины)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
СИСТЕМ ПОДЗЕМНОГО КОНВЕЙЕРНОГО ТРАНСПОРТА
УГОЛЬНЫХ ШАХТ
Кірія Р.В., канд. техн. наук, ст. наук. співр.
(ІГТМ НАН України)
ВИЗНАЧЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ СИСТЕМ
ПІДЗЕМНОГО КОНВЕЄРНОГО ТРАНСПОРТУ ВУГІЛЬНИХ ШАХТ
R.V. Kiriya, Ph.D. (Tech.), Senior Researcher
(IGTM NAS of Ukraine)
DETERMINATION OF POWER EFFICIENCY OF SYSTEMS OF
UNDERGROUND CONVEYER TRANSPORT OF COAL MINES
Аннотация. В работе рассмотрен вопрос определения энергетической эффективности
систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт с последовательным и парал-
лельным соединением бункеров, а также с древовидной самоподобной структурой. При этом
учитывались простои конвейерного оборудования и ограниченность объема груза в бункере.
На основании математической модели функционирования систем подземного конвейерного
транспорта угольных шахт с использованием метода динамики средних получен алгоритм
определения средней энергоемкости транспортирования систем конвейерного транспорта.
На основании этого определен критерий эффективности систем поземного конвейерного
транспорта угольных шахт при различных соотношениях грузопотоков, поступающих из лав,
и производительностей бункеров. Приведен пример расчета и дан анализ влияния величин
грузопотоков, поступающих из лав, производительности питателей, объема аккумулирую-
щих бункеров и стоимости 1 кВт электроэнергии на критерий эффективности функциониро-
вания систем подземного конвейерного транспорта угольных шахт.
Ключевые слова: системы конвейерного транспорта, бункер, самоподобная структура,
функционирование, пропускная способность, энергоемкость, энергетическая эффективность.
Проблема и ее связь с научными и практическими задачами
В настоящее время в связи с удорожанием электроэнергии повысилась себе-
стоимость добычи угля на угольных шахтах Украины. Одним из путей умень-
шения себестоимости угля в этих условиях является снижение энергозатрат.
Наибольшие потери электроэнергии при добыче угля приходятся на конвейер-
ный транспорт.
Основной характеристикой экономической эффективности работы системы
конвейерного транспорта является себестоимость транспортирования угля.
Себестоимость транспортирования состоит из суммарных расходов на пе-
ремещение груза, т.е. энергоемкость транспортирования СЭ, и затрат, идущих
на подержание системы транспорта в рабочем состоянии СР, куда входят расхо-
ды на ремонт и обслуживание.
__________________________________________________________________
© Р.В. Кирия, 2014
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
126
Следовательно, экономическая эффективность транспортной системы опре-
деляется по формуле
РЭТ ССC += .
Расходы на перемещение груза зависят от производительности, длины, ско-
рости ленты, состояния роликоопор и роликов конвейера. Затраты на ремонт и
обслуживание систем конвейерного транспорта зависят от надежности конвей-
еров, стоимости затрат на их ремонт и от затрат, идущих на обслуживающий
персонал. Величина РС в процессе эксплуатации системы конвейерного транс-
порта не изменяется.
Энергоемкость транспортирования груза каждым конвейером определяется
затратами электроэнергии, связанными с перемещением груза по ставу ленточ-
ного конвейера и ее потерями в приводе. Величина CЭ из-за изменения грузопо-
тока и скорости ленты конвейера в процессе эксплуатации изменяется.
Затраты механической энергии при транспортировании груза по ставу лен-
точного конвейера определяются работой силы сопротивления движению груза
и ленты по роликоопорам и работой силы тяжести при подъеме груза в случае
наклонного ленточного конвейера.
Энергоемкость транспортирования, т.е. затраты электроэнергии, идущие на
транспортирование горной массы, зависит от пропускной способности системы
конвейерного транспорта угольных шахт.
Пропускная способность системы конвейерного транспорта из-за простоев
конвейеров по аварийным, технологическим и организационным критериям
может изменяться в широких пределах.
Следовательно, и энергоемкость транспортирования системы конвейерного
транспорта так же из-за простоев конвейерного транспорта может изменяться в
широких пределах.
