автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.14, диссертация на тему:Оптимизация проходки горно-разведочных выработок на основе минимизации удельных затрат электроэнергии

Введение.

Глава 1 Аналитический обзор по определению удельного расхода электроэнергии и затрат мощности на производственные процессы.

1.1 Обзор существующих методов и методик определения затрат электроэнергии в промышленности.

1.2 Расходы электроэнергии на проходку горно-разведочных выработок.

1.2.1 Расход электроэнергии на подземный транспорт.

1.2.2 Расход электроэнергии подъемными установками.

1.2.3 Расход электроэнергии водоотливными установками.

1.2.4 Расход электроэнергии вентиляционными установками.

1.2.5 Расход электроэнергии компрессорными установкамй.

1.2.6 Определение потерь мощности в электроприводе агрегатов горно-разведочного оборудования.

Актуальность проблемы. В последнее время, в связи со сложившейся ситуацией в экономике, энергоснабжение и энергопотребление промышленных предприятий имеет серьезную проблему. Это обусловлено удорожанием электроэнергии и топлива, что требует от потребителей энергии более точного ее расчета и учета потребления (расхода).

В перспективе развитие геологоразведочных работ требует повышения производительности и организации труда, увеличения уровня автоматизации путем привлечения современных технологий и техники. Поиск и разведка новых месторождений полезных ископаемых требует ускоренного и менее дорогостоящего способа проходки горно-разведочных выработок (ГРВ). Это требование может выполняться через оптимизацию проходки ГРВ.

Оптимизация процесса геологоразведочных работ слагается из критериев оптимизации, по которым оценивается развитие работ. Наиболее важными,, с точки зрения экономики проведения геологоразведочных работ, критериями оптимизации процесса горно-разведочных работ являются:

1. Себестоимость. Рассматриваются фактические затраты на проведение единицы объема работ. Исходя из этого критерия, все другие факторы (организация производства, скорость проходки, удельный расход электроэнергии и т.д.) стремятся уменьшить величину этого критерия.

2. Время проходки. По этому критерию ставится задача минимизации времени проходки ГРВ. Факторы, влияющие на этот критерий, рассматриваются с позиции экономии времени проходки ГРВ.

Себестоимость проходки ГРВ может быть определена как общие годовые затраты на производство [3];

С, « Ен*Кге + Д + Е +Ц, [руб/год], где: -процент банковского кредита;

Кгв - стоимость сооружения всей горной выработки, руб;

Д - годовые затраты на амортизацию, обслуживание и ремонт оборудования, руб/год;

Е - годовые расходы за установленную мощность трансформаторов (в случае использования в схеме электроснабжения дизельных электростанций (ДЭС) - годовые затраты топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на производство электроэнергии), руб/год;

Ц - стоимость израсходованной энергии потребителями, руб/год.

Из выражения видно, что расход электроэнергии влияет на себестоимость проходки ГРВ. Для рассмотрения данного вопроса представляют интерес затраты электроэнергии на технологические операции. Наиболее полно и достоверно энергоемкость геологоразведочных работ отражают расчетные научно обоснованные удельные затраты электроэнергии [16], определенные по видам работ. Для оценки степени влияния расхода электроэнергии на основные расходы на проходку проанализируем баланс затрат по нормативным данным [34] и [33] для следующих горно-геологических условий ведения работ:

Длина ГРВ, (м): 50, 350, 700, 1000.

Площадь сечения выработки, (м2): 5,1-6,0; 6,1-7,0; 7,1-9,0.

Категории пород с IX по XVIII.

Вид ГРВ - штольня.

В соответствии с начальными данными предполагаются следующие условия:

- В соответствии с категориями пород проходка должна проводиться с использованием буровзрывных работ.

- Диапазон выбранных площадей сечений ГРВ предусматривает погрузку породы породопогрузочными машинами с дальнейшей откаткой электровозным транспортом.

- Осуществляется крепление, вентиляция и освещение ГРВ.

Стоимость общих основных расходов исходит из следующих технологических операций:

1) проходка

2) крепление

3) откатка

4)вентиляция

По видам работ на проходку ГРВ определяются затраты электроэнергии на следующие технологические операции: производство сжатого воздуха компрессорными установками для бурения шпуров перфораторами и погрузку породы породопогрузочными машинами, электровозная откатка; и вспомогательные нужды - вентиляция и освещение ГРВ. Соответственно, общие затраты электроэнергии составит сумма затрат электроэнергии на технологические операции и вспомогательные нужды.

Исходный расчет основных расходов приведен по статьям "Основная заработная плата", "Дополнительная заработная плата", "Отчисления на социальные нужды", "Материалы", "Амортизация", " Износ", "Услуги". Цены указаны в масштабе 1992 г.

1. Расчёт основных расходов на проходку.

Основные расходы на проходку Сп находятся по формуле:

СП [руб/м], см где: Тпр- норма времени на проходку 1м горной выработки (пункт 1. табл. 1) [ч/м]; Спр - норма основных расходов на проходку (пункт 4. табл. 1) [руб/см]; ^м - количество часов в смейе (^м = 6 часов/смену). Аналогично находятся основные расходы на1 крепление ГРВ.

Расчетные значения основных расходов на проходку и крепление ГРВ приводятся в табл.1.

2. Расчет основных расходов на вентиляцию и откатку,

Основные расходы на вентиляцию находятся по формуле: Ст Лм См =--п, см где: См - основные расходы на вентиляцию, руб/м;

Ст - нормы основных расходов на вентиляцию (табл.34 [33]; ), руб/машиносмену;

Хм - общее время проходки и крепления 1м горной выработки (табл. 1), ч/м; п - количество вентиляторов в ГРВ, которое рассчитывается по [29] и сведено в табл.3. см где: СТот - нормы основных расходов на откатку, руб/машино-смену; от - время откатки, ч/м.

Результаты расчетов основных расходов на вентиляцию и откатку приводятся в табл.2.

NN п/п N Табл. ссн, (СНОР) Площадь Сечения ГВ, м2 Категория пород и бурииости

IX XI хзп XIV XVI XVIII

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 91 Нормы времени на проходку горизонтальных выработок, [ч/м]

5,1-6,0 4,79 5,34 6,16 6,63 7,84 9,46

6,1-7,0 5,29 5,89 6,78 7,29 8,59 10,43

7,1-9,0 5,87 6,53 7,52 8,08 9,53 11,46

2 96 стлб.8 Нормы времени на крепление горизонтальных выработок деревом, [ч/м]

5,1-6,0 1,68 1,68 1,68 1,82 1,82 1,82

6,1-7,0 1,68 1,68 1,68 1,82 1,82 1,82

7,1-9,0 1,95 1,95 1,95 2,09 2,09 2,09

3 Общее время проходки и крепления (п. 1+п.2), [ч/м]

5,1-6,0 6,47 7,02 7,84 8,45 9,55 11,28

6,1-7,0 6,97 7,57 8,46 9,11 10,41 12,25

7,1-9,0 7,82 8,48 9,47 10,17 11,62 13,55

4 (16) Норма основных расходов на проходку, [руб/см]

5,1-6,0 40605 40605 39536 39536 39536 37558

6,1-7,0 39449 39449 39272 39272 39272 38879

7,1-9,0 39923 39923 38607 38607 38607 37354

5 Основные расходы на проходку (С„), [руб/м]

5,1-6,0 32416 36138 40590 43687 51660 59216

6,1-7,0 34781 38726 44377 47715 56224 67585

7,1-9,0 39058 43450 48387 51991 61321 71346

6 (17) Нормы основных расходов на крепление, [руб/см]

5,1-6,0 32997 32997 32997 32997 32997 32997

6,1-7,0 32997 32997 32997 32997 32997 32997

7Д-9,0 31451 31451 31451 31451 31451 31451

7 Основные расходы на крепление (С*), [руб/м]

5,1-6,0 9239 9239 9239 10009 10009 10009

6,1-7,0 9239 9239 9239 10009 10009 10009

7,1-9,0 10222 10222 10222 10955 10955 10955

8 Общие основные расходы на проходку и крепление (п.5+п.7), [руб/м]

5,1-^,0 41655 45377 49829 53696 61669 69225

6,1-7,0 44020 47965 53616 57724 66233 77594

7,1-9,0 49280 53672 58609 62946 72276 82301

Расчет основных расходов на вентиляцию и откатку табл.2

N П/п N табл. ссн, (СНОР) Площадь Категория пород по буримости

Сечения ГВ, м2 IX XI XIII XIV XVI XVIII

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 (34) Основные расходы на вентиляцию при Ь=50м, [руб/м]

5,1-6,0 4816 5225 5836 6290 7108 8396

6,1-7,0 5188 5635 6297 6781 7749 9118

7,1-9,0 5821 6312 7049 7570 8649 10086

2 Основные расходы на вентиляцию при Ь=350м, [руб/м]

5,1-6,0 11174 12123 13540 14594 16492 18482

6,1-7,0 12037 13074 14610 15733 17979 21156

7,1-9,0 13505 14645 16355 17564 20068 23401

3 Основные расходы на вентиляцию при Ь=700м, [руб/м]

5,1-6,0 23890 25919 28948 31202 35260 41648

6,1-7,0 18886 20513 22923 24685 28209 33194

7,1-9,0 21189 22978 25661 27558 31487 36716

4 Основные расходы на вентиляцию при Ь-1000м, [руб/м]

5,1-6,0 30248 32817 36652 39506 44644 52732

6,1-7,0 25735 27952 31236 33637 38439 45232

7,1-9,0 28873 31311 34967 37552 42906 50031

5 (35) Основные расходы на электровозную откатку, [руб/м]

5,1-6,0 4726 5128 5727 6173 6976 8240

6,1-7,0 5092 5530 6180 6655 7605 8949

7,1-9,0 5713 6195 6918 7429 8488 9898

6 Общие основные расходы на вентиляцию и откатку (п. 1+п.5), [руб/м]

5,1-6,0 9542 10353 11563 12463 14084 16636

6,1-7,0 10280 11165 12477 13436 15354 18067

7,1-9,0 11534 12507 13967 14999 17137 19984

7 Общие основные расходы на вентиляцию и откатау (п.2+п.5), [руб/м]

5,1-6,0 15900 17251 19267 20767 23468 26722

6,1-7,0 17129 18604 20790 22388 25584 30105

7,1-9,0 19218 20840 23273 24993 28556 33299

8 Общие основные расходы на вентиляцию и откатку (п.З+п.5), [руб/м]

5,1-6,0 28616 31047 34675 37375 42236 49888

6,1-7,0 23978 26043 29103 31340 35814 42143

7,1-9,0 26902 29173 32579 34987 39975 46614

9 Общие основные расходы на вентиляцию и откатку (п.4+п.5), [руб/м]

5,1-6,0 34974 37945 42379 45679 51620 60972

6,1-7,0 30827 33482 37416 40292 46044 54181

7,1-9,0 34586 37506 41885 44981 51394 59929

Расчет количества вентиляторов табл.3

Площадь Количество и тип вентиляторов сечения горной выработки, м2 При длине выработки, м

50 350 700 1000

5,1-6,0 16* 1а* За 4а

16 16 16

6,1-7,0 16 1а 2а За

16 16 16

7,1-9,0 16 . 1а 2а За

16 16 16

- а - вентилятор СВМ-6М; б - вентилятор ВМ-5

3. Общие основные расходы на проходку.

Общие основные расходы на проходку приведены в табл.4

Общие основные расходы на проходку горной выработки табл.4

NN п/п Площадь сечения горной выработки, м2 Категория пород по буримости

IX XI XIII XIV XVI XVIII

1 L=50m, [руб/м]

5,1-6,0 51197 55730 61392 66159 75753 85861

6,1-7,0 54300 59130 66093 71160 81587 95661

7,1-9,0 60814 66179 72576 77945 89413 102285

2 Ь=350м, [руб/м]

5,1-6,0 57555 62628 69096 74463 85137 95947

6,1-7,0 61149 66569 74406 80112 91817 107699

7,1-9,0 68498 74512 81882 87939 100832 115600

3 L=70( )м, [руб/м]

5,1-6,0 70271 76424 84504 91071 103905 119113

6,1-7,0 67998 74008 82719 89064 102047 119737

7,1-9,0 76182 82845 91188 97933 112251 128915

4 Ь=1000м, [руб/м]

5,1-6,0 76629 83322 92208 99375 113319 130197

6,1-7,0 74847 81447 91032 98016 112277 131775

7,1-9,0 83866 91178 100494 107927 123670 142225

4. Расчет удельных затрат электроэнергии на проходку горной выработки.

Стоимость произведенного сжатого воздуха на проходку 1м горной выработки определяется по формуле:

Смв = Я s 'We ,руб/м, qn - количество сжатого воздуха, требуемого для проходки 1м горной выработки, м3 /м;

WB - стоимость 1м3 сжатого воздуха, вырабатываемого своими силами. WB = 1,7 руб/м3.

Удельные затраты электроэнергии на вентиляцию рассчитывается по формуле: tCM где Смв -удельные затраты электроэнергии на вентиляцию, руб/м;

Ств - нормы расхода электроэнергии на вентиляцию при проходке горных выработок (табл.223 ,[34]), кВт-час на 1 машину; tM ~ общее время проходки и крепления 1м горной выработки (табл. 1), час/м; tcM - количество часов в смене, tcM=6 ч.; П - количество вентиляторов, выбирается по табл.3; Wa - стоимость 1 кВт-ч электроэнергии, вырабатываемой своими силами. Удельные затраты электроэнергии на откатку определяется по формуле: С То4 tMom

С Мо - ,- . tCM где Смо -удельные затраты электроэнергии на откатку, руб/м; tMOT - время откатки, ч/м;

Сю - нормы расхода электроэнергии на подземный транспорт, (т.224, [34]), кВт-час на 1 машино-смену.

Удельные затраты электроэнергии на освещение рассчитывается по формуле:

C0cB=W3*N0CB*t осв, где: Сосв -удельные затраты электроэнергии на освещение, руб/м;

N0cb - мощность, затрачиваемая на освещение [кВт], находится по формуле:

ЛГ L*Nce

JSoce — -•

1000' где: L - длина горной выработки, м;

NCB - мощность единичного светильника, Вт. NCB = 100 Вт; 1 - расстояние между светильниками, м. 1=1 Ом; tocB - время освещения, равное времени проходки и крепления (tM), (табл.1).

11

Расчетные значения удельных затрат электроэнергии на производство воздуха, вентиляцию, откатку и освещение приводятся в табл.5.

Общие удельные затраты электроэнергии на проходку ГРВ приведена в табл.6.

Расчет удельных затрат электроэнергии табл.5

N п/п Ытабл ССН,(СН ОР) Площадь сечения горной выработки »м2 Категория пород по буримости

IX XI XIII XIV XVI XVIII

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 248 Расход воздуха, [м^/м]

5,1-6,0 2966,70 3519,12 4357,98 4828,56 6056,16 7692,36

6,1-7,0 3451,74 4051,08 4971,78 5483,28 6813,18 8593,20

7,1-9,0 4112,46 4767,18 5790,18 6363,06 7856,64 9841,26

2 Стоимость производства воздуха, [руб/м]

5,1-6,0 5043 5983 7409 8209 10296 13077

6,1-7,0 5878 6887 8452 9322 11582 14608

7,1-9,0 6991 8104 9843 10817 13356 16730

3 223 Стоимость расхода электроэнергии на вентиляцию при Ь=50м, [руб/м]

5,1-6,0 1848 2013 2244 2409 2739 3234

6,1-7,0 1997 2162 2426 2607 2970 3498

7,1-9,0 2244 2426 2706 2904 3317 3878

4 Стоимость расхода электроэнергии на вентиляцию при Ь=350м, [руб/м]

5,1-6,0 5264 5709 6386 6881 7772 9174

6,1-7,0 5676 6155 6881 7409 8481 9966

7,1-9,0 6369 6897 7706 8283 9455 11022

5 Стоимость расхода электроэнергии на вентиляцию при Ь=700м, [руб/м]

5,1-6,0 12095 13134 14619 15807 17853 21087

6,1-7,0 9356 10164 11352 12227 13976 16434

7,1-9,0 10494 11385 12705 13645 15593 18183

6 Стоимость расхода электроэнергии на вентиляцию при Ь= 1000м, [руб/м]

5,1-6,0 15510 16830 18794 20262 22902 27044

6,1-7,0 13035 14157 15824 17028 19470 22902

7,1-9,0 14619 15857 17705 19025 21731 25344

7 224 Стоимость расхода электроэнергии на откатку, [руб/м]

5,1-6,0 660 710 792 858 974 1155

6,1-7,0 710 776 858 924 1056 1254

7,1-9,0 792 858 957 1040 1188 1386

8 Стоимо сть расхода электроэнергии на освещение при 1>50м, [руб/м]

5,1-6,0 53 58 65 70 79 93

6,1-7,0 58 62 70 75 86 102

7,1-9,0 65 70 78 84 96 112

13

Продолжение табл.5

N. п/п №абл ссн,(снор) Площадь сечения горной выработки, м2 Категория пород по буримости

IX XI XIII XIV XVI XVIII

1 2 3 4 5 6 7 8 9

9 Стоимость расхода электроэнергии на освещение при Ь=350м, [руб/м]

5,1-6,0 374 405 453 488 552 651

6,1-7,0 403 437 489 526 601 707

7,1-9,0 452 490 547 587 671 783

10 Стоимость расхода электроэнергии на освещение при Ь=700м, [руб/м]

5,1-6,0 747 811 906 976 1103 1303

6,1-7,0 805 874 977 1052 1202 1415

7,1-9,0 903 979 1094 1175 1342 1565

11 Стоимость расхода электроэнергии на освещение при Ь=1000м, [руб/м]

5,1-6,0 1068 1158 1294 1394 1576 1861

6,1-7,0 1150 1249 1396 1503 1718 2021

7,1-9,0 1290 1399 1563 1678 1917 2236

Общие удельные затрат электроэнергии на проходку ГРВ. табл.6

N п/п Площадь сечения горной выработки, м2 Категория пород по буримости

IX XI XIII XIV XVI XVIII

1 3 4 5 6 7 8 9

1 Ь=50м, [руб/м]

5,1-6,0 7604 8764 10510 11546 14088 17559

6,1-7,0 8643 9887 11806 12928 15694 19462

7,1-9,0 10092 11457 13584 14845 17957 22106

2 Ь=350м, [руб/м]

5,1-6,0 11341 12807 15040 16436 19594 24057

6,1-7,0 12667 14255 16680 18181 21720 26535

7,1-9,0 14604 16349 19053 20727 24670 29921

3 Ь=700м, [руб/м]

5,1-6,0 18545 20638 23726 25850 30226 36622

6,1-7,0 16749 18701 21639 23525 27816 33711

7,1 "9,0 18277 21326 25599 26677 31479 37864

4 Ь=1000м, [руб/м]

5,1-6,0 22281 24681 28289 30723 35748 43137

6,1-7,0 20773 23069 26530 28777 33826 40785

7,1-9,0 23692 26218 30068 32560 38192 45696

По данным расчетам на рис. 1-9 построены графики зависимости общих основных расходов и удельных затрат электроэнергии на проходку ГРВ от длины горной выработки, категории пород и площади сечения ГРВ.

Рис.2 График зависимости удельных затрат электроэнергии при проходке ГРВ от длины выработки площадь сечения ГРВ-9,0 м2, категория пород - ХУЩ). Удельные затраты электроэнергии: а- на производство сжатого воздуха; Ь - вентиляцию; с - откатку; (1-освещение.

Рис.4 График зависимости стоимости основных расходов на проходку ГРВ от категории проходимых пород длина горной выработки - 1000 м, площадь сечения 9,0 м2). Стоимость основных расходов: а - на проходку, Ь - вентиляцию, с - крепление, д - откатку.

Рис.5 График зависимости удельных затрат электроэнергии на проходку ГРВ от категории проходимых пород. длина выработки - 1000 м, площадь сечения 9,0 м2). Удельные затраты электроэнергии: а - на вентиляцию, Ь - производство воздуха, с - освещения, 4 - апсатку.

А х,х Д8, Г

Рис.6 График зависимости стоимости общих основных расходов и стоимости общих удельных расходов электроэнергии на проходку ГРВ категории проходимых пород (длина выработки 1000 м, площадь сечения - 9,0 м2). а - стоимость общих основных расходов, Ь - стоимость общего удельных затрат электроэнергии.

Рис.7 График зависимости стоимости основных расходов на проходку ГРВ от площади поперечного сечения ГРВ длина выработки - 1000 м, категория пород - XVIII). Стоимость основных расходов: а- на проходку, Ь - вентиляцию, с - крепление, (1 - откатку.

Результаты расчетов, приведенные в табл. 1-6, и построенные на их основании графики основных расходов и затрат электроэнергии, показывают, что удельные затраты электроэнергии занимают значительную часть в общих затратах на проходку. Так, при проходке горной выработки длиной 1000 м по породам XVIII категории в сечении горной выработки 7,1-9,0 м удельные затраты электроэнергии, выработанной своими силами, составляют максимально 32% от общих основных расходов на проходку из условий проведения работ.

Для предоставления результатов расчета удельных затрат электроэнергии в ценах текущего года используются коэффициенты индексации. Последние имеют свои определенные значения для различных работ и статей расходов. По данным обобщения за IV квартал ГП «Геолэкспертиза» принимает для расчетов в ценах текущего года следующий диапазон значений коэффициентов индексации - от 0.090 до 0.208. Принимается среднее значение 0.149.

Ниже приводятся таблицы с проиндексированными значениями результатов расчета удельных затрат электроэнергии (цены текущего года).

Общие затраты на проходку

Табл.7

N п/п Площадь сечения горной выработки, м2 Категория пород по буримости

IX XI XIII XIV XVI. XVIII

1 3 4 5 6 7 8 9

1 Ь=50м, [руб/м]

5,1-6,0 7628,35 8303,77 9147,41 9857,69 11287,20 12793,29

6,1-7,0 8090,70 8810,37 9847,86 10602,84 12156,46 14253,49

7,1-9,0 9061,29 9860,67 10813,82 11613,81 13322,54 15240,47

2 Ь=350м, [руб/м]

5,1-6,0 8575,70 9331,57 10295,30 11094,99 12685,41 14296,10

6,1-7,0 9111,20 9918,78 11086,49 11936,69 13680,73 16047,15

7,1-9,0 10206,20 11102,29 12200,42 13102,91 15023,97 17224,40

3 Ь=700м, [руб/м]

5,1-6,0 10470,38 1 11387,18 12591,10 13569,58 15481,85 17747,84

6,1-7,0 10131,70 11027,19 12325,13 13270,54 15205,00 17840,81

7,1-9,0 11351,12 12343,91 13587,01 14592,02 16725,40 19208,34

4 Ь=1000м, [руб/м]

5,1-6,0 11417,72 12414,98 13738,99 14806,88 16880,06 19399,35

6,1-7,0 11152,20 12135,60 13563,77 14604,38 16729,27 19634,48

7,1-9,0 12496,03 13585,52 14973,61 16081,12 18426,83 21192,27

Общие затраты электроэнергии на проходку.

Табл.8

NN п/п Площадь сечения горной выработки, м2 Категория пород по буримости

IX XI XIII XIV XVI XVIII

1 Ь-50м, руб/м]

5,1-6,0 857,64 1305,84 1565,99 1720,35 2099,11 2616,29

6,1-7,0 1325,05 1513,86 1804,10 1974,74 2393,79 2965,61

7,1-9,0 1545,25 1752,24 2074,21 2266,45 2737,90 3366,49

2 Ь=350м, [руб/м]

5,1-6,0 1689,81 1908,24 2240,96 2448,96 2919,51 3584,49

6,1-7,0 1924,62 2164,70 2530,32 2757,43 3291,67 4019,49

7,1-9,0 2217,54 2481,00 2889,09 3142,87 3738,14 4530,92

3 ]>700м, [руб/м]

5,1-6,0 2763,21 3075,06 3535,17 3851,65 4503,67 5456,68

6,1-7,0 2532,84 2827,15 3269,21 3553,69 4199,97 5088,71

7,1-9,0 2899,36 3222,58 3715,45 4029,42 4752,68 5714,43

4 Ь=1000м, [руб/м]

5,1-6,0 3319,87 3677,47 4215,06 4577,73 5326,45 6427,41

6,1-7,0 3132,42 3477,98 3997,97 4336,24 5095,46 6142,74

7,1-9,0 3571,65 3951,48 4530,33 4905,99 5752,92 6881,40

Вывод: на основании полученных по нормативным данным результатов расчета можно утверждать, что удельные затраты электроэнергии на проходку 1м горноразведочной выработки могут являться одним из важнейших критериев оптимизации ведения геологоразведочных работ.

Поэтому проведение исследований й разработка методики определения удельных затрат электроэнергии на проходку горно-разведочной выработки является актуальной задачей.

Работа выполнена на основе научных исследований, проведенных в 1977-1987 гг., экспериментальных учетных данных.

Цель работы. Целью работы является разработка и экспериментально-теоретическое обоснование методики определения удельных затрат электроэнергии на горноразведочные выработки на базе расчетно-аналитического метода. Это позволит осуществить прогнозирование и контроль эффективности использования электроэнергии на проходку ГРВ, определить необоснованный ее расход вследствие нерационального использования технологического оборудования. Также позволит определить наиболее эффективную организацию ведения работ на основе минимизации расхода энергии, определенной расчетно-аналитическим методом.

Основные задачи исследований. Выполнение поставленной цели достигается решением следующих задач:

1. Проведение анализа и обобщение методических разработок по определению энергоемкости производственных процессов в промышленности с целью выбора приемлемого метода для расчета удельных затрат электроэнергии.

2. Разработка аналитической модели по определению удельных затрат электроэнергии на проходку горно-разведочныхвыработок для определенных условий.

3. Экспериментальные исследования удельных затрат электроэнергии на технологический процесс проходки горных выработок и мощности, потребляемой оборудованием при выполнении технологических операций процесса, входящих составляющими в аналитическую модель.

4. Регрессионный анализ экспериментальных данных с целью оценки математической модели расчета удельных затрат электроэнергии и внесения, при необходимости, корректив в математические зависимости.

5. Разработка математической модели определения удельных затрат электроэнергии на проходку ГРВ и ее оценка по результатам проведенным экспериментальных исследований и отчетных данных.

6. Составление программы расчета на ЭВМ технолбгических удельных затрат электроэнергии на проходку горно-разведочныхвыработок.

Методика исследований.

Базой решения поставленных задач являются результаты анализа теоретических и экспериментальных работ, проводимых в этой области. На его основе определено направлений теоретический и экспериментальных исследований удельных затрат электроэнергии на проходку ГРВ.

Экспериментальные исследования проведены с использованием современной электроизмерительной аппаратуры и их результаты явились основой оценки математических моделей удельных затрат электроэнергии, ее элементов. В теоретических разработках, обработке результатов исследований и при оценке математических моделей использовались методы математического анализа и математической статистики.

Научная новизна.

На основании теоретических и экспериментальных исследований автором впервые:

- разработана математическая модель определения удельных затрат электроэнергии на метр проходки горно-разведочныхвыработок в зависимости от технологии проходки, горно-геологических условий и применяемого технологического оборудования.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается тем, что результаты, полученные по аналитическим зависимостям и при экспериментальных исследованиях, имеют высокую сходимость. Оценка математических моделей по критерию Фишера позволяют сделать вывод об их адекватности результатам исследований.

Практическая и научная ценность.

Практическая и научная ценность работы заключается в следующем:

- разработаны математические рекомендации по определению удельного расхода электроэнергии на 1 м проходки горно-разведочных выработок;

- данные рекомендации позволяют теоретически обоснованно осуществлять планирование потребления электроэнергии и анализ эффективности ее использования при проведении горно-разведочных работ, что дает возможность наметить пути снижения энергоемкости;

- определенные по методике удельные затраты электроэнергии позволяют получить величину средней мощности технологического оборудования, и на ее основе осуществить оптимальный выбор участковых трансформаторов и ДЭС, сечений электрических проводов и кабелей, коммутационной аппаратуры;

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, студентов и аспирантов МГГА в 1999 г.

Реализация работы. методика определения удельных затрат электроэнергии используется при чтении лекций студентам и на ФПК при МГТА.

Выводы по третьей главе

1. В результате проведенных экспериментальных исследований удельных затрат электроэнергии в производственных условиях было подтверждена адекватность эмпирических уравнений, приведенных во второй главе экспериментальным данным, что показывает применимость данных расчетов для геологоразведочных работ.

2. Сравнительный анализ результатов расчета показал высокую сходимость расчетных и фактических удельных затрат.

Глава 4 Определение удельных затрат электроэнергии с использованием ЭВМ.

Формулы определения удельных затрат Электроэнергии на процессы горнопроходческого цикла были положены в основу программы расчета удельных затрат энергии на ЭВМ.

Поставленная задача была решена с учетом:

-разнообразия применяемых в геологоразведке подземных горных выработок;

-возможности поэлементного анализа затрат электроэнергии; -удобства работы пользователя.

Созданная программа в среде Ма^сад 7. Программа предназначена для расчета удельных затрат электроэнергии на проходку подземных горных выработок, горизонтальных и наклонных, геологоразведочных сечений и с использованием применяемого в геологоразведке горнопроходческого оборудования. Аналитические зависимости охватывают весь спектр операций горнопроходческого цикла и горных работ вообще, которые могут встретиться на практике: -общешахтный водоотлив; -бурение шпуров перфораторами; - погрузка горной массы; -местное проветривание; -общешахтное проветривание; -уборка породы скрепером; -электровозная откатка породы; -клегьевой подъем горной массы.

Учитывается также затраты электроэнергии на освещение, входящие в общий баланс энергопотребления.

Так как в конкретных случаях отдельные операции могут отсутствовать (например, для штольни - общешахтный водоотлив и клегьевой подъем), пользователь может по своему усмотрению формировать набор операций горнопроходческого цикла для своего рассчитываемого слуЧая. При значительных расхождениях Между результатами расчета по методике и фактическими данными, имеется возможность поэлементного анализа затрат электроэнергии, а для такой энергоемкой операции как общешахтный водоотлив - его уточнительного расчета. В качестве результата своей работы программа позволяет получить на экран (и на печать) затраты электроэнергии на ведение горных работ, отнесенные к 1 м проходки горной выработки, на интервале проходки, характеризующимся постоянством свойств пород, применяемого оборудования и структуры проходческого цикла.

86

В связи с большим количеством исходных данных и необходимостью их корректировки при переходе к другой выработке или другому интервалу той же выработки, программа позволяет редактировать интересующие значения, от которьпс зависит выполнение работ.

Ограничение на выполнение программы определяется в основном областью применения формул из методики. Последние ориентированы, главным образом, на применяемую в настоящее время в горно-разведочном деле технику и технологию.

Программа представлена в табл. 16 Приложений.

Заключение

В результате анализа предшествующих работ в направлении данной темы была сформулирована цель и поставлены задачи, которые были решены путем:

- сравнительного анализа на примере расчета затрат на проходку по справочным данным;

- теоретических исследований с составлением аналитических уравнений;

- экспериментальных и производственных исследований;

- исследования на ЭВМ.

Выполненные на данной основе исследования удельных затрат электроэнергии как критерия оптимизации, позволили сделать следующие основные научные выводы и практические рекомендации:

1) Удельные затраты электроэнергии на ведение горно-разведочных работ являются одНим из критериев оптимизации проходки.

2) На основании полученных расчетно-аналитических уравнений и математической модели расчета удельных затрат электроэнергии на проходку горно-разведочных выработок составлена программа на ЭВМ, позволяющая оптимизировать проходку с точки зрения минимизации энергозатрат.

3) Разработана и решена аналитическая модель по формированию технологических, производственных И проектируемых удельных затрат электроэнергии на проходку на основе расчетной модели.

4) Методические рекомендации по определению удельного расхода электроэнергии на проходку горно-разведочных выработок используются при чтении лекций студентам и на ФПК при МГТА. Произведен расчет затрат по математической модели и осуществлено сравнение аналитического расчета с экспериментальными данными производственных исследований.

88

Защищаемые положения

1. Удельные затраты электроэнергии на проходку горно-разведочных выработок являются одним из критериев оптимизации проходки.

2. Удельный расход электроэнергий на бурение шпуров перфораторами и погрузку породы погрузочными машинами зависит от протяженности и сечения горно-разведочных выработок, диаметра магистрального трубопровода, расхода воздуха пневмопотребипгелями, параметров атмосферного воздуха и утечек по длине трубопровода и должен рассчитываться по следующим формулам: ^

3. Удельный расход электроэнергии на работу вентиляторов местного и шахтного проветривания зависит от длины и диаметра вентиляционного трубопровода, скорости движения воздуха в трубопроводе, площади сечения ГРВ, времени работы вентиляторов и должен рассчитываться по следующим формулам:

1. Аладинская Г.К. Экспериментальные исследования некоторых вопросов работы бурильной колонны. Диссертация на соискание научной степени к.т.н. - М., 1976.

2. Алексеев В.В., Брюховецкий О.С. Горная механика: Учебник для ВУЗов. -М.: Недра, 1995.

3. Алексеев В.В., Гланц A.A. Оптимизация работы геологоразведочного пневматического оборудования. М.: Недра, 1982.

4. Алексеев В В., Наугольнов С.Н. Опыт работы Аксаутской ГРП по уменьшению удельного расхода электроэнергии на проходку геологоразведочных выработок. Передовой научно-производственный опьгг геологоразведочных организаций. Вып. 19. М.: ВИЭМС, 1978.

5. Алексеев ВВ., Наугольнов С.И. Опьгг центрального обеспечения энергией горноразведочных работ в Кочбулагской ГРП. Передовой научно-производственный опыт геологоразведочных организаций. Вып. 10. М.: ВИЭМС, 1980

6. Алексеев В.В., Наугольнов С.И., Егоров С.Ю. и др. Разработка методики нормирования и технологических норм расхода электроэнергии на горнопроходческие геологоразведочные работы.-М.: МГРИ, 1989.

7. Алексеев В.В., Наугольнов С.И., Егоров С.Ю. Расчет энергозатрат на проведение горизонтальных горно-разведочных выработок. Передовой научно-производственный опыт геологоразведочных организаций. Выпуск 18. ВИЭМС. М. 1984.

8. Ахмет В.М., Грабчак Л.Г. Интенсификация горно-разведочного производства, М.: Недра,1987.

9. Вознесенский В. А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М.: Финансы и статистика, 1981.

10. ГавичИ.К. Гидрогеодинамика. -М.: Недра, 1988.

11. И. Гойхман В.М., Миновский Ю.П. Регулирование электропотребления и экономия электроэнергии на угольных шахтах. М.: Недра, 1988.

12. Грабчак Л.Г., Брылов С.А., Комащенко В.Й. Проведение горно-разведочных выработок и основы разработки месторождений полезных ископаемых: Учебник для ВУЗов. М.: Недра,1988.г

13. Евневич A.B. Горные транспортные машины. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по горному делу ГОСГОРТЕХИЗДАТ, 1963.

14. Жернаков А.П. О влиянии давления на выхлопе на некоторые параметры пневмодвигателей. Изв. ВУЗов. «Геология и разведка» №4, 1975.

15. Инструктивные указания по составлению проектов Проветрйвания подземных разведочных выработок. -М.: изд. ЦНИГРИ, 1979.

16. Инструкция № 20/9-VII о порядке составления отчета «О выполнении норм и заданий по среднему снижению норм расхода топлива, теплоэнергии и электроэнергии» по форме П-СН.

17. Инструкция по нормированию топливной и электрической энергии на предприятиях электротехнической промышленности. Л., 1973.

18. Кардыш В.Г., Мурзаков Б.В., Окманский АС. Энергоемкость бурения геологоразведочных скважин. -М.: Недра, 1984.

19. Картавый Н.Г., Топорков А.А. Шахтные стационарные установки. М.: Недра, 1978.

20. Мирочник С.Г. Нормирование электрооборудования в промышленности. Кишинев, 1979.

21. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. -М.: Машиностроение, 1961.

22. Мухтаров Г.Г., Рогинский В.М. Проведение горизонтальных разведочных выработок. М: Недра, 1984.

23. Нормирование топливно-энергетических ресурсов и регулирование режимов потребления (сб. инструкций) / под ред. Дегтярева В.В. М.: Недра, 1983.

24. Олейников В.К. Анализ и планирование электропотребления на горных предприятиях. -М.: Недра, 1983.

25. Основные положения по нормированию расхода топлива, тепловой и электрической энергии в йародном хозяйстве. М.: Атомиздат, 1980.

26. Парнас Ю.А. Методические указания по нормированию расхода топливно-энергетических ресурсов на геологоразведочных работах.

27. Правила пользования электрической и тепловой энергией. М.: Энергоатомиздат, 1982. 18. Пустыльник Е.Н. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. - М.: Наука, 1968.

28. Расчет числа вентиляторов на проходку горно-разведочных выработок. ВИЭМС. М. 1994.

29. Рациональное использование и нормирование расходов электроэнергии. Материалы семинара. Московский дом научно-технической пропаганды им. Ф. Э. Дзержинского. - М. 1975.

30. Румшийский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971.

31. Сальников А.Х., Шевченко Л.А. Нормирование и экономия топливно-энергетических ресурсов. -М.: Энергоатомиздат, 1986.г

32. Сборник норм основных расходов (СНОР) на геологоразведочные работы. М.: ВИЭМС, 1996.

33. Сборник сметных норм (ССН) на геологоразведочные работы. Выпуск 4. Горноразведочные работы.-М.: ВИЭМС, 1992.91

34. Серов В.И., Миновский Ю.М. Методика определения норм расхода электроэнергии по производственному объединению угольной промышленности (при подземной добыче угля). ИГД им. Скочинского. М., 1981.

35. Тайц A.A. Применение математических методов при нормировании удельных расходов электроэнергии в промышленности. Уч. пособие для студентов экономических специальностей. - М., 1973.

36. Чулков H.H., Чулков А.Н. Электрификация карьеров в задачах и примерах. М.: Недра, 1976.

37. Шишкин Н.Ф., Миновский Ю.М., Антонов В.Ф. и др. Электроснабжение шахт, разрабатывающих крутые пласты. -М.: ЦНИЭИуголь, 1976.

38. Шулйка В.П., Громыко A.A. и др. Экономико-математические зависимости при подземной разработке маломощных урановых месторождений. М.: Энергоиздат, 1982.

39. Электрооборудование и электроснабжение горнорудных предприятий. Под общ. ред. Виноградова B.C. М.: Недра, 1983.