Технико-экономическое обоснование, расчет и моделирование организационно-технических и экономических параметров погрузочно-транспортн

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Дальневосточный федеральный университет

Кафедра экономики и организации производства ШЭМ

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине: «Организация производства»

на тему: «Технико-экономическое обоснование, расчет и моделирование организационно-технических и экономических параметров погрузочно-транспортных комплексов для условий разреза «Павловский №2»

Выполнили  студенты:

Даскал А.Н.

Макковеева П.И.

Фатеева К.А.

Проверил:

профессор кафедры ОУПП

Жуков А.В.

Владивосток

2013

Введение

Важнейшими  проблемами, наиболее остро стоящими перед российскими горнодобывающими предприятиями в период структурных  преобразований экономики, являются: обеспечение  их производственной и финансовой устойчивости; создание конкурентоспособной продукции  и производств; квалификационное использование  научно-технического и инновационного потенциала; повышение уровня организации  и эффективности действующих  и вновь создаваемых предприятий.

Конкурент способность горного предприятия  определяется совокупностью присущих ему производственно-технических  и организационно- экономических  характеристик, позволяющих проектировать, производить и сбывать более  качественную и с меньшей себестоимостью продукцию. Конкурентоспособность  современного горного (угледобывающего) предприятия формируется под  влиянием факторов и условий внешнего и внутреннего характера. К внешним  условиям следует отнести национальные особенности: уровень экономического развития страны и ее научно-технического потенциала, обеспеченность горной промышленности финансовыми, минеральными, энергетическими  и материальными ресурсами. Факторы  внутреннего характера — степень  совершенства производственного аппарата предприятия, уровень организации  производства и управления, квалификация трудовых ресурсов.

Устойчивая  конкурентоспособная деятельность горнодобывающего предприятия в  условиях рыночной экономики определяет необходимость комплексного подхода  к выявлению направления и  путей решения этой задачи:

• способностью осуществлять проектирование, разработку и освоение производства новых видов продукции в оптимальные сроки, быстрой реализации эффективных технологических и организационных воздействий;
• созданием горных производственно-технических систем, обеспечивающих низкую себестоимость и высокое качество продукцию, рост производительности труда, снижение удельных капитальных вложений;
• организацией производства и системы управления на основе современных научных и производственных принципов;
• рационально организованной маркетинговой деятельностью и системой снижения издержек производства, гибкой системой сбыта продукции;
• управленческим персоналом, способным осуществлять руководство горными предприятиями в условиях сильной рыночной конкуренции.

Научно-технический  прогресс в горнодобывающих отраслях промышленности и требования рыночной экономики способствуют рациональному  и экономному использованию всех видов ресурсов — трудовых, финансовых, материальных и природных. Конкурентоспособность  и ресурсосбережение становится одним из решающих источников с одной  стороны - удовлетворения растущих потребностей народного хозяйства Российской Федерации в минеральном сырье, топливе, энергии, новых материалах и продуктах, а с другой — обеспечения  сбалансированного и динамичного  роста экономики страны.

С развитием производительных сил  возрастает роль и значение научной  организации горного производства. Неполное или нерациональное использование  высококвалифицированного труда, сложных  машин и механизмов, минерального сырья, топлива, энергии и других ресурсов приводит к значительным непроизводительным затратам, к снижению экономической  эффективности промышленного производства.

Наиболее  совершенной форме организации  открытых горных работ отвечает комплексная  механизация основных и вспомогательных  процессов. Достижения высоких производственных результатов требует согласованности  и оптимизации параметров горной техники, применения современного эффективного горнотранспортного оборудования, оперативного управления производством на основе технико-экономических и математических моделей.

В данной работе рассмотрены классические методы планирования открытых горных работ и организации работы карьерного автомобильного и железнодорожного транспорта, методика проектирования организации забот на добычном уступе карьера.

С целью исследования динамики параметров организации работы погрузочно-транспортных комплексов рассмотрено применение метода статистических испытаний (Монте-Карло).

В данной работе  рассмотрены авторские  разработки по расчету экономической  эффективности капитальных вложений при проектировании и реконструкции  горных предприятий, представленные в  работе алгоритмы экономических  и производственных процессов позволяют  исследовать динамику интегрального  экономического эффекта за различные  периоды (циклы) эксплуатации горного  оборудования, устанавливать целесообразность проведения капитальных ремонтов в  зависимости от величины его балансовой стоимости, обосновывать норматив проведения капитальных затрат в зависимости  от темпов инфляции и оптимального срока службы оборудования.

Глава 1. Общие сведения о предприятии и горно-экономическая характеристика

Район месторождения

Участок Северо-Западная площадь Павловского  буроугольного месторождения расположен на территории Михайловского района Приморского края. Общая площадь  участка 34 км². В плане имеет неправильную форму, вытянутую в северо-западном направлении.

