Актуальность проблемы. В последнее время, в связи со сложившейся ситуацией в экономике, энергоснабжение и энергопотребление промышленных предприятий имеет серьезную проблему. Это обусловлено удорожанием электроэнергии и топлива, что требует от потребителей энергии более точного ее расчета и учета потребления (расхода).
В перспективе развитие геологоразведочных работ требует повышения производительности и организации труда, увеличения уровня автоматизации путем привлечения современных технологий и техники. Поиск и разведка новых месторождений полезных ископаемых требует ускоренного и менее дорогостоящего способа проходки горно-разведочных выработок (ГРВ). Это требование может выполняться через оптимизацию проходки ГРВ.
Оптимизация процесса геологоразведочных работ слагается из критериев оптимизации, по которым оценивается развитие работ. Наиболее важными, с точки зрения экономики проведения геологоразведочных работ, критериями оптимизации процесса горно-разведочных работ являются:
1. Себестоимость. Рассматриваются фактические затраты на проведение единицы объема работ. Исходя из этого критерия, все другие факторы (организация производства, скорость проходки, удельный расход электроэнергии и т. д.) стремятся уменьшить величину этого критерия.
2. Время проходки. По этому критерию ставится задача минимизации времени проходки ГРВ. Факторы, влияющие на этот критерий, рассматриваются с позиции экономии времени проходки ГРВ.
Себестоимость проходки ГРВ может быть определена как общие годовые затраты на производство [3];
С, «Ен*Кге + Д + Е +Ц, [руб/год], где: -процент банковского кредита;
Кгв — стоимость сооружения всей горной выработки, руб;
Д — годовые затраты на амортизацию, обслуживание и ремонт оборудования, руб/год;
Е — годовые расходы за установленную мощность трансформаторов (в случае использования в схеме электроснабжения дизельных электростанций (ДЭС) — годовые затраты топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на производство электроэнергии), руб/год;
Ц — стоимость израсходованной энергии потребителями, руб/год.
Из выражения видно, что расход электроэнергии влияет на себестоимость проходки ГРВ. Для рассмотрения данного вопроса представляют интерес затраты электроэнергии на технологические операции. Наиболее полно и достоверно энергоемкость геологоразведочных работ отражают расчетные научно обоснованные удельные затраты электроэнергии [16], определенные по видам работ. Для оценки степени влияния расхода электроэнергии на основные расходы на проходку проанализируем баланс затрат по нормативным данным [34] и [33] для следующих горно-геологических условий ведения работ:
Длина ГРВ, (м): 50, 350, 700, 1000.
Площадь сечения выработки, (м2): 5,1−6,0- 6,1−7,0- 7,1−9,0.
Категории пород с IX по XVIII.
Вид ГРВ — штольня.
В соответствии с начальными данными предполагаются следующие условия:
— В соответствии с категориями пород проходка должна проводиться с использованием буровзрывных работ.
— Диапазон выбранных площадей сечений ГРВ предусматривает погрузку породы породопогрузочными машинами с дальнейшей откаткой электровозным транспортом.
— Осуществляется крепление, вентиляция и освещение ГРВ.
Стоимость общих основных расходов исходит из следующих технологических операций:
1) проходка.
2) крепление.
3) откатка.
4)вентиляция.
По видам работ на проходку ГРВ определяются затраты электроэнергии на следующие технологические операции: производство сжатого воздуха компрессорными установками для бурения шпуров перфораторами и погрузку породы породопогрузочными машинами, электровозная откаткаи вспомогательные нужды — вентиляция и освещение ГРВ. Соответственно, общие затраты электроэнергии составит сумма затрат электроэнергии на технологические операции и вспомогательные нужды.
Исходный расчет основных расходов приведен по статьям «Основная заработная плата», «Дополнительная заработная плата», «Отчисления на социальные нужды», «Материалы», «Амортизация», «Износ», «Услуги». Цены указаны в масштабе 1992 г.
1. Расчёт основных расходов на проходку.
Основные расходы на проходку Сп находятся по формуле:
СП [руб/м], см где: Тпрнорма времени на проходку 1 м горной выработки (пункт 1. табл. 1) [ч/м]- Спр — норма основных расходов на проходку (пункт 4. табл. 1) [руб/см]-м — количество часов в смейе (^м = 6 часов/смену). Аналогично находятся основные расходы на1 крепление ГРВ.
