Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Исследование эффективности технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горными и транспортными машинами
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)
Автореферат диссертации по теме "Исследование эффективности технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горными и транспортными машинами"
На правах рукописи
УДК 622.012.32:622.684.004.1
БАРАНОВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМИ И ТРАНСПОРТНЫМИ МАШИНАМИ
Специальность 25.00.22 «Геотехнология (подземная, открытая, строительная)»
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Москва 2004
Работа выполнена в Московском Государственном Геологоразведочном
Университете
Научный руководитель: Академик АГН,
Лауреат государственной премии СССР, Заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор АНИСТРАТОВ Ю.И.
Официальные оппоненты:
Доктор технических наук, профессор КАШПАРЛ.Н.
Кандидат технических наук КОНОПЕЛЬКО С.А
Ведущее предприятие: ФГУП «ГИПРОЦВЕТМЕТ»
Защита состоится: часов на заседании диссертационного
совета 212.121.08 в Московском Государственном Геологоразведочном Университете
По адресу: 117873, г. Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, 23, аудитория
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного геологоразведочного университета
Автореферат разослан 02- 2004 г.
Ученый секретарь диссертацивниего совета-
доктор технических наук, профессор —" ✓^Ю.А. Боровков
ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы: Разработка месторождения полезного ископаемого открытым способом осуществляется до тех пор, пока это экономически целесообразно.
С понижением фронта горных работ происходит увеличение себестоимости добычи полезного ископаемого.
Основными причинами увеличения себестоимости добычи являются: увеличение коэффициента вскрыши, увеличение эксплуатационных затрат, увеличение затрат на создание нормальных условий работы людей.
Увеличение коэффициента вскрыши с увеличением глубины карьера происходит на круто и наклонно залегающих месторождениях, из-за необходимости разноса бортов карьера для доступа к нижним горизонтам.
' Увеличение эксплуатационных затрат в основном обусловлено увеличением длины транспортирования горной массы.
Сложные условия, в которых приходится работать людям на глубоких горизонтах это - высокая запыленность воздуха, загазованность, влияние высоких и низких температур, ветра, радиации.
Затраты на обеспечение нормальных (комфортных) условий труда заключаются в применении и обслуживании климатических установок (кондиционеров, обогревателей), воздухо-очистных систем, специальных герметических кабин и т.п.
Снижение производительности карьера обусловлено увеличением длины транспортирования, необходимостью увеличения числа и времени проветривания воздушных масс в карьере.
Влияние на производительность карьера также оказывает квалификация рабочих. Выполнение рабочих операций на высоких скоростях, особенно в сложных условиях и к концу смены, сказывается на физических возможностях человека, поэтому разница в производительности экскаватора, управляемого разными машинистами, может достигать 40 %.
Уменьшение себестоимости добычи полезного ископаемого, исходя из перечисленных факторов возможно за счет следующих мероприятий: снижение коэффициента вскрыши, снижение эксплуатационных затрат, снижение затрат на создание нормальных условий для рабочих.
Снижение коэффициента вскрыши, возможно лишь увеличивая угол откоса борта карьера, однако, при этом человек оказывается в условиях возможного обрушения бортов.
Уменьшение эксплуатационных затрат возможно применением специальных систем контроля и анализа работы горно-транспортных машин.
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА
ОЭ ТОО
Снижение затрат на создание нормальных условий для рабочих возможно выводом рабочих из опасных зон.
Общим решением данных задач будет применение дистанционного управления техникой и технологией открытых горных работ.
Основной задачей является оценка эффективности применения технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горными и транспортными машинами в карьере.
Цель работы - определение области эффективного применения технологии на основе дистанционного управления автоматизированными и роботизированными комплексами производства горных работ на карьере.
Идея_работы - использование автоматизированных,
компьютеризированных и роботизированных средств механизации горных работ на карьерах для создания технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления.
Научные положения защищаемые в работе:
1. Перспективными средствами безлюдной технологии горных работ являются комбайны и автоматизированные, комплексы с навигационными системами управления и компьютерным управлением.
2. Областью эффективного применения дистанционного управления производством открытых горных работ в настоящее время являются наклонные и крутопадающие месторождения с полускальными породами сложными горнотехническими условиями.
3. Применение технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горными и транспортными машинами позволяет отрабатывать наклонные и крутопадающие месторождения с крутыми до 70-75° углами откосов бортов карьера.
Научная новизна работы. Научная новизна исследований заключается в том, что автором научно обоснована эффективность технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горной и транспортной техникой, на основании которой разработаны и предложены для отработки наклонных и крутопадающих месторождений система разработки и способ вскрытия эксплуатационного пространства карьера с крутым откосом борта карьера.
Впервые получены следующие научные результаты;
1. Обоснованы критерии оценки комплектов оборудования для открытых горных работ с дистанционным управлением.
2. Определены области эффективного применения технологических потоков с цикличной и непрeрывной-техникой при дистанционном управлении.
3. Обоснована эффективность отработки крутопадающих месторождении этапами по глубине с крутыми откосами бортов карьера при дистанционном управлении горной и транспортной техникой.
4. Предложен способ вскрытия эксплуатационного пространства карьера при отработке месторождения с крутыми откосами бортов карьера.
5. Определены направления и экономическая эффективность создания специальной техники для открытых горных работ на карьере с дистанционным управлением.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертации подтверждены применением современных методов исследования: аналитического, графического и технико-экономического анализа, а также сопоставимостью и сходимостью данных математического моделирования с данными практики.
Научное значение работы заключается в определении области эффективного применения технологии открытых горных работ с дистанционным управлением горным и транспортным оборудованием в карьере.
Практическое значение работы заключается в разработке специальной технологии отработки крутопадающих месторождений с крутыми откосами бортов карьера на большую глубину и способов вскрытия, позволяющих обеспечить эффективную и безопасную отработку крутопадающих месторождений на большую глубину.
Реализация выводов и рекомендаций: основные выводы и рекомендации использованы для оценки технологии отработки глубоких горизонтов на карьере АК «Алроса» трубоке «Юбилейная».
Объем работы: Диссертация состоит из 5 глав и заключения, изложенных на 139 страницах, содержит 19 рисунков, 32 таблицы, списка использованной литературы из 24 наименований
Для достижения указанной цели в работе решены следующие задачи:
1. Обзор научно-исследовательской литературы и практики открытых горных работ в области дистанционного управления производственными процессами на карьере.
2. Выбор путей создания технологии дистанционного управления существующими средствами и техникой ведения горных работ на карьере.
3. Оценка комплектов горно-транспортного оборудования в технологических потоках на карьере для дистанционного управления горными работами.
4. Формирование технологии открытых горных работ с применением дистанционного управления комплектами горного оборудования цикличного и поточного действия.
5. Экономическая эффективность применения технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горной и транспортной техникой на кимберлитовом месторождении трубки Юбилейная АК «Алроса».