Рельеф  района представлен холмисто-увалистами формами с грядами сопок и возвышенностей. Возвышенности имеют очертания, пологие задерноватые склоны и покрытые кустарником плоские вершины. Абсолютные отметки возвышенностей около 100 м при относительных превышениях над долинами рек 45-60 м. Крутизна склонов 10-15 градусов.

Районный  центр с. Михайловка расположен в 225 км к югу от участка, в 40 км – г. Уссурийск, в 8 км севернее – пос. Липовцы. В 10 км юго-западнее находится станция Галенки железнодорожной магистрали Уссурийск –Пограничный, в 20 км восточнее – пос. Новошахтинский с развитой угледобывающей промышленностью. Район месторождения является хорошо обжитой и экономически освоенной частью Приморья с развитой горнодобывающей промышленностью. Площадь участка полностью занята сельскохозяйственными угодьями.

Через участок проходит дорога в поселок  Липовцы. Все населенные пункты района связаны шоссейными дорогами с щебеночным покрытием, а сельскохозяйственные угодья покрыты сетью грунтовых дорог.

Геологическое строение месторождения

Северная  часть участка представляет собой  изолированную мульду площадью 2,1 км².

Фундамент мульды сложен, в основном, осадочными образованиями мезозойского возраста меловой системы. Отложения меловой  системы представлены ее верхним  отделом и объединены в поркинскую серию. Образование поркинской серии сложены коричневыми зеленовато-серыми аргиллитами и алевролитами, туфгеннымиполимиктовыми песчаниками с прослоями углистых аргиллитов. Мощность серии 950 м.

Усть-давыдовская свита несогласно перекрывается отложениями суйфу некой свиты. Состав свиты довольно однообразен и представлен галечниками, песками и редкими прослоями глины. Мощность свиты колеблется от нескольких метров до 40 м.

Четверичные отложения распространены повсеместно. Они представлены бурыми глинами, суглинками, супесями, реже – песками. Мощность образований достигает 20 м.

Тектоника участка простая. В процессе геологоразведочных работ разрывных нарушений не выявлено, но изменчивость гипсометрии  пласта, а так же наличие мелко-амплитудных нарушений, не улавливаемых скважин, не исключает возможность наличия их на участке.

Гидрогеологическая характеристика

В гидрогеологическом отношении Павловская депрессия представляет собой артезианский бассейн второго порядка. Речная сеть развита слабо. Основными водными  артериями являются реки Липовцы и Абрамовка. Река Липовцы протекают вдоль северной границы участка. Русло имеет ширину 1-3 км, водозаборная площадь 210 км², модуль стока 2,7 л/схкм², средний годовой расход воды 0,57 м³/с. Надугольный водоносный горизонт характеризуется широким распространением и региональной выдержанностью. Общая мощность надугольного водоносного горизонта составляет 6-10 м в долине реки Липовцы, на остальной площади – до 15 м. Отложения горизонта имеют фильтрационную проницаемость в пределах – 4,2 -27,0 м/сут. Удельные дебиты варьируют в пределах 0,26 – 1,58 л/с. Водообильность отложений составляет 52 – 341 м²/сут, абсолютная отметка уровня на севере 98,37 м. Питание надугольного водоносного горизонта происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков в долинах рек Липовцы и Абрамовка, за счет поглощения стока этих рек, а также путем перетока из угольного водоносного горизонта. Разгрузка частично идет в реку Абрамовка, частично на родниковый сток. По химическому составу воды горизонта гидрокарбонатно-натриевые, магниевые, PH 7,2 – 7,8, общая жесткость 1,0 мг-экв/л. Вода соответствует ГОСТ 9874-82 «Вода питьевая», за исключением повышенного содержания железа – до 1 мг/л.

Воды  используются населением на сопредельной площади. Надугольный водоносный горизонт будет оказывать решающее влияние на формирование водопритоков в разрез.  Угольный водоносный горизонт представлен пластами бурых углей, реже песчаниками. Горизонт имеет повсеместное распространенней и залегает на глубине 14 – 68 м. Мощность водовмещаемых отложений составляет от 1,5 до 4,5 м. Водопроводимость горизонта незначительна и изменяется от 12,5 до 37 м²/сут, фильтрационная проницаемость угольных пластов 5,2 – 13 м²/сут, коэффициент водопроницаемости 1,6х10³ – 1,9х10³ м²/сут. Воды угольного горизонта напорные.

Пьезометрическая  поверхность устанавливается, в  основном, на уровне надугольного водоносного горизонта. Питание горизонта осуществляется за счет подтока из вышележащего водоносного горизонта и вод надугольного горизонта в местах залегания его гипсометрическивышеугленосных отложений. Режим горизонта устойчивый, амплитуда колебания уровня незначительная. По химическому составу воды горизонта гидрокарбонатно-натриевые, РН 6,4 – 7,8, общая жесткость 0,9 – 1,7 мг-экв/л, общая минерализация 0,11 – 0,27 г/л.

Притоки подземных вод с угольного  водоносного горизонта в разрез будут складываться за счет сработки статических запасов. Подугольный водоносный горизонт залегает ниже пласта VI и представлен разнозернистыми песчаниками мела. Данный водоносный горизонт опробован одной скважиной. При откачке получены следующие параметры: Водопроводимость 3,7 м²/сут, коэффициент фильтрации 0,45 м/сут, коэффициент пьезопроводимости 1,32x10 м/сут. Воды подугольного горизонта гидрокарбонатно-натриевые, с минерализацией 0,29 г/л. Водоносный горизонт существенного влияния на обводнение разреза иметь не будет.

По  преобладающим источникам формирования водопритоков в разрез и залеганию водоносных горизонтов месторождение классифицируется как сложное, согласно «Инструкции по изучению и прогнозированию гидрогеологических условий угольных месторождений».

Водопритоки в разрез будут складываться из притоков за счет атмосферных осадков и подземных вод надугольного и угольного водоносных горизонтов.

Границы поля разреза

Запасы  в принятых границах поля разреза  разделены на три эксплуатационные площади в порядке очередности  их разработки. В данном проекте  рассматривается первая эксплуатационная площадь. Она расположена в северной и северо-восточной части участка  и разделена на две части, одна из которых (северо-восточный участок) начала разрабатываться. Имеет неправильную форму, вытянутую в юго-восточном  направлении. Границами участка  на западе, юге и востоке является линия кондиционной мощности пласта, на севере – сорокаметровый целик оставленный под реку Липовцы.

Краткая характеристика площади приведена  в табл.1.1.

Краткая характеристика площади

Таблица 1.1

Запасы угля поля разреза

Геологические запасы в пределах поля разреза:

В данном проекте к обработке  приняты балансовые запасы угля по категории В, равные 10656 тыс.т, по С₁ – 4957 тыс. т, горной массы по категории В – 11727 тыс.т, по С₁- 5451 тыс.т.

Промышленные  запасы угля в пределах поля разреза:

Расчет  величины эксплуатационных потерь выполнен в соответствии с «Отраслевой  инструкцией по учету балансовых и расчету промышленных запасов, определению, нормированию, учету и  экономической оценке потерь угля (сланца) при добыче». В соответствии с  принятой технологией обработки  угля и вскрыши, их физико-экономическим  свойствам, отдельные виды эксплуатационных потерь угля по пласту VI представлены:

• слоем угля толщиной 0,12 м, срезаемым при зачистке кровли пласта;
• слоем угля толщиной 0,15 м, срезаемым при зачистке откоса угольного уступа;
• слоем угля 0,12 м, оставляемым в почве пласта.

Потери  угля при транспортировке приняты  в размере 0,3% от погашаемых запасов. Таким образом, размеры отдельных  видов потерь при ширине рабочей  заходки 40 м и средней мощности пласта в контуре обработки 2,69 м составят:

а)  в кровле и почве пласта:

((0,12+0,12)*100%)/2,69=8,9%

в) при зачистке откоса уступа:

(0,15*100%)/50=0,3%

Суммарная величина эксплуатационных потерь угля:

П=8,9+0,3+0,3=9,5%

Результаты  расчетов промышленных запасов угля по первой эксплуатационной площади  приведены в табл. 1.2.

Промышленные запасы угля при первой эксплуатационной площади

Таблица 1.2.

Планирование  открытых горных работ. Основные горнотехнические показатели плана производства

При разработке месторождений открытым способом план добычи полезного ископаемого  по существу определяет остальные составные  части плана — объем вскрышных  работ, буровых и взрывных работ  на добычных и вскрышных уступах, объем перевозки полезного ископаемого  и пород, объем отвальных работ  по перемещению (перекладке откаточных путей на добычных и вскрышных  уступах и отвалах).

Плановый  объем добычи полезного ископаемого  Д_г, тыс./год, на карьере (разрезе) устанавливают исходя из производственной мощности карьера (разреза) с учетом уровня его освоения и в зависимости от среднего числа общей длины и средней высоты добычных уступов, а также принятой скорости подвигания добычных уступов и максимального размещения экскаваторов по фронту работ. Величину Д_г рассчитывают по формуле

,                                                                 (1.1)

где L_д - общая длина фронта очистных работ на разрезе, м; h_д - средняя высота добычного уступа, м; V_д - планируемая средняя скорость подвигания добычных уступов, м/год.

Планируемый объем добыч угля должен быть обеспечен  подготовленными запасами, т. е.

                                                                                          (1.2)

где - объем готовых к выемке запасов угля, тыс. т; - число рабочих месяцев в году по добыче угля; - нормативное время обеспечения разреза готовыми к выемке запасам, мес.

Чтобы обеспечить своевременную