Оценка экономической эффективности принятой технологии проходки выработки

 

Оглавление

 

Введение

  1. Исходные данные
  2. Анализ буровзрывных работ
    1. Определение взаимосвязи параметров процесса бурения
    2. Оценка параметров БВР исходной технологии
    3. Анализ путей повышения эффективности процесса бурения
  3. Анализ процесса уборки горной породы
    1. Определение взаимосвязи параметров процесса уборки породы
    2. Оценка показателей уборки горной породы
    3. Анализ путей повышения эффективности процесса уборки породы
  4. Оценка экономической эффективности принятой технологии проходки выработки

Список  использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Деятельность  инженера заключается в принятии оптимальных технических и технологических решений в условиях неполной информации о состоянии производственной системы. Применительно к горному делу такая система чрезвычайно сложна и неопределенна, поскольку особенностью горных предприятий является зависимость их работы от природных факторов, однозначно определить которые, как правило не возможно. Квалификация инженера определяется его умением управлять трудовым коллективом, осуществлять инженерное обеспечение технологического процесса, внедрять новую технику и технологию. Последнее требует глубоких знаний взаимосвязи и взаимообусловленности процессов подземного строительства, умением найти оптимальное технологическое решение и оценить его эффективность в конкретных производственных условиях.

Целью данного  проекта является овладение расчетными методами анализа и оптимизации параметров взаимосвязанных процессов подземного строительства применительно к проходке горизонтальных горных выработок буровзрывным способом. Главная задача состоит в том, чтобы максимально автоматизировать процесс, ускорить прохождение горной выработки в заданных горно-геологических условиях и вместе с тем обеспечить безопасность людей, находящихся в выработке, и долгий срок её службы.

С учетом выше изложенного, оптимальную последовательность проектирования проходки выработки можно представить в следующем виде.

1. Выбор формы  и размеров поперечного сечения  выработки. Определяется следующими факторами: назначением и сроком службы выработки, свойствами горных пород и величиной горного давления, типом и размерами эксплуатационного оборудования. Полученное таким образом минимально возможное сечение проверяется по условиям проветривания и увеличивается до ближайшего типового.

2. Выбор технических  средств проходки. Для данных  условий принимается наиболее производительное серийно выпускаемое оборудование.

3. Расчет оптимальной  глубины шпуров, позволяющих достичь  максимальной скорости проходки при принятом оборудовании.

4. Расчет остальных элементов и параметров проходческого цикла.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные  данные.

 

  • Наименование выработки – штрек;
  • Форма поперечного сечения выработки – сводчатая;
  • Крепь – металлическая арочная;
  • Коэффициент крепости – 5-7;
  • Расстояние между трещинами – 0,05 – 0,1 м;
  • Категория шахты по метану – неопасная;
  • Категория удароопасности – опасная;
  • Категория устойчивости пород – устойчивые;
  • Протяжённость выработки – 175 м;
  • Срок службы – 10 лет;
  • Глубина расположения – 900 м;
  • Ожидаемый приток воды – 40 м3/ч;
  • Бурение шпуров – ручной перфоратор ПП36В;

 

Характеристики бурильной машины “ПП36В”:

 

  • Глубина бурения, м – 5,0;
  • Частота ударов, [1/с] – 38,3;
  • Энергия удара, кВт – 36;
  • Коэффициент крепости пород – средний.

 

Характеристика комплекса “ПНБ-3Д”:

 

  • Техническая производительность, От [м3/час] – 3,5;
  • Габариты, м:
    • Длина – 9,0;
    • Ширина – 2,7;
    • Высота – 3,4
  • Фронт погрузки – неограничен;
  • Тип ходовой части – гусеничный.

 

  • Откатка породы – ВГ – 5,6;
  • Схема обмена вагонеток – при помощи симметричной переносной стрелки;

 

Техническая характеристика вагонетки ВГ – 5,6:

 

  • Вместимость кузова, м3 – 5,6;
  • Колея, мм – 900;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПАРАМЕТРЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОХОДКИ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ

Таблица 1

      

ПОКАЗАТЕЛИ

Вариант 1

Вариант 2

Принято

Площадь сечения  выработки, м2

18,9

18,9

18,9

Ширина выработки, м

5,5

5,5

5,5

Коэффициент крепости горных пород

7

7

7

Удельный заряд  ВВ, кг/м3

0,99

0,99

0,99

Число рабочих  в смену

3

4

4

Число шпуров

42

42

42

Глубина шпуров, см

180

180

180

Коэффициент использования  шпуров (КИШ)

0,9

0,9

0,9

Таблица 2

      

ОПЕРАЦИИ  ЦИКЛА, мин

Вариант 1

Вариант 2

Принято

бурение шпуров

238

196

196

погрузка горной породы

162

162

162

установка временной  крепи

18

18

18

установка арочной  крепи

213

213

213

навеска труб

3

0

0

Рытьё канавки

21

0

0

вспомогательные процессы

66

0

0

     

0

     

0

     

0

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЦИКЛА

721

589

589




 

 

 

 

 

 

Исходная циклограмма работ

 

Основные работы

Затраты времени, ч

Кол - во занятых рабочих, чел.

1

2

3

4

5

6

Приведение забоя в  безопасное состояние

0,3

3

            

Уборка породы

2,7

3

            

Установка временной  крепи

0,29

3

            

Установка постоянной

(арочной) крепи

3,55

3

            

Навеска труб

0,05

3

            

Укладка рельс

0,0

-

            

Бурение шпуров

3,96

3

            

Заряжание, взрывание

0,6

3

            

Проветривание

0,5

-

            

Всего:

    12,0

              



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Анализ буровзрывных  работ.

 

2.1 Определение  взаимосвязи параметров процесса бурения.

 

Ключевой величиной в процессе бурения являются производительность или общая скорость бурения Vбур, см/мин. Она имеет следующий вид:

 

         (1)

 

где: N – число шпуров, шт;

Lшп – средняя глубина шпуров, м (кратная 5 см);

Vo – чистая скорость бурения, см/мин, вычисляется следующим образом:

 

          (2)

 

tбур – продолжительность бурения, мин;

tвсп – время вспомогательных операций, мин/шпур, tВСП = 1,5 – 5 мин/шпур;

tпз – время подготовительно-заключительных операций, мин/цикл, tпз = 30 мин/цикл;

tлн – время для личных надобностей, мин/цикл, tлн = 7 – 10 мин/цикл;

m – число буровых станков.

 

Из представленных формул видно, что производительность бурения  зависит от продолжительности вспомогательных, подготовительно-заключительных операций времени, отведённого на личные надобности, так же от количества бурового инструмента, одновременно работающего в забое.

Эти величины можно изменять (в отведённых для них рамках) путём принятия организационных и управленческих решений.

Скорость бурения зависит  так же и от числа и глубины  шпуров, но их мы изменять не можем, так как они даны по паспорту БВР.

 

2.2 Оценка параметров  БВР исходной технологии.

         

          Был выбран комплекс “ПНБ-3Д”.

Буровая установка выбрана исходя из горно-геологических условий, глубины шпуров, размеров выработки.

Принимаем вертикальный клиновой вруб. Глубина врубовых шпуров с учётом их наклона составляет  Lшпвр = 1,9 м., глубина окантуривающих и отбойных. (Lшпвсп = 1,7 м.).

          В забое было пробурено 42 шпуров, заряжаемых - 31. Врубовые - 6 шпуров, отбойные - 9, оконтуривающие - 27 шпуров.

Время заряжания одного метра шпура, t1, мин, определяется по следующей формуле:

 

           (3)

где: nз – число заряжающих, чел.;

tм – время монтажа взрывной сети, мин., tм = 10 мин.;

tзв – общее время заряжания и взрывания, мин., определяется по следующей формуле:

 

               (4)

В представленных выражениях можно увидеть прямую зависимость  времени заряжания и взрывания tзв от времени заряжания одного шпура t1.

В исходной технологии при процессе заряжания участвует взрывник, и двое помощников, имеющих “Единую Книжку Взрывника”.

Время заряжания одного шпура t1 = 1,02 мин., следовательно общее заряжание составит tЗВ = 32 мин.

 

Для наглядности отображения зависимости производительности бурения от чистой скорости бурения для конкретных условий проходки построим график “Производительность бурения”.

Можно оценить целесообразность увеличения достигнутой скорости чистого бурения. Если такое увеличение даёт малый прирост производительности, то необходимо предусмотреть мероприятия для поднятия асимптоты графика, значение которого можно вычислить по следующей формуле:

 

       (см/мин)        (5)

 

 

 

 

 

2.3 Анализ путей  повышения эффективности процесса бурения.

 

Повышение скорости чистого  бурения возможно путём изменения  свойств разрабатываемых пород, применяемой техники и технологического процесса.

Мероприятия по увеличению производительности процесса бурения  можно разделить на следующие  стадии:

 

  1. Увеличение количества бурильных машин.

 

В первоначальной технологии применялись три бурильные машины “ПП36В”. Увеличение количества бурильных машин (перфораторов) типа ПП36В. Скорость чистого бурения составляет VО = 17,16 (см/мин). Все остальные сведения даны в исходных данных.

При увеличении количества бурильных машин на одну единицу скорость чистого бурения составляет 38,11. 

 

  1. Увеличение стойкости бурового инструмента.

 

Когда скорость бурения  падает на 30 – 40% необходимо произвести замену буровых коронок. На их замену будет потрачено время, которое можно уменьшить за счёт увеличения стойкости бурового элемента.

На современном этапе мы уже обладаем совершенными материалами и технологиями для производства буровых коронок. Несомненно, можно использовать самые последние наработки. Только их дороговизна не окажет ощутимого эффекта. Выходом из этой проблемы является недопущение брака.

В исходном варианте во время  процесса бурения применялись некачественные буровые коронки (предположительно).

На предприятии вводится более тщательный контроль за поступлением буровых коронок. В процессе контроля проверяются качество сплава, соответствие проектной прочности и твёрдости, качество изготовления бурового снаряда и  правильность заточки.

Эти мероприятия позволяют уменьшить износ буровых коронок на 0,85%. Так скорость бурения обратно пропорциональна квадрату величины линейного износа инструмента (зависимость очень сильная), поэтому чистая скорость бурения увеличиться.

График 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БУРОВЗРЫВНЫЕ  РАБОТЫ

Таблица 3

    

ПОКАЗАТЕЛИ

Вариант 1

Вариант 2

Число бурильных  машин

3

4

Продолжительность вспомогательных операций, мин/шпур

2,5

2,5

Продолжительность подготовительно-заключительных операций, мин/цикл

30

30

Время для личных надобностей, мин

10

10

Скорость чистого бурения, см/мин

17,16

38,11

Продолжительность бурения, мин

238

120,8

Время заряжания 1 м шпура, мин

1,77

1,16

Время монтажа  взрывной сети, мин

10

10

Число заряжающих

2

3

Продолжительность заряжания, мин

77

39,232

     
     
     
     
     

 

    
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

 

 

 

 

 

 

 

  1. Уменьшение времени вспомогательных операций.

 

Осуществляется путём  проведения следующих мероприятий:

 

  1. Повышение квалификации бурильщиков. Учебный комбинат предприятия снабжён всей необходимой литературой и учебными материалами (плакаты, макеты и т. д.), необходимыми для качественного обучения работников;
  2. Увеличение стойкости бурового инструмента, помимо увеличения скорости бурения, сократить время на замену затупившегося бурового инструмента.

Исходя из вышесказанного принимаем минимальное время вспомогательных операций tВС = 2,5 мин./шпур.

 

  1. Уменьшение времени подготовительно-заключительных работ.

 

  1. Оптимальная организация труда и слаженность работы бурильщиков;
  2. Повышение надёжности работы станков, путём их регулярного планового технического осмотра;
  3. Организация контроля исправного состояния шахтных магистралей, шлангов и соединительных элементов;
  4. Контроль за соблюдением правильной организации рабочего места после окончания работы. Наказание провинившихся и поощрение соблюдающих все правила

 

Принимаем минимальное время, отведённое на совершение подготовительно-заключительных работ tПЗ = 20 мин.

 

  1. Уменьшение времени, отведённого на личные надобности.

 

Для более эффективного и рационального использования рабочего времени необходимо мотивировать работника и заинтересовать его. И дело даже не в высокой заработной плате.

К мотивационным признакам можно отнести признание руководства; проведение различных спортивных и культурно-массовых мероприятий для работников и их семей; предоставление путёвок в санатории и профилактории на период отпуска и много другое.

Принимаем минимальное время для личных надобностей tЛН = 10 мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Анализ процесса  уборки гонной породы.

 

    1. Определение взаимосвязи параметров процесса уборки породы.

 

Основными показателями процесса уборки породы являются общее  время уборки породы, tПОГР, мин. и общая производительность уборки породы, QПОГР, м3/мин. Их расчёт производиться в следующей последовательности:

Определяю коэффициент ручной подкидки породы с работой погрузочной машины, β, по следующему выражению:

 

      (8)

 

где: φ – коэффициент  подготовительно-заключительных операций, φ = 1,1 – 1,3;

η – коэффициент использования шпура (КИШ), η = 0,9;

LШП – средняя глубина шпура (кратная 5 см.), см,  LШП = 180 см.;

S – площадь забоя в проходке, м2, S = 18,9 м2;

КР – коэффициент разрыхления породы, КР = 1,6;

α – доля объёма первой фазы погрузки, α = 0,7 – 0,95;

QТ – техническая производительность погрузочной машины, м3/мин.,

QТ = 3,5 м 3/мин;

m – число проходчиков в бригаде, чел., m =3;

QP – производительность ручной погрузки, м3/мин., QP = 0,02 м3/мин.;

tЗ – время замены вагонетки, мин., tЗ = 1,5 мин.;

k3 – коэффициент заполнения вагонетки, k3 = 0,85 – 0,95.

 

Все параметры процесса подобраны таким образом, чтобы  коэффициент ручной подкидки β находился  в интервале от 0,4 до 0,8.

 

Далее определяется производительность процесса уборки породы, QПОГР,

м3/мин. полное время погрузки породы tПОГР,  по следующим формулам:

 

      (9)

 

                  (10)

 

3.2 Оценка показателей  уборки горной породы.

 

В исходном варианте для погрузки отбитой породы применён “ПНБ-3Д”, так как он подходит по габаритам и по техническим данным.

Погрузочной машиной управляет один человек (как правило звеньевой), остальные члены бригады занимаются ручной подкидкой породы.

Погрузка породы изначально проводилась в вагонетки ВГ – 5,6 , которые транспортируются в околоствольный двор. Принимаем саморазгружающийся вагон Hudlund вместимостью 9 м3.

Чтобы увидеть зависимость  производительности уборки породы от технической характеристики погрузочной машины построим график 2 “Производительность погрузки породы”.

 

 

 

ПОГРУЗКА  ГОРНОЙ ПОРОДЫ

     

ПОКАЗАТЕЛИ

Вариант 1

Вариант 2

Коэффициент подготовительно-заключительных операций

1,25

1,25

Коэффициент разрыхления  горных пород

1,4

1,3

Доля объема первой фазы погрузки

0,95

0,95

Время замены вагонетки, мин

2

2

Коэффициент заполнения вагонетки

0,9

0,9

Вместимость вагонетки, м3

5,6

9

Коэффициент совмещения

1,884

1,884

Производительность  ручной погрузки, м3/мин

0,02

0,02

Техническая производительность машины, м3/мин

3,5

3,5

Продолжительность погрузки, мин

162

162,0

Производительность  процесса, м3/мин

0,265

0,383

     

Соотношение удельных затрат времени:

Вариант 1

Вариант 2

на  погрузку машиной

    

на  замену вагонеток

    

на  ручную подкидку породы

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Оценка экономической эффективности принятой технологии

 проходки  выработки.

 

Проектирование технологии строительства подземных сооружений предусматривает технико-экономическую  оценку принятых проектных решений. В общем случае мерой эффективности технологии является снижение затрат на сооружение горной выработки. Общая стоимость горной выработки складывается из прямых нормируемых СПН, общешахтных СОШ, накладных СН расходов и плановых накоплений СП.

В исходных данных отсутствуют  данные для расчёта сметы. Поэтому  даётся относительная оценка снижения затрат с использованием коэффициента увеличения скорости проходки выработки, КV, определяемого из следующего выражения:

 

 

        (14)

 

где: VX – скорость проходки варианта №2, м/мес.;

        VO - скорость проходки варианта №1, м/мес.

 

По прямым нормируемым затратам:

 

      (15)

 

По общешахтным

 

      (16)

 

По накладным расходам

 

      (17)

 

Примем, что в общих затратах на проходку выработки доля прямых нормируемых расходов в среднем составляет 39%, общешахтных – 30%, накладных – 23% и плановых накоплений – 8%.

Тогда общее относительное  снижение затрат, К, можно оценить  по следующей формуле:

 

     К = 1,08 * (0,39*КПН + 0,3*КОШ + 0,23*КН)      (18)

 

К = 1,08 * (0,39*0,92 + 0,3*0,98 + 0,23*0,97) = 0,94

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номограммы

 

 

                
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 

 

 

                

                
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 
                 

 

 

 

 

 

 

 

 

                

                  
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы.

 

  1. Латышев О. Г. Исследование процессов подземного строительства. Учебно-методическое пособие по дисциплине для студентов специальности 090400 “Шахтное и подземное строительство” направления 650600 “Горное дело”. Екатеринбург: Изд. УГГГА, 2004, 65 с.;
  2. Насонов И. Д., Ресин В. И., Шуплик М. Н., Федюкин В. А. Технология строительства подземных сооружений. Строительство горизонтальных и наклонных выработок. М.: Изд. АГН, 1998, 317 с.;
  3. Справочник инженера-шахтостроителя. Том 1. М.: Недра, 1983, 439.;
  4. Шахтное и подземное строительство. Проведение горизонтальных и наклонных выработок: Учебное пособие / М. В. Корнилков, В. Е. Боликов, О. Г. Латышев и др. Екатеринбург: Изд.: УГГГА, 2002, 188 с.

 

 

 

 


Оценка экономической эффективности принятой технологии проходки выработки