Определение рационального количества карьерных автосамосвалов
З використанням методів імітаційного моделювання виконано дослідження впливу на ефективність екскаваторно-автомобільного комплексу кількості автосамоскидів. Визначена найбільш доцільна кількість автосамоскидів для транспортного обслуговування одного вибою....
Gespeichert in:
| Datum: | 2012 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Schriftenreihe: | Геотехническая механика |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54189 |
| 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 рационального количества карьерных автосамосвалов / Р.В. Слободянюк // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 103. — С. 196-202. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-54189 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-541892014-01-31T03:14:43Z Определение рационального количества карьерных автосамосвалов Слободянюк, Р.В. З використанням методів імітаційного моделювання виконано дослідження впливу на ефективність екскаваторно-автомобільного комплексу кількості автосамоскидів. Визначена найбільш доцільна кількість автосамоскидів для транспортного обслуговування одного вибою. With the use of simulation techniques studied the effect on the efficiency of a excavatorautomobile complex of tippers studied. The most desirable number of tippers for transport services of one working face determined. 2012 Article Определение рационального количества карьерных автосамосвалов / Р.В. Слободянюк // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 103. — С. 196-202. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54189 622.271 ru Геотехническая механика 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 |
З використанням методів імітаційного моделювання виконано дослідження впливу на
ефективність екскаваторно-автомобільного комплексу кількості автосамоскидів. Визначена найбільш доцільна кількість автосамоскидів для транспортного обслуговування одного вибою. |
| format |
Article |
| author |
Слободянюк, Р.В. |
| spellingShingle |
Слободянюк, Р.В. Определение рационального количества карьерных автосамосвалов Геотехническая механика |
| author_facet |
Слободянюк, Р.В. |
| author_sort |
Слободянюк, Р.В. |
| title |
Определение рационального количества карьерных автосамосвалов |
| title_short |
Определение рационального количества карьерных автосамосвалов |
| title_full |
Определение рационального количества карьерных автосамосвалов |
| title_fullStr |
Определение рационального количества карьерных автосамосвалов |
| title_full_unstemmed |
Определение рационального количества карьерных автосамосвалов |
| title_sort |
определение рационального количества карьерных автосамосвалов |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54189 |
| citation_txt |
Определение рационального количества карьерных автосамосвалов / Р.В. Слободянюк // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 103. — С. 196-202. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT slobodânûkrv opredelenieracionalʹnogokoličestvakarʹernyhavtosamosvalov |
| first_indexed |
2025-07-05T05:34:51Z |
| last_indexed |
2025-07-05T05:34:51Z |
| _version_ |
1836783964177563648 |
| fulltext |
Выпуск № 103 196
УДК 622.271
Р.В. Слободянюк, студ.
(ГВУЗ «Криворожский национальный университет»)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО КОЛИЧЕСТВА КАРЬЕРНЫХ
АВТОСАМОСВАЛОВ
З використанням методів імітаційного моделювання виконано дослідження впливу на
ефективність екскаваторно-автомобільного комплексу кількості автосамоскидів. Визначе-
на найбільш доцільна кількість автосамоскидів для транспортного обслуговування одного
вибою.
DETERMINING THE RATIONAL AMOUNT OF QUARRY TIPPERS
With the use of simulation techniques studied the effect on the efficiency of a excavator-
automobile complex of tippers studied. The most desirable number of tippers for transport servic-
es of one working face determined.
Проблема и ее связь с научными и практическими задачами. Анализ
процессов открытых горных работ дает понимание того, что несогласован-
ность в работе выемочно-погрузочных и транспортных машин определяет
высокий уровень эксплуатационных затрат на разработку и снижение произ-
водительности горнотранспортного оборудования. Наибольшее влияние на
эксплуатационные показатели экскаваторно-автомобильного комплекса ока-
зывают:
- недостаточное использование производственной мощности выемочно-
погрузочных машин;
- очереди при погрузке автосамосвалов в забое и разгрузке на отвал;
- маневры и остановки при движении автосамосвалов по карьерным доро-
гам с ненормативной шириной;
- снижение скорости движения автосамосвалов и увеличение времени ма-
невров из-за неудовлетворительного состояния карьерных автодорог.
Первые две проблемы взаимосвязаны и определяются различным уровнем
обеспечения экскаваторов средствами транспорта. При увеличении количе-
ства самосвалов происходит рост производительности экскаватора, вплоть до
ситуации, в которой единственная задержка его работы связана с маневрами
самосвалов в забое. Но это приводит к образованию очередей и усложнению
движения самосвалов по карьерным дорогам, особенно на узких и крутых
участках дорог.
Разработка и совершенствование методов планирования горных работ и
производственных процессов является актуальной задачей, решение которой
позволит повысить эффективность использования дорогостоящего горно-
транспортного оборудования.
Анализ исследований и публикаций. В работах многих исследователей
[1-4] решаются вопросы планирования и совершенствования работы экскава-
торно-автомобильных комплексов. Работы 80-90-х годов прошлого столетия
содержат материалы обобщения статистических данных о работе горнотранс-
портных комплексов карьеров, результаты исследований по проблеме ис-
"Геотехническая механика" 197
пользования в одном транспортном потоке разнотипных карьерных автосамо-
свалов, теоретические обоснования методов определения рациональных па-
раметров горнотранспортного комплекса [3].
Внедрение на горно-обогатительных комбинатах СНГ спутниковых сис-
тем мониторинга за положением и основными параметрами работы карьер-
ных автосамосвалов обусловило накопление больших объемов статистиче-
ских данных. В работе [4] проанализированы данные бортовых контроллеров
системы загрузки карьерных автосамосвалов карьера №3 ОАО ―ЦГОК‖ за ян-
варь 2011г. Подвижной состав представлен 7 карьерными автосамосвалами
грузоподъемностью 120 т и 10 автосамосвалами грузоподъемностью 130 т.
Сменные рапорты карьерных автосамосвалов включали: дату рейса, номер
автосамосвала, продолжительность ожидания погрузки, время начала погруз-
ки, продолжительность погрузки, продолжительность движения с грузом,
продолжительность ожидания разгрузки, время начала разгрузки, продолжи-
тельность разгрузки, расстояние транспортирования, тип и массу перевезен-
ного груза, среднюю скорость движения с грузом, номер пункта погрузки и
разгрузки [4].
Обработка, анализ и обобщение этой информации могут служить основой
для установления новых закономерностей в работе сложных горнотранспорт-
ных комплексов глубоких карьеров и разработке новых методов планирова-
ния горного производства, учитывающих актуальное положение горных ра-
бот, расстановку экскаваторов, положение пунктов разгрузки на отвале, топо-
графию и возможный скоростной режим карьерных дорог.
В научно-технической литературе известно мало работ, посвященных
обоснованию рациональных параметров экскаваторно-автомобильного ком-
плекса методами имитационного моделирования.
Постановка задачи. Цель работы - разработка методики имитационного
моделирования работы экскаваторно-автомобильного комплекса для решения
задач рационального планирования горного производства в конкретных гор-
нотехнических условиях.
При выполнении работы решались следующие задачи:
- сбор данных о работе выемочно-погрузочного и транспортного оборудо-
вания в условиях железорудных карьеров и разработка методики моделиро-
вания работы экскаваторно-автомобильного комплекса;
- выполнение исследований с использованием разработанной имитацион-
ной модели;
- анализ результатов моделирования и определение рационального коли-
чества карьерных автосамосвалов.
Изложение материала и результаты. В теории горного дела известен ко-
эффициент, характеризующий степень соответствия друг другу в экскава-
торно-автомобильном комплексе количества выемочно-погрузочного и
транспортного оборудования. Физический смысл данного коэффициента за-
ключается в оценке отношения времени задействования одного вида горно-
транспортного оборудования другим. Причем эти два вида оборудования
Выпуск № 103 198
представляют смежные, жестко взаимосвязанные технологические процессы:
экскавацию и транспортирование горной массы. Рассмотрим горнотранс-
портный комплекс, состоящий из NЭ экскаваторов и NА автосамосвалов. Вре-
мя рейса автосамосвала TР (мин), время погрузки автосамосвала TП(мин). То-
гда в ходе выполнения одного рейса суммарно автосамосвалы проведут под
погрузкой NА TП мин. При этом суммарное время последующего ожидания
экскаваторами автосамосвалов, только что ставших под погрузку, равно NЭ
TР.
Тогда коэффициент, характеризующий степень соответствия друг другу
количества выемочно-погрузочного и транспортного оборудования, опреде-
лим по формуле:
PЭ
ПА
TN
TN
k
Если k=1, это означает, что достигнуто теоретическое равновесие количе-
ства самосвалов и экскаваторов. Если k>1 - существует избыток автосамосва-
лов, создались условия для обеспечения максимальной производительности
экскаваторов, но в ущерб достижению максимальной производительности ав-
тосамосвалами. Если k<1 – существует избыток экскаваторов и недостаток
самосвалов. В этом случае экскаваторы простаивают в ожидании порожних
самосвалов.
Данный коэффициент характеризует идеальный экскаваторно-
автомобильный комплекс, в котором для всех самосвалов время рейса одина-
ково, для всех экскаваторов одинаково время погрузки. В то же время систе-
ма «карьер» и образующие ее подсистемы «технологические процессы» яв-
ляются стохастическими, то есть изменения показателей, их характеризую-
щих, носят вероятностный, случайный характер. Для исследования работы
экскаваторно-автомобильного комплекса целесообразно применять положе-
ния теории массового обслуживания.
Таким образом, задачу оптимизации параметров экскаваторно-
автомобильного комплекса нельзя решить, опираясь только на инженерные
расчеты процессов горного производства. Исследование совместной работы
экскаваторов и карьерных автосамосвалов методами имитационного модели-
рования для различных горнотехнических условий, возможных в рассматри-
ваемый период развития карьера, позволит повысить качество проектных ре-
шений, достоверность годовых производственных программ, позволяет вы-
полнить обоснованный анализ конкретных горнотехнических ситуаций.
С целью исследования влияния количества автосамосвалов на производи-
тельность экскаваторно-автомобильного комплекса была построена следую-
щая имитационная модель (рис. 1). Имеются самосвалы с грузоподъемностью
qА (т) и экскаватор, обеспечивающий погрузку автосамосвала за время
TП±ΔtП (мин). Директивно задано количество самосвалов NА, обслуживающих
экскаватор. Расстояние от места погрузки до места разгрузки автосамосвал
"Геотехническая механика" 199
преодолевает за время tгр±Δtгр (мин), время движения в порожняковом на-
правлении - tпор±Δtпор (мин). Время разгрузки принято равным - tр±Δtр (мин).
Время погрузки самосвалов и скорость движения в грузовом и порожняковом
направлениях для определения базовых случайных величин в рассматривае-
мой модели приняты по данным карьера-прототипа[4].
Рис. 1 – Принципиальная схема имитационной модели экскаваторно-автомобильного
комплекса
С интервалом времени t, прошедшим с момента последней разгрузки, j-й
автосамосвал вновь прибывает с отвала в экскаваторный забой и становится в
очередь на погрузку. При подходе его очереди на погрузку – экскаватор за-
гружает автосамосвал. После этого j-й автосамосвал вновь направляется к от-
валу. В данной работе в процессе моделирования рассматривалась совместная
работа одного экскаватора и NА самосвалов.
Выпуск № 103 200
Практический интерес состоит в исследовании влияния на производитель-
ность экскаватора количества автосамосвалов, его обслуживающих, а также
исследование закономерности снижения средней производительности авто-
самосвала при превышении их критического количества. При моделировании
количество автосамосвалов, обслуживающих экскаватор, изменялось от 1 до
10.
С использованием разработанной в системе GPSS имитационной модели
(рис. 1) работы экскаваторно-автомобильного комплекса выполнены исследо-
вания по определению производительности экскаватора и рационального ко-
личества автосамосвалов. Рассмотрено два варианта экскаваторно-
автомобильного комплекса, отличающихся расстоянием от экскаваторного
забоя до отвала: первый вариант – 2 км, второй вариант – 5 км. В выполнен-
ном исследовании распределение времени движения и погрузки автосамосва-
лов изменялось по равномерному закону. По результатам имитационного мо-
делирования рассчитывалась фактическая производительность экскаватора и
средняя производительность автосамосвала.
Фактическая производительность экскаватора определялась по количеству
самосвалов, загруженных за период моделирования:
nqQ AЭ ,
где qA- грузоподъемность автосамосвала (т), n – суммарное число рейсов за
период моделирования.
Для расчета средней производительности самосвала за период моделиро-
вания использовалась формула:
А
A
С
N
nq
Q
Анализ результатов моделирования (рис.2,3) для обоих вариантов показал,
что по мере увеличения количества автосамосвалов эксплуатационная произ-
водительность экскаватора возрастает, достигая 10,1-10,5 тыс.т/см. При этом
для достижения максимальной производительности экскаватора при дально-
сти откатки 2 км необходимо 4 автосамосвала, а при расстоянии 5 км уже не-
обходимо 9 автомобилей. В первом варианте по мере увеличения количества
самосвалов средняя их производительность уменьшается с 3 тыс.т/см до
1,1 тыс.т/см. Во втором варианте – с 1,6 тыс.т/см до 1,1 тыс.т/см. По результа-
там моделирования (рис. 2) построены линии тренда. Линеаризованный тренд
в первом случае характеризуется существенно большим значением углового
коэффициента, чем во втором. Что говорит о большей чувствительности к
управлению карьера с небольшой дальностью откатки. При большой дально-
сти откатки складываются предпосылки для малоэффективного функциони-
рования экскаваторно-автомобильного комплекса.
"Геотехническая механика" 201
Рис. 2 - Влияние количества автосамосвалов на их среднюю производительность при
расстоянии транспортирования 2 км (1) и 5км (3) и производительность экскаватора (для
дальности откатки 2 км –2; 5 км – 4)
б) Относительно коэффициента самосвалов
Рис. 3 - Зависимость производительности автосамосвалов (1,3) и производительности
экскаваторов (2,4) от величины коэффициента соответствия количества выемочно-
погрузочного и транспортного оборудования (для дальности откатки 2 км –1,2; 5 км – 3,4)
y = -241,69x + 3374,8
y = -50,949x + 1663,7
0
2
3
5
7
9
10
12
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
П
р
о
и
зв
о
д
и
те
л
ь
н
о
ст
ь
а
в
то
са
м
о
св
ал
а,
т
ы
с.
т/
см
ен
у
П
р
о
и
зв
о
д
и
те
л
ь
н
о
ст
ь
э
к
ск
ав
ат
о
р
а,
т
ы
с.
т/
см
ен
у
Na, количество автосамосвалов, шт.
1
2
3
4
0
2
3
5
7
9
10
12
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
П
р
о
и
зв
о
д
и
те
л
ь
н
о
ст
ь
а
в
то
са
м
о
св
ал
а,
т
ы
с.
т/
см
ен
у
П
р
о
и
зв
о
д
и
те
л
ь
н
о
ст
ь
э
к
ск
ав
ат
о
р
а,
т
ы
с.
т/
см
ен
у
Коэффициент соответствия
1
2
3
4
Выпуск № 103 202
Выводы и направления дальнейших исследований. На примере про-
стой имитационной модели экскаваторно-автомобильного комплекса иссле-
довано влияние расстояния транспортирования горной массы и количества
самосвалов на эксплуатационную производительность горнотранспортного
оборудования. Показано, что при вероятностном моделировании производст-
венных процессов максимальная производительность экскаватора достигает-
ся при значении коэффициента обеспеченности транспортом, равном 1-1,25.
Дальнейший рост обеспеченности транспортом не приводит к увеличению
производительности экскаватора, но сопровождается снижением эксплуата-
ционной производительности самосвалов. При этом степень снижения сред-
ней производительности автосамосвала в зависимости от их количества воз-
растает по мере уменьшения дальности откатки.
В дальнейшем планируется проведение на карьерах Кривбасса хрономет-
ражных наблюдений за работой экскаваторно-автомобильных комплексов в
различных горнотехнических условиях. Статистическая обработка собранной
информации станет основой для построения более сложной имитационной
модели для исследования совместной работы экскаваторного участка и гор-
нотранспортного цеха.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Открытые горные работы: Справочник / К.Н. Трубецкой, М.Г. Потапов, К.Е. Виницкий [и др.] –
М.:Горное бюро, 1994. 590с.:ил.
2. Открытая разработка железных руд Украины: состояние и пути совершенствования / А.Ю.Дриженко ,
Г.В. Козенко, А.А. Рыкус —Полтава: Полтавський літератор, 2009. — 452 с.
3. Астафьев, Ю.П. Планирование и организация погрузочно-транспортных работ на карьерах /
Ю.П. Астафьев, Г.К. Полищук, Н.И. Горлов - М.:Недра, 1986. —186 с.
4. Монастырский, Ю.А. Определение причин потерь рабочего времени экскаваторно-автомобильных
комплексов на Петровском карьере ОАО «ЦГОК» / Ю.А. Монастырский, В.А. Систук // Разработка рудных
месторождений № 94 Кривой Рог, 2011.- С. 293-297.
"Геотехническая механика" 203
УДК 622.27
В.К. Слободянюк, к. т. н, доц.,
Ю.Ю. Турчин, магистр
(ГВУЗ «Криворожский национальный университет»)
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОХОДКИ ТРАНШЕЙ
В СЛОЖНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ГЛУБОКИХ
ГОРИЗОНТОВ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ КАРЬЕРОВ
Визначені параметри кар'єру, при досягненні яких ускладнюється технологія гірничих
робіт через ймовірність періодичного затоплення глибоких горизонтів. З точки зору умов
глибоких горизонтів проаналізовано основні схеми проходки траншей та параметри вий-
мально-навантажувального обладнання. Запропоновано комбіновану технологічну схему
проходки траншей з використанням гідравлічних та механічних екскаваторів.
IMPROVEMENT OF TECHNOLOGY OF THE DRIVING OF
TRENCHES IN DIFFICULT MINING AND GEOLOGICAL CONDITIONS
OF THE DEEP HORIZONS OF IRON ORE PITS
Pit parameters in which bottom flooding is possible are defined. The main schemes of a driv-
ing of trenches and parameters of the loading equipment are analysed. The combined scheme of a
driving of a trench with use of hydraulic and mechanical excavators is offered.
Постановка проблемы и её связь с научными и практическими задача-
ми. Анализ работы горнодобывающих предприятий показал, что в последние
годы с увеличением глубин карьеров и их размеров по дневной поверхности
возросло число случаев периодического затопления глубоких горизонтов.
При неблагоприятных метеорологических условиях на откачивание из карье-
ра объема ливневого стока уходит 10-20 рабочих смен, что приводит к откло-
нениям от разработанных квартально-месячных планов развития горных ра-
бот, к снижению скорости углубки карьера и к уменьшению его производи-
тельности по руде. Быстрое затопление дна карьера также может стать при-
чиной выхода из строя горнотранспортного оборудования, задействованного
во вскрытии новых горизонтов. Решение данной проблемы только за счет
увеличения мощности и количества насосов карьерного водоотлива нельзя
признать рациональным, вследствие увеличения затрат на разработку место-
рождения. Таким образом, разработка ресурсосберегающих технологий
вскрытия глубоких горизонтов, допускающих частичное или периодическое
затопление дна карьера, является важной научно-практической задачей.
Анализ последних исследований и публикаций. Проблеме организации
водоотлива посвящены работы [1, 2]. В них приведѐн сравнительный техни-
ко-экономический анализ схем размещения карьерных водоотливных устано-
вок в глубоких карьерах. В работах [3, 4] рассмотрены технологические схе-
мы вскрытия глубоких горизонтов в сложных гидрогеологических и горно-
технических условиях. В этих работах недостаточно исследована зависимость
открытых горных работ от метеорологических условий, не установлена зави-
симость объѐма ливневого стока, поступающего в карьер, от геометрических
параметров карьера, отсутствуют рекомендации по выбору и обоснованию
|