При этом, если при увеличении пропускной способности системы конвей-
ерного транспорта затраты электроэнергии на транспортирование горной массы
увеличиваются, то при уменьшении пропускной способности – уменьшаются.
Поэтому за критерий энергетической эффективности системы конвейерного
транспорта угольных шахт принимается комплексный показатель K, равный
K=с1mc–60с2wc, (1)
где mc – средняя пропускная способность (средняя производительность) систе-
мы конвейерного транспорта, т/мин; wc – средняя энергоемкость (средняя элек-
троэнергия, потребляемая системой конвейерного транспорта на транспортиро-
вание горной массы, кВт; с1, с2 – себестоимости одной тонны угля и одного кВт
электроэнергии соответственно.
Для определения критерия эффективности функционирования K необходи-
мо вычислить среднюю пропускную способность mc и среднюю энергоемкость
транспортирования wc системы конвейерного транспорта угольных шахт с уче-
том простоев конвейеров, бункеров и конвейерного оборудования.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
127
Вопросами определения пропускной способности систем конвейерного
транспорта занимались многие исследователи [1–6].
В работах [5–6] на основании метода динамики средних для марковских
процессов получен алгоритм определения средней пропускной способности
системы конвейерного транспорта с последовательным и параллельным соеди-
нением конвейеров с бункерами и без бункеров, а также алгоритм определения
средней пропускной способности системы конвейерного транспорта для древо-
видной веерной и самоподобной структур соединения конвейеров с бункерами
и без бункеров.
В работе [6] приведен алгоритм определения средней энергоемкости транс-
портирования для систем конвейерного транспорта древовидной самоподобной
структуры без бункеров.
В данной работе, на основе разработанных математических моделей функ-
ционирования систем конвейерного транспорта с бункерами [7], рассмотрен
вопрос определения средней энергоемкости транспортирования системы под-
земного конвейерного транспорта угольных шахт с бункерами и на основании
этого определен критерий ее энергетической эффективности.
Системы конвейерного транспорта высокопроизводительных угольных
шахт имеют разветвленную самоподобную древовидную структуру, состоящую
из конвейеров, бункеров, питателей и перегрузочных узлов [7].
Согласно [6], средняя пропускная способность и средняя энергоемкость
транспортирования системы конвейерного транспорта, с учетом простоев кон-
вейерного оборудования, определяется по формулам
∑
=
=
s
k
kkc mPm
1
, (2)
∑
=
=
s
k
kkc wPw
1
, (3)
где mk – пропускная способность системы конвейерного транспорта, находя-
щейся в k-ом состоянии, т/мин; wk – мощность электроэнергии, идущей на
транспортирование груза системой конвейерного транспорта, находящейся в
k-ом состоянии, кВт; Pk – вероятность нахождения системы конвейерного
транспорта в k-ом состоянии; s – количество состояний системы конвейерного
транспорта.
Рассмотрим сначала последовательное соединение бункеров (рис. 1)
Рисунок 1 - Расчетная схема последовательного соединения бункеров
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
128
Согласно работе [8], средняя пропускная способность этой системы опреде-
ляется из рекуррентного соотношения
ncc mm = , (4)
где при
inQ Qm >
( )
( ) i
ii
ii
i
i
ii
ii
ii
i
i
ii
i n
VA
nQ
Q
э
VA
VA
nQ
Q
э
VA
c Q
e
Qm
me
e
Qm
me
m
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
+
γ
+
−
−
+
γ
=
γ
γ
γ
γ
1
)(
1
1
)(
1
1
1
1
, (5)
где
[ ]
( )
ii
ii
nnQ
nэQc
i QQm
Qm
A
−
γ+−μ
=
)1(
1 ;
11 −
=
γ+
=
i
i
i c
э
Q
Q m
m
m ;
11 +γ+
=
i
n
n
i
i
Q
Q ; 1
1
−=γ
−i
i
c
Q
э m
m
;
i
i
i μ
λ
=γ ; (i = 1,n;
110 γ+
= Q
c
m
m ; μс = μi);
при
inQ Qm ≤
( )
( )
i
ii
ii
iiii
ii
ii
ii
i Q
VA
Qn
nnVA
i
VA
Qn
nn
c m
e
mQ
QQ
e
e
mQ
QQ
m
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
−
+γ+
−
−
−
+
=
γγ
+
γ
22
2
1
)(
)(
1
1
)(
)(
1
1
, (6)
где
[ ]
( )
iii
ii
QnQ
niQc
i mQm
Qm
A
−
−γ+μ
= + )1( 1
2 ;
1−
=
ii cQ mm ;
11 +γ+
=
i
n
n
i
i
Q
Q ; (i = 1,n;
110 γ+
= Q
c
m
m ;
μс = μi); n – количество бункеров в системе; γi = λi/μi – коэффициенты аварийно-
сти конвейеров системы конвейерного транспорта; λi, μi – параметры потоков
отказов и восстановлений конвейеров системы конвейерного транспорта соот-
ветственно, 1/мин; Vi – объемы бункеров, м3.
Выделим в схеме (см. рис. 1) простейшую элементную систему «конвейер –
бункер – конвейер», обведенную пунктирной линией.
Для этой элементарной схемы определим затраты электроэнергии (мощно-
сти привода), идущей на транспортирование груза с учетом простоя конвейе-
ров, в результате имеем:
)(
2
)(
0)(
1
0
1
c
c
s
s www +
γ+
= , (7)
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
129
где 1
1
0
0
−=γ
c
c
c m
m
;
110 γ+
= Q
c
m
m .
Здесь )(
1
sw – мощность, потребляемая системой «бункер – конвейер – бун-
кер», обведенной пунктирной линией, кВт; )(
1
)(
0
cs ww = – мощность, потребляе-
мая первым конвейером (кВт); )(
2
cw – мощность, потребляемая вторым конвей-
ером (кВт).
Продолжая этот итерационный процесс n раз, в результате получим сред-
нюю энергоемкость транспортирования всей системой последовательного со-
единенных конвейеров и бункеров, равную
)(s
nc ww = , (8)
где
)(
1
)(
1)(
1
1
c
i
c
s
is
i www
i
+
− +
γ+
=
−
; 11
1
−=γ −
−
i
i
i
c
c
c m
m
(i = 1…n). (9)
Здесь )(
1
s
iw − – мощность энергии, потребляемой системой последовательно
соединенных конвейеров и бункеров, расположенных до i-го бункера; )(
1
c
iw + –
мощность энергии, потребляемая (i+1)-ым конвейером;
1−icm – пропускная спо-
собность системы последовательно соединенных конвейеров и бункеров, рас-
положенных до i-го бункера.
Согласно [6], мощность i-го конвейера системы конвейерного транспорта
определяется по формуле
i
с
i Nw =)( , (10)
где
( ) ( )[ ]iiiiГлiiлррлi
i
i
i kqvqqqvkLN
iiiiii
α+αω′+αω′+′′+′
η
= sincoscos2
1000 11 . (11)
Здесь iN – мощность потребляемого приводом i-го конвейера, кВт; Li – дли-
на i-го конвейера, м; ηi – коэффициент полезного действия привода i-го конвей-
ера; vлi – скорость ленты i-го конвейера, м/с; qГi, qлi – соответственно погонные
веса насыпного груза и ленты i-го конвейера, Н/м; ,
iрq′
ipq ′′ – соответственно
погонные веса вращающихся частей роликоопор верхних и нижних ветвей лен-
ты i-го конвейера, Н/м; αi – угол наклона i-го конвейера, град; k1i – коэффици-
ент, учитывающий местное сопротивление i-го конвейера; ωi′ – коэффициент
сопротивления движению ленты с грузом по роликоопорам i-го конвейера.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
130
В формуле (11) погонная нагрузка
iГq зависит от текущей производительно-
сти конвейера Qi (т/ч) и определяется по формуле
36,0 лi
i
Г v
Qq
i
= . (12)
Текущая производительность i-го конвейера системы конвейерного транс-
порта определяется по формуле
1
60
−
=
ici mQ (i = 1, n+1). (13)
Рассмотрим систему конвейерного транспорта древовидной самоподобной
структуры с бункерами (рис. 2).