Расчетные значения основных расходов на проходку и крепление ГРВ приводятся в табл.1.
2. Расчет основных расходов на вентиляцию и откатку,.
Основные расходы на вентиляцию находятся по формуле: Ст Лм См =—п, см где: См — основные расходы на вентиляцию, руб/м;
Ст — нормы основных расходов на вентиляцию (табл.34 [33]-), руб/машиносмену;
Хм — общее время проходки и крепления 1 м горной выработки (табл. 1), ч/мп — количество вентиляторов в ГРВ, которое рассчитывается по [29] и сведено в табл.3. см где: СТот — нормы основных расходов на откатку, руб/машино-сменуот — время откатки, ч/м.
Результаты расчетов основных расходов на вентиляцию и откатку приводятся в табл.2.
NN п/п N Табл. ссн, (СНОР) Площадь Сечения ГВ, м2 Категория пород и бурииости.
IX XI хзп XIV XVI XVIII.
1 2 3 4 5 6 7 8 9.
1 91 Нормы времени на проходку горизонтальных выработок, [ч/м].
5,1−6,0 4,79 5,34 6,16 6,63 7,84 9,46.
6,1−7,0 5,29 5,89 6,78 7,29 8,59 10,43.
7,1−9,0 5,87 6,53 7,52 8,08 9,53 11,46.
2 96 стлб.8 Нормы времени на крепление горизонтальных выработок деревом, [ч/м].
5,1−6,0 1,68 1,68 1,68 1,82 1,82 1,82.
6,1−7,0 1,68 1,68 1,68 1,82 1,82 1,82.
7,1−9,0 1,95 1,95 1,95 2,09 2,09 2,09.
3 Общее время проходки и крепления (п. 1+п.2), [ч/м].
5,1−6,0 6,47 7,02 7,84 8,45 9,55 11,28.
6,1−7,0 6,97 7,57 8,46 9,11 10,41 12,25.
7,1−9,0 7,82 8,48 9,47 10,17 11,62 13,55.
4 (16) Норма основных расходов на проходку, [руб/см].
5,1−6,0 40 605 40 605 39 536 39 536 39 536 37 558.
6,1−7,0 39 449 39 449 39 272 39 272 39 272 38 879.
7,1−9,0 39 923 39 923 38 607 38 607 38 607 37 354.
5 Основные расходы на проходку (С&bdquo-), [руб/м].
5,1−6,0 32 416 36 138 40 590 43 687 51 660 59 216.
6,1−7,0 34 781 38 726 44 377 47 715 56 224 67 585.
7,1−9,0 39 058 43 450 48 387 51 991 61 321 71 346.
6 (17) Нормы основных расходов на крепление, [руб/см].
5,1−6,0 32 997 32 997 32 997 32 997 32 997 32 997.
6,1−7,0 32 997 32 997 32 997 32 997 32 997 32 997.
7Д-9,0 31 451 31 451 31 451 31 451 31 451 31 451.
7 Основные расходы на крепление (С*), [руб/м].
5,1−6,0 9239 9239 9239 10 009 10 009 10 009.
6,1−7,0 9239 9239 9239 10 009 10 009 10 009.
7,1−9,0 10 222 10 222 10 222 10 955 10 955 10 955.
8 Общие основные расходы на проходку и крепление (п.5+п.7), [руб/м].
5,1-^, 0 41 655 45 377 49 829 53 696 61 669 69 225.
6,1−7,0 44 020 47 965 53 616 57 724 66 233 77 594.
7,1−9,0 49 280 53 672 58 609 62 946 72 276 82 301.
Расчет основных расходов на вентиляцию и откатку табл.2.
N П/п N табл. ссн, (СНОР) Площадь Категория пород по буримости.
Сечения ГВ, м2 IX XI XIII XIV XVI XVIII.
1 2 3 4 5 6 7 8 9.
1 (34) Основные расходы на вентиляцию при Ь=50м, [руб/м].
5,1−6,0 4816 5225 5836 6290 7108 8396.
6,1−7,0 5188 5635 6297 6781 7749 9118.
7,1−9,0 5821 6312 7049 7570 8649 10 086.
2 Основные расходы на вентиляцию при Ь=350м, [руб/м].
5,1−6,0 11 174 12 123 13 540 14 594 16 492 18 482.
6,1−7,0 12 037 13 074 14 610 15 733 17 979 21 156.
7,1−9,0 13 505 14 645 16 355 17 564 20 068 23 401.
3 Основные расходы на вентиляцию при Ь=700м, [руб/м].
5,1−6,0 23 890 25 919 28 948 31 202 35 260 41 648.
6,1−7,0 18 886 20 513 22 923 24 685 28 209 33 194.
7,1−9,0 21 189 22 978 25 661 27 558 31 487 36 716.
4 Основные расходы на вентиляцию при Ь-1000м, [руб/м].
5,1−6,0 30 248 32 817 36 652 39 506 44 644 52 732.
6,1−7,0 25 735 27 952 31 236 33 637 38 439 45 232.
7,1−9,0 28 873 31 311 34 967 37 552 42 906 50 031.
5 (35) Основные расходы на электровозную откатку, [руб/м].
5,1−6,0 4726 5128 5727 6173 6976 8240.
6,1−7,0 5092 5530 6180 6655 7605 8949.
7,1−9,0 5713 6195 6918 7429 8488 9898.
6 Общие основные расходы на вентиляцию и откатку (п. 1+п.5), [руб/м].
5,1−6,0 9542 10 353 11 563 12 463 14 084 16 636.
6,1−7,0 10 280 11 165 12 477 13 436 15 354 18 067.
7,1−9,0 11 534 12 507 13 967 14 999 17 137 19 984.
7 Общие основные расходы на вентиляцию и откатау (п.2+п.5), [руб/м].
5,1−6,0 15 900 17 251 19 267 20 767 23 468 26 722.
6,1−7,0 17 129 18 604 20 790 22 388 25 584 30 105.
7,1−9,0 19 218 20 840 23 273 24 993 28 556 33 299.
8 Общие основные расходы на вентиляцию и откатку (п.З+п.5), [руб/м].
5,1−6,0 28 616 31 047 34 675 37 375 42 236 49 888.
6,1−7,0 23 978 26 043 29 103 31 340 35 814 42 143.
7,1−9,0 26 902 29 173 32 579 34 987 39 975 46 614.
9 Общие основные расходы на вентиляцию и откатку (п.4+п.5), [руб/м].
5,1−6,0 34 974 37 945 42 379 45 679 51 620 60 972.
6,1−7,0 30 827 33 482 37 416 40 292 46 044 54 181.
7,1−9,0 34 586 37 506 41 885 44 981 51 394 59 929.
Расчет количества вентиляторов табл.3.
Площадь Количество и тип вентиляторов сечения горной выработки, м2 При длине выработки, м.
50 350 700 1000.
5,1−6,0 16* 1а* За 4а.
16 16 16.
6,1−7,0 16 1а 2а За.
16 16 16.
7,1−9,0 16. 1а 2а За.
16 16 16.
— а — вентилятор СВМ-6Мб — вентилятор ВМ-5.
3. Общие основные расходы на проходку.
Общие основные расходы на проходку приведены в табл.4.
Общие основные расходы на проходку горной выработки табл.4.
NN п/п Площадь сечения горной выработки, м2 Категория пород по буримости.
IX XI XIII XIV XVI XVIII.
1 L=50m, [руб/м].
5,1−6,0 51 197 55 730 61 392 66 159 75 753 85 861.
6,1−7,0 54 300 59 130 66 093 71 160 81 587 95 661.
7,1−9,0 60 814 66 179 72 576 77 945 89 413 102 285.
2 Ь=350м, [руб/м].
5,1−6,0 57 555 62 628 69 096 74 463 85 137 95 947.
6,1−7,0 61 149 66 569 74 406 80 112 91 817 107 699.
7,1−9,0 68 498 74 512 81 882 87 939 100 832 115 600.
3 L=70()м, [руб/м].
5,1−6,0 70 271 76 424 84 504 91 071 103 905 119 113.
6,1−7,0 67 998 74 008 82 719 89 064 102 047 119 737.
7,1−9,0 76 182 82 845 91 188 97 933 112 251 128 915.
4 Ь=1000м, [руб/м].
5,1−6,0 76 629 83 322 92 208 99 375 113 319 130 197.
6,1−7,0 74 847 81 447 91 032 98 016 112 277 131 775.
7,1−9,0 83 866 91 178 100 494 107 927 123 670 142 225.
4. Расчет удельных затрат электроэнергии на проходку горной выработки.
Стоимость произведенного сжатого воздуха на проходку 1 м горной выработки определяется по формуле:
Смв = Я s 'We, руб/м, qn — количество сжатого воздуха, требуемого для проходки 1 м горной выработки, м3 /м;
WB — стоимость 1 м³ сжатого воздуха, вырабатываемого своими силами. WB = 1,7 руб/м3.
Удельные затраты электроэнергии на вентиляцию рассчитывается по формуле: tCM где Смвудельные затраты электроэнергии на вентиляцию, руб/м;
Ств — нормы расхода электроэнергии на вентиляцию при проходке горных выработок (табл.223 ,[34]), кВт-час на 1 машинуtM ~ общее время проходки и крепления 1 м горной выработки (табл. 1), час/мtcM — количество часов в смене, tcM=6 ч.- П — количество вентиляторов, выбирается по табл.3- Wa — стоимость 1 кВт-ч электроэнергии, вырабатываемой своими силами. Удельные затраты электроэнергии на откатку определяется по формуле: С То4 tMom.
С Мо — , —. tCM где Смоудельные затраты электроэнергии на откатку, руб/мtMOT — время откатки, ч/м;
Сю — нормы расхода электроэнергии на подземный транспорт, (т.224, [34]), кВт-час на 1 машино-смену.
Удельные затраты электроэнергии на освещение рассчитывается по формуле:
C0cB=W3*N0CB*t осв, где: Сосвудельные затраты электроэнергии на освещение, руб/м;
N0cb — мощность, затрачиваемая на освещение [кВт], находится по формуле:
ЛГ L*Nce.
JSoce — -•.
1000' где: L — длина горной выработки, м;
NCB — мощность единичного светильника, Вт. NCB = 100 Вт- 1 — расстояние между светильниками, м. 1=1 ОмtocB — время освещения, равное времени проходки и крепления™, (табл.1).
Расчетные значения удельных затрат электроэнергии на производство воздуха, вентиляцию, откатку и освещение приводятся в табл.5.
Общие удельные затраты электроэнергии на проходку ГРВ приведена в табл.6.
Расчет удельных затрат электроэнергии табл.5.
N п/п Ытабл ССН,(СН ОР) Площадь сечения горной выработки «м2 Категория пород по буримости.
IX XI XIII XIV XVI XVIII.
1 2 3 4 5 6 7 8 9.
1 248 Расход воздуха, [м^/м].
5,1−6,0 2966,70 3519,12 4357,98 4828,56 6056,16 7692,36.
6,1−7,0 3451,74 4051,08 4971,78 5483,28 6813,18 8593,20.
7,1−9,0 4112,46 4767,18 5790,18 6363,06 7856,64 9841,26.
2 Стоимость производства воздуха, [руб/м].
5,1−6,0 5043 5983 7409 8209 10 296 13 077.
6,1−7,0 5878 6887 8452 9322 11 582 14 608.
7,1−9,0 6991 8104 9843 10 817 13 356 16 730.
3 223 Стоимость расхода электроэнергии на вентиляцию при Ь=50м, [руб/м].
5,1−6,0 1848 2013 2244 2409 2739 3234.
6,1−7,0 1997 2162 2426 2607 2970 3498.
7,1−9,0 2244 2426 2706 2904 3317 3878.
4 Стоимость расхода электроэнергии на вентиляцию при Ь=350м, [руб/м].
5,1−6,0 5264 5709 6386 6881 7772 9174.
6,1−7,0 5676 6155 6881 7409 8481 9966.
7,1−9,0 6369 6897 7706 8283 9455 11 022.
5 Стоимость расхода электроэнергии на вентиляцию при Ь=700м, [руб/м].
5,1−6,0 12 095 13 134 14 619 15 807 17 853 21 087.
6,1−7,0 9356 10 164 11 352 12 227 13 976 16 434.
7,1−9,0 10 494 11 385 12 705 13 645 15 593 18 183.
6 Стоимость расхода электроэнергии на вентиляцию при Ь= 1000 м, [руб/м].
5,1−6,0 15 510 16 830 18 794 20 262 22 902 27 044.
6,1−7,0 13 035 14 157 15 824 17 028 19 470 22 902.
7,1−9,0 14 619 15 857 17 705 19 025 21 731 25 344.
7 224 Стоимость расхода электроэнергии на откатку, [руб/м].
5,1−6,0 660 710 792 858 974 1155.
6,1−7,0 710 776 858 924 1056 1254.
7,1−9,0 792 858 957 1040 1188 1386.
8 Стоимо сть расхода электроэнергии на освещение при 1>50м, [руб/м].
5,1−6,0 53 58 65 70 79 93.
6,1−7,0 58 62 70 75 86 102.
7,1−9,0 65 70 78 84 96 112.
Продолжение табл.5.
N. п/п №абл ссн,(снор) Площадь сечения горной выработки, м2 Категория пород по буримости.
IX XI XIII XIV XVI XVIII.
1 2 3 4 5 6 7 8 9.
9 Стоимость расхода электроэнергии на освещение при Ь=350м, [руб/м].
5,1−6,0 374 405 453 488 552 651.
6,1−7,0 403 437 489 526 601 707.
7,1−9,0 452 490 547 587 671 783.
10 Стоимость расхода электроэнергии на освещение при Ь=700м, [руб/м].
5,1−6,0 747 811 906 976 1103 1303.
6,1−7,0 805 874 977 1052 1202 1415.
7,1−9,0 903 979 1094 1175 1342 1565.
11 Стоимость расхода электроэнергии на освещение при Ь=1000м, [руб/м].
5,1−6,0 1068 1158 1294 1394 1576 1861.
6,1−7,0 1150 1249 1396 1503 1718 2021.
7,1−9,0 1290 1399 1563 1678 1917 2236.
Общие удельные затрат электроэнергии на проходку ГРВ. табл.6.
N п/п Площадь сечения горной выработки, м2 Категория пород по буримости.
IX XI XIII XIV XVI XVIII.
1 3 4 5 6 7 8 9.
1 Ь=50м, [руб/м].
5,1−6,0 7604 8764 10 510 11 546 14 088 17 559.
6,1−7,0 8643 9887 11 806 12 928 15 694 19 462.
7,1−9,0 10 092 11 457 13 584 14 845 17 957 22 106.
2 Ь=350м, [руб/м].
5,1−6,0 11 341 12 807 15 040 16 436 19 594 24 057.
6,1−7,0 12 667 14 255 16 680 18 181 21 720 26 535.
7,1−9,0 14 604 16 349 19 053 20 727 24 670 29 921.
3 Ь=700м, [руб/м].
5,1−6,0 18 545 20 638 23 726 25 850 30 226 36 622.
6,1−7,0 16 749 18 701 21 639 23 525 27 816 33 711.
7,1 «9,0 18 277 21 326 25 599 26 677 31 479 37 864.
4 Ь=1000м, [руб/м].
5,1−6,0 22 281 24 681 28 289 30 723 35 748 43 137.
6,1−7,0 20 773 23 069 26 530 28 777 33 826 40 785.
7,1−9,0 23 692 26 218 30 068 32 560 38 192 45 696.
По данным расчетам на рис. 1−9 построены графики зависимости общих основных расходов и удельных затрат электроэнергии на проходку ГРВ от длины горной выработки, категории пород и площади сечения ГРВ.
Рис. 2 График зависимости удельных затрат электроэнергии при проходке ГРВ от длины выработки площадь сечения ГРВ-9,0 м², категория пород — ХУЩ). Удельные затраты электроэнергии: ана производство сжатого воздухаЬ — вентиляциюс — откатку- (1-освещение.
Рис. 4 График зависимости стоимости основных расходов на проходку ГРВ от категории проходимых пород длина горной выработки — 1000 м, площадь сечения 9,0 м2). Стоимость основных расходов: а — на проходку, Ь — вентиляцию, с — крепление, д — откатку.
Рис. 5 График зависимости удельных затрат электроэнергии на проходку ГРВ от категории проходимых пород. длина выработки — 1000 м, площадь сечения 9,0 м2). Удельные затраты электроэнергии: а — на вентиляцию, Ь — производство воздуха, с — освещения, 4 — апсатку.
А х, х Д8, Г.
Рис. 6 График зависимости стоимости общих основных расходов и стоимости общих удельных расходов электроэнергии на проходку ГРВ категории проходимых пород (длина выработки 1000 м, площадь сечения — 9,0 м2). а — стоимость общих основных расходов, Ь — стоимость общего удельных затрат электроэнергии.
Рис. 7 График зависимости стоимости основных расходов на проходку ГРВ от площади поперечного сечения ГРВ длина выработки — 1000 м, категория пород — XVIII). Стоимость основных расходов: ана проходку, Ь — вентиляцию, с — крепление, (1 — откатку.
Результаты расчетов, приведенные в табл. 1−6, и построенные на их основании графики основных расходов и затрат электроэнергии, показывают, что удельные затраты электроэнергии занимают значительную часть в общих затратах на проходку. Так, при проходке горной выработки длиной 1000 м по породам XVIII категории в сечении горной выработки 7,1−9,0 м удельные затраты электроэнергии, выработанной своими силами, составляют максимально 32% от общих основных расходов на проходку из условий проведения работ.
Для предоставления результатов расчета удельных затрат электроэнергии в ценах текущего года используются коэффициенты индексации. Последние имеют свои определенные значения для различных работ и статей расходов. По данным обобщения за IV квартал ГП «Геолэкспертиза» принимает для расчетов в ценах текущего года следующий диапазон значений коэффициентов индексации — от 0.090 до 0.208. Принимается среднее значение 0.149.
Ниже приводятся таблицы с проиндексированными значениями результатов расчета удельных затрат электроэнергии (цены текущего года).
Общие затраты на проходку.
Табл.7.
N п/п Площадь сечения горной выработки, м2 Категория пород по буримости.
IX XI XIII XIV XVI. XVIII.
1 3 4 5 6 7 8 9.
1 Ь=50м, [руб/м].
5,1−6,0 7628,35 8303,77 9147,41 9857,69 11 287,20 12 793,29.
6,1−7,0 8090,70 8810,37 9847,86 10 602,84 12 156,46 14 253,49.
7,1−9,0 9061,29 9860,67 10 813,82 11 613,81 13 322,54 15 240,47.
2 Ь=350м, [руб/м].
5,1−6,0 8575,70 9331,57 10 295,30 11 094,99 12 685,41 14 296,10.
6,1−7,0 9111,20 9918,78 11 086,49 11 936,69 13 680,73 16 047,15.
7,1−9,0 10 206,20 11 102,29 12 200,42 13 102,91 15 023,97 17 224,40.
3 Ь=700м, [руб/м].
5,1−6,0 10 470,38 1 11 387,18 12 591,10 13 569,58 15 481,85 17 747,84.
6,1−7,0 10 131,70 11 027,19 12 325,13 13 270,54 15 205,00 17 840,81.
7,1−9,0 11 351,12 12 343,91 13 587,01 14 592,02 16 725,40 19 208,34.
4 Ь=1000м, [руб/м].
5,1−6,0 11 417,72 12 414,98 13 738,99 14 806,88 16 880,06 19 399,35.
6,1−7,0 11 152,20 12 135,60 13 563,77 14 604,38 16 729,27 19 634,48.
7,1−9,0 12 496,03 13 585,52 14 973,61 16 081,12 18 426,83 21 192,27.
Общие затраты электроэнергии на проходку.
Табл.8.
NN п/п Площадь сечения горной выработки, м2 Категория пород по буримости.
IX XI XIII XIV XVI XVIII.
1 Ь-50м, руб/м].
5,1−6,0 857,64 1305,84 1565,99 1720,35 2099,11 2616,29.
6,1−7,0 1325,05 1513,86 1804,10 1974,74 2393,79 2965,61.
7,1−9,0 1545,25 1752,24 2074,21 2266,45 2737,90 3366,49.
2 Ь=350м, [руб/м].
5,1−6,0 1689,81 1908,24 2240,96 2448,96 2919,51 3584,49.
6,1−7,0 1924,62 2164,70 2530,32 2757,43 3291,67 4019,49.
7,1−9,0 2217,54 2481,00 2889,09 3142,87 3738,14 4530,92.
3 ]>700м, [руб/м].
5,1−6,0 2763,21 3075,06 3535,17 3851,65 4503,67 5456,68.
6,1−7,0 2532,84 2827,15 3269,21 3553,69 4199,97 5088,71.
7,1−9,0 2899,36 3222,58 3715,45 4029,42 4752,68 5714,43.
4 Ь=1000м, [руб/м].
5,1−6,0 3319,87 3677,47 4215,06 4577,73 5326,45 6427,41.
6,1−7,0 3132,42 3477,98 3997,97 4336,24 5095,46 6142,74.
7,1−9,0 3571,65 3951,48 4530,33 4905,99 5752,92 6881,40.
Вывод: на основании полученных по нормативным данным результатов расчета можно утверждать, что удельные затраты электроэнергии на проходку 1 м горноразведочной выработки могут являться одним из важнейших критериев оптимизации ведения геологоразведочных работ.
Поэтому проведение исследований й разработка методики определения удельных затрат электроэнергии на проходку горно-разведочной выработки является актуальной задачей.
Работа выполнена на основе научных исследований, проведенных в 1977;1987 гг., экспериментальных учетных данных.
Цель работы. Целью работы является разработка и экспериментально-теоретическое обоснование методики определения удельных затрат электроэнергии на горноразведочные выработки на базе расчетно-аналитического метода. Это позволит осуществить прогнозирование и контроль эффективности использования электроэнергии на проходку ГРВ, определить необоснованный ее расход вследствие нерационального использования технологического оборудования. Также позволит определить наиболее эффективную организацию ведения работ на основе минимизации расхода энергии, определенной расчетно-аналитическим методом.
Основные задачи исследований. Выполнение поставленной цели достигается решением следующих задач:
1. Проведение анализа и обобщение методических разработок по определению энергоемкости производственных процессов в промышленности с целью выбора приемлемого метода для расчета удельных затрат электроэнергии.
2. Разработка аналитической модели по определению удельных затрат электроэнергии на проходку горно-разведочныхвыработок для определенных условий.
3. Экспериментальные исследования удельных затрат электроэнергии на технологический процесс проходки горных выработок и мощности, потребляемой оборудованием при выполнении технологических операций процесса, входящих составляющими в аналитическую модель.
4. Регрессионный анализ экспериментальных данных с целью оценки математической модели расчета удельных затрат электроэнергии и внесения, при необходимости, корректив в математические зависимости.
5. Разработка математической модели определения удельных затрат электроэнергии на проходку ГРВ и ее оценка по результатам проведенным экспериментальных исследований и отчетных данных.
6. Составление программы расчета на ЭВМ технолбгических удельных затрат электроэнергии на проходку горно-разведочныхвыработок.
Методика исследований.
Базой решения поставленных задач являются результаты анализа теоретических и экспериментальных работ, проводимых в этой области. На его основе определено направлений теоретический и экспериментальных исследований удельных затрат электроэнергии на проходку ГРВ.
Экспериментальные исследования проведены с использованием современной электроизмерительной аппаратуры и их результаты явились основой оценки математических моделей удельных затрат электроэнергии, ее элементов. В теоретических разработках, обработке результатов исследований и при оценке математических моделей использовались методы математического анализа и математической статистики.
Научная новизна.
На основании теоретических и экспериментальных исследований автором впервые:
— разработана математическая модель определения удельных затрат электроэнергии на метр проходки горно-разведочныхвыработок в зависимости от технологии проходки, горно-геологических условий и применяемого технологического оборудования.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается тем, что результаты, полученные по аналитическим зависимостям и при экспериментальных исследованиях, имеют высокую сходимость. Оценка математических моделей по критерию Фишера позволяют сделать вывод об их адекватности результатам исследований.
Практическая и научная ценность.
Практическая и научная ценность работы заключается в следующем:
— разработаны математические рекомендации по определению удельного расхода электроэнергии на 1 м проходки горно-разведочных выработок;
— данные рекомендации позволяют теоретически обоснованно осуществлять планирование потребления электроэнергии и анализ эффективности ее использования при проведении горно-разведочных работ, что дает возможность наметить пути снижения энергоемкости;
— определенные по методике удельные затраты электроэнергии позволяют получить величину средней мощности технологического оборудования, и на ее основе осуществить оптимальный выбор участковых трансформаторов и ДЭС, сечений электрических проводов и кабелей, коммутационной аппаратуры;
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались на научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, студентов и аспирантов МГГА в 1999 г.
Реализация работы. методика определения удельных затрат электроэнергии используется при чтении лекций студентам и на ФПК при МГТА.
Выводы по третьей главе.
1. В результате проведенных экспериментальных исследований удельных затрат электроэнергии в производственных условиях было подтверждена адекватность эмпирических уравнений, приведенных во второй главе экспериментальным данным, что показывает применимость данных расчетов для геологоразведочных работ.
2. Сравнительный анализ результатов расчета показал высокую сходимость расчетных и фактических удельных затрат.
Глава 4 Определение удельных затрат электроэнергии с использованием ЭВМ.
Формулы определения удельных затрат Электроэнергии на процессы горнопроходческого цикла были положены в основу программы расчета удельных затрат энергии на ЭВМ.
Поставленная задача была решена с учетом:
— разнообразия применяемых в геологоразведке подземных горных выработок;
— возможности поэлементного анализа затрат электроэнергии- -удобства работы пользователя.
Созданная программа в среде Ма^сад 7. Программа предназначена для расчета удельных затрат электроэнергии на проходку подземных горных выработок, горизонтальных и наклонных, геологоразведочных сечений и с использованием применяемого в геологоразведке горнопроходческого оборудования. Аналитические зависимости охватывают весь спектр операций горнопроходческого цикла и горных работ вообще, которые могут встретиться на практике: -общешахтный водоотлив- -бурение шпуров перфораторами- - погрузка горной массы- -местное проветривание- -общешахтное проветривание- -уборка породы скрепером- -электровозная откатка породы- -клегьевой подъем горной массы.
Учитывается также затраты электроэнергии на освещение, входящие в общий баланс энергопотребления.
Так как в конкретных случаях отдельные операции могут отсутствовать (например, для штольни — общешахтный водоотлив и клегьевой подъем), пользователь может по своему усмотрению формировать набор операций горнопроходческого цикла для своего рассчитываемого слуЧая. При значительных расхождениях Между результатами расчета по методике и фактическими данными, имеется возможность поэлементного анализа затрат электроэнергии, а для такой энергоемкой операции как общешахтный водоотлив — его уточнительного расчета. В качестве результата своей работы программа позволяет получить на экран (и на печать) затраты электроэнергии на ведение горных работ, отнесенные к 1 м проходки горной выработки, на интервале проходки, характеризующимся постоянством свойств пород, применяемого оборудования и структуры проходческого цикла.
В связи с большим количеством исходных данных и необходимостью их корректировки при переходе к другой выработке или другому интервалу той же выработки, программа позволяет редактировать интересующие значения, от которьпс зависит выполнение работ.
Ограничение на выполнение программы определяется в основном областью применения формул из методики. Последние ориентированы, главным образом, на применяемую в настоящее время в горно-разведочном деле технику и технологию.
Программа представлена в табл. 16 Приложений.
Заключение
.
В результате анализа предшествующих работ в направлении данной темы была сформулирована цель и поставлены задачи, которые были решены путем:
— сравнительного анализа на примере расчета затрат на проходку по справочным данным;
— теоретических исследований с составлением аналитических уравнений;
— экспериментальных и производственных исследований;
— исследования на ЭВМ.
Выполненные на данной основе исследования удельных затрат электроэнергии как критерия оптимизации, позволили сделать следующие основные научные выводы и практические рекомендации:
1) Удельные затраты электроэнергии на ведение горно-разведочных работ являются одНим из критериев оптимизации проходки.
2) На основании полученных расчетно-аналитических уравнений и математической модели расчета удельных затрат электроэнергии на проходку горно-разведочных выработок составлена программа на ЭВМ, позволяющая оптимизировать проходку с точки зрения минимизации энергозатрат.
3) Разработана и решена аналитическая модель по формированию технологических, производственных И проектируемых удельных затрат электроэнергии на проходку на основе расчетной модели.
4) Методические рекомендации по определению удельного расхода электроэнергии на проходку горно-разведочных выработок используются при чтении лекций студентам и на ФПК при МГТА. Произведен расчет затрат по математической модели и осуществлено сравнение аналитического расчета с экспериментальными данными производственных исследований.
Защищаемые положения.
1. Удельные затраты электроэнергии на проходку горно-разведочных выработок являются одним из критериев оптимизации проходки.
2. Удельный расход электроэнергий на бурение шпуров перфораторами и погрузку породы погрузочными машинами зависит от протяженности и сечения горно-разведочных выработок, диаметра магистрального трубопровода, расхода воздуха пневмопотребипгелями, параметров атмосферного воздуха и утечек по длине трубопровода и должен рассчитываться по следующим формулам: ^.
3. Удельный расход электроэнергии на работу вентиляторов местного и шахтного проветривания зависит от длины и диаметра вентиляционного трубопровода, скорости движения воздуха в трубопроводе, площади сечения ГРВ, времени работы вентиляторов и должен рассчитываться по следующим формулам:
