Исследование вопроса транспортировки полезного ископаемого из нижних горизонтов в условиях карьера кальмакир оао «агмк»

Рис. 1. Изменение удельных капитальных затрат для комплексов ЦПТ.

Рис. 2. Изменение удельных эксплуатационных затрат для комплексов ЦПТ.

Следствием  этого является различие в количественном составе оборудования экскаваторно-автомобильного комплекса.

Общей тенденцией изменения доли затрат на горно-капитальные работы являются ее существенное увеличение с ростом высоты подъема транспортируемого  материала и менее интенсивное  снижение с увеличением годового объема перевозок горной массы. В связи с этим доля пассивной части капитальных вложений в комплексы ЦПТ с обычными ленточными конвейерами достигает 14–78%. В комплексах ЦПТ с крутонаклонным конвейерным подъемом доля пассивной части капитальных вложений изменяется в пределах 12,5–67%, что в исследованных условиях на 10–25% ниже, чем у вышеприведенных комплексов ЦПТ. Эксплуатационные расходы на комплексы ЦПТ в рассматриваемых условиях изменяются аналогично капитальным затратам.

С увеличением  высоты подъема горной массы от 100 до 600 м удельные капитальные затраты и удельные эксплуатационные расходы на основное оборудование ЦПТ повышаются соответственно в 4,9–2,1 раза и в 2,1–1,6 раза. При использовании в комплексах ЦПТ крутонаклонных конвейеров интенсивность увеличения удельных капитальных затрат и удельных эксплуатационных расходов существенно ниже и изменяется соответственно в пределах 3,3–1,7 раза и 1,8–1,5 раза. На каждые 100 м повышения высоты подъема увеличиваются удельные капитальные и удельные эксплуатационные расходы: при использовании в конвейерных линиях обычных ленточных конвейеров на 35–16% и 16–10%; крутонаклонных конвейеров – на 25–12% и на 12–8% соответственно. Интенсивность увеличения затрат снижается с повышением годовой производительности комплексов ЦПТ.

Бункер у корпуса крупного дробления ЦПТ-1 (ОАО «Олкон»).

С увеличением  годового объема перевозок конвейерными линиями ЦПТ с 5,0 до 30 млн т удельные капитальные затраты и удельные эксплуатационные расходы снижаются: при использовании в конвейерных  линиях обычных ленточных конвейеров в 1,4–3,0 раза и в 1,3–1,7 раза; при использовании в конвейерных линиях крутонаклонных конвейеров – в 1,3–2,5 раза и в 1,2–1,5 раза, соответственно. Интенсивность снижения затрат повышается с увеличением высоты подъема транспортируемого материала.

Общая масса основного оборудования комплексов ЦПТ отличается незначительно как  при использовании в конвейерных  линиях обычных ленточных конвейеров, так и крутонаклонных конвейеров. Общая тенденция изменения удельной металлоемкости в зависимости от этих факторов аналогична тенденции изменения удельных затрат.

Что касается массы дробильно-конвейерного оборудования, то она в комплексах ЦПТ с крутонаклонными конвейерами  при высотах подъема более 100–300 м на 3–8% меньше массы аналогичного оборудования комплексов ЦПТ с обычными ленточными конвейерами. Доля этого оборудования в общей массе оборудования комплексов ЦПТ высока. Она изменяется от 25 до 53% с конвейерным подъемником, проложенным под углом наклона 18 градусов, и от 24 до 50% с крутонаклонным подъемником.

Удельная  энергонасыщенность на 1 т годовой  производительности в исследованных  условиях изменяется в интервале 1,3–1,9 Вт/т. Значение этого показателя повышается с увеличением высоты подъема  и практически не зависит от годового объема перевозок горной массы. Энергонасыщенность также практически одинакова в комплексах ЦПТ с конвейерными подъемниками, установленными под углом наклона 18 и 45 град.

Годовая производительность труда одного работника  комплексов ЦПТ значительно повышается с увеличением объема перевозок горной массы. В исследованных условиях она изменяется в широком диапазоне от 28 до 87 тыс. т/год (табл. 3.5). В значительной мере производительность труда зависит от оборудования, применяемого в экскаваторно-автомобильном комплексе. Так, при использовании в экскаваторно-автомобильном комплексе экскаваторов ЭКГ-5 и автосамосвалов грузоподъемностью 40 т повышение годового объема перевозок горной массы с 5 до 20 млн т дает прирост производительности труда на одного занятого на 28–32%. Увеличение годового объема перевозок с 20 до 30 млн т и использование на погрузке экскаваторов ЭКГ-8И, а в сборочном звене автосамосвалов, повышает производительность труда одного трудящегося почти на 80%.

