Обоснование рациональных параметров эксплуатации технологического автотранспорта на карьерах фосфоритовых месторождений

Решениями ХХ1У-ХХУТ съездов КПСС предусматривается создать на базе фосфоритовых месторождений Каратау крупный комплекс предприятий химической промышленности по производству минеральных удобрений. Если в 1982 году потребность народного хозяйства в Р205 за счёт каратауских фосфоритов удовлетворялась на 18−20 $, то к 1990 году эти цифры будут доведены до 40 $. Объём добычи сырья за этот период должен возрасти более чем в 3 раза и составить около 30 млн. т в год.

Принятая на майском (1982г.) Пленуме ЦК КПСС «Цродовольст-венная программа СССР на период до 1990 года и меры по её реализации» предусматривает: обеспечить поставку сельскому хозяйству минеральных удобрений в 1985 году в количестве 26,5 млн. т и в 1990 году 30−32 млн. т (в пересчёте на 100-процентное содержание питательных веществ), химических кормовых добавок соответственно 950 тыс. т и 1,2 млн.т.

Крутое падение рудных пластов (от 50° до 80°), небольшая их мощность (10−25м) и значительное простирание месторождений (до 20 км и более) при общей длине залежи свыше 120 км оказывает существенное влияние на эффективность и специфику производства открытых горных работ.

Большинство фосфоритовых месторождений бассейна имеет непосредственный выход на дневную поверхность и пригодно для отработки до глубины 150−180 м высокоэффективным открытым способом, на долю которого вплоть до 2000 года будет приходиться свыше 90 $ добычи сырья.

Эффективность открытой разработки месторождений Каратау во многом зависит от работы карьерного транспорта предопределяющего способ вскрытия, систему разработки месторождений и экономику предприятий. При этом, одной из основных тенденций развития элементов технического прогресса в горнодобывающей промышленноети страны в последние годы является широкое применение автомо-" «} бильного транспорта. Так, автомобильным транспортом на предприятиях цветной металлургии перевозится около 60% горной массы, на железорудных карьерах — более половины, в горно-химической промышленности почти 100%.

Технический прогресс в области совершенствования конструкции самосвалов, повышение их грузоподъемности, быстрое обновление автомобильного парка на карьерах создало серьезные организационные и технические проблемы в эксплуатации мощных автосамосвалов. Получился разрыв между большими возможностями нового подвижного состава, с одной стороны, и условиями его эксплуатации, — с другой. Известно, что среднетехнические скорости движения самосвалов БелАЗ-540,.БелАЗ-548 и БелАЗ-549 в карьерах редко превышают 18−22 км/ч, т. е. составляют 30−35% их конструктивной ^ скорости. Скоростные качества новых машин используются не в полной мерег и, следовательно, имеется большой резерв повышения производительности. Качественные и количественные значения технико-экономических показателей работ и автомобильного транспорта отстают от желаемого уровня, а при интенсивном понижении горных работ имеют тенденции к снижению. Одна из причин подобного явления заключается в том, что существующие технологические нормы v проектирования карьерного автотранспорта и планирования его работы не в полной мере учитывают специфику формирования карьерного пространства, обусловленную горно-геологическими особенностями месторождения.

Высокая стоимость подвижного состава и значительная доля транспортных расходов в себестоимости добычи полезных ископаемых (более 50%) вызывают необходимость увеличения производительности автомобильно-экскаваторных комплексов и снижения себестоимости [транспортирования, Это может быть достигнуто комплексом мероприятий, в том числе:

— рациональным сочетанием оборудования в автомобильно-экскаваторных комплексах по мощности и количеству, обусловливающим высокую производительность как погрузочного, так и транспортного звена;

— выбором рациональных параметров и условий эксплуатации, исходя из конкретных горно-технических, природных и других факторов;

— выбором рационального режима работы отдельного автосамосвала на протяжении всего срока эксплуатации, благодаря чему обеспечивается меньшая интенсивность снижения его производительности из-за физического износа и старения;

— разработкой технических средств учета, позволяющих контролировать оптимальную загрузку автосамосвалов и вести оперативный учет показателей их работы.

Повышению производительности автосамосвалов способствует также совершенствование форм и методов управления, изучение и распространение передового опыта работы.

Если принципиальные вопросы по выбору вида карьерного транспорта, типоразмеров основного оборудования, технологических схем и методов проектирования изучены достаточно глубоко, то влияние горно-технических факторов и параметров эксплуатации на технико-экономические показатели работы автомобильно-экскаваторных комплексов в каждом конкретном случае требует уточнения и оптимизации. Особенно это относится к специфическим условиям открытой разработки крутопадающих залежей вытянутой формы.

Представленные в настоящей диссертации результаты исследования посвящены изысканию оптимальных технологических параметров и рациональных условий эксплуатации мощных автосамосвалов применительно к условиям карьеров бассейна Каратау.

Цель диссертационной работы — повышение эффективности использования мощных автосамосвалов на основе выбора рациональ.

Гных параметров и условий их эксплуатации при открытой разработке фосфоритовых месторождений вытянутой формы.

Объектом исследования являются длинно-вытянутые фосфоритовые карьеры, использующие автомобильный транспорт, и факторы, определяющие. производительность автосамосвалов особо большой грузоподъемности.

Основная идея диссертации заключается в том, что современные карьерные автосамосвалы должны рассматриваться как самостоятельная система агрегатов большой единичной мощности, выбор параметров эксплуатации которой производится индивидуально для каждой отдельно взятой машины, характеризуемой ви-. дом модели, грузоподъемностью и уровнем технического состояния.

Научные положения, защищаемые автором:

1. Ранжирование основных горно-технических факторов, определяющих производительность автосамосвалов с различным типом трансмиссии, отличающееся тем, что процесс транспортирования описывается многофакторными экспериментально-статистическими моделями на основе теории планирования экспериментов. Это позволяет повысить точность нормирования и планирования показателей работы автотранспорта в изменяющихся горно-технических условиях эксплуатации, когда трудно или практически невозможно провести большое количество хронометражных наблюдений.

2. Крупный парк автосамосвалов особо большой грузоподъемности при его эксплуатации необходимо разделять на группы с различными категориями технического состояния, которые определяются комплексным учетом надежности отдельных агрегатов. Это обеспечивает формирование грузопотока с более высокой степенью надежности, планирование работы и объемов текущих ремонтов в соответствии с уровнем надежности отдельных машин.

3. Технические средства регистрации первичной информации о работе карьерных автосамосвалов, включая регистрацию элементов.

Г транспортного цикла, должны включать специальные устройства, исключающие преднамеренное и ложное срабатывания приборов.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обосновывается: достаточным количеством данных, характеризующих условия эксплуатации и технико-экономические показатели работы автотранспорта на фосфоритовых карьерахдостаточным объемом экспериментальных исследований с оценкой результатов по критериям математической статистикисходимостью теоретических расчетов с результатами опытно-промышленных испытаний и экспериментовэффективными результатами внедрения рекомендаций по совершенствованию эксплуатации автотранспорта на карьерах «Кокджон» и «Джанатас» .производственного объединения «Каратау» и в проектную практику.

Научная новизна диссертационной работызаключается в:

— создании новой методики оценки значимости и степени влияния факторов, определяющих производительность автосамосвалов, базирующейся на положениях теории планирования экстремальных экспериментов и позволяющей прогнозировать показатели автотранспорта в динамике горно-технических условий эксплуатации;

— разработке дифференцированного метода выбора параметров автосъездов в зависимости от пространственного развития карьерного поля и грузоподъемности автосамосвалов;

— установлении закономерности формирования рациональной зоны эксплуатации различных моделей автосамосвалов, регулирования и поддержания в допустимых пределах степени их загрузки и организация движения.

Практическая ценность работы заключается в повышении производительности автотранспорта на карьерах ПО «Каратау» на 7−10% за счёт применения :

— рациональных параметров автомобильных съездов;

— зон эффективной работы автотранспорта в карьере в зависимости от его грузоподъёмности, типа привода трансмиссии и уровня технического состояния автосамосвалов;

— новых технических средств оперативного учёта и контроля работы и степени загрузки автосамосвалов.

Реализация результатов работы. Рекомендации по выбору рациональных параметров эксплуатации автомобильного транспорта внедрены на рудниках «Жанатас» и «Кок-Джон» ПО «Каратау» с годовым экономическим эффектом 370 тыс .руб. и использованы институтом «Госгорхишроект» в проекте реконструкции карьеров месторождения Джанатас.

Технические средства учёта работы автосамосвалов испытаны, получили положительную оценку на карьерах производственных объединений «Каратау», «Карагандауголь» и «Кемеровоуголь» и приняты Тульским филиалом ОКЕА для разработки рабочих чертежей при их серийном производстве.

Апробация работы. Основное содержание диссертации и отдельные её положения докладывались на технических совещаниях производственных объединений «Карагандауголь» (г.Караганда, 1978 г.), «Каратау» (г.Каратау, 1977;1983гг.), 1У Всесоюзной конференции по карьерному транспорту (г.Свердловск, 1978 г.), на заседаниях кафедры разработки месторождений открытым способом Свердловского горного института (г.Свердловск, 1980;1984гг.), в лаборатории открытых горных работ Государственного института горнохимического сырья (г.Люберцы, 1982;1983гг.), ЖД МЧМ СССР (1982;1984гг.), в институтах «Госгорхимпроект», «ПромтрансНИИ-проект» (1983г.), а также в Тульском филиале ОШ. (1984г.).

Публикация. По теме диссертации опубликовано 6 статей.

Объём работы. Диссертационная работа с общим объёмом 148 страниц машинописного текста состоит из введения, четырех разделов я заключения, включает список литературы из 112 наименований, 4 приложения л содержит 23 таблицы, 21 рисунка.

— 129 -ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научно-технической задачи повышения эффективности работы автосамосвалов большой единичной мощности в условиях карьеров Кара-тау, характеризующиеся значительной протяженностью и малой мощности рудных пластов.

1. Наиболее значительными особенностями горно-технических условий открытой разработки фосфоритовых месторождений Каратау, определяющими специфические требования к эксплуатации и эффективному использованию мощных автосамосвалов БелАЗ на открытых горных работах являются:

— значительная длина карьеров при их малой ширине (отношение 13−34), требующая проведения большого количества капитальных и временных съездов, исключающая работу автомобильного транспорта по открытому циклу и взвешивание на стационарных устройствах и др.;

— сосредоточение преобладающих объёмов горной массы на верхних горизонтах (52−77 $ объёма находится до глубины карьера 60 м), что вызывает необходимость применение различных в зависимости от глубины уклонов автомобильных съездов;

— ограниченный и относительно небольшой объём грузоперевозок, приходящийся на один съезд (не более 7 млн. м3 в течение 10−12 лет), что требует нового подхода при Еыборе конструкционных параметров временных автодорог;

— селективная добыча полезных ископаемых со значительной дисперсией плотности различных сортов руд и вскрыши и управления степенью загрузки автосамосвалов.

По результатам исследования сформулированы следующие выводы:

2. Определяющими факторами повышения эффективности эксплуатации автосамосвалов БелАЗ в условиях карьеров большой протяженности являются:

— параметры автомобильных съездов (продольный уклон и радиус кривизны);

— конструкция и состояние дорожной одеады, карьерных автодорог;

— степень загрузки автосамосвалов (вес груза в кузове);

— техническое состояние автосамосвала и тип трансмиссии.

3. При эксплуатации автосамосвалов большой единичной мощности необходимо парк машин разделять в зависимости от их технического состояния по категориям с комплексным учётом уровня надежности основных узлов и агрегатов.

4. Формирование грузопотоков в карьере необходимо осуществлять раздельно для каждой категории и типа машин по зонам карьерного пространства, с учётом их соответствия конкретным горно-техническим условиям.

5. Выбор параметров автомобильных съездов обеспечивающих повышение их производительности должно осуществляться по минимуму суммарных затрат на эксплуатацию и проведение капитальных съездов с зональной дифференциацией по глубине открытых горных работ, объёмам перевозок и модели машин.

6. При эксплуатации автосамосвалов с гидромеханической трансмиссией наибольшее влияние на их производительность оказывает значение продольного уклона автомобильных дорог, а для автомашин с электрической трансмиссией — величина радиуса кривизны автодорог.

7. Разработанные новые технические средства регистрации первичной информации о работе карьерных аЕтосамосвалов, включают специальные устройства по фиксации элементов транспортного цикла и исключают случаи преднамеренного и ложного включения приборов регистрации.

8. Новая методика оценки значимости и степени влияния горно-технических факторов, технического состояния и модели автосамосвалов на их производительность основана на описание процесса транспортирования горной массы многофакторными эксперимен-тального-статистическими моделями с применением теории математического планирования экспериментов и ранжирования основных горно-технических факторов.

9. Внедрение на карьерах ПО «Каратау» зональной дифференциации карьерного пространства применительно к техническому состоянию и моделями автомашин, рациональных параметров карьерных автодорог и новых технических средств оперативного учёта работы автосамосвалов позволили повысить их производительность на 7−10 $ и снизить себестоимость транспортных работ на 6−7 $.

10. Категорийность автосамосвалов, зоны и формирования грузопотоков должны быть предметом первоочередной задачи разработки АСУ ПО «Каратау» .