автореферат диссертации по транспорту, 05.22.10, диссертация на тему:Оптимизация структуры парка подвижного состава карьерного автомобильного транспорта с учетом санитарно-экологических требований

/ 'X ¿^

/ V:/ «У и

Московский государственный автомобильно-дорожный институт

(технический университет)

На правах рукописи

АСАЙНОВ Кайролла Адилханович

ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ ПАРКА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА КАРЬЕРНОГО АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА С УЧЕТОМ САНИТАРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ

Специальность: 05.22.10 - "Эксплуатация автомобильного транспорта"

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: д.т.н., проф. Миротин Л.Б.

Москва 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................4

Глава 1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1. Состояние транспортных систем карьеров Казахстана....................................9

1.2. Влияние карьерного автомобильного транспорта на окружающую среду и условия труда.....................................................................................................................16

1.3. Законодательно-нормативное регулирование экологической и производственной безопасности горнорудного транспорта в Казахстане.....34

1.4. Мероприятия по обеспечению экологической и производственной безопасности карьерного автомобильного транспорта..............................................36

1.5. Анализ методических основ оптимизации структуры

парка карьерных автосамосвалов............................................................................................41

1.6. Выводы по первой главе......................................................................................................54

Глава 2. ОПТИМИЗАЦИЯ ВЫБОРА ТИПА КАРЬЕРНОГО АВТОСАМОСВАЛА С УЧЕТОМ ТРЕБОВАНИЙ ПРИРОДО-И ТРУДООХРАННОГО ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

2.1. Установление целей оптимизации работы

карьерного автомобильного транспорта..............................................................56

2.2. Особенности формирования структуры парка

карьерных автомобилей..................................................................................................и

2.3. Методика определения затрат предприятия на обеспечение производственной и экологической

безопасности автотранспортной системы карьера................................................75

2.4. Экономико-математическая модель выбора оптимального типа автосамосвала...............................................................................................................................84

2.5. Выводы по второй главе...........................................................................................91

Глава 3. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ АВТОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ ОБСТАНОВКУ И УСЛОВИЯ ТРУДА В КАРЬЕРЕ (на примере карьера Сарбай АО "Соколово-Сарбайское ГПО")

3.1. Особенности формирования и перспективы

развития транспортной системы карьера Сарбай...............................................93

3.2. Затраты предприятия на возмещение ущерба, наносимого автомобильным транспортом окружающей среде и

здоровью работающих............................................................................................101

3.3. Затраты предприятия на мероприятия по обеспечению производственной и экологической безопасности автотранспортной системы карьера Сарбай........................................................Юб

3.4. Определение области эффективного применения

дизель-троллейвозов в карьере Сарбай...............................................................1Ь

3.5. Выводы по третьей главе........................................................................................115

Глава 4. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДИКИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО ТИПА КАРЬЕРНОГО АВТОСАМОСВАЛА

4.1. Программная реализация методики выбора типа карьерных автосамосвалов с учетом санитарно-экологических требований..................116

4.2. Результаты сравнения вариантов применения

авто самосвалов с дизельным и дизель-троллейным приводом......................120

4.3. Выводы по четвертой главе...........................................................................127

Общие ВЫВОДЫ..............................................................................................................128

Литература.................................................................................................................130

Приложения.............................................................................................................138

ВВЕДЕНИЕ

Выбор карьерного автомобильного транспорта в качестве объекта исследования обуславливается значимостью горнодобывающей отрасли в структуре промышленного производства Казахстана. Экспорт минерального сырья и продуктов его переработки является одним из основных источников валютных поступлений в бюджет страны. По данным за 1998 год в горнодобывающей промышленности республики занято 37% трудовых ресурсов и 42% основных фондов.

В силу своей экономичности и безопасности широкое распространение в области добычи минерального сырья получил открытый способ разработки месторождений. Одним из приоритетных направлений развитие науки и производства в области открытых горных работ на современном этапе является решение проблем транспорта горной массы [84]. В современных экономических условиях, когда горные предприятия вынуждены функционировать с учетом спроса на минеральное сырье, экономический аспект в организации и управлении горно-транспортными работами является одним из решающих факторов [7]. В этой связи проблема оптимизации функционирования карьерного транспорта является актуальной.

Наиболее приспособленный к сложным горнотехническим условиям карьеров вид транспорта - автомобильный осуществляет 70% перевозок горной массы. При этом, основным недостатком данного транспорта являются высокие эксплуатационные расходы, достигающие до 50% себестоимости добычи руды [38, 48, 59].

Создание и широкое внедрение автосамосвалов нового поколения с электромеханической трансмиссией и грузоподъемностью до 180 т, характеризующихся высокими динамическими качествами, позволяет существенно расширить сферу рационального применения автомобильного транспорта на открытых разработках.

В мировой практике карьерных разработок применяются, в основном, автосамосвалы с дизельными энергетическими установками, являю-

щимися источниками значительных выбросов загрязняющих веществ. В условиях карьера затруднено рассеивание вредных примесей в воздухе. Это приводит к созданию значительных по объему зон, где не соблюдаются требования к содержанию загрязняющих веществ и пыли на рабочих местах. Помимо выбросов и пыли автомобили являются также источниками шума, вибрации, теплового загрязнения воздуха, что наряду с неблагоприятными климатическими факторами являются причинами возникновения вредных условий труда.

С неблагоприятными условиями труда связан высокий уровень профессиональных заболеваний и потерь трудоспособности. Временная или устойчивая потеря трудоспособности приводит к значительным потерям рабочего времени, затратам на оплату больничных листов, проведение профилактических мероприятий и выплату пенсий.

В процессе эксплуатации автомобилей образуется значительное количество твердых и жидких отходов. Предприятия несут затраты на их утилизацию, что также отражается на финансовых показателях. При оценке эффективности мероприятий, направленных на совершенствование автотранспортной системы карьеров, необходимо учитывать расходы, связанные также с необходимостью периодической остановки производства для проветривания в периоды сверхнормативных загрязнений атмосферы, затраты на приобретение, эксплуатацию проветривающих устройств и оборудования для пылеподавления. Для некоторых крупных карьеров потери от простоев составляют до 3 млн. м3 горной массы в год [70, 73].

Общая тенденция развития открытой добычи полезных ископаемых связана с интенсификацией работ с ростом глубины разработок. Это обусловливает более высокий уровень концентрации горной техники, дальнейшее ухудшение условий рассеивания в атмосфере вредных веществ.

Если ранее финансирование мероприятий по обеспечению нормативного уровня производственной и экологической безопасности осущест влялось за счет государственных средств, то в настоящее время эти расходы несут сами предприятия. Законодательное усиление роли экономиче-

ских инструментов регулирования трудо-и природоохранных отношений в Республике Казахстан оказывает все большее влияние на финансовое состояние горнодобывающих предприятий и обуславливает, в частности, необходимость учета гигиенических и экологических характеристик транспортных средств при проведении оптимизационных расчетов по выбору типа подвижного состава.

Практика формирования парка транспортных средств карьеров опирается на научные принципы и теоретические разработки, базирующиеся на оптимизации по незначительному числу показателей. В число неучтенных показателей входят и затраты предприятия на обеспечение требований санитарного и экологического законодательства, что может привести к повышению непроизводственных затрат, к значительным и неоправданным простоям по условиям труда и, в целом, к снижению эффективности производства.

Таким образом, решение проблем формирования эффективных транспортных систем зависит не только от выбора рационального сочетания и численного соотношения горного и транспортного оборудования с точки зрения достижения максимальной производительности, но и от гигиенических параметров оборудования.

Вышеуказанное предопределило постановку и решение проблемы разработки методов оптимизации работы автотранспортных систем карьеров с учетом социально приемлемого уровня их производственной и экологической безопасности.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности автотранспортных систем карьеров на основе оптимизации выбора типа подвижного состава с учетом обеспечения нормативного уровня производственной и экологической безопасности.

Основная идея работы заключается в том, что производственная и экологическая безопасность транспортных систем карьеров рассматриваются как фактор, оказывающий корректирующее воздействие на эффективность деятельности предприятия.

Основные задачи исследования:

1. Выполнить анализ современного состояния вопроса оптимизации структуры парка автотранспортных средств карьеров, проблем его производственной и экологической безопасности.

2. Разработать методику определения затрат предприятия на мероприятия по обеспечению производственной и экологической безопасности автотранспортной системы карьера.

3. Разработать методику выбора оптимального типа карьерного автомобиля с учетом факторов обеспечения требований санитарного и экологического законодательства Республики Казахстан.

4. Произвести оценку затрат предприятия на возмещение ущерба, наносимого карьерным автомобильным транспортом окружающей среде и здоровью работающих, а также определить динамику его изменения в условиях действия нового законодательства Республики Казахстан в области охраны труда и экологии.

5. Оценить эффективность методики выбора оптимального типа карьерного автомобиля с учетом санитарно-экологических требований.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались: методы теории открытой разработки; методы теории выбора и принятия решений; методы технико-экономического анализа.

На защиту выносится:

- методика определения затрат предприятия на мероприятия по обеспечению производственной и экологической безопасности автотранспортной системы карьера;

- методика выбора оптимального типа карьерного автомобиля с учетом обеспечения требований санитарного и экологического законодательства Республики Казахстан.

Научная новизна результатов работы заключается в предложенном подходе к выбору оптимальных автотранспортных систем карьеров, обеспечивающем всестороннее рассмотрение объекта с учетом факторов обеспечения производственной и экологической безопасности.

Практическая ценность выполненной работы заключается в разработке: методики выбора оптимальной автотранспортной системы карьера на базе комплексного учета затрат на соблюдение санитарно-экологических требований. Разработанные методы и алгоритмы могут быть использованы при разработке программ для решения отдельных производственных задач при проектировании и планировании развития автотранспортных комплексов карьеров, в конкретных исследованиях с последующим внедрением.

Реализация работы. Результаты исследования использованы при проектировании автотранспортной системы карьера "Итауз" АО "Корпорации Казахмыс".

Апробация. Основные положения диссертационной работы докладывались на заседаниях кафедры "Автомобильный транспорт" Жезказган-ского университета в 1995 г.; на заседаниях кафедры управления Московского государственного автомобильно-дорожного института (технического университета) в 1996-1999 г.г.; на 55, 56 и 57-й научно-методических и научно-практических конференциях МАДИ-ТУ в 1997-1999 г.г.; Международной научно-технической конференции, посвященной 150-летию освоения Жезказганского месторождения "Проблемы освоения, разработки и переработки полезных ископаемых на месторождениях Жезказганского региона", Жезказган, 1997 г.; 2-ой Международной конференции "Логистика и бизнес 98", Москва, 1998 г.; Научной конференции молодых ученых и студентов "Реформы в России и проблемы управления", Москва, 1998 г.

Публикации. По теме диссертации опубликованы четыре статьи.

Работа выполнена в Московском государственном автомобильно-дорожном институте (техническом университете).

1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 1.1. Состояние транспортных систем карьеров Казахстана 1.1.1. Место добычи полезных ископаемых в экономике Казахстана

Горнодобывающая промышленность является базовой отраслью экономики Казахстана. Исходя из экспортных возможностей, большой доли в экономическом потенциале страны, эта отрасль признана правительством республики приоритетным сектором экономики на ближайшую перспективу (10 - 12 лет) [1].

Недра Казахстана содержат топливно-энергетическое сырье, черные, цветные и редкие металлы, золото, серебро, алмазы и т.д. По удельному весу запасов среди республик СНГ республика занимает ведущие позиции [62]. О современном потенциале республики можно судить по перечню и количественным характеристикам запасов полезных ископаемых.

Запасов железной руды в стране больше, чем в странах Западной Европы, вместе взятых и в 1,5 раз больше, чем в США. В масштабах СНГ по количеству балансовых запасов Казахстан находится на третьем месте после Украины и России [28].

По разведанным запасам вольфрамовых руд Казахстан занимает первое место в мире, хромовых руд - второе, марганцевых, медных, свинцовых, молибденовых и фосфоритовых - четвертое [1]. Доля запасов урана составляет 47% от общих объемов в странах СНГ.

В Северном и Центральном Казахстане выявлены крупные месторождения олова, технических алмазов, серебра, золота, что создает благоприятные предпосылки для создания новых крупных горнорудных районов.

Наличие такой минерально-сырьевой базы предполагает дальнейшее интенсивное развитие горнодобывающей промышленности государства, при этом нацеленное на ресурсосберегающие технологии.

На долю открытого способа выемки приходится около 90% железной руды, 65% цветных металлов, около 100%) строительных материалов и других видов горно-химического сырья [28].

Разработку месторождений данным способом осуществляют такие крупные предприятия, как Соколовско-Сарбайское ГПО; АО "Жезказган-цветмет"; АО "Экибастузуголь"; АО "Карагандауголь"; горнообогатительные комбинаты: Лисаковский, Джетыгаринский, Донской, Восточно-Казахстанский и др.

Ближайшая перспектива развития открытых горных работ в Казахстане и странах СНГ будет характеризоваться резким увеличением глубины разработок, усложнением горно-геологических и экономико-географических условий промышленного их освоения [87].

Одним из приоритетных направлений развития науки и производства в области открытых горных работ является решение проблем транспорта горной массы - основного звена в общем технологическом комплексе карьеров. От своевременного решения транспортных проблем зависит целесообразность и экономичность добычи полезных ископаемых [21].

1.1.2. Тенденции развития транспортных систем карьеров Казахстана

На основе анализа исследований ученых СНГ можно сделать вывод, что глобальная проблема открытых горных работ включает в себя следующие области: технология и комплексная механизация горных работ на глубоких карьерах; транспорт карьеров; управление состоянием массивов горных пород на глубоких карьерах; обеспечение комфортных условий труда [28, 80, 88].

Выделение области транспорта объясняется следствием его важной роли в процессе открытых разработок. Как отмечает М.В.Васильев [19], "если буровзрывные, погрузочные и другие производственные процессы претерпят незначительные изменения с ростом глубины карьеров, то в об-

ласти транспорта потребуется не только количественное пополнение транспортных средств, но и коренная перестройка технологии, организации производства и обновления внутрикарьерного транспорта".

Анализ современного состояния транспортных систем карьеров республики позволил установить наиболее важные показатели, по величине которых, можно судить о степени сове