Публикации. По теме диссертации опубликовано три статьи. Автор выражает благодарность кафедре РМРиРМ и научному руководителю академику АГН, Лауреату государственной премии СССР, Заслуженному деятелю науки и техники Российской Федерации, доктору технических наук, профессору АНИСТРАТОВУ Ю.И.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Обзор научно-исследовательской литературы и практики открытых горных работ в области дистанционного управления производственными процессами на карьере.
Фундаментальный вклад в теорию и практику открытых горных работ, направленных на повышение эффективности добычи полезных ископаемых внесли: академики РАН Н.В. Мельников, К.Н. Трубецкой, В.В. Ржевский, члены корреспонденты РАН Н.Н. Мельников, ВЛ. Яковлев, профессора д.т.н. Е.Ф. Шешко, А.И. Арсентьев, М.Г. Новожилов, B.C. Хохряков, Б.П. Юматов, Ю.И. Анистратов, П.Э. Зурков, К.Е. Винницкий, Б.А. Синкин, Ж.В. Бунин, Е.А. Котенко, Ю.П. Астафьев, ЮЛ. Самородов, ГЛ. Холодняков и другие.
Дистанционное управление техникой, позволяющее избегать присутствия человека в сложных и опасных условиях используется в настоящее время во многих отраслях.
При этом дистанционное управление может применяться и в обычных условиях при условии наличия экономической выгоды. На пример, крупнейшие железные дороги Канады - Canadian National и Canadian Pacific широко применяют дистанционное управление на маневренных локомотивах. Экономию, благодаря применению таких систем оценивают примерно в 20 МЩД0Л.
В горной промышленности некоторые крупные компании делают попытки создания- горно-транспортного оборудования с возможностью дистанционнго управления.
Компания R.A.HANSON (RAHCO) в 1993 году впервые применила дистанционное управление погрузочными машинами на основе GPS. Затем разработала автономный транспорт для транспортировки горной массы. После этого с использованием GPS приборов компании TRIMBLE создала систему складирования и погрузки на медном руднике Эль-Абра а Чили.
В 1995 году компания TRIMBLE объявила стратегический союз с компанией Aquila Mining Systems, являющейся разработчиком систем текущего контроля и управления буровыми станками и экскаваторами с помощью GPS. Система включает возможность автоматического управления буровым станком, увеличивая производительность оператора и снижая износ станка. При соединении возможностей системы по позиционированию и по распознаванию материала, достигается минимизация процесса взрывных работ. Точные взрывные работы способствуют увеличению производительности карьера, обеспечивая повышение эффективности использования экскаваторов.
В 1995 г компании Modular Mining System впервые поступило предложение от одного рудника в Миннесоте на разработку совмещенной горной системы включающей съемочные работы, диспетчерскую систему, управление экскаваторами и информацию обо всей-работе в реальном масштабе времени. Законченная к началу 1996 г система была первой в мире, включавшей высокоточные GPS приемники во все компоненты горных работ. GPS стала ключевой технологией, используемой системой Modular для текущего контроля и управления всеми аспектами работ.
В 1996 г. компании CATERPILLAR и TRIMBLE объявили о стратегическом партнерстве. Новые системы, совместно разработанные двумя компаниями, объединили GPS, радиосвязь, компьютеры и программное обеспечение в один защищенный комплект, специально предназначенный для горных работ. Система предназначена для увеличения производительности всех видов горного оборудования, включая бульдозеры, гидравлические экскаваторы, погрузчики и автогрейдеры.
В настоящее время на нескольких ГОКах России и стран СНГ были введены системы диспетчеризации, которые являются основной составляющей системы дистанционного управления горно-транспортным оборудованием.
Примером может являться Полтавский- горно-обогатительный комбинат, который одним из первых, применил в реальных условиях систему контроля за подвижными объектами. Автоматизированная система диспетчеризации горно-транспортного оборудования успешно прошла демонстрационные испытания в октябре-ноябре 1999 года на карьере Полтавского ГОКа. Испытания, проведенные на Полтавском ГОКе,
7
получили высокую оценку у руководства, по их мнению автоматизированные системы диспетчеризации горно-транспортного оборудования, основанные на интеграции современных передовых информационных технологий, должны внедряться в горно-добывающей промышленности с целью повышения эффективности оперативного управления работой предприятия за счет непрерывного обеспечения управленческого персонала полной, актуальной и достоверной информацией о состоянии всех элементов горно-транспортного комплекса карьера.
В настоящее время управление технологическими транспортными средствами в карьерах горнообогатительных комбинатов (ГОКов) Кривбасса осуществляется диспетчером и операторами рудника в ручном режиме. В будущем для улучшения показателей работы карьера, может быть предложена автоматизированная система оперативного диспетчерского управления внутрикарьерным транспортом.
В большинстве представленных примеров дистанционного управления горными работами на карьере человек остается в машине и является связующим звеном между диспетчерским пунктом и горной машиной. Полностью автономное оборудование - аналогично станкам с числовым управлением в машиностроении. В ближайшем будущем горный инженер сможет посылать чертежи подлежащих отработке блоков, а горная техника (буровые станки, экскаваторы и автосамосвалы) будет отрабатывать эти блоки, подобно тому, как инженер-машиностроитель с системой САПР посылает чертеж механической части на токарный станок. Такое же автоматическое управление будет осуществляться различным вспомогательным оборудованием карьера (грейдерами, бульдозерами, скреперами).
Примером может являться программа фирмы Komatsu по созданию полностью автоматизированной карьерной машины - самосвала 21-го века. В этом направлении фирма сделала важный шаг, создав с использованием-последних достижении в области электроники автоматизированную систему контроля движения самосвала Komatsu Autonomous Truck. Система в целом включает несколько автономных систем: общая система наблюдения GMS (Global Monitoring System), навигационная система NS (Navigation System), система обнаружения препятствий или защиты от столкновения ODS (Obstacle Detection System), система наблюдения за автосамосвалом VMS (Vehicle Monitoring System). Дистанционное управление движением автосамосвала на погрузочном пункте производится в полуавтоматическом режиме, либо при полной радио контроле с помощью специального пульта.
Производственные испытания показали высокую эффективность новой системы, позволяющей снизить затраты труда и повысить безопасность на карьерах.
Определение путей создания технологии дистанционного управления существующими средствами и техникой горных работ на карьере.
Дистанционное управление горно-транспортной техникой возможно либо заменой человека роботом и либо применением специальных систем, управление которыми производится из диспетчерского пункта человеком или контроллером.
Управление существующими горно-транспортными машинами человеком из диспетчерского пункта осуществляется при помощи своеобразного пульта, что позволяет сократить затраты на обеспечение нормальных условий работы в рабочей зоне, снизить количество и время простоев горных машин, увеличить эффективность горных машин за счет увеличения информативности. В свою очередь потребуются затраты на приобретение и обслуживание специального оборудования, а также обучение людей.
Применение контроллеров позволит уменьшить статью себестоимости - заработную плату, за счет существенного уменьшения рабочего персонала, позволит перейти на вахтовую схему работы, что позволит избежать огромных затрат на строительство и поддержание инфраструктуры.
Дистанционное управление горно-транспортной техникой из диспетчерского пункта возможно путем применения различных систем.
Система Глобального Определения Местоположения - GPS (Global Positioning System) является фундаментальной частью автоматизированной системы дистанционного управления. GPS имеет ряд существенных характеристик для ее использования в горных работах: точное трехмерное определение координат, 24-х часовая доступность, всемирное покрытие, работа при любой погоде, неограниченное число пользователей, взаимная видимость, система динамического позиционирования, бесплатное пользование. Первыми пользователями системы GPS в горной промышленности стали маркшейдеры, производительность которых увеличилась более чем на 100%. Это привело к окупаемости спутниковых систем менее чем за один год. В 1995 г компании TRIMBLE и Aquila Mining Systems, являющейся разработчиком систем текущего контроля и управления буровыми станками и экскаваторами с помощью GPS объявили стратегический союз Разработанная совместно современная система бурения использует GPS для навигации (исключая необходимость предва
рительной разбивки) и определения координат. Система включает возможность автоматического управления буровым станком, увеличивая производительность оператора и снижая износ станка. При соединении возможностей системы по позиционированию и по распознаванию материала, достигается минимизация процесса взрывных работ. Точные взрывные работы способствуют увеличению производительности карьера, обеспечивая повышение эффективности использования экскаваторов. Аналогичная система на экскаваторе обеспечивает контроль качества, промышленную статистику и индекс производительности, который может использоваться для текущего контроля эффективности взрывных работ. Установка GPS систем на экскаваторы также приносит выгоды при установке их в проектное положение. Важно отметить, что системы на основе GPS улучшают контроль качества и приводят к уменьшению переработки. Заключительная стадия в процессе внедрения GPS систем для автоматизированного управления и контроля - полностью автономное оборудование.
Для безопасного движения в карьере горно-транспортной техники по заданному маршруту необходимо использовать систему обнаружения препятствий или защиты от столкновений. Все возможные нарушения движения горной техники при встрече с различными объектами или препятствиями предотвращаются системой благодаря автоматическому снижению скорости движения. Система включает в себя три отдельных подсистемы защиты от столкновения, действующих в зависимости от величины удаления препятствия: датчик касания позволяет производить защиту на малых расстояниях; предметы на расстоянии до 15 м обнаруживаются с помощью датчика высокой частоты; на расстоянии от 1,5 до 100 м—лазерный датчик.
Один из путей дистанционного управления существующим горным оборудованием — замена человека роботом.
Первые попытки применения роботов в горной промышленности были предприняты в 70-х годах, когда была предложена концепция замены подземных рабочих, ведущих работы в загазованных выработках.
В это же время было положено начало развитию робототехники для обслуживания прессов и станков в машиностроении.
К 1990 г. прогнозировали широкое применение роботов на американских шахтах. Однако перенос принципов машиностроительной робототехники в шахтные условия оказался невозможен из-за специфики горного производства: перемещения рабочих мест, разнообразия операций в меняющейся среде, а также неподготовленности технологий и
10
оборудования к роботизации, отсутствия научных основ робототехники.
В настоящее время применяются отдельные образцы шахтных роботов.
На данный момент считается, что оснащение горных машин микроэлектроникой дешевле и эффективнее модернизации механических элементов.
Роботизация горных работ (открытых и подземных) возможна в трех формах: применение дистанционно управляемых манипуляторов для механизации вспомогательных операций; создание технологических роботов на базе горных машин с адаптивным управлением; использование информационных роботов при ликвидации аварий.
До настоящего времени не решен вопрос экономической целесообразности применения роботов в горном деле.
Анализ практики использования дистанционного управления техникой позволил сделать вывод о том, что в настоящее время возможно создание технологии дистанционного управления открытыми горными работами на основе существующей горно-транспортной техники с применением навигационной системы, системы обнаружения препятствий, контроллеров, различных датчиков и т.п.
Оценка комплектов горного оборудования для создания технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления.
При создании технологии горных работ с использованием дистанционного управления горными и транспортными, машинами необходимо учитывать, что в конкретных горно-геологических условиях возможны многочисленные сочетания буро-зарядного, выемочно-погрузочного, транспортного оборудования, оборудования для отвалообразования пустых пород и некондиционных руд. Первым шагом на пути, создания технологии с дистанционным управлением- было исследование эффективности горно-транспортного - оборудования в технологических потоках.
Для определения возможных технологических схем были приняты следующие условия: порода - известняк, асж=45 МПа, араст=7 МПа, 0^=11 МПа, Е=217 МПа, р=2.42 т/м3, высота уступа Ь=15 м, угол откоса уступа а=80°, расстояние первого ряда скважин от верхней бровки уступа с=3 м, расстояние перемещения горной массы в технологическом потоке Ь=300 м, высота подъема горной массы в процессе перемещения в технологическом потоке Н=40 м, производительность технологического потока (}=700 м3/час.
Для данных условий возможны следующие технологические схемы: 1. Буровзрывные работы - СБШ-250МНА; выемка-погрузка —
11
одноковшовый экскаватор ЭКГ 12.5, железнодорожный транспорт — думпкар ВС145 - 10 шт., отвалообразование - одноковшовый экскаватор ЭКГ 8.
2. Буровзрывные работы - СБШ-250МНА; выемка-погрузка -одноковшовый экскаватор ЭКГ 12.5, железнодорожный транспорт -думпкар ВС 145 - 10 шт., отвалообразование -бульдозер Т-500.
3. Буровзрывные работы - СБШ-250МНА; выемка-погрузка -одноковшовый экскаватор ЭКГ 12.5, автомобильный транспорт -Кошайи 510Е - 5 шт., отвалообразование - одноковшовый экскаватор ЭКГ 8.
4. Буровзрывные работы - СБШ-250МНА; выемка-погрузка -одноковшовый экскаватор ЭКГ 12.5, автомобильный транспорт -КошаШ 510Е - 5 шт., отвалообразование - бульдозер Т-500.
5. Буровзрывные работы - СБШ-250МНА; выемка-погрузка -одноковшовый экскаватор ЭКГ 12.5, автомобильный транспорт КошаШ 510Е - 5 шт. до полустационарной дробильной или грохотильной установки, конвейерный транспорт, консольный-отвалообразователь - ОШР 5000/190.
6. Буровзрывные работы; выемка-погрузка - механический погрузчик ТО 24А, автомобильный транспорт, отвалообразование - одноковшовый экскаватор ЭКГ 8.
7. Буровзрывные работы - СБШ-250МНА; выемка-погрузка -механический погрузчик ТО 24А, автомобильный транспорт - КошаШ 510Е - 5 шт., отвалообразование - бульдозер Т-500.
8. Буровзрывные работы - СБШ-250МНА; выемка-погрузка -механический погрузчик ТО 24А, автомобильный транспорт транспорт -КошаШ 510Е - 5 шт. до полустационарной дробильной или грохотильной установки, конвейерный транспорт, консольный отвалообразователь - ОШР 5000/190.
9. Буровзрывные работы - СБШ-250МНА; выемка-погрузка -роторный экскаватор ЭРГ400, конвейерный транспорт, консольный отвалообразователь - ОШР 5000/190.