Рисунок 2 - Расчетная схема самоподобной древовидной
структуры соединения бункеров
Обозначим через )()( , з
ij
с
i γγ – коэффициенты аварийности стволовых и забой-
ных конвейеров соответственно; )()( , з
ij
с
i VV – объемы бункеров стволовых и за-
бойных путей; )()( , з
n
с
n iji
QQ – производительности питателей стволовых и забой-
ных путей, где i =1,n; j=1,ki; ki – количество бункеров в i-ой забойной линии.
Согласно работе [8], пропускная способность этой системы определяется по
рекуррентным формулам:
n+1
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
131
при
ii nQ Qm >
( )
( )
)(
)()(
)(
)(
)()(
)(
)(
1
)(
1
1
)(
)(
1
)(
1
)(
1
)(
1
c
n
VA
c
n
s
i
s
i
c
э
VA
VA
c
n
s
i
s
i
c
э
VA
c i
c
ii
ii
c
ii
c
ii
ii
c
ii
i
Q
e
Qm
me
e
Qm
me
m
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
+
γ
+
−
−
+
γ
=
γ
γ
γ
γ
, (14)
где
[ ]
[ ] )()()()(
)()()()(
1 )1(
)1()1(
c
n
c
n
c
э
s
i
c
n
c
э
c
э
s
ic
i
iii
iii
QQm
Qm
A
−γ+
γ+−γ+μ
= ; 1)(
1)( −=γ
∑
=
s
i
i
k
Q
c
э m
m
k
i
; )(
)(
11 з
э
Q
c
s
i
i
i
i
m
mm
γ+
+=
−
;
)(
1
)(
)(
1 c
i
c
nc
n
i
i
Q
Q
+γ+
= ; mc0 = 0; ic μ=μ ; i = 1,n; )(c
iγ – коэффициенты аварийности кон-
вейеров стволового пути; )(с
эi
γ – эквивалентные коэффициенты аварийности
стволовых путей с бункерами; )(з
эi
γ – эквивалентные коэффициенты аварийности
забойных путей с бункерами;
при
ii nQ Qm ≤
( )
( )
)(
)()(
)()(
)(
1
)()(
)()(
)(
1
)(
2
)(
2
1
)(
)(
1
1
)(
)(
1
s
i
VA
s
i
c
n
c
n
c
nVAc
i
VA
s
i
c
n
c
n
c
n
c m
e
mQ
QQ
e
e
mQ
QQ
m
c
ii
i
ii
c
ii
c
ii
i
ii
i
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
−
−
−
+γ+
−
−
−
+
=
γγ
+
γ
, (15)
где
[ ]
( ))()()(
)()(
1
)(
2
)1(
s
i
c
n
s
i
c
n
c
i
s
ic
i mQm
Qm
A
i
i
−
−γ+μ
= + , ( ic μ=μ ; i = 1,n).
Здесь эффективные коэффициенты аварийности забойных путей с бункера-
ми определяются по формулам:
1)(
)( −=γ з
c
Qз
э
i
i
i m
m
( )()(
11
з
э
с
э γ=γ , i = 1,n), (16)
где )(з
ci
m – средняя пропускная способность i-го забойного пути системы кон-
вейерного транспорта с бункерами, определяемая аналогично по формулам (5)
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
132
и (6).
Аналогично, как и при последовательном соединении конвейеров и бунке-
ров, учитывая самоподобие древовидной системы конвейерного транспорта,
получим рекуррентные формулы для определения средней энергоемкости
транспортирования wc системы конвейерного транспорта самоподобной древо-
видной структуры с бункерами (см. рис. 2) в виде:
)(s
nc ww = , (17)
где
)(
1
)(
1)(
)(
1)(
1
1
з
i
c
ic
э
s
is
i wwww
i
++
− ++
γ+
=
−
, (i=1,n), (18)
1
)(
1
−=γ
−
i
i
c
s
ic
э m
m ; )(
)(
11 з
э
Q
c
s
i
i
i
i
m
mm
γ+
+=
−
; 1)( −=γ
i
i
i
c
Qз
э m
m
( )(
0
sw = )(
1
зw , )()( c
i
c
i Nw = ).
Здесь )(s
iw – мощность электроэнергии, потребляемой системой конвейерно-
го транспорта на транспортирование горной массы на участке до i+1 бункера
стволовой линии; )(c
iw – мощность электроэнергии, потребляемая i-м конвейе-
ром стволовой линии на транспортирование горной массы; )(з
iw – мощность
электроэнергии, потребляемая i-м конвейером забойной линии на транспорти-
рование горной массы; )(з
эi
γ – эквивалентный коэффициент аварийности i-ой за-
бойной конвейерной линии; )(c
iN – мощность привода i-го конвейера стволовой
конвейерной линии, идущая на транспортирование горной массы, кВт;
iQm –
средняя производительность i-го забоя, т/мин.
Кроме того, )(з
iw для каждой забойной конвейерной линии определяется со-
гласно рекуррентным соотношениям (9), полученным для последовательного
соединения конвейеров и бункера.
На основании полученных рекуррентных соотношений для систем конвейер-
ного транспорта самоподобной древовидной системы были получены средние
значения пропускной способности, энергоемкости транспортирования, а также
критерий эффективности по формуле (1).
В таблицах 1 и 2 представлены исходные данные и результаты расчета ука-
занных показателей для случаев
ii nQ Qm > и
ii nQ Qm ≤ соответственно. При этом
в расчетах принимались стоимость 1 т угля с1 = 1200 грн., стоимость 1 кВт
электроэнергии с2 =0,75 грн.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
133
Таблица 1 – Исходные данные и результаты расчета показателей эффективности системы
конвейерного транспорта случае
ii nQ Qm > (n=5; ki = 5)
iQm ,
т/мин
)(c
ni
Q ,
т/мин
)(з
ni
Q ,
т/мин
)(c
iγ )(з
ijγ μi,
1/мин
)(c
iV ,
м3
)(з
ijV ,
т/мин
mc,
т/мин
wc,
кВт
K,
тыс.
грн./мин
5,6 5,0 5,0 0,037 0,193 0,054 300,0 100,0
5,6 5,0 5,0 0,037 0,193 0,054 300,0 100,0
5,6 5,0 5,0 0,037 0,193 0,054 300,0 100,0
5,6 5,0 5,0 0,037 0,193 0,054 300,0 100,0
5,6 5,0 5,0 0,037 0,193 0,054 300,0 100,0
4,42 99,0 0,85
Таблица 2 – Исходные данные и результаты расчета показателей эффективности системы
конвейерного транспорта случае
ii nQ Qm ≤ (n=5; ki = 5)
iQm ,
т/мин
)(c
ni
Q ,
т/мин
)(з
ni
Q ,
т/мин
)(c
iγ )(з
ijγ μi,
1/мин
)(c
iV ,
м3
)(з
ijV ,
т/мин
mc,
т/мин
wc,
кВт
K,
тыс.
грн./мин
5,6 6,0 6,0 0,037 0,193 0,054 300,0 100,0
5,6 6,0 6,0 0,037 0,193 0,054 300,0 100,0
5,6 6,0 6,0 0,037 0,193 0,054 300,0 100,0
5,6 6,0 6,0 0,037 0,193 0,054 300,0 100,0
5,6 6,0 6,0 0,037 0,193 0,054 300,0 100,0
20,69 525,5 1,18
Из таблиц 1 и 2 видно, что если производительность питателей больше гру-
зопотоков, поступающих из лав (
ii nQ Qm ≤ ), то средняя пропускная способность
mc и средняя энергоемкость wc увеличиваются примерно в 5 раз, а критерий эф-
фективности K увеличивается в 1,4 раза по сравнению со случаем, когда произ-
водительность питателей меньше поступающих из лав грузопотоков
(
ii nQ Qm > ).
Кроме того, из таблиц видно, что если величины грузопотоков, поступающих
из лав, больше производительностей питателей (
ii nQ Qm > ), то коэффициент эф-
фективности K системы подземного конвейерного транспорта близок к нулю
(K = 0,85), т.е. работа системы подземного конвейерного транспорта угольных
шахт не эффективна.
Расчеты показали, что при увеличении стоимости 1 кВт электроэнергии до
1 грн. (с2 = 1 грн.), не зависимо от соотношения величин поступающих грузопо-
токов из лав и производительностей питателей коэффициент эффективности
K < 0, т.е. работа системы подземного конвейерного транспорта не эффективна.
