автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение эффективности электропотребления на буровые работы и оценка буримости горных пород (на примере нерудных карьеров)

МИНИСТЕРСТВО ОБРЛЗОШШЯ УКРАИШ КИЕЮШй П0ЖШПИЧЕСШ1Й ШСЯЮУГ

Ргз с л

На правах рукописи

ШТОГРИН ЕВШИЙ! ЛОДШЩЧ

УДК 62I.3I6.72P

пошшш гиистдагоста электршотгсшнш

НА БУРОШК РЛБОШ И ОЦИШ. БУРК/ССТИ ГОРНЫХ ПОРОД / на примерз нерудных карьеров /

Специальность 05.09403 - Электротехнические комплексы и

систзгч рклхг'ая их управление И рагуЛИрОВВНИЭ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискагиз у/еиоК степени кандидата технических наук

Киев - 199Э

Работа выполнена в Киевской политехническом институте на кафедре электроснабжения

ШУЧШЕ РУКОВОДИТЕЛИ -

заслуженный работник высшей школы Украины, профессор Винославский В.Н.

- кандидат технических наук, доцент Рогальский Б.С.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОШОШНШ - ддктор технических наук,

профессор Хронусов Г.С,

- кандидат технических наук, доцент Розен В,П.

ШДУИДЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - Киевский проект:«« и проектно-

коиструкторский институт " Киавпромолектропроект и

¡Защита состоится

199 г. в

часов

на заседании специализированного совета К 068.14.01 в Киевской политехнической институте КОРИ. 22, АУД. ВОЗ. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заведенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 252066, Киев - 56, проспект Победа, 3? КПП, учёному секретарю, С^исоартацией можно ознакомиться в библиотеке Киевского политехнического института.

Автореферат разослан

199 г.

Учьний секретарь специализированного соье: ¿•нилчАн. наук, доцент

И.Еуньга

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИК! ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Сущвсгвуежке м«тоды нормирования н ги а кара гааия адсктропотрвбления в горной промышленности и« могут считаться достаточно научно обооЕОьаиннни , тих как она являются слаа-кап оривитировочныяи, а в болтай отеплив субъяетиваыии и одабо азягая~ явка с производстмикой программа предприятии и с ташфзмеивяиякя, готоры® происходят в процесс® »а реализации. Отсутствие объект&вяых сидений о технологических свойствах добываемых горпых пород, осдоя-йявт задания режимных и технологических параштраз процассов, способствует пер»расходу объедав бурвиия.элвхтроаивргиа и других м«тар»а-гов. В овяэи с этик особув млвость првобрэтввт разработка н согзр-ЕвксТЕ084яка Ейучйа о бос ко га. «к« методов норнироглккя й плыиеровааия чдвктроамргии, оцфккн бурамсстя горних пород, а мкж® ;>4|>»хтигеоотй ах использования в лроимедстг».

Наотояцад работа выполнялась по плану ограслвгоа програиыы Мияавто-дорстроя Украины в 1979~19Ь2 гг. и республиканской целевой программы "Энергокомплекс " в 1963-19(55 гг., а так«з в соответствии о ллеком йквдрвиия знлргозбврегавщмх технологий за предприятиях "Звпвддор-взрывпроыа" ка 1991-1995 гг.

Целью работы ягдявтся исследование обеопвчеяия рацио кал к вог о пот« рвбдеикя адектроаявргик при гыпояи»ыии буровых райот в к&ртр&х, а также повышение аффвктивкости »орумромвия и планирования буровэрнг-шх работ в целом за спет получения более достоверной информации о технологических свойствах горних пород. Б диссертационной работе релаютсч следующие задачи :

- аиолиз условии эксплуатации, электроснабжения и зако/юмеркостя подавления электроэнергии буровых ставков «в в»рудиых карьерах;

~ исследоваяи» и разработка методики нормирования и пваьировлиря всхода электроэнергии на буровые работы с учвток вероятно строго актера электропотреблвкия буровых станков ;

- ра9работка моделей краткосрочного С *» обурквавмчй массив) я олгосрочного ( на год и пятилетку) в целом по иасторождвнию прогво-ог удельного и общего расхода электроэнергии ;

- разработка болел Эффективного способа оценки Оуримости герпых ррод в условиях №рудных картеров отанков гароаечяого и ударьо-радатгльного бурения ;

- разработка методики поотров;1кл те-хяед?гичеяких шкал буримое -< горных пород по полной удельной зн»рго»мкопти бур«кия и их

использование для нормирования, планирования и контроля энергетических, материальных и трудовых ресурсов}

- разработка -отраслевой инструкции по нормированию расхода электроэнергии на буровые работы.

Методы исследования. При решении поставленных задач в диссертационной работе использован аппарат теории вероятности и математической статистики, иегоди корреляционного, регрессионного и факторного анализов, ыатришщй метод.

Реферируемая работа базируется на материалах экспериментальных изменений, выполненных на карьерах Республиканского промышленного объединения "Уирдорстройиндустрия".

Научная новизна. В диссертационной работе подучены следующие ааучные результаты:

I. Установлены закономерности распределения электрспотребле-ния различных типов буровых станков в условиях нерудных месторождений.

. 2. Разработана структура и методика нормирования расхода электроэнергии на буровые работы с учетом вероятностного характера злектропогребления с'уровых станков.

3. Определены технологические агрегатные удельные расходы электроэнергии, составляющие основу нормирования электропотребления на буровые работы.

4. Разработаны модели краткосрочного (на обуриваемый массив) и долгосрочного (на год и пятилетку в целом по месторождению) прогноза удельного и общего расхода электроэнергии.

5. Разработан способ оценки буримости горных пород по полной удельной энергоемкости бурения, отличающийся от известных большей информативностью, простотой получения информации и пекшей погрешностью .

6. Разработана методика построения технологических шкал буримости горных пород для станков шарошечного и ударно-вращательного бурения.

Практическая ценность работы. Предлагаемые модели прогноза, методика нормирования электропотребления на буровые работы позволяют повысить точность и эффективность нормирования и ответственность персонала за рациональное использование электроэнергии.

Предлагаемой способ оценки буримости горных пород и построенные на его основе технологические шкалы буримости горных пород погзоляиг практически без дополнительных затрат с помощью обычных

электросчетчиков получить достоверную информации о свойствах горных пород по любому объему бурения, что,в свою очередь, дает возможность повысить эффективность планирования и нормирования буровзрывных работ в целом, снизить их себестоимость, а также отказаться от излившего резервирования мощности и прочности механизмов при создании буровых станков, упростить задание режимных и техно-, логических параметров бурения.

Результаты исследований использованы в полной мере для составления отраслевой инструкции по нормированию расхода электроэнергии на буровые работы.

Реализация работы. Основные положения диссертации внедрены на предприятиях республиканского промышленного объединения "Укр-дорстройиндустрия", специализированном производственном управлении "Тернопольдорвэрывпром", а также использованы при составлении отраслевой инструкции по нормированию расхода электроэнергии на буровые работы. Экономический эффект от внедрения разработок по СП7 "Тернопольдорвэрывпром" составляет 64,5 тысяч рублей в год.

На защиту выносятся следующие положения:

- закономерности распределения электропотребления буровых станков и удельные технологические агрегатные расходы электроэнергии на буровые работы;

- методика нормирования и планирования расхода электроэнергии на буровые работы (длл отдельных буровых станков, участков и управлений буровзрывных работ (БВР);

- модели краткосрочного (на обуриваемый массив) и долгосрочного (на год и пятилетку в целом по месторождению) прогнозов удельного и общего расходов электроэнергии;

- способ оценки буриыости горных пород в условиях открытых горных разработок;

- методика построения технологических икал буримости горных пород для различных типов буровых станков и месторождений и их использования для планирования и контроля электроэнергии, материалов, зарплаты, инструмента и оборудования;

- отраслевая инструкция по нормирования расхода электроэнергии на буровые работы, включающая также типовой перочень мероприятий по снижению удельны* норм расхода и экономки электроэнергии.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуэдались на семннарз республиканского промышленного объединения "УкрдсрссроЯиндустрня4 по буровзрывным рабо-

там (г.Полонноэ Хмельницкой области, 1979 г.), Всесоюзной конференции "Методы и'средства учета, контроля и управления электроро-траблением промышленных предприятий (г.Киев, 1981, 1933 гг.), 1У сессии Всесоюзного научного семинара "Кибернетика электрических машин по тематике "Электроснабжение промышленных предприятий" (г.Киев, 1982 г.), республиканском семинаре "Эффективность и безопасность ведения буровзрывных работ на предприятиях Миндорстроя УССР {г.Кременчуг, 1582 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий" (гДданоа; 1983 г.), научно-технической конференции "Технико-экономические проблемы оптимизации режимов электропотребления промышленных предприятий" (г.Челябинск, 1984,1987 гг.), а такке на научных семинарах кафедр электроснабжения промышленных предприятий Винницкого {1980,1981,1986,1939 пО и Киевского политехнических институтов (1988,1989 гг.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12, печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, занлвчения, изложенных на 155 страницах основного текста, иллюстрированного 13 рисунками, списка основной использованной литературы на 10 страницах, включающего ЮОнаимено-ваний и б прилоаений на 91 стр.

Во введении приведена краткая аннотация работы, обоснована актуальность рассматриваемой проблемы, а также сформирована цель проводимых исследований и основные положения, выносимые на эаядоту,

В первой главе выполнен анализ условий эксплуатации, особенностей электроснабжения и электропотребления электроприемников производственных участков буровзрывных работ, методов нормирования и планирования злектропотребления и способов оценки буримости горних пород. Результаты анализа позволили обосновать необходимость })ешения ряда научно-технических задач, определивших направленность и структуру диссертационной работы.

Во второй главе обоснована методика экспериментальных исследований удельного электропотребления буровых станков и приведены их результаты. Установлены закономерности изменения злектропотребления иуровьк станков в условиях различных месторождений и добычных" горизонтов. Получена статистические модели различных нерудных месторождений. Исследованы факторы, влияющие на удельное электро-потреблеьие.

В третьей главе излагаются предлагаемые методика нормирования электроэнергии на буровые работы, математическая модель прогноза удельного и общего расхода электроэнергии на окуриваемый массив. На основа статистических моделей месторождения разработана методика долгосрочного планирования электроэнергии, материалов и других ресурсов на буровые работы.

В червертой главе предложен и•обоснован способ оценки буримо-сги горных пород по полной удельной энергоемкости бурения. На его основе разработана методика построения технологических шкал бури-мости горных пород для различных месторождений, добычных горизонтов, типов буровых станков и инструментов, а также методика применения этих шкал для нормирования и планирования буровзрывных работ.

Пятая глава посвящена разработке рекомендаций по снижении удельных расходов электроэнергии на буровые работы и методике оценки эффективности результатов исследований.

Результаты диссертационной работа сформулированы в выводах по каждой главе, а основные из них ~ в заключении.

Приложения содержат исходные данные и результаты их обработки, тексты разработанных программ расчета на ЭВМ, отраслевая инструкция по нормированию расхода электроэнергии на буровые работы, а также документы, подтверждающие внедрение результатов исследований в производство.

КРАТКОЕ СОДОВШИЕ РАБОТЫ

Как показали результаты исследований, полная удельная энергоемкость бурения на всех месторождениях изменяется в широких пределах как в плане, так и по' глубине обнуливаемого массива. Коэффициент вариации статистических распределений на верхних добычных горизонтах (уступах) составляет 40-60,1, а на более низких понижается до 11-2535. Прежде всего это характеризует значительного неоднородность пород, составляющих месторождение. Минимальные значения энергоемкости наблюдаются при бурении слабых пород, затронутых выветриванием, максимальные - при буренки свежих мелкозернистых: пород. Уменьшение удельного расхода наблюдается при бурении первого ряда скважин и верхнего слоя толщиной 1-2 метра на всехдебкчных горизонтах. Это объясняется нарусениоетью верхнего слоя и обнаженных боргов дсбьмшх горизонтоз взрывными работами. Увеличение удельного расхода отмечается при бурении обводненных участков и графитовых включений.

С увеличение!! глубины карьера среднее значение удельной энергоемкости бурения {удельного расхода) повкшется (на 10-50% при

переходе от пород, затронутых выветриванием, до свежих пород и на 3-4',£ - на более низких горизонтах).

Статистически^ распределения удельного расхода электроэнергия на I метр скважины хорошо выравниваются кривыми Пирсона (1,П и УП) к нормальной кривой. При этом на верхних добычных горизонтах месторождение представлено более слабыми породами, поэтому статистическое распределение описывается нормальной кривой.. На месторождениях с большим сроком эксплуатации и, соответственно, большим фронтон горных работ и большей глубиной, как правило, статистические распределения выравниваются нормальной кривой. В начальный период разработки месторождения (глубина карьера н фронт горных работ не-' значительные) преобладают более слабые по твердости породы (в разработку вовлечены в основном породи, затронутые выветриванием). В этих случаях статистические распределения имеют значительную левосторонний асимметрию и выравниваются кривыми Пирсона (выборки по таким месторождениям г являются менее представительными). В целом удельная энергоемкость бурения однотипными станками на одноименных месторождениях отличается на . В большинстве случаев такое расхождение является существенным и говорит о необходимости создания статистической модели для каждого месторождения. Такие модели (в вида статистических и выравнивающих распределений удельной энергоемкости бурения) построены для ряда гранитных, базальтовых, песчаных, андезитовых и известняковых месторождений.

В основу нормирования электроэнергии на буровые работы положен расчетно-эксперименгальный метод. Разработана структура технологических (агрегатных) и общепроизводственных (для участков и управлений) удельных норм. Технологическая удельная норма определяется по формуле ы

тг = Ш

где технологическая (агрегатная) норма расхода электроэнер

гии на бурение одного погонного ыетра скважины станком /-го типа на м добычном горизонте, кВт ч/пог.ы; " расход электро-

энергии на бурение I пог.ы скважины 1-го типа на горизонте (основной технологический процесс), кВт ч/пог.м; расход злек

троэнергин на выполнение Я-й вспомогательной технологической операции на ¿-м буровом станке, отнесенный к одному погонному метру скважи-ш, нБт ч/пог.м (определяется экспериментально). .

В качестзе технологических удельных норм Ыг. Ц принимаются матеквтические ояидания среднего удельного расхода электроэнергии

на буренио I м скважины. Значения Щ.1] определяются экспериментальным путей. ■

Общепроизводственная норма расхода электроэнергии для участка буровзрывных работ на планируемый период определяется по формуле

, (2)

где Щ' - план бурения скважин в расчетном периоде на станок ¿'-го типа на j -м добычном горизонте, пог.и; - расходы эле-

ктрической энергии на вспомогательные нужды участка, кВт.ч.; П. -количество буровых станков, /77 - число добычных горизонтов.

Вспомогательные чужды участка включают расходы электроэнергии на внутреннее и наружное освещение производственных, административных и бытовых помещений ( А/* осв,), заточку съемных крронок для станков ударно-вращательного бурения и перфораторов ( //"з.к.), потери в питающих кабелях и трансформаторах (|т/"пот.), ремонт оборудования в мастерской участка и на буровых станках (I/рем.),отопление и санитарно-гигиенические нужды (]•/ от), потери электроэнергии в общих элементах распределительной сети предприятия (ТУ"пот.)

Ые. р= Чос& + Ц.к. + Ы,от. + Цс» + У от + РЯшг (3)

Разработана методика определения расхода электроэнергии на вспомогательные нужды участков БВР. Исходные данные для определения некоторых составляющих выражений (3) получены экспериментальным путем и представлены в отраслевой инструкции в виде таблицы. .

Анализ данных экспериментальных исследований показал, что на изменение оказывают влияние множество факторов при самом многообразном их сочетании. Основными из них являются: физшео-ме-ханические свойства горных пород; нарушенность верхнего слоя и обнаженных бортов массива предыдущими массовыми взрывами; обводненность пород; глубина бурения, тип станка и бурового инструмента; затупление шарошки, величина реактивной мощности, потребляемой станком.

При нормировании и планировании электрснотребления тип станка и инструмента, глубину бурения ыочно учесть путем установления для каждого станка и бурового инструмента, добычного горизонта индивидуальной технологической норьш.

Неизбежное затупление шарошки до момента ее замены, обводненность пород, нарушенность мг.есига взрывами мояно считать как эквивалентное кзменеш?е свойства буримых пород. Однако все эти факторы, а также физико-механические свойства пород з процессе бурошк;

являются неизвестными. Как показали результаты исследований их можно учесть косвенно - через входные и выходные параметры режима бурения: частоту вращения бурового стана П и его давление на забой скважины/', время бурения I метра скважины t„ , величину потребляемой реактивной мощности Q за период t0 .

При установлении наличия и тесноты связей между и указанными вша факторами применены математические методы корреляционного анализа. Определение парных и частных коэффициентов корреляция, проверка нулевых гипотез Но(У~о) и реальности связей по критерию Стьвдента свидетельствует о том, что удельная энергоемкость бурения Wo стохастически связана с tp ( ^ » 0,997), Wtp * О-977,). П < Д,, - -0.656). F ( 40г « -0,792).

Совокупное влияние to ,/I, F и W0p' на Jl/g является основным.

Для построения .корреляционной модели прогноза удельного олектропотребления буровых станков СБШ-250 Ш на обуриваемый массив использован метод Чебышева.

Множественное линейное корреляционное уравнение, выражающее зависимость Ji/i> от i0 имеет вид

W0 = o,fe + z,ei0 ¿¿¿.г (О

с основной опибхой б/.г 3 0,712 кВт.ч/пог.ы.

Множественное линейное корреляционное уравнение, выражающее зависимость М от i„ и П имеет вид

Wo «-3^117+3,036to +0,гбП±д^г,з (5)

с основной сшибкой 0,451 кВт.ч/пог.м.

Соответственно множественные линейные корреляционные уравнения, выражающие зависимость Р/с от t0,tl л F;P/0 or to, П, Г и W0.p имеют вид

-3,182 + 3J87{„ 052П ■+- QOilF* г_3 у (6)

с основной сшибкой <5/£.з.у » 0,396 кВт.ч/пог.м.

\fe*£,293+2,7&te,3 (7)

с основной ошибкой « 0,42 кВт.ч/пог.м.

При построении множественного корреляционного уравнения (7) для вычисления определителей 4-го порядка (при отсутствии переменных величин в качестве элементов определителя) использована стандартная, болеэ подходная для ЭВМ - "схема существенного деления", основанная на последовательном преобразовании элементов определи -

теля по ведущим (опорным) элементам. При наличии в определителе б качестве элементов переменных величин использован мэтод "опорного элемента", позволяющей свести определитель /7-го порядка к определителю ( п -1)-го порядка, элементы которого выражены как шпоры второго порядка.

Результаты проверки лшеРлости и оценки коэффициентов регрессии и констант уравнений (4-7) показали, что во всех случаях нулевую гипотезу И0 ( 4 и 0« 4 " * 0 и й » 0) следует отвергнуть. Уравнения (4-7) характеризует связь соответственно с

К о £ и п , й5 с 6,/? ,Г, -К с4> п,ГиНор

В работе представлены результаты подсчета погрешности уравнений (4+7). В целом по обуриваемсму массиву погрешность составляет: ~1,5% (уравнение (4), +0,26$ (уравнение (5), +0,12^ (уравнение (б) и -0,19$ (уравнение (7).

Приведенные данные показывают, что псе подученные модели можно рекомендовать для прогноза удельного элекгропотребления на сбу-риваемый массив. При этом точность прогноза во всех1 случаях приемлемая. Выбор той или иной прогнозной модели зависит от наличия на предприятии исходных данных.

Достоинством полученных моделей является возможность их использования и на предприятиях, на которых отсутствуют экспериментальные данные об'электропотреблении буровых станков. Значения параметров ¿о , П. и /* в этих случаях можно взять из нормативных документов по буровзрывным работам, в которых приведены рекомендации по выбору оптимальных параметров режима бурения в зависимости от категории буримости горных пород.

Планируемый расход электроэнергии на отдельный буровой станок определяется по формуле

т г п,т

™з1 -2Г. Ут.иПи , (8)

где УУпу - технологическая'удельная норма для £ -го бурового станка на у*-м горизонте, кВт.ч/пог.м; 7Гу - план бурения скважин на расчетный период ¿'-м буровым станком на у'-м горизонте в соответствии с планом горных работ, пог.м.

При использовании на предприятии небольшого числа буроьых

станков (одного-двух типов) расход электроэнергии по прситьо.,:^--

венному участку на планирует!»! период можно опредзлит^г.^гл-ий

нормы и объемы буровых работ (:!С-тод Технологических не;.:.').■ п,т

Км " 1>гг// Ду •'■М.^у ,

где ^¿В.уч ~ расход электроэнергии на вспомогательные нужды участка, кВт.ч.

На мощных предприятиях разработка месторождения ведется большим числом рабочих горизонтов при использовании значительного парка буровых станков нескольких типов. В этом случае, а также при планировании потребления электроэнергии в масштабе управления целесообразно расчеты проводить в матричной форме, что облегчает вычислительные процедуры и создание программ для ЭВМ.

Плановый расход электроэнергии, потребляемой всеми буровыми станками, определяется по формуле:

где матрица удельных технологических расходов электроэнер-

гии на бурение скважин на различных горизонтах.

|> п ¿тЛ ./-/я

К-1Щ1? , {11)

Щ - транспонированная матрица плановой производительности буровых станков (на расчетный период) .

1Угу - технологическая удельная норма расхода электроэнергии'

I-го бурового станка при его бурении на у-м добычном горизонте, кВт,ч/пог.м; П/с ~ плановая производительность ¿-го бурового станка на ^ -и горизонте, пог.м; П - единичная матрица; -транспонированная единичная,матрица.

Перемножение матриц №г на дает квадратную матрицу расхода электроэнергии на технологические нужды. Каждый элемент этой матрицы означает потребление электроэнергии 1-м буровым станком при его работе^'-м горизонте.

Потери электроэнергии в питающих кабелях и трансформаторах можно представить матрицей потерь

. л¥=АпДЪтгЩ)ШМ1п, С13)

аде К { - транспонированная матрица активных сопротивлений питающих кабелей и трансформаторов передвижных КТП; А - коэффициент, определяемый по фор.муле

Л- , (14)

И» ш

^ Ус8 - средневзвешенное значение коэффициента реактивной мощности буровых станков на данном месторождении; - средневзвешен-

ное время бурения I метра скважины, час.

Значения величин ¿cj и , а также расходы электроэнер-

гии на вспомогательные нужды участков буровзрывных работ по остальным статьям определнагся по формулам, приведенным в работе.

При планировании (прогнозе) электропотребления на пятилетку целесообразно использоезть статистические модели месторождений. При отом предполагается, что продвигание фронта горнах работ всех добычных горизонтов в целом за 5 лет одинаковое. Возможная нарезка в планируемом периоде нозого добычного горизонта учитывается при построении статистической модели месторождения (путем включения в обработку данных, полученных при выполнении перебуров на предцдущем гориз опте).

Планируемый расход электроэнергии на пятилетку определяется по формуле

Ццч-zw^, (is)

где L - номер бурового станка; fl - число буровых станков;

VJr$ - удельный технологический расход электроэнергии на бурение I м скважины, соответствующей £ -Я разрядной частоте функции распределения, кВт.ч/м; Vs - S - я разрядная частота функции распределения; д* - количество разрядных частот; _/7/~ планируемый объем бурения нз [ -й станок (на пятилетку), м; ~ расход

злектроэнергии на вспомогательные нужды участка в t -году пятилетки; Т - число лет в планируемо« периоде.

Возможное изменение в планируемо».? периоде буримости пород, структуры бурового оборудования ч вспомогательных расходов злектроэнергии учитывается путем корректировки величин ~Wts и fofg^ .

Величина плотности вероятности функции распределения (при нормальном законе) определяется по формуле d _ (iJrs

б fix

Контроль планового (нормативного) расхода электроэнергии осуществляется по истечении планируемого периода с учетом ^ктичиски выполненных сбгемов бурения каждым буровым станком и мест их бурения.

В работе ьшолнен анализ известных методой оценки бурим ост а горных пород. Сформулированы требования к метод-ад оценки 'урлыгг.ги

I i

1/>$ - .- е - —(16)

.орных пород. Разработан метод оценки буримости горных пород по полной удельной энергоемкости бурения, в наибольшей степени отвечающий этим требованиям.

Предлагаемый критерий оценки буримости горных пород имеет ряд преимуществ по сравнении с известными методами. При бурении крепких пород повышается точность оценки буримости до 27% по сравнению с известными методами.

При измерении полной удельной энергоемкости бурения не требуется специальных устройств, для этой «ели вполне пригодны обычные электросчетчики {класса 1,5), установленные на КГП и буровых станках, что облегчает внедрение предлагаемого способа в производство.

Предлагаемый способ является более информативным по сравнению с известными, полученную информацию можно использовать также для нормирования, планирования и прогноза электропотребления буровых станков, участков и управлений по производству буровзрывных работ.

Полная удельная энергоемкость бурения, как критерий оценки буримости горных пород, удовлатворла? такие требованиям буровой техники на ближайшую перспективу. £ ряде работ доказана целесообразность применения регулируемой подачи воздуха в скважину. Применение в этом случае полной удельной энергоемкости бурения в качестве критерия оценки буримости горных пород обеспечивает более высокую точность по сравнению с известными методами.

Значения полной удельной энергоемкости бурения можно использовать для построения технологических икал буримости горных пород для станков любых типов шарошечного и ударно-вращательного бурения. Необходимым условием построения такой шкалы является наличие тесной корреляционной связи между величинами hi и 4 • На основе данных экспериментальных измерений величин pfC/ i0 и производительности буровых станков строятся уравнения регрессии зависимости Wo 0,г ¿о » используемых в дальнейшем для создания технологических шкал буримости горных пород. Так, например, для Полонского месторождения гранитов подучены уравнения регрессии: станки СБШ-250 (горизонты 180; 212,8; 227)

Ы, - 3,8 4 + О, 17 (fyotc «0,7) (17)

станки СБШ-320 (горизонты 195,5; 180)

По уравнениям (17) и (18) построены шкалы буримости (см. таблицу). В качестве бурового инструмента использовались долота типа ОКИ-243 и ОКП-320.

Таблица

Категория"I Удельная энергоемкость бурения (азлная), пород по |_кВт.ч/пог.м.__

ííbht | сбш-э20 ! сбш-250

УШ

ix

X

XI ХБ мп

XIV

XV

XVI ХУЛ ХУШ

В содружестве с Винницким политехническим институтом разработана программа обработки экспериментальных данных и построения скал буримости горных пород на ЭВМ ЕС-1020, записанная lia алгоритмическом языке Фортраи-1У.

Шкалы буримости используются для нормирования, планирования и контроля расхода материалов, энергии, зарплаты, инструмента и ДР-

Объем бурения в метрах по обуриваемому массиву (горизонту) определяется из выражения ^

Л se - 1Ггы/Л*г > (19)

где ]ТШ- план производства горной массы на ¿-и обуриьаемс-м массиве (горизонте), и3 (в целике); 17а.г - средний выход горной массы с 1-го метра скважины, и3 Л» (определяетсяопытный путей).

Планы расхода материальных и энергетических ресурсоь да бурение определяется по формула

- 6,06 - 7,96

- 7,97 - 8,07

- 3,08 - 10,77

- 10,78 - 11,42

и,86 - 14,26 11,43 - 14,19

14,27 - 15,79 14,20 - 16,89

15,80 - 13,18 16,90 - 19,66

18,19 - 19,69 19,67 - 25,10

19,70 - 23,44 25,11 - 28,02

23,45 - 24,55 28,03 - 34,83

24,56 - 29,03 34,84 - 39,35

п,т

где /¿уу- удельный нормативный расход ресурса при бурении пород /-й категории 1-й буровым станком; /Ту - план бурения пород j -й категории [-и буровым станком, м; /2 - число буровых станков; . т - число категорий пород.

Проверка возможности выполнения производственной программы имеющимися в наличии (или проектируемыми) буровыми станками производится с учетом категорий пород и технического состояния буровых станков по формуле:

ns~"£. > (ад

i-ij-i *Г -tfi

где tiff - необходимое число буровых станков; Hgg - норма времени для /-го станка при бурении пород Jкатегории, машиночас/м; "]}. - годовой фонд рабочего времени бурового станка, ч; 7pi~ время нахождения ¿'-го бурового станка в ремонте согласно ППР, ч; П - число действующих или планируемых буровых станков.

Годовой фонд зарплаты на бурение скважин п ,т

' / (22)

гДэ ~ расценка на бурение в породах 1-й категории ^-и

буровым станком, руб./м; ^ - коэффициент, учитывающий премии и оплаты работы в ночное время.

При большом количестве буровых станков плановый расход соот-весгвуюцего вида ресурса определяется из выражения ■

ИрntA fltn , (23)

где Но - матрица нормативных удельных расходов ресурса.

Контроль расходования ресурсов осуществляется по истечении планового периода. По фактической удельной энергоемкости бурения уточняются средние категории пород и соответствующие им плановые расходы электроэнергии, материалов, инструментов и зарплаты, которые сравниваются с фактическими показателями. Одновременно полученные данные служат для уточнения шкал буримости горных пород.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОШ

В результате проведенных исследований разработан метод нормирования электропотребления на буровые работы и способ • определения бурямости горных пород.

Основные результаты можно сформулировать следующим образом:

1. Разработана методика нормирования и планирования расхода электроэнергии на буровые работы с учетом вероятностного характера горных пород, позволяющая повысить точность нормирования по сравнению с применением коэффициентных' методов .

2. Предложены методы прогноза удельного и общего расходов электроэнергии на обуриваемый массив и в целом по месторождению, основанные на использовании технологических удельных :юрм и статистических моделей распределения удельного электропотребления, построенных с учетом бурения на всех добычных горизонтах.

3. Разработан метод оценки буримости горных пород по полному удельному электропотреблегою, обеспечивающий простоту получения информации и оценки буримости.

4. Предложеш рекомендации по снижению удельных расходов электроэнергии на буровзрывные работы, обеспечивающие значительную экономию электроэнергии и материальных ресурсов.

5. Разработана отраслевая инструкция по нормированию расхода электроэнергии на буровые работы.

6. Проведенные исследования, предложенные методы нормирования электроэнергии на буровые работы, способ определения буримости горных пород , рекомендации по снижении удельных расходов электропогребления нашли практичзскоэ применение и внедрение в /правлении СПУ "Тернопольдорззрывпром" (экономический эффект 34,5 тыс.руб.).

Основные положения диссертации опубликованы в следуювдех работах:

1. Шишков В.З., Соловей А.П., Рогальский Б.С., Штогрин Е.А. Зыравнивание графиков нагрузки на предприятиях нерудной промид-юнности. - Энергетика и электрификация, 1973, № 5.

2. Рогальский Б.С., Романюк И.М., Светланов А.Б,, ШтогринЕА ' '. .. Нормирование расхода электроэнергии на предприятия/, строи-'сльной индустрии. - В кн. Информационные и коделирукщие снстеш

I электронике и электроэнергетике. Сб.науч.тр. Киев, (f-iyк-иа умка, I9B0, с.165-160.

3. Рогальский B.C., Штогрин E.H., Быковный Я.И..Трайчук В.И. Нормирование расхода электроэнергии на буровые работы .-Промышленная энергетика, 1980, № 12, с.18-21.

4. Рогальский B.C., Штогрин Е.А. Рациональное использование электроэнергии на производственных участках буровзрывных робот,-Информац.листок № 197, 1982, Львов ЩГСИ УкрНИШТИ.

5. Штогрин Е.А. Таблица буриыости горных пород:Информ.листок » 219, 1982.

6. Штогрин E.Ä., Рогальский Б.С., Романюк И.М. Особенности учета и нормирования расхода электроэнергии на бурение скважин станками шарошечного и ударно-вращательного бурениягИнформ.листок' № 100, 1982.

7. Штогрин Е.А., Рогальский Б.С., Романюк И.М., Дмитраш A.B. Оценка буримости горных пород и электропотребление на открытых горных разработках. Из,,. ВУЗ, Электромеханика, J? 12, 1982,с.91-92.

8. Рогальский B.C., Штогрин Е.А. Рациональный способ компенсации реактивной мощности, потребляемой буровыми станкамиИнформ. листок » 120, 1983, Львов ВДТИ, УкрНИШГШ.

9. Рогальский B.C., Штогрин Е.А., Длятраш A.B. Метод расчета и снижения потерь злектроэнергии в карьерных элзктрических сетяхВ сб.: Эффективность и качество электроснабжения промышленных предприятий. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. Жданов, 1983, с.325 с ил.

10. Рогальский B.C., Штогрин Е.А., Кушнир И.С. Оценка бури-мости пород на открытых горных разработках:-Горный журнал JP 12, 1985, с.41-44.

11. Рогальский B.C., Штогрин Е.А. Планирование расходов на буровые работы в карьерах. Из вузов. Горный ¡журнал, 1986, № 4, с.93-98.

12.. Рогальский Б.С., Дмитраш A.B., Штогрин Е.А. Прогноз и нормирование олектропотребленмя на сбуриваемый массив. Изв. вузов, Энерготика., 1990, №-5.

Подписано к печати 2o.II.9Jr.Формат бумаги 60x84 и 16.Печать офсет ная ротопринтная.Бумага писчая белая.Печатных листов I.Заказ 1446.

Тирад 40 _

Тёрнополь.ул.«ад итавом, 1и. иоластноз управление''с^тйотакйТОтдол"" оперативной полиграфииг