Анализ  расчетных данных показал, что годовая  производительность труда одного трудящегося комплексов ЦПТ с крутонаклонным конвейерным подъемом в большинстве случаев выше по сравнению с производительностью труда работника комплекса ЦПТ, конвейерные линии которого скомплектованы из обычных ленточных конвейеров. Существенное увеличение производительности труда (5–20%) достигается при высотах подъема горной массы конвейерами 300–600 м.

По  результатам исследования тенденций  и интенсивности изменения оценочных  показателей определены области  применения крутонаклонных конвейеров в комплексах ЦПТ.

Установлено, что при годовой производительности комплексов ЦПТ в 5–10 млн т крутонаклонные конвейеры целесообразно использовать при высотах подъема горной массы  более 100–200 м. В этих условиях при  меньших удельных эксплуатационных расходах (на 5–15%) удельные капитальные затраты на комплексы ЦПТ с крутонаклонными конвейерами существенно ниже (на 13–30%). Кроме того, использование крутонаклонных конвейеров предпочтительнее по производительности труда на одного трудящегося комплекса ЦПТ (повышается на 8–20%).

С повышением производительности комплексов ЦПТ  до 20–30 млн т в год крутонаклонные конвейеры целесообразно использовать при высотах подъема горной массы  более чем на 200-300 м. В этих условиях, при практически равных удельных эксплуатационных расходах, удельные капитальные затраты на комплексы ЦПТ с крутонаклонными конвейерами ниже на 6–20%.

Обратим, однако, внимание на то, что эти предпочтительные области применения крутонаклонного  конвейерного подъема по сравнению  с обычными конвейерными подъемниками удается выделить, главным образом, при существенных различиях затрат на горно-капитальные работы. Это связано с тем, что дополнительные объемы горной массы по разносу бортов карьеров для размещения дробильно-конвейерных комплексов в 1,4–1,6 раза меньше в вариантах с применением крутонаклонных конвейеров. Указанные объемы составляют, например, 3,4 млн м3 при глубине расположения площадки дробильно-перегрузочного пункта 100 м и 40,5 млн м3 – при глубине расположения площадки 500 м.

ПРИЧИНА №2: Установлено, что схема вскрытия горизонтов размещения ДПП траншеей под ленточный подъемник на постоянном борту карьера должна соответствовать схеме вскрытия наклонным стволом и квершлагом. При этом ДПП также должны размещаться на временных целиках пород; стационарный конвейерный подъемник – на постоянном борту карьера параллельно границе между рабочим и постоянным бортом карьера; передаточные ленточные конвейеры – в наклонных или крутых полутраншеях на постоянном борту. Расстояние между целиком пород с ДПП и стационарным конвейерным подъемником должно обеспечивать безопасность последнего при срабатывании целика пород с использованием взрывных работ (рис. 3).

Размещение  ДПП на временных целиках пород  исключает выемку дополнительной вскрыши  от горно-подготовительных работ под площадки этих пунктов в отличие от размещения их на участках постоянного борта карьера, как это имеет место в большинстве проектов ЦПТ. С учетом того, что дополнительные объемы разноса борта для размещения конвейерных траншей за счет совмещения наклонных предохранительных и транспортных берм также незначительны, общие объемы разноса борта для размещения дробильно-конвейерного комплекса на нерабочем борту карьера практически сводятся к нулю. При этом условии различия в приведенных вариантах применения крутонаклонных и обычных ленточных конвейеров в общем случае становятся незначительными, что не позволяет строго определить область их рационального применения. Очевидно, что использование крутонаклонного конвейерного подъема всегда целесообразно в особых (стесненных) условиях разработки месторождений, когда применение обычных ленточных конвейеров при размещении их в траншеях на борту карьера либо затруднено, либо невозможно.

5.4. Причины №  3 - недостаточного использования  преимуществ ЦПТ.

Причина №3: Недостаток эффективного применения ЦПТ связывается с нерациональными проектными решениями по выбору оборудования и организации взаимодействия дробильно-конвейерного комплекса со смежными звеньями. Следует отметить, что в этом плане научно-исследовательскими и проектными институтами также наработан большой объем методического материала. Вопрос лишь в правильном выборе методик для обоснования конкретных проектных решений. Вместе с тем, возможности параметрической адаптации систем с конвейерным транспортом на карьерах еще далеко не исчерпаны. Это, в первую очередь, касается систем с автомобильно-конвейерно-железнодорожным (а-к-ж. д.) транспортом, которые получили распространение сравнительно недавно. Несмотря на ряд преимуществ а-к-ж. д. транспорт имеет и большой недостаток – многозвенность, которая вызывает снижение производительности системы из-за колебания производительности смежных участков.