Выводы. На основании математических моделей функционирования систем
подземного конвейерного транспорта угольных шахт получен алгоритм опре-
деления средней энергоемкости транспортирования горной массы. При этом
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
134
учитывались простои конвейеров и бункеров, а также структура системы кон-
вейерного транспорта.
Определен критерий эффективности функционирования системы подземно-
го конвейерного транспорта при различных соотношениях поступающих из лав
грузопотоков и производительностей питателей бункеров.
При этом установлено, если производительность питателей системы кон-
вейерного транспорта больше грузопотоков поступающих из лав, то средняя
пропускная способность и средняя энергоёмкость транспортирования и крите-
рий эффективности существенно увеличиваются по сравнению со случаем, ко-
гда производительность бункеров меньше грузопотоков поступающих из лав.
Наиболее существенными параметрами, влияющими на эффективность
функционирования систем подземного конвейерного транспорта угольных
шахт, являются величины грузопотоков, поступающих из лав, производитель-
ности питателей, объемы бункеров и стоимость 1 кВт электроэнергии.
–––––––––––––––––––––––––––––––
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Системы подземного транспорта на угольных шахтах / В. А. Пономаренко, Е. Л. Креймер, Г. А.
Дунаев [и др.]. – М.: Недра, 1975. – 309 с.
2 Спиваковский А.О. Карьерный конвейерный транспорт / А.О. Спиваковский, М.Г. Потапов,
Г.В. Приседский. – М.: Недра, 1979. – 264 с.
3. Степанов П. Б. Надежность многобункерных конвейерных линий / П. Б. Степанов, Л. М. Ало-
тин // Изв. ВУЗов. Горный журнал. – 1978. – №1. – С. 94-99.
4. Климов Б. Г. Оценка эффективности функционирования шахтных транспортных систем с бун-
керами / Б. Г. Климов, В. Я. Богуславский // Изв. ВУЗов. Горный журнал. – 1976. – № 5. – С. 93–96.
5. Кирия Р. В. Применение фракталов к определению пропускной способности систем конвейер-
ного транспорта горных предприятий / Р. В. Кирия // Системні технології: Регіональний
міжвузівський збірник наукових праць. – Дніпропетровськ, 2010. – Випуск 2(67). – С. 167–174.
6. Кирия Р. В. Адаптивное управление конвейерными линиями горных предприятий / Р. В. Ки-
рия, В. Ф. Монастырский, В. Ю. Максютенко // Форум гірників–2011: Матеріали міжнарод. конф.,
12–15 жовтня 2011 р. – Днепропетровск: Національний гірничий університет, 2011. – С. 87–95.
7. Кирия Р. В. Математические модели функционирования систем конвейерного транспорта
угольных шахт / Р. В. Кирия, Т. Ф. Мищенко, Ю. В. Бабенко // Системні технології: Регіональний
міжвузівський збірник наукових праць. – Дніпропетровськ, 2014. – Випуск 1(90). – С. 135–141.
8. Кирия Р. В. Разработка быстрого алгоритма определения пропускной способности системы
«конвейер – бункер – конвейер» / Р. В. Кирия, Т. Ф. Мищенко, Ю. В. Бабенко // Системні технології:
Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. – Дніпропетровськ, 2013. – Випуск 1. – С. 146–
158.
REFERENCES
1. Ponomarenko, V.A., Kreymer, Ye.L. and Dunayev, G.A. (1975), Sistemy podzemnogo transporta na
ugolnikh shakhtakh [Systems of underground transport on coal mines], Nedra, Moscow, SU.
2 Spyvakovskyy, A.O., Potapov, M.G. and Prysedskyy, G.V. (1979), Karyernyy konveyerny transport
[Open-cast mine conveyor transport], Nedra, Moscow, SU.
3. Stepanov, P.B. and Alotin, L.M. (1978), «Reliability of multibunker conveyor lines», News of higher.
Mountain magazine, no. 1, pp. 94-99.
4. Klymov, B.G. and Boguslavsky, V.Ya. (1976), «Appreciating efficiency of functioning of the mine
transport systems with bunkers», News of higher. Mountain magazine, no. 5., pp. 93–96.
5. Kyryya, R.V. (2010), «Use of fractals to determination of carrying capacity of the systems of con-
veyer transport of mine enterprises», Sistemni terhnologiyi: Regionalniy mizvuzivskiy zbirnyk naukovikh
prats – Vok. 2(67), pp. 167–174.
6. Kyryya, R.V., Monastyrsky, V.F. and Maksyutenko, V.Yu. (2011), «Adaptive control by the con-
veyor lines of mine enterprises», Forum gornyakov - 2011: Матеrialy mizhnarod. konf., Dnepropetrovsk,
UA, 2011 zhovtnya 12–15, pp. 87–95.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
135
7. Kyryya, R.V., Myshchenko, T.F. and Babenko, Yu.V. (2014), «Mathematical models of functioning
of the systems of conveyer transport of coal mines», Sistemni tekhnologies: Regionalny mizhvuzivskiy zbirnik
naukovykh prats, Dnepropetrovsk, – Vypusk 1, pp. 146–158.
8. Kyryya, R.V., Myshchenko, T.F. and Babenko, Yu.V. (2013) «Development of rapid algorithm of de-
termination of carrying capacity of the system «conveyor - bunker - conveyor», Sistemni tekhnologies: Re-
gionalny mizhvuzivskiy zbirnik naukovykh prats, Dnepropetrovsk, – Vypusk 1, pp. 159-171.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Об авторе
Кирия Руслан Виссарионович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, заве-
дующий отделом физико-механических основ горного транспорта, Институт геотехнической механи-
ки им. Н. С. Полякова национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропет-
ровск, Украина, kiriya_igtm@ukr.net
About the author
Kiriya Ruslan Vissarionovich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Senior Researcher, Head of
Department of Mining Transport Physics and Mechanics, M. S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechan-
ics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine,
kiriya_igtm@ukr.net
–––––––––––––––––––––––––––––––
Анотація. В роботі розглянуто питання визначення енергетичної ефективності систем
підземного конвеєрного транспорту вугільних шахт з послідовним і паралельним з'єднанням
бункерів, а також з деревовидною самоподібною структурою. При цьому враховувалися про-
стої конвеєрного устаткування і обмеженість об'єму вантажу в бункері.
На підставі математичної моделі функціонування систем підземного конвеєрного транс-
порту вугільних шахт з використанням методу динаміки середніх отримано алгоритм визна-
чення середньої енергоємності транспортування систем конвеєрного транспорту. На підставі
цього визначено критерій ефективності систем поземного конвеєрного транспорту вугільних
шахт при різних співвідношеннях вантажопотоків, що поступають з лав, і продуктивності
бункерів.
Приведено приклад розрахунку і дано аналіз впливу величин вантажопотоків, що посту-
пають з лав, продуктивності живильників, об'єму акумулюючих бункерів і вартості 1 кВт
електроенергії на критерій ефективності функціонування систем підземного конвеєрного
транспорту вугільних шахт.
Ключові слова: системи конвеєрного транспорту, бункер, самоподібна структура, функ-
ціонування, пропускна спроможність, енергоємність, енергетична ефективність.
Abstract. The paper is proved tothe underground coal mines transport energy efficient con-
veyor systems problem with running in parallel with sequential connection bunkers, as well as self-
similar and the tree structure.Downtime conveyor equipment and limited load in the hopperwere
consideredin this scheme. Dynamics and average values methodsare used inunderground conveyor
transport systems mathematical model using. The result was obtained with the transportation en-
ergy requirements algorithm for transport systems. The underground transport coal mineseffective
systemswere define at different ratios for open bunker incoming freight flows. An example of
mathematical modeleffect analysis for the open freight flows incoming with feeders, hoppers per-
formance and volume of accumulating cost of 1 kWh of electricity to the criterion of efficiency of
functioning of systems of underground transport coal mines.
Keywords: systems of conveyer transport, bunker, samopodobnaya structure, functioning, car-
rying capacity, energoemkost, power efficiency.
Статья поступила в редакцию 23.07.2014
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук В.Ф. Монастырским
mailto:kiriya_igtm@ukr.net�
mailto:kiriya_igtm@ukr.net�
|