10. Выемка-погрузка - фрезерный комбайн, конвейерный транспорт, консольный отвалообразователь- ОШР 5000/190.
Приняв комплекты 1 горного оборудования для создания на их базе технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горно-транспортным оборудованием, следует оценить их для выбора наиболее экономически выгодного.
Существует много критериев для оценки, однако главными по
12
нашему мнению в поставленной цели - определение эффективности создания технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горными машинами на основе автоматизированных и роботизированных комплексов на карьере являются следующие критерии: человекозатраты. капитальные затраты, энергозатраты, степень автоматизации.
Использование дистанционного управления горными и транспортными машинами подразумевает под собой максимально-возможное отсутствие человека при ведении горных работ. Это позволит существенно сократить статью затрат, влияющую на себестоимость добычи - заработную плату. Величина затрат на заработную плату различна для разных комплектов горного оборудования. Определение этой величины позволит оценить возможные экономические выгоды от, применения технологии дистанционного управления. Критерий оценки технологии дистанционного управления с точки зрения снижения затрат на заработную плату мы назвали человекозатраты. Результаты расчетов представлены на рисунке 1.
I
Фонд заработной платы; {
Рис.1. Гистограмма фонд заработной платы для различных комплектов.
Выбор критерия величины капитальных затрат обусловлен тем, что основной задачей решаемой в этой диссертационной работе является оценка способов снижения затрат на добычу полезного ископаемого. Естественно, что чем ниже капитальные затраты, тем ниже себестоимость добычи полезного ископаемого.
Подсчет капитальных затрат для каждого комплекта производился по амортизационным отчислениям за год. Результаты расчетов представлены на рисунке 2.
Энергозатраты на производство горных работ рассчитывались при помощи энергетического метода. Энергозатраты позволяют количественно учесть природные условия (топографию, климат, свойства горных пород и массива, гидрогеологические условия), схемы вскрытия и системы разработки, рабочие параметры горного и транспортного оборудования, особенности технологических процессов для выбора эффективного в конкретных условиях комплекта оборудования для технологического потока.
потоке представляет собой сумму энергопоглощений (Цж/кг) по технологическим процессам: подготовке горных пород к выемке Е„ (при взрывной подготовке- на бурение Ее и взрывное дробление Ед, при механическом Ер, выемке-погрузке Е,; перемещению Е„, и отвалообразованию для пород вскрыши Е0.
Результаты расчетов представлены на рисунке 3.
При создании технологии дистанционного управления на основе возможных комплектов горного оборудования необходимо учитывать степень автоматизации горных машин. Естественно, что чем ниже уровень автоматизации горной машины, тем больше затраты на создание и применение систем дистанционного управления данной машиной
Оценка комплектов горного оборудования производилась для каждой машины по пятибалльной шкале для четырех процессов: подготовка горных пород к выемке, выемка-погрузка, транспортирование горной массы и отвалообразование. Отсутствие процесса при работе какого-либо комплекта
Сумма энергопоглощений, кДж\кг
250
Рис.3. Сумма энергопоглощений технологических потоков
говорит о его полной автоматизации и поэтому получает оценку пять баллов Полученные результаты суммировались. Значение пять баллов -означает полную автоматизацию данного процесса, то есть процесс выполняется без присутствия человека в рабочей зоне, а управляется из диспетчерского пункта, значение один балл - присваивается процессу, в
15
котором все операции выполняет и контролирует человек. Четыре балла присваивается процессу, который полностью автоматизирован, но человек все еще остается и контролирует работу машины. Три балла присваивается процессу, в котором оборудование имеет контролирующие системы и датчики, а также снабжено системой GPS, однако управление горной машиной осуществляется человеком. Два балла присваивается процессу, в котором оборудование имеет системы контроля за некоторыми процессами, но не имеет системы GPS и управляется человеком.
Полученные результаты сведены в таблице 1.
В результате анализа полученных результатов установлены некоторые зависимости.
Первая зависимость изменения затрат от состава оборудования технологического потока (рис.4), при этом максимальные затраты на производство горных работ имеют комплекты с одноковшовыми экскаваторами, средним затратам соответствует применение погрузчиков, а минимальные затраты имеют комплекты с техникой непрерывного действия.
игкруб
80
40
70
60
50
30
20
10
0 -i--т—
Рис.4. Изменения затрат в зависимости от состава оборудования технологического потока.
п/п КомплеетЛКритерий Фонд заработной платы, млн руб Капзатраты, млн. руб Сумма энергопоглощений, кДж/кг Степень автоматизации, бал
1 БВР, ЭКГ 12 5, железнодорожный транспорт, ЭКГ 8 14,9 54,3 122,4 10
2 БВР, ЭКГ 12 5, железнодорожный транспорт, бульдозер 13,8 46,9 121,5 9
3 БВР, ЭКГ 12 5, автомобильный транспорт, ЭКГ 8 20,3 45.5 212 4 12
4 БВР, ЭКГ 12 5, автомобильный транспорт, бульдозер 19,2 38,1 211,3 11
5 БВР, ЭКГ 12 5, автомобильный транспорт до полустационарной дробильной или грохотильной установки, конвейерный транспорт, консольный отвалообразователь 21,9 52,2 111,4 12
в БВР, ТО 24А, автомобильный транспорт, ЭКГ 8 20,8 34,0 220,8 10
7 БВР, ТО 24А, автомобильный транспорт, бульдозер 19,7 26,6 219,8 9
8 БВР, ТО 24А, автомобильный транспорт до полустационарной дробильной или грохотильной установки, конвейерный транспорт, консольный отвалообразователь 22,4 40,8 119,9 10
9 БВР, ЭРГ400, конвейерный транспорт, консольный отвалообразователь 13,8 20,9 99,5 13
10 Фрезерный комбайн, конвейерный транспорт, консольный отвалообразователь 7.0 14,0 91,0 16
Вторая зависимость энергопоглощения от типа механизации технологического потока (рис.5), при этом максимальным энергопоглощением обладают комплекты с применением погрузчиков, затем комплекты с одноковшовыми экскаваторами, а минимальным энергопоглощением обладают комплекты с техникой непрерывного действия.
цДяЛг
300 .
I
■ха'ха'хао:^«:«
Рис. 5. Зависимость энергопоглощения от типа механизации технологического потока.
Исследования степени автоматизации горно-транспортного оборудования технологического потока не позволили нам установить какую либо зависимость, однако из графика видно (рис.6), что максимальной степенью автоматизации обладают комплекты с техникой непрерывного действия.
N
Рис. 6. Степень автоматизации технологических потоков.
На основании произведенных исследований эффективности горнотранспортного оборудования были сделаны следующие выводы: наиболее перспективным комплектом оборудования для создания технологии с дистанционным управлением, ввиду высокой автоматизации и относительно не высоких капитальных затратах, является комплект: фрезерный комбайн, конвейерный транспорт, и для вскрыши консольный отвалообразователь; наименее подходящими комплектами являются те, в которых применяется железнодорожный транспорт.
Формирование технологии открытых горных работ с применением дистанционного управления комплектами горного оборудования цикличного и поточного действия
Сложные условия, в которых приходится работать человеку, ухудшаются с увеличением глубины карьера.
Введение специальных мероприятий по нормализации условий работы приводит к существенному увеличению себестоимости.
Применение технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горными и транспортными машинами позволит: сократить затраты на улучшение условий работы человека, рабочие будут находиться в зонах с благоприятными условиями; уменьшить количество и время простоев, связанных с проветриванием воздушных масс после взрывов; уменьшить влияние человеческого фактора на производительность горно-транспортных машин; снизить
эксплуатационные затраты (расход топлива т.п.), за счет увеличения информативности от применения систем анализа и контроля; снизить затраты на заработную плату (при использовании второго варианта технологии дистанционного управления); уменьшить капиталовложения на строительство и обслуживание инфраструктуры (при вахтовом методе организации горных работ).
Технология открытых горных работ с использованием дистанционного управления горно-транспортными машинами позволяет осуществлять разработку месторождений карьерами с крутыми углами откосов бортов (рис. 7).
Это позволит уменьшить объем вскрышных пород в конечном контуре карьера при определенной глубине или увеличить глубину открытой разработки при определенном граничном коэффициенте вскрыши.
Например, в настоящее время алмазная трубка «Удачная» отработана до глубины 490 м и стоит вопрос о закрытии открытых горных работ и переходе на подземные горные работы, однако, опыт АК «Алроса» показывает, что переход на подземные горные работы составит около семи лет, которые потребуются для строительства подземных выработок.
Продолжение открытых горных работ при помощи технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления
20
горными и транспортными машинами с увеличением угла откоса борта карьера на глубину до двухсот метров позволит за это время создать подземные горные выработки и перейти на комбинированный способ ведения горных работ.
Предельное значение угла откоса борта лимитируется устойчивостью пород и соображениями техники безопасности.
В настоящее время были предложены различные схемы отработки, позволяющие увеличить угол откоса борта карьера.
1. Схема со сверхвысокими уступами.
2. Метод «погружного колодца».
В конце 70-х годов в СССР был предложен способ открытой разработки крутопадающих ограниченных в плане месторождений по методу «погружного колодца» на основе технологии «стена в грунте» с углом откоса уступа 90° и крутыми откосами нерабочих бортов карьера, но технология осталась невостребованной из-за слабой проработки схемы вскрытия и не обеспечения безопасности работ.
3. Вскрытие карьерного поля подземными горными выработками (рис.8).
Рис.8. Вскрытие карьерного поля подземными горными выработками.
Применение технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления позволит увеличить эффективность описанных выше схем, а также обычных схем ведения открытых горных работ, за счет уменьшения объема вскрышных пород из-за увеличения угла откоса борта карьера.
Увеличение угла откоса борта карьера глубиной 250 м и диаметром дна 200 м с 40° до 45° приводит к уменьшению объема породы в контурах карьера на 10 млн. М3., Крутой угол борта карьера позволяет резко сократить площадь земельного отвода (в том числе и под отвалы) и уменьшить эксплуатационные затраты в результате удаления значительной части вскрыши из граничных контуров карьера.
В настоящее время максимальные углы откоса борта карьера не превышают 47-52°.
Все предложенные схемы, направленные на увеличение угла откоса борта карьера, не учитывают тот факт, что на величину средневзвешенного
21
угла откоса борта влияет длина рабочего борта карьера, угол которого значительно положе борта погашения из-за необходимости применения транспортных берм и берм безопасности.
При существующих технологиях разработки рабочий борт в карьере составляет от 40 до 80 % от всего периметра карьера, что значительно уменьшает средневзвешенный угол откоса борта карьера. Для сокращения длины рабочего борта предлагается технология, учитывающая этапный порядок разработки и поддерживающая крутые борта карьера. Сущность этой технологии заключается в том, что месторождение по глубине отрабатывается этапами с направлением развития горных работ в них вдоль простирания пласта, или по периметру округлой залежи (рис.9, 10). Внутри этапа применяются схемы разработки уступов с ограниченной протяженностью рабочего борта, что обеспечивает значительную концентрацию работ.
Рис. 9. Продольная система разработки этапами с крутыми углами борта.
Рис. 10. Кольцевая система разработки этапами с крутыми бортами карьера.
Увеличение угла откоса борта карьера в этапе для уменьшения объема вскрышных работ при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом достигается тем, что . применяется дистанционное управление горно-транспортным оборудованием в рабочей зоне карьера, что позволяет безопасно для обслуживающего персонала отрабатывать месторождение с углом откоса борта карьера в этапе максимальным по естественной устойчивости 65-70°.
Разработка предлагаемым способом осуществляется следующим образом. После оконтуривания эксплуатационного пространства карьерное поле разделяется на этапы по глубине. Параметры этапа определяются принимаемой по условиям технологии и механизации шириной панели или заходки. Отработка производится уступами, высотой, которая соответствует параметрам выемочно-погрузочного оборудования. Рабочая зона на горизонте концентрируется в направлении развития фронта горных работ: при отработке пластовых месторождений - по простиранию пласта, при разработке месторождений любой другой формы — по контуру карьерного поля.
Борта карьера в этапе формируются совмещением откосов уступов с оставлением транспортных берм, которые выполняют и функции берм периодической очистки.
Использование выемочно-погрузочной техники зависит от природных условий месторождения. В мягких и плотных породах - роторные
23
экскаваторы, в полускальных породах - фрезерные или стреловые комбайны, в скальных породах, требующих буровзрывной подготовки -гидравлические экскаваторы или колесные погрузчики.
В качестве транспортных средств могут быть использованы автомобильный или комбинированный транспорт: от забоя до перегрузочного пункта - автомобильный, далее на поверхность -конвейерный, который размещается на борту этапа на транспортной берме.
Для интенсификации вскрытия глубокозалегающих месторождений, а также для вскрытия ограниченной в плане рабочей зоны карьерного поля при отработке месторождения этапами целесообразно использовать для вскрытия рабочих горизонтов вскрывающую выработку в виде сектора (рис.11). Минимальная ширина сектора равна длине транспортной бермы внутренней траншеи, вскрывающей соответствующий горизонт.
Порядок производства горных работ в этом случае следующий: по контуру карьера проходят с необходимым руководящим уклоном съезд на высоту уступа и параллельно ему разрезную траншею, обеспечивающую начальный фронт работ на горизонте; от разрезной траншеи к центру отрабатываемого горизонта проходят разрезную выработку, имеющую в плане форму сектора; нижележащие горизонты вскрываются и отрабатываются в том же порядке.
Рис. 11. Схема вскрытия рабочих горизонтов карьера разрезными траншеями в виде сектора.
Экономическая эффективность применения технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горной и транспортной техникой на кимберлитовом месторождении трубки Юбилейная АК «Алроса».
Оценка эффективности применения технологии дистанционного управления открытыми горными работами производилась на примере коренного месторождения алмазов трубки «Юбилейная» в Якутии.
Одним из существенных природных факторов, определяющих специфику технологии разработки рассматриваемых месторождений и в частности, способов ведения добычных работ, является климат Северной Якутии.
Климатические особенности районов кимберлитовых месторождений с отрицательными годовыми температурами воздуха при большой амплитуде колебаний температур определяют тяжелые условия эксплуатации горного и транспортного оборудования, работы людей.
В настоящее время трубка «Юбилейная» отработана на глубину 250 метров с углом откоса борта карьера 52° (BGHC) (рис. 12).
Рис. 12. Схема отработки трубки «Юбилейная».
Отработки этого этапа потребовала выемки вскрыши в объеме - V ~
23,2 млн м .
Для отработки следующего этапа до глубины 500 м с углом борта карьера 52°, потребуется выемка вскрыши в объеме - V » 104 млн м3.
Применение технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горной и транспортной техникой позволит сократить объем вскрышных работ на этапе 250-500м за счет увеличения угла откоса борта карьера до 70°, при этом объем вскрышных работ составит V ~ 17,7 млн мЗ, что примерно в шесть раз меньше, чем при применении обычной технологии.
Как показали исследования комплектов горно-транспортного оборудования, наиболее экономически целесообразным является комплект с использованием комбайна. Немаловажным аспектом использования стрелового комбайна является отсутствие буровзрывных работ приводящих к повышению трещиноватости, что также позволяет повышать угол откоса борта карьера.
К настоящему моменту на трубке «Юбилейная» были проведены испытания по использованию фрезерного комбайна, которые показали высокую эффективность применения данного оборудования.
Заключение
В результате научных исследований в диссертации решена научная задача определение эффективности технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горными и транспортными машинами на основании установленных зависимостей от параметров горного и транспортного оборудования, технологии и системы управления в сложных горнотехнических условиях, позволяющих существенно увеличить угол откоса рабочего борта и при погашении бортов карьера, а следовательно, повысить экономическую эффективность открытых горных работ при отработке месторождений.
Основные выводы диссертационной работы заключаются в следующем:
1. Дальнейшее повышение эффективности открытой добычи полезных ископаемых при разработке наклонных и крутопадающих месторождений, находящихся в сложных природных условиях возможно путем использования технологии горных работ в карьере горно-транспортной техникой с дистанционным управлением. Мировой опыт в использовании систем дистанционного управления машинами и процессами во многих областях достаточен для его реализации в горнодобывающей промышленности.
2. В настоящее время основными направлениями создания дистанционного управления горной и транспортной техникой является:
• система непосредственного радиоуправления из диспетчерского пункта операторами нештатными операциями и автоматическим выполнением запрограммированных штатных операций горными и транспортными машинами в рабочей зоне карьера.
• система автоматизированных и роботизированных горно-транспортных комплексов с компьютеризированным управлением.
' 3. Применением- системы непосредственного радиоуправления из диспетчерского пункта возможно при использовании комплектов из
26
существующего горного и транспортного оборудования циклического или непрерывного действия со специальной аппаратурой радиоуправления и контроля производственной и природной ситуацией. Вторая система должна быть создана, специально для автономного функционирования в конкретных горнотехнических условиях в виде комбайна и транспортных средств непрерывного действия с программным управлением.
4. Технология горных работ с дистанционным управлением горной и транспортной техникой позволяет отрабатывать наклонные и крутопадающие месторождения и с большой глубиной с крутыми откосами бортов карьера до 65°-70°, что позволяет снизить объемы вскрыши в 5-7 раз по сравнению с отработкой месторождений существующей технологией.
5. Технология отработки крутопадающих месторождений горнотранспортной техникой с дистанционным управлением позволяет увеличить глубину отработки до 800-1000м с доставкой горной массы из карьера по открытым горным выработкам с петлевой формой трассы во вскрывающей выработке на горизонтах в виде сектора или по наклонным подземным горным выработкам.
6. Эффективность отработки трубки «Юбилейная» АК «Алросса» стреловым комбайном с автомобильным транспортом, при дистанционном управлении позволяет существенно снизить затраты на добычу.
Аналогичная эффективность может быть достигнута при использовании • предложенной технологии для продолжения открытых горных работ на трубках «Мир» и «Удачная».
Отработка новых трубок Бутобинская и Нюрбинская предложенной технологией позволит отработать их тремя этапами, с большим экономическим эффектом.
Основные результаты диссертации опубликованы в следующих
работах:
1. Баранов Е.А., «Опыт комплексной механизации и автоматизации горных работ на карьере». Сб. докладов Второй международной научно-практической конференции «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже ХХ-ХХ1 веков». Москва, 2000 г.
2. Анистратов Ю.И.. Баранов Е.А., «Основные принципы создания безлюдной открытой разработки месторождений полезных
27
I-3442
ископаемых». Сб. докладов Пятой международной конференции «Новые идеи в науках о Земле». Москва, 2001 г.
Баранов Е.А., «Оценка эффективности создания технологии дистанционного управления открытыми горными работами на карьере». Сб. докладов Третьей международной научно-практической конференции «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже ХХ-ХХ1 веков». Москва, 2002 г.
Подписано впечать 12-02. ЪОоЧ Объем Л,О п.л. Тираж % О экз.
Редакционно-издательский отдел МГГРУ Москва, ул. Миклухо-Маклая, 23
Содержание диссертации, кандидата технических наук, Баранов, Евгений Александрович
Введение
СОДЕРЖАНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Обзор научно-исследовательской литературы и практики открытых горных работ в области дистанционного управления производственными процессами.
1.2. Цель, задачи и методы исследования.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУТЕЙ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ГОРНЫХ РАБОТ НА КАРЬЕРЕ ИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СРЕДСТВ И ТЕХНИКИ ПРОИЗВОДСТВА
2.1. Варианты организации дистанционного управления горными и транспортными машинами в карьере.
2.2. Определение путей автоматизации горного оборудования для создания технологии дистанционного управления.
2.3. Системы для движения горного оборудования по карьеру и забою
2.3.1. Система Глобального Определения Местоположения - GPS (Global Positioning System).
2.3.2. Система обнаружения препятствий.
2.4. Техника для дистанционного управления горно-транспортными машинами
2.4.1. Робототехника для управления горно-транспортным оборудованием.
2.4.2. Промышленные контроллеры.
2.5. Выводы.
3. ОЦЕНКА КОМПЛЕКТОВ ГОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Выбор исходных данных и возможных в данных условиях технологических потоков.
3.2. Выбор критериев и оценка комплектов оборудования с точки зрения применения в технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горными и транспортными машинами.
3.3. Выводы.
4. СОЗДАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ
4.1. Преимущества дистанционного управления техникой и технологией горных работ на карьере.
4.2. Технология отработки месторождений с крутыми углами бортов карьера.
4.3. Вскрытие карьерных полей секторами при использовании дистанционного управления горным и транспортным оборудованием.
4.4. Выводы.
5. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ТРУБКИ «ЮБИЛЕЙНАЯ»
5.1. Горно-геологические условия кимберлитовой трубки «Юбилейная».
5.2. Увеличение угла откоса борта карьера на трубке «Юбилейная»
5.3. Технология открытых горных работ с использованием дистанционного управления горно-транспортной техникой на трубке «Юбилейная».
5.4. Выводы.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование эффективности технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горными и транспортными машинами"
т
Разработка месторождения полезного ископаемого открытым способом осуществляется до тех пор, пока это экономически целесообразно.
С понижением фронта горных работ происходит увеличение себестоимости добычи полезного ископаемого.
Основными причинами увеличения себестоимости добычи являются:
1. Увеличение коэффициента вскрыши.
2. Увеличение эксплуатационных затрат.
3. Ухудшение условий труда на глубоких горизонтах.
Увеличение коэффициента вскрыши с увеличением глубины карьера происходит на круто и наклонно залегающих месторождениях, из-за необходимости разноса бортов карьера для доступа к нижним горизонтам. Углы бортов карьера определяются исходя из условий безопасности работы людей и, как правило, не превышают 47-52°.
Увеличение эксплуатационных затрат в основном обусловлено увеличением длины транспортирования, что приводит к повышению расхода горюче-смазочных материалов и электричества, необходимости увеличения парка транспортных машин и увеличению секций конвейеров.
Сложные условия, в которых приходится работать людям на глубоких горизонтах это - высокая запыленность воздуха, связанная с разрушением горных пород взрывным или механическим способами, загазованность воздуха от выхлопов горно-транспортных машин, работающих на горючем топливе, также люди подвержены влиянию высоких и низких температур, сильного ветра, радиации.
Работа в таких условиях приводит к существенному снижению производительности и росту затрат на обеспечение нормальных рабочих условий труда.
Снижение производительности карьера обусловлено в основном большим количеством простоев для проветривания воздушных масс, для обогрева рабочих при низких температурах, также нерациональным использованием транспортных машин, что приводит к простоям выемочно-погрузочного оборудования и т.д. Влияние на производительность карьера также оказывает квалификация рабочих. Выполнение рабочих операций на высоких скоростях, особенно в сложных условиях и к концу смены, сказывается на физических возможностях человека, поэтому разница в производительности экскаватора, управляемого разными машинистами, может достигать 40%.
Затраты на обеспечение нормальных (комфортных) условий труда заключаются в применении и обслуживании климатических установок (кондиционеров, обогревателей), воздухо-очистных систем, специальных герметических кабин и т.п.
При работе в плохих условиях возрастает заболеваемость рабочих, что приводит к увеличению затрат на медицинское обслуживание.
Все перечисленные факторы ведут к снижению эффективности открытых горных работ с увеличением глубины карьера, и в итоге открытые горные работы затухают, а дальнейшая разработка месторождения производится подземным способом.
Уменьшение тенденции снижения эффективности открытых горных работ с увеличением глубины карьера - задача, решение которой позволит получить дополнительную экономическую выгоду.
Уменьшение себестоимости добычи полезного ископаемого, исходя из перечисленных факторов возможно за счет следующих мероприятий:
1. Снижение коэффициента вскрыши.
2. Снижение эксплуатационных затрат.
3. Снижение затрат на создание нормальных условий для рабочих.
Снижение коэффициента вскрыши, возможнно лишь %.3202 - угол откоса борта карьера, однако, при этом человек оказывается в условиях возможного обрушения бортов, что невозможно допустить.
Снижение эксплуатационных затрат возможно применением специальных систем контроля и анализа движения транспорта.
Снижение затрат на создание нормальных условий для рабочих возможно лишь выводом рабочих из опасных зон.
Общим решением данных задач будет применение дистанционного управления техникой и технологией открытых горных работ.
Под термином дистанционного управления горными работами на карьере мы понимаем, технологию открытых горных работ с применением таких машин и механизмов, которые бы обеспечили минимум присутствия людей непосредственно в забое.
Отсюда, научная задача диссертации заключается в оценке технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горными и транспортными машинами в карьере.
Научное значение работы заключается в определении области эффективного применения технологии открытых горных работ с дистанционным управлением горным и транспортным оборудованием в карьере.
Цель работы - определение области эффективного применения технологии на основе дистанционного управления автоматизированными и роботизированными комплексами производства горных работ на карьере.
Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:
1. Обзор научно-исследовательской литературы и практики открытых горных работ в области дистанционного управления производственными процессами на карьере.
2. Выбор путей создания технологии дистанционного управления существующими средствами и техникой ведения горных работ на карьере.
3. Оценка комплектов горно-транспортного оборудования в технологических потоках на карьере для дистанционного управления горными работами.
4. Формирование технологии открытых горных работ с применением дистанционного управления комплектами горного оборудования цикличного и поточного действия.
5. Экономическая эффективность применения технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горной и транспортной техникой на кимберлитовом месторождении трубки Юбилейная АК «Алроса».
Практическое значение работы заключается в разработке специальной технологии отработки крутопадающих месторождений с крутыми откосами бортов карьера на большую глубину и способов вскрытия, позволяющих обеспечить эффективную и безопасную отработку крутопадающих месторождений на большую глубину.
В работе защищаются следующие научные положения:
1. Перспективными средствами безлюдной технологии горных работ являются комбайны и автоматизированные комплексы, с навигационными системами управления и компьютерным управлением.
2. Областью эффективного применения дистанционного управления производством открытых горных работ в настоящее время являются наклонные и крутопадающие месторождения с полускальными породами сложными горнотехническими условиями.
Применение технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горными и транспортными машинами позволяет отрабатывать наклонные и крутопадающие месторождения с крутыми до 70-75° углами откосов бортов карьера.
Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Баранов, Евгений Александрович
Основные выводы диссертационной работы заключаются в следующем:
1. Дальнейшее повышение эффективности открытой добычи полезных ископаемых при разработке наклонных и крутопадающих месторождений, находящихся в сложных природных условиях возможно путем использования технологии горных работ в карьере горно-транспортной техникой с дистанционным управлением. Мировой опыт в использовании систем дистанционного управления машинами и процессами во многих областях достаточен для его реализации в горнодобывающей промышленности.
2. В настоящее время основными направлениями создания дистанционного управления горной и транспортной техникой является:
• система непосредственного радиоуправления из диспетчерского пункта операторами нештатными операциями и автоматическим выполнением запрограммированных штатных операций горными и транспортными машинами в рабочей зоне карьера.
• система автоматизированных и роботизированных горнотранспортных комплексов с компьютеризированным управлением.
98
3. Применением системы непосредственного радиоуправления из диспетчерского пункта возможно при использовании комплектов из существующего горного и транспортного оборудования циклического или непрерывного действия со специальной аппаратурой радиоуправления и контроля производственной и природной ситуацией. Вторая система должна быть создана специально для автономного функционирования в конкретных горнотехнических условиях в виде комбайна и транспортных средств непрерывного действия с программным управлением.
4. Технология горных работ с дистанционным управлением горной и транспортной техникой позволяет отрабатывать наклонные и крутопадающие месторождения и с большой глубиной с крутыми откосами бортов карьера до что позволяет снизить объемы вскрыши в 5-7 раз по сравнению с отработкой месторождений существующей технологией.
5. Технология отработки крутопадающих месторождений горнотранспортной техникой с дистанционным управлением позволяет увеличить глубину отработки до 800-1000м с доставкой горной массы из карьера по открытым горным выработкам с петлевой формой трассы во вскрывающей выработке на горизонтах в виде сектора или по наклонным подземным горным выработкам.
6. Эффективность отработки трубки «Юбилейная» АК «Алросса» стреловым комбайном с автомобильным транспортом при дистанционном управлении позволяет существенно снизить затраты на добычу.
Аналогичная эффективность может быть достигнута при использовании предложенной технологии для продолжения открытых горных работ на трубках «Мир» и «Удачная».
Отработка новых трубок Бутобинская и Нюрбинская предложенной технологией позволит отработать их тремя этапами, с
99
Основные положения диссертации опубликованы в следующих печатных работах автора:
1. Баранов Е.А., «Опыт комплексной механизации и автоматизации горных работ на карьере». Сб. докладов Второй международной научно-практической конференции «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже XX-XXI веков». Москва, 2000 г.
2. Анистратов Ю.И., Баранов Е.А., «Основные принципы создания безлюдной открытой разработки месторождений полезных ископаемых». Сб. докладов Пятой международной конференции «Новые идеи в науках о Земле». Москва, 2001 г.
3. Баранов Е.А., «Оценка эффективности создания технологии дистанционного управления открытыми горными работами на карьере». Сб. докладов Третьей международной научно-практической конференции «Наука и новейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых на рубеже XX-XXI веков». Москва, 2002 г.
Заключение
В результате научных исследований в диссертации решена научная задача определение эффективности технологии открытых горных работ с использованием дистанционного управления горными и транспортными машинами на основании установленных зависимостей от параметров горного и транспортного оборудования, технологии и системы управления в сложных горнотехнических условиях, позволяющих существенно увеличить угол откоса рабочего борта и при погашении бортов карьера, а следовательно, повысить экономическую эффективность открытых горных работ при отработке месторождений.
Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Баранов, Евгений Александрович, Москва
1. Автономные системы для самосвалов Komatsu. Горная промышленность, 1995, № 4.
2. Агошков М.И. Гольдман Е.Л. Кривенков Н.А. Экономика горнорудной промышленности. Москва, Недра, 1986.
3. Алешин Б.Г. Коваленко С.К. Виницкий К.Е. Шендеров А.И. Штейнцайг P.M. Конструктивно-технологические особенности и перспективы применения машин типа КСМ на разрезах России. Горный вестник, 1996, №4.
4. Анистратов К.Ю. Луцишин С.В. Хартманн Г. Комбайн непрерывного действия 2600 SM на карьере тр. "Юбилейная" АК "Алмазы России-Саха". Горная промышленность, 1994, №1.
5. Анистратов Ю. И. Анистратов К.Ю. Поточная технология горных работ на карьерах. Горная промышленность, 1995, №2.
6. Анистратов Ю.И. Технологические процессы открытых горных работ. Москва, Недра, 1995.
7. Анистратов Ю.И. Технология открытых горных работ. Москва, Недра, 1995.
8. Анистратов Ю.И. Штейнцайг P.M. Воронков Г.Я. Кузнецов А.Г. Хаспеков П.Р. Перспективы расширения сферы применения безвзрывных технологий при открытой угледобыче. Горная промышленность, 1998, №2.
9. АО "Прин". Спутниковые системы для маркшейдерских работ и управления горно-транспортным оборудованием на карьере. Горная промышленность, 1996, № 1.
10. Ю.Васильев К.К. Теория автоматического управления.
11. П.Ицков Я.Ю. Юдин С.В. Леоненко А.Н. Майнагашев А.С. Пихлер М. Панкевич Ю.Б. Применение карьерного комбайна Wirtgen 2200 SM при разработке Восточно-Бейского каменноугольного месторождения. Горная промышленность, 2002, №2.
12. Караванов М.Ю. Использование современных спутниковых технологий в горнодобывающей промышленности. Горная промышленность, 1999, №5.
13. Карлыханов Ф.В. Левочкин В.Ф. Панкевич Ю.Б. Хартманн Г. Долгушин В.Д. Применение карьерного комбайна Wirtgen 2100 SM на добыче флюсового сырья. Горная промышленность, 1998, №1.
14. М.Клебанов А.Ф. Владимиров Д.Я. Рыбак Л.В. Система диспетчеризации большегрузных автосамосвалов "Карьер" на разрезе "Черниговский": структура, функциональность, экономическая эффективность. Горная промышленность, 2003, №1.
15. Конюх В.Л. Шахтная робототехника: состояние и перспективы. Горный вестник, 1998, №1.
16. Луцишин С.В. Создание безвзрывной технологии разработки кимберлитов послойным фрезерованием. Авт. дисс. Москва, 1995.
17. Мельников С.Р. Подоприхин Р.В. Григорьев А.В. Некоторые аспекты трехмерного лазерного сканирования для решения инженерных задач. Горная промышленность, 2002, №3.
18. Норберт Беккер Автоматизированные системы и связь для открытых горных работ фирмы Siemens. Горная промышленность, 1997, №2.
19. Панкевич Ю.Б. Хартман Г. Опыт эксплуатации карьерных комбайнов Surface Miner фирмы Wirtgen на гипсовых карьерах мира. Горная промышленность, 1997, №1.21 .Подерни. Горные машины.
20. Репин В.Н. Пономарев Л.В. Волоконно-оптические системы связи. Горная промышленность, 1999, №2.
21. Робототехника. Проблемы автоматизации и ее использование в промышленности. Монограмма. 1997.
22. Рудолф В. Вилнауэр X. Штейнцайг P.M. Коваленко С.К. Успешное испытание комбайна KSM 2000 R фирмы KRUPP на разрезе "Таллинский". Горная промышленность, 1996, №4.
23. Современные программные системы компании Modular Mining для управления горным оборудованием на карьерах. Горная промышленность, 1996, № 4.
24. Соколов Д. Когда карта не в силах помочь. CHIP, 2001, декабрь.
25. Усачев В.М. Юрин Н.Н. Ялпута Г.В. Испытания компактного роторного экскаватора К-650 на карьере трубка "Удачная" в Северной Якутии. Горная промышленность, 1995, №4.
26. J. Bell. Дистанционное управление локомотивами на железных дорогах Северной Америки. Железные дороги мира, 2000, №7.
- Баранов, Евгений Александрович
- кандидата технических наук
- Москва, 2003
- ВАК 25.00.22
- Оценка параметров состояния устойчивости горного массива в процессе ведения подземных работ на основе сейсмических и инженерно-геологических данных
- Разработка технико-технологических решений по созданию и применению роботизированных систем грузоперевозок на открытых горных работах
- Формирование транспортной схемы глубоких карьеров технологическими модулями при применении мобильных дробильно-перегрузочных комплексов
- Обоснование технологических схем открытой разработки месторождений карбонатных горных пород с помощью машин послойного фрезерования
- Обоснование технологических схем высокоуступной технологии вскрышных работ с применением выемочно-погрузочных драглайнов при транспортных системах разработки