На  основе разработанной в ИГД УрО  РАН имитационной модели функционирования а-к-ж. д. транспорта установлено, что  несовместные простои элементов системы могут составлять до 37–42% календарного времени. При существующем уровне развития техники, технологии, организации открытых горных работ значительное сокращение непроизводительных простоев затруднено. Вместе с тем, потери производительности, связанные с отсутствием горной массы на складе комплекса перегрузки с конвейерного на железнодорожный транспорт (до 7,8%) и отсутствием места на складе (до 5,5%), могут быть сведены к минимуму за счет управляющих воздействий на режим отгрузки горной массы со склада. В связи с этим возникает необходимость определения такой организации взаимодействия дробильно-конвейерного комплекса (ДКК) с железнодорожным транспортом, которая обеспечит рациональное использование технических возможностей погрузочного и транспортного оборудования системы а-к-ж. д. транспорта за счет снижения простоев по вышеуказанным причинам.

Решение задачи выбора рационального режима поступления локомотивосоставов под  погрузку на склад комплекса перегрузки (КП) с конвейерного на железнодорожный транспорт с целью сделать минимальной вероятность дефицитности или переполнения склада возможно при управлении потоком заявок в зависимости от уровня запаса горной массы.

Эта задача может быть решена при исследовании следующей вероятностной модели (рис. 4). Пусть U0 и U1 –соответственно верхний и нижний критические уровни запаса горной массы на складе. λ0 и λ1 (λ1<λ0) – значения соответственно пониженной и повышенной интенсивности отгрузки горной массы со склада. qt – объем горной массы, поступившей на склад в любую t-ю единицу времени; ηt – объем горной массы, отгруженной со склада в эту же единицу времени. Предполагается, что qt, ηt – независимые случайные величины. Значение интенсивности поступления горной массы, кроме того, считается независящим от управления. Пусть в начальный момент времени уровень запаса составляет величину a0<U0. Математическое ожидание интенсивности отгрузки Mηt=λ, поступления горной массы на склад Mqt=μ.

Рис. 4. Функционирование склада КП с регулированием интенсивности поступления поездов под погрузку.

U0 –  верхний критический уровень  запаса горной массы на складе;

U1 –  нижний критический уровень запаса;

X0 –  повышенная интенсивность отгрузки;

X1 –  пониженная интенсивность отгрузки;

– точки  переключения интенсивности отгрузки.

Если  λ0<μ, то будет происходить постепенное  накопление запасов и при некотором  значении времени t впервые будет at=U0 (at – запас на складе в момент времени t). В этот момент происходит переключение с пониженной на повышенную интенсивность отгрузки (с λ0 на λ1). Уровень запаса будет постепенно снижаться. Когда он достигнет нижнего критического значения U1, происходит обратное переключение на пониженное значение λ0. В дальнейшем процесс повторяется аналогичным образом. Учитывая, что а-к-ж. д. транспорт, как правило, применяется параллельно с автомобильно-железнодорожным и железнодорожным, высвободившиеся в период пониженной интенсивности отгрузки локомотивосоставы могут быть использованы для перевозки горной массы с верхних и средних горизонтов в составе вышеуказанных схем.

В описанной  схеме регулируемыми параметрами  являются U0, U1, λ0, λ1. Изменяя их значения, можно добиться того, что доля времени  отсутствия горной массы, а также  доля времени полного заполнения склада КП будут минимальными для  конкретных горно-технических условий эксплуатации и применяемого оборудования.

Рациональный  режим отгрузки со склада КП определяется с учетом условий, в которых может  быть реализована способность процесса управления увеличивать эксплуатационную производительность транспортной системы карьера. За основу принят вариант, при котором прирост объемов перевозки горной массы допустим в тех пределах, которые в состоянии обеспечить транспортная система карьера без увеличения парка основного технологического оборудования.

Решение задачи зависит от ограничений на выходе системы. Предполагается, что  годовая производительность системы  в целом как по руде, так и  по вскрыше не меньше проектной (Qр≥Qпр и Qв≥Qпв соответственно). Пределы регулирования  интенсивности отгрузки горной массы со склада зависят от степени загрузки отдельных элементов горно-транспортной системы: забоев, на которые перераспределяются грузопотоки в периоды снижения интенсивности поступления локомотивосоставов на склад КП, отвальных тупиков, других мест приема горной массы, пропускной способности схемы путевого развития: