Оптимизация параметров экскаваторно-автомобильных комплексов разрезов (на примере АО “УК “Кузбассразрезуголь”)

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Воронов Антон Юрьевич
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ. . . . . . .. . . . . . . . . . . .8
1.1. Характеристика экскаваторно-автомобильных комплексов разрезов
УК «Кузбассразрезуголь». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Анализ состояния и перспективы развития техники карьерных
экскаваторно-автомобильных комплексов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
1.3. Проблемы оценки качества работы и проектирования
карьерных экскаваторно-автомобильных комплексов . . . . . . . . . . . . . . . .17
Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА РАБОТЫ ЭКСКАВАТОРНО- АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ РАЗРЕЗОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1. Анализ существующих методик оценки качества машин и комплексов . .22
2.2. Функциональный критерий оценки качества работы
карьерного экскаваторно-автомобильного комплекса . . . . . . . . . . . . . . . .29
2.3. Формирование комплекса показателей качества работы экскаваторно-автомобильного комплекса разреза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
2.4. Оценка качества работы экскаваторно-автомобильных комплексов разрезов УК «Кузбассразрезуголь» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57
Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОПТИМИЗАЦИИ
ПАРАМЕТРОВ ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ. . . .77
3.1. Системный подход при проектировании карьерных экскаваторно- автомобильных комплексов и оптимизации их работы . . . . . . . . . . . . . . . .77
3.2. Схема оптимизации параметров экскаваторно-автомобильного
комплекса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3. Оптимизационная модель экскаваторно-автомобильного комплекса . . . .82
3.3.1. Обоснование и формирование целевой функции . . . . . . . . . . . . . . . .82
3.3.2. Моделирование ограничений и граничных условий . . . . . . . . . . . .
Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
4. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ И ЕЁ ВЛИЯНИЕ НА КАЧЕСТВО
РАБОТЫ ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ . . .. . .
4.1. Формирование математической модели оптимизации . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1. Определение констант целевой функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103
4.1.2. Моделирование ограничений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2. Исследование математической модели оптимизации . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1. Решение задачи оптимизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106 4.2.2. Определение пределов изменения оптимизируемых параметров . .111 4.2.3. Оптимизация параметров экскаваторно-автомобильных
комплексов для осенне-весеннего периода года . . . . . . . . . . . . . . . .117 4.3. Синтез оптимальных показателей работы экскаваторно-
автомобильных комплексов разрезов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.1. Корректировка показателей работы экскаваторно-
автомобильного комплекса разреза «Талдинский»
под оптимальную продолжительность рабочей смены . . . . . . . .
4.3.2. Корректировка численности парков оптимального
экскаваторно-автомобильного комплекса
под фактические (требуемые) объѐмы погрузки и перевозок
на разрезе «Талдинский» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138
4.3.3. Порядок формирования смешанных парков техники
с оптимальными параметрами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4. Экономическая оценка результатов оптимизации экскаваторно- автомобильного комплекса разреза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .158 ПРИЛОЖЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170

Во введении изложены актуальность темы, степень ее разработанности, на основе чего сформулированы цель, идея и задачи исследования. Приведены основные научные положения, выносимые на защиту, их обоснованность и достоверность полученных результатов, теоретическая и практическая значи- мость работы, ее апробация и реализация.
В первой главе изложено современное состояние и проблемы функцио- нирования карьерных ЭАК. Приводится характеристика ЭАК разрезов АО «УК «Кузбассразрезуголь», проведен анализ состояния и перспективы разви- тия техники карьерных ЭАК, указаны основные проблемы оценки качества их функционирования и проектирования.

Большие объёмы горной массы на разрезах, разрабатываемой ЭАК, непо- средственное влияние погрузочно-транспортного процесса на темпы открытой угледобычи и его высокая трудоёмкость обусловливают постоянное ведение широкомасштабных работ по совершенствованию средств карьерной экскава- торно-автомобильной техники и организации их совместной работы.
Увеличение единичной мощности погрузочно-транспортной техники, кото- рое является основной тенденцией развития ЭАК, не сопровождается пропорци- ональным ростом их производительности и улучшением качественных показа- телей использования. Несогласованность совместной работы экскаваторов и са- мосвалов в составе ЭАК оставляет качество функционирования ЭАК на невысо- ком уровне. Связано это с недостаточной разработанностью теории оптимально- го проектирования горных машин и комплексов (в том числе и ЭАК).
Основы такой теории заложены в работах В.В. Аксёнова, В.Д. Буткина, Б.Л. Герике, С.Н. Зариповой, И.В. Зырянова, Л.И. Кантовича, А.П. Комиссарова, В.И. Нестерова, В.А. Перетолчина, Р.Ю. Подэрни, Н.М. Скорнякова, В.И. Соло- да, Г.И. Солода и др., однако в аппарате проектирования карьерных ЭАК отсут- ствуют процедуры синтеза оптимальных решений. Лежащий в основе такого синтеза системный подход при проектировании карьерных ЭАК и оптимизации их работы до настоящего времени практически не использовался.
В работе рассматриваются ЭАК разрезов АО «УК «Кузбассразрезуголь», занятые только на вскрышных работах. Добычные и смешанные ЭАК не рас- сматривались.
Во второй главе разработана методика и проведена интегральная оценка качества работы ЭАК разрезов АО «УК «Кузбассразрезуголь».
Анализ существующих методик оценки качества показал, что для карьер- ных ЭАК наиболее приемлемым аналогом является методика безэкспертной оценки, позволяющая оценивать функционально-однородные горные машины различной сложности, типов и конструктивных исполнений, известная как мето- дика Г.И. Солода.
Являющийся основой этой методики функциональный критерий (ФК), ис- ходя из системного подхода и специфики работы ЭАК, представляется как от- ношение интенсивности поступления самосвалов под погрузку к интенсивности обслуживания их экскаваторами. Он в наибольшей степени характеризует согла- сованность их совместной работы, и определяется по впервые полученным авто- ром зависимостям для однородных и смешанных парков техники:
∑∑∑
где , – общая численность автотранспортного парка ЭАК и количество са- мосвалов i-го типоразмера соответственно; , – общая численность экскава-

торного парка ЭАК и количество экскаваторов j-го типоразмера; , − время
полной загрузки средневзвешенного самосвала средневзвешенным экскаватором и время загрузки j-м экскаватором i-го самосвала, мин; , – продолжитель- ность рейса средневзвешенного самосвала и каждого i-го самосвала, мин;
− коэффициент эксплуатационной производительности ЭАК, представля- ющий собой отношение чистого времени работы экскаваторов и самосвалов к продолжительности смены с учётом всех внутрисменных простоев;
, где , – суммарные простои Nэ экскаваторов и Nс
самосвалов в течение рабочей смены соответственно, мин.
Важным вопросом оценки является также обоснованный выбор необходи-
мой и достаточной номенклатуры показателей качества работы ЭАК. Эта номен- клатура должна учитывать специфику функционирования ЭАК и соответство- вать цели оценки качества, которая определена нами в виде ФК. В результате сформирован комплекс из 7 единичных показателей качества, которые охваты- вают и детализируют все основные показатели ФК, и включают в себя специфи- ческие для ЭАК показатели состава и структуры, производительности, величины и структуры простоев, а также производительного использования экскаваторно- го и автотранспортного парков (рисунок 1). Показатели качества на рисунке вы- делены жирным шрифтом и красным цветом.
На рисунке 1:  функциональный критерий; производительности экскаваторного парка, м3/мин; производительности автотранспортного парка, м3/мин; плуатационная скорость самосвалов, км/ч;
⁄ – показатель ⁄ – показатель ⁄ – экс- ⁄ – доля про- стоев погрузочно-транспортной техники в продолжительности рабочей смены; ⁄ − соотношение простоев экскаваторов и самосвалов;


− уровень производительного использования экскаваторного пар- ⁄ − уровень производительного использования автотранспортно- – вместимость ковша экскаватора, м3; – время цикла экскаватора, мин; – вместимость кузова самосвала, м3; – продолжительность рейса са- мосвала, мин; – количество загружаемых в кузов самосвала ковшей экскава- тора; – расстояние транспортирования, км; – продолжительность рабочей смены, мин; ⁄ – количество рейсов, выполненных каждым самосвалом в те- чение смены; – количество рейсов, выполненных автотранспортным парком в
ка;
го парка;
течение смены;
– суммарное время загрузки самосвалов экскаваторами в течение смены,
– число самосвалов в составе автотранспортного парка;
мин; , – суммарные простои экскаваторного и автотранспортного парков в течение смены соответственно, мин.
По выбранным показателям произведена сравнительная оценка качества работы ЭАК разрезов, входящих в состав УК «Кузбассразрезуголь» и Компании в целом, на основании сводных отчётов об их работе, составленных по фактиче- ским данным предприятий.
Диаграмма комплексного показателя качества работы ЭАК разрезов с указанием функционального критерия приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 − Диаграммы комплексного показателя качества работы экскаваторно-автомобильных комплексов разрезов
(синим цветом – в целом по АО «УК «Кузбассразрезуголь»; )
Анализ диаграммы показывает, что у трёх («Краснобродский», «Талдин- ский» и «Бачатский») из шести разрезов он выше значения 0,614, как общего по

УК «Кузбассразрезуголь», и у трёх («Моховский», «Кедровский» и «Калтан- ский») – довольно сильно отстаёт. Причина – большое различие в значениях единичных показателей качества из-за разной степени согласованности совмест- ной работы экскаваторных и автотранспортных парков ЭАК. Разрез «Красно- бродский» является эталонным по четырём из семи единичных показателей ка- чества, в результате чего он и занимает 1-е место в ранжированном списке. Разрез «Талдинский» является первым по двум единичным показателям и зани- мает 2-е место. И завершает тройку лидеров разрез «Бачатский», который явля- ется лучшим по одному единичному показателю. Разрезы-аутсайдеры не явля- ются эталонными ни по одному единичному показателю.
На диаграмме видно также, что величина комплексного показателя каче- ства во многом зависит от ФК, который, согласно зависимости (1), определя- ется соотношением численности автотранспортного и экскаваторного парков в составе ЭАК разреза ( ⁄ ), их простоями ( ), временем погрузки ( ) и продолжительностью рейса самосвалов ( ). Одни из них надо увеличивать, дру- гие − уменьшать, а вот какими конкретно должны быть значения этих парамет- ров, притом, что качество работы ЭАК должно быть наивысшим, установить при оценке качества не представляется возможным. Их можно определить только в результате оптимизации параметров ЭАК.
Таким образом, анализ качества работы ЭАК разрезов позволяет сделать вывод о том, что его повышение может быть достигнуто за счёт оптимального проектирования ЭАК, которое позволяет определить и оптимально сбалансиро- вать указанные выше параметры ЭАК. Решение этих вопросов может служить серьёзным средством повышения качества работы существующих и вновь со- здаваемых ЭАК для предприятий открытой угледобычи.
В третьей главе разработана оптимизационная модель функционирования и проектирования карьерных ЭАК.
Основой оптимального проектирования является системный подход, поз- воляющий удерживать объект как целое, когда проектируются его отдельные элементы. Системный подход при определении показателей функционирования ЭАК заключается в том, что они, во-первых, должны соотноситься друг с дру- гом оптимальным образом, и, во-вторых, получаемые на их основе выходные эксплуатационные показатели – отвечать требуемым значениям (рисунок 3).
Карьерный ЭАК как система характеризуется структурой и параметрами. Структура комплекса определяет его составные части и связи между ними и должна обеспечивать оптимальное функционирование, для чего характеризую- щие работу ЭАК параметры должны быть оптимизированы. В качестве критерия оптимизации удобно использовать уже рассмотренные выше комплексные оцен- ки качества работы ЭАК, поскольку это напрямую связывает режимы работы ЭАК с качеством его функционирования. Соответственно, оптимизируемыми
параметрами являются основные параметры ЭАК. Это – коэффици-
ент эффективного состава ЭАК; – время загрузки самосвала экскаватором, мин; – продолжительность рейса самосвала, мин (см. формулу 1 и рисунок 3).

Поскольку целевой оптимизационный критерий во многом определяет- ся величиной ФК оценки качества работы ЭАК , указанный ФК является по существу и критерием оптимизации параметров ЭАК.
Таким образом, можно утверждать, что критерии оценки качества и оптимизации совместной работы экскаваторного и автотранспортного парков в составе ЭАК разреза определяются соотношением интенсивно- стей поступления карьерных самосвалов под погрузку и обслуживания их экскаваторами.
При решении задачи оптимизации параметров ЭАК действуют следую- щие ограничения.
1. Ограничения по соответствию фактических значений эксплуатацион- ных показателей (ФК), (производительность ЭАК) требуемым значени- ям , (рисунок 3).
2. Ограничение по взаимосвязи оптимизируемых параметров . Уравнение взаимосвязи имеет вид: = 4,978 – 0,0619 ( = 0,792; = 211,67 > = 6,94; = 2,597 < = 2,776). Данное ограничение включено ввиду того, что надёжной связи между этими параметрами нет, так как не подтверждена надёжность коэффициента корреляции по t-критерию Стьюдента. 3. Граничные условия, отражающие диапазон изменения оптимизируе- мых параметров. Анализ показывает, что для всех параметров может быть за- дано только нижнее граничное условие – и это условие их неотрицательности, тоесть ; ; . Предполагаем линейную связь между целевым критерием и ограничени- ями и оптимизируемыми параметрами. В результате получена математическая модель оптимизации параметров ЭАК, представляющая собой задачу линейно- го программирования. ; ; ; ; ; ; ;;, В результате исследования модели (3) будут получены оптимальные зна- чения коэффициента эффективного состава автотранспортного и экскаваторно- го парков ЭАК , времени загрузки самосвалов экскаваторами , продолжи- тельности рейса самосвала , а также функционального критерия и ком- плексного показателя качества . Из этих значений можно синтезировать кон- кретные оптимальные параметры ЭАК, а также сформулировать принципы ; (3) формирования по ним оптимальных парков техники, которые и рекомендовать для совершенствования или проектирования ЭАК разрезов. Синтез оптимальных параметров ЭАК и формирование на их основе пар- ков погрузочно-транспортной техники базируется на обеспечении оптимально- го функционирования ЭАК как единой системы с учётом существующих опти- мальных взаимосвязей параметров между собой. Порядок формирования опти- мальных парков экскаваторов и самосвалов показан ниже. Данная методика разработана применительно к условиям разрезов АО «УК «Кузбассразрезуголь», однако может быть использована для оптимизации работы ЭАК и для других внешних условий, которые могут задаваться заказчи- ками. Она предлагает качественно новый подход к формированию основных показателей работы ЭАК с оптимальными параметрами и принята к использо- ванию АО «УК «Кузбассразрезуголь», а также новационной фирмой «КУЗ- БАСС-НИИОГР» как средство создания карьерных ЭАК нового поколения. В четвертой главе проведена оптимизация параметров, оценено её влия- ние на качество работы ЭАК АО «УК «Кузбассразрезуголь», предложен прин- цип формирования смешанных экскаваторно-автомобильных парков техники с оптимальными параметрами, проведена экономическая оценка результатов оп- тимизации функционирования ЭАК разреза «Талинский». Для установления констант линейных моделей целевой функции и огра- ничений был проведён математический эксперимент по плану полного фактор- ного эксперимента ПФЭ 23. В результате получена математическая модель оп- тимизации (3) в следующем виде: = −0,268 + 0,209 + 0,397 ;; − 0,0415 ; (4) Эксперимент подтвердил линейность моделей целевой функции и ограни- чений. Она обусловлена тем, что все взаимосвязи между показателями качества работы ЭАК с достаточной степенью точности можно считать линейными, о чём свидетельствуют достаточная значимость параметров регрессии и надёж- ность коэффициентов корреляции. В результате решения задачи (4), проведённого с использованием сим- плекс-метода, установлено, что оптимизируемые параметры могут составлять: = 5,124 6,653; = 3,2 3,9; = 17,6 28,8, и их изменение в указанных пределах не повлияет на структуру оптимального решения. Изменяться может только соотношение оптимизируемых параметров, величина функционального критерия и комплексный показатель качества ; ; ; работы ЭАК . Это означает, что в указанных пределах при необходимости оптимальные значения можно варьировать, но не произвольно, а с учётом су- ществующих взаимосвязей между ними. Указанные вариационные расчёты представляют довольно простую задачу, что позволяет достаточно быстро и легко оценивать принимаемые решения. Значения оптимизируемых парамет- ров, выходящие за пределы указанных диапазонов, не являются оптимальными, поскольку не отвечают существующим взаимосвязям параметров ЭАК, то есть принципу системности. Учитывая, что , а оптимальное значение коэффициента эксплуатационной производительности ЭАК = 0,946, количество самосва- лов, приходящихся на каждый экскаватор, будет составлять = 4,9 6,3. Таким образом, можно утверждать, что оптимальный уровень качества работы ЭАК разрезов АО «УК «Кузбассразрезуголь» обеспечивается дости- жением значений параметров в следующих пределах: количество самосва- лов на один экскаватор – 4,9 6,3; время загрузки самосвала экскаватором – 3,2 3,9 мин; продолжительность рейса самосвала – 17,6 28,8 мин. Оптимальным решением при этом будет следующее сочетание значений оптимизируемых параметров, функционального критерия и критерия оптими- зации: = 6,60; = 3,6 мин; = 24,5 мин; = 0,983; = 1,355 (5) для всех разрезов УК «Кузбассразрезуголь». Надо отметить, что при изменении горнотехнических условий разрезов (численный и типоразмерный состав парков техники, расстояния транспорти- рования, уровень простоев, и т.д.) приведённые оптимальные решения могут корректироваться. Установлено, что оптимальное согласование параметров повышает уро- вень качества работы ЭАК k по сравнению с лучшим из ЭАК действующего разреза «Краснобродский» с 0,879 до 1,355 (на 33%), и на 53%  по сравнению с уровнем качества работы ЭАК по УК «Кузбассразрезуголь» в целом (k = 0,614). Функциональный критерий при этом составляет = 0,983 и близок к оптимальному значению = 1. Структурная схема формирования парков техники ЭАК с оптимальными параметрами приведена на рисунке 4. Оптимизация работы ЭАК однозначно сопровождается возможностью сокращения парка самосвалов, и иногда и экскаваторов. Корректировка суще- ствующих парков экскаваторов и самосвалов под работу в оптимальном режи- ме производится следующим образом. 1. Производится сравнение оптимальных и фактических значений вме- стимостей ковша экскаватора ̃ и кузова самосвала ̃ . Если фактические зна- чения вместимости ковша экскаватора или кузова самосвала меньше оптималь- ных значений, сокращать надо менее мощные машины, и наоборот. Рисунок 4 − Структурная схема формирования парков техники ЭАК с оптимальными параметрами На схеме 4: , , − оптимизированные параметры ЭАК; ̃ , ̃ , должительности рабочей смены . 2. По формуле ⁄ , где − количество рейсов, выполненных несокращёнными самосвалами (новый парк), определяется оптимальная про- должительность рабочей смены для нового парка машин. 3. Производится сравнение оптимальных продолжительностей рабочей смены для старого и нового парков ( ), где см − модуль оп- тимального диапазона изменения см. Если неравенство выполняется, коррек- − средневзвешенные вместимости кузова самосвала и ковша экскаватора; − количество сокращаемых автосамосвалов и экскаваторов соответ- ственно; − количество рейсов, выполненных несокращёнными самосвалами ЭАК (новый парк); − модуль оптимального диапазона изменения про- тировка заканчивается; если не выполняется − число сокращаемых машин надо уменьшить. 4. В последующем скорректированные парки техники надо перераспре- делить по полям разреза (если их несколько) таким образом, чтобы новый парк машин на каждом поле обеспечивал погрузку и вывоз тех же объёмов горной массы, что и до корректировки (сокращения). Очевидно таким же будет порядок формирования только проектируемых ЭАК. Он будет даже проще, поскольку можно будет сразу подбирать необхо- димые численность и структуру парков техники, а не подстраиваться под уже существующие парки. В качестве разреза-аналога для сравнения фактических и оптимальных показателей работы ЭАК и необходимой корректировки парков техники вы- бран разрез «Талдинский», как наиболее близкий к оптимальному по числен- ному составу экскаваторного и автотранспортного парков. Разрез «Талдинский» относится к сложным для проектирования ЭАК предприятиям, поскольку вскрышные работы ведутся не на одном, а на трёх обособленных полях – Талдинском, Таёжном и Ерунаковском. При этом рас- стояния транспортирования различаются не только для каждого поля, но и для каждого типа самосвалов. Планируются также требуемые объёмы погрузки и перевозок для самосвалов каждого типоразмера на каждом поле. Поскольку продолжительность рейса однозначно определяется дально- стью транспортирования, а сокращение дальности транспортирования пред- ставляет при организации работы ЭАК (и для разреза в целом) наибольшие за- труднения, продолжительность рейса самосвалов оставляем равной фактиче- скому значению для разреза «Талдинский». Оно составляет 28,2 мин, что попа- дает в указанный выше диапазон оптимальных значений (17,6 28,8 мин). Для получения сопоставимых результатов суточные объёмы погрузки и перевозок также оставлены без изменения. Требуемая численность парков техники со- ставляет 13 экскаваторов и 83 самосвала по оптимальному варианту, вместо 14 экскаваторов и 91 самосвала – по базовому, то есть имеется возможность со- кратить один экскаватор и 8 самосвалов. Предложен следующий вариант кор- ректировки парков: удаляется один самосвал БелАЗ-75131 с Таёжного поля и 7 таких же самосвалов с Ерунаковского поля. Подлежащий сокращению один экскаватор (ЭКГ-12) удаляется с Таёжного поля, но вместо него с Ерунаковско- го поля перебрасывается экскаватор меньшего типоразмера (РС 1250SP-7). В результате исследований установлено, что оптимизация параметров позволяет сократить численность экскаваторного и автотранспортного парков (или увеличить производительность) ЭАК на 9%. Комплексный показатель качества работы оптимального ЭАК для усло- вий разреза-аналога «Талдинский» составил = 1,100 вместо фактического значения = 0,737 (превышение 33%). Функциональный критерий при этом со- ставляет = 0,793, что превышает аналогичный фактический показатель для разреза «Талдинский» ( = 0,704) на 11,2%. Значение функционального крите- рия в данном случае хотя и отличается от оптимального значения = 1, однако всё равно лучше фактического. Общая расчётная экономия от сокращения численности экскаваторного и автотранспортного парков ЭАК разреза «Талдинский» при фактических объё- мах погрузки и перевозок может составить 47,7 млн. рублей в год при соотно- шении 75 рублей за доллар. Обобщая результаты выполненных исследований, можно определить уровень качества работы ЭАК, в которых реализованы рекомендации данного исследования. Показатели работы ЭАК разрезов (в сравнении с ЭАК разреза- аналога «Талдинский») приведены на рисунке 5. Здесь: , , , , , , − уровни качества ЭАК по соответствующим единичным показателям (рисунок 1). Рисунок 5 − Диаграммы единичных показателей качества работы экскаваторно-автомобильных комплексов по результатам исследований (красным цветом – по фактическим данным разреза «Талдинский», синим – по результатам исследований) Разработанные на основе проведённых исследований рекомендации по определению оптимальных параметров и показателей работы действующих и вновь проектируемых ЭАК, а также материалы по оценке качества функциони- рования ЭАК действующих предприятий переданы АО «УК «Кузбассраз- резуголь» и НФ «КУЗБАСС-НИИОГР». Они могут быть использованы как ме- ханизм выбора из предлагаемой экскаваторной и автомобильной техники пер- спективных моделей, создания погрузочно-транспортных комплексов нового поколения с возможностью адаптации их к конкретным условиям эксплуата- ции. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В диссертационной работе содержится новое решение актуальной науч- ной задачи оптимизации параметров экскаваторно-автомобильных комплексов разрезов, позволяющее повысить качество их функционирования, что имеет существенное значение для развития теории и практики проектирования гор- ных погрузочно-транспортных комплексов. Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем. 1. Анализом установлено, что эволюционный путь развития карьерных ЭАК, связанный с увеличением единичной мощности погрузочно-транспортной техники, не является приемлемым, так как это не обеспечивает соответствую- щего роста производительности ЭАК и улучшения показателей их использова- ния. Для создания карьерных ЭАК высокого качества необходимо исходить из системного подхода к ЭАК как сложному техническому комплексу в составе общей горнотранспортной системы ОГР. 2. В результате произведенной сравнительной интегральной оценки уров- ня качества работы ЭАК действующих разрезов установлено, что перспектив- ным направлением его повышения является оптимизация функционирования ЭАК, позволяющая установить и оптимально сбалансировать основные пара- метры ЭАК и реализовать их на стадиях проектирования и эксплуатации. 3. На основе системного подхода и методов интегральной оценки каче- ства разработана математическая модель оптимизации работы ЭАК, которая позволяет установить оптимальные значения параметров, достижение которых обеспечивает оптимальный уровень качества работы действующих и вновь проектируемых ЭАК. 4. Исследованиями установлено, что для достижения оптимального уров- ня качества работы ЭАК действующих и вновь проектируемых разрезов необ- ходимо обеспечить достижение значений параметров в диапазонах: количество самосвалов на один экскаватор – 4,9 6,3; время загрузки самосвала экскавато- ром – 3,2 3,9 мин; продолжительность рейса самосвала – 17,6 28,8 мин. Это позволяет либо повысить суточную выработку ЭАК, либо сократить числен- ность автотранспортного и экскаваторного парков разреза на 9%. При измене- нии горнотехнических условий разрезов оптимальное решение может коррек- тироваться. 5. Установлено, что обеспечение оптимального функционирования ЭАК как единой системы в составе разреза с учётом существующих оптимальных взаимосвязей параметров между собой является базой для синтеза оптимальных параметров ЭАК и формирования на их основе оптимальных парков погрузоч- но-транспортной техники. 6. Реализация научно-методических рекомендаций диссертационной ра- боты позволяет повысить уровень качества работы ЭАК на 33% по сравнению с лучшим из ЭАК существующих разрезов, и на 53%  по сравнению с уровнем качества работы ЭАК УК «Кузбассразрезуголь» в целом. Эти рекомендации могут быть использованы научно-исследовательскими, проектными и эксплуа- тирующими организациями для выбора из предлагаемой экскаваторной и авто- мобильной техники перспективных моделей, создания карьерных погрузочно- транспортных комплексов нового поколения с возможностью адаптации их к конкретным условиям эксплуатации. Общая экономия от сокращения числен- ности экскаваторного и автотранспортного парков ЭАК разреза «Талдинский» при фактических объёмах погрузки и перевозок может составить 47,7 млн. руб- лей в год. Рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы: Дальнейшие исследования в области оценки качества и оптимизации ра- боты горных комплексов предполагается проводить по следующим направле- ниям: 1. Распространение проведенных исследований по функционированию ЭАК на добычные и смешанные работы. 2. Применение разработанных методик для исследования и оптимизации горных комплексов другого технологического назначения.

Актуальность темы. Для выполнения вскрышных работ на карьерах широ- ко используются мощные экскаваторно-автомобильные комплексы (ЭАК). Одной из основных проблем ЭАК является невысокий уровень качества их функциони- рования. От качества выполнения погрузочно-транспортных работ зависят техни- ко-экономические показатели открытых горных работ (ОГР) в целом, поскольку транспортные затраты в настоящее время составляют свыше 50% общих затрат на добычу полезного ископаемого. Стремление увеличивать единичную мощность карьерных самосвалов и экскаваторов, характерное для современного этапа раз- вития карьерных ЭАК, не сопровождается, однако, соответствующим ростом их производительности и показателей использования. Это приводит лишь к количе- ственному росту экскаваторного и автотранспортного парков без существенного улучшения качества их работы. Связано это в основном с недостаточным учѐтом влияния совместной работы экскаваторов и самосвалов на эффективность ЭАК.
Известно, что мощным средством повышения эффективности и качества технических объектов является оптимизация их работы. В связи с этим задача оп- тимизации параметров ЭАК разрезов для повышения качества их функциониро- вания и создания на этой основе погрузочно-транспортных комплексов нового поколения представляется актуальной научно-практической задачей.
Степень разработанности. Существенный вклад в развитие теории и прак- тики использования ЭАК на ОГР внесли К.Н. Трубецкой, А.А. Кулешов, М.Г. По- тапов, А.Ю. Захаров, И.В. Зырянов, Ю.И. Лель, А.П. Комиссаров, А.А. Хорешок, О.Н. Вуейкова, С.Н. Зарипова, Ц. Нанзад, C. Burt, S. Alarie и др. Они в своих ра- ботах обобщили опыт эксплуатации ЭАК, определили область рационального ис- пользования их на ОГР, отразили вопросы технико-экономического анализа эф- фективности применения данных комплексов на карьерах. Однако несогласован- ность совместной работы экскаваторов и самосвалов в составе ЭАК оставляет ка- чество функционирования ЭАК на невысоком уровне. Связано это с недостаточ- ной разработанностью теории оптимального проектирования горных комплексов. Цель работы – обоснование и определение оптимальных параметров ЭАК разрезов УК «Кузбассразрезуголь».
Идея работы заключается в использовании для оптимизации работы ЭАК разрезов критериев качества.
Объект исследования – экскаваторно-автомобильные комплексы разрезов УК «Кузбассразрезуголь».
Предмет исследования – совместная работа экскаваторных и автотранс- портных парков в составе ЭАК разреза.
Поставленная цель определяет следующие основные задачи работы.
1. Разработать методику и провести сравнительную интегральную оценку качества работы ЭАК на разрезах УК «Кузбассразрезуголь».
2. Разработать на основе системного подхода и методов интегральной оцен- ки методику оптимизации параметров ЭАК.
3. Провести оптимизацию параметров совместной работы карьерных экска- ваторов и автосамосвалов и разработать методику формирования на их основе оп- тимальных парков техники ЭАК.
Методология и методы исследований. В работе использовались как обще- научные, так и специальные методы исследований: научное обобщение, методы интегральной оценки качества, оптимизационное моделирование и линейное про- граммирование. Для установления зависимостей оптимизационной математиче- ской модели использованы методы статистической обработки данных, анализа и синтеза.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Критерии оценки качества и оптимизации совместной работы экскава- торного и автотранспортного парков в составе ЭАК разреза определяются соот- ношением интенсивностей поступления карьерных самосвалов под погрузку и об- служивания их экскаваторами.
2. Оптимальный уровень качества работы ЭАК разрезов АО «УК «Кузбас- сразрезуголь» обеспечивается достижением значений параметров в следующих пределах: количество самосвалов на один экскаватор – 4,9 6,3; время загрузки самосвала экскаватором – 3,2 3,9 мин; продолжительность рейса самосвала – 17,6 28,8 мин. Это позволяет сократить численность экскаваторного и авто- транспортного парков (или увеличить производительность) ЭАК, на 9%.
Достоверность научных результатов подтверждается выбором представи- тельных критериев, характеризующих качество работы ЭАК, достаточным объѐ- мом аналитических исследований, выполненных с применением апробированных методов статистического и системного анализа.
Научная новизна диссертации заключается в следующем:
− предложен новый критерий оценки качества совместной работы экскава- торов и самосвалов в составе ЭАК разреза;
− установлены диапазоны оптимальных значений параметров ЭАК, дости- жение которых обеспечивает оптимальный уровень качества работы действую- щих и вновь проектируемых ЭАК;
предложен метод формирования оптимальных парков погрузочно- транспортной техники, базирующийся на системном рассмотрении функциониро- вания ЭАК в целом и взаимодействия парков техники внутри ЭАК.
Личный вклад автора заключается: в определении цели, постановке задач исследования и разработке методов их решения; в разработке методик интеграль- ной оценки качества и оптимизации параметров ЭАК разрезов. В рамках отдель- ных разделов диссертации личный вклад автора состоит в установлении законо- мерностей формирования и разработке регрессионных моделей оптимизационной модели функционирования ЭАК.
Теоретическая и практическая значимость работы состоит в разработке нового подхода к оптимизации параметров и формированию оптимальных парков погрузочно-транспортной техники ЭАК разрезов по критерию качества и созда- нии комплекса методик для их реализации. Разработанный аппарат оптимизации позволяет за счѐт оптимального согласования параметров расширить функцио- нальные и эксплуатационные возможности ЭАК.
Научно-практические рекомендации по оценке качества, оптимальному проектированию и совершенствованию ЭАК могут быть использованы научно-
исследовательскими, проектными и эксплуатирующими организациями как меха- низм выбора из предлагаемой техники перспективных моделей, создания карьер- ных погрузочно-транспортных комплексов нового поколения с возможностью адаптации их к конкретным условиям эксплуатации.
Научные положения, разработанные в диссертации, могут быть использова- ны для оптимизации не только карьерных ЭАК, но и комплексов другого техно- логического назначения.
Реализация результатов работы. Основные научные результаты работы внедрены в проектной новационной фирме «КУЗБАСС-НИИОГР», эксплуати- рующей организации (АО «УК «Кузбассразрезуголь»). К их числу относятся ме- тодические материалы по оценке качества и установлению оптимальных парамет- ров ЭАК разрезов, рекомендации по совершенствованию ЭАК.
Апробация работы. Работа и еѐ отдельные части докладывались и получи- ли одобрение на III Международной научно-практической конференции «Инно- вации в информационных технологиях, машиностроении и автотранспорте» (г. Кемерово, 2019 г.), на XI Всероссийской научно-практической конференции молодых учѐных «Россия молодая» (г. Кемерово, 2020 г.), на 4-м, 5-м и 6-м Меж- дународных инновационных горных симпозиумах (г. Кемерово, 2019, 2020, 2021 гг.), на VII Международной научно-практической конференции «Перспективы инновационного развития угольных регионов России» (г. Прокопьевск, 2020 г.), на ХХIX Международном научном симпозиуме «Неделя горняка-2021» (г. Моск- ва, 2021 г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 13 научных ра- бот, в том числе 6 работ – в изданиях, рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ, 3 работы в изданиях, индексируемых в международных базах.
Структура и объѐм работы. Диссертационная работа изложена на 171 странице машинописного текста, состоит из введения, четырѐх глав, заключе- ния, списка использованной литературы из 117 наименований, содержит 16 ри- сунков, 37 таблиц и 2 приложения.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать

    Читать «Оптимизация параметров экскаваторно-автомобильных комплексов разрезов (на примере АО “УК “Кузбассразрезуголь”)»

    Публикации автора в научных журналах

    Функциональный критерий качества функционирования карьерного экскаваторно-автомобильного комплекса
    Ю. Е. Воронов, А. А. Хорешок, Ан. Ю. Воронов, Н. А. Стенина, Ар. Ю. Воронов // Вестник Кузбас- ского государственного технического университета. 2No 3 (133). С. 54-Воронов, Ан. Ю. Об оптимальном проектировании карьерных экска- ваторно-автомобильных комплексов / Ан. Ю. Воронов, А. А. Хорешок, Ю. Е. Воронов, Ар. Ю. Воронов // Инновации в информационных технологиях, ма- шиностроении и автотранспорте: сб. материалов III Международной научно- практической конференции, 11-17 октября 2019 г., Кемерово [Электронный ре- сурс] / ФГБОУ ВО «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева». Кемерово, 2С. 238
    Характеристика экскаваторно-автомобильных комплексов разрезов Кузбасса
    Ю. Е. Воронов, Ан. Ю. Воронов, Р.В. Ожогин, А.В. Карин, Ар. Ю. Воронов // Сборник материалов XI Всероссийской научно- практической конференции молодых ученых с международным участием «Рос- сия молодая», 24-27 апр. 2020 г., Кемерово [Электронный ресурс] / ФГБОУ ВО «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева». Кемерово, 2521-Воронов, Ю. Е. Влияние комбинированного цикла работы самосвалов на качество функционирования экскаваторно-автомобильных комплексов / Ю. Е. Воронов, В. Г. Ромашко, Ан. Ю. Воронов, Ар. Ю. Воронов // Перспекти- вы инновационного развития угольных регионов России [Электронный ресурс]: Сборник трудов VII Международной научно-практической конференции. Про- копьевск: филиал КузГТУ в г. Прокопьевске, 2C. 72

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы

    Последние выполненные заказы

    Другие учебные работы по предмету

    Обоснование структуры и основных параметров переносного перфоратора с винтовой траекторией рабочего хода
    📅 2021 год
    🏢 ФГБОУ ВО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)»
    Обоснование параметров реечной буровой установки для бурения наклонных и горизонтальных скважин большого диаметра с изменяющимся профилем
    📅 2021 год
    🏢 ФГБОУ ВО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)»
    Оптимизация параметров карьерных экскаваторно-автомобильных комплексов с учетом внеплановых простоев
    📅 2022 год
    🏢 ФГБОУ ВО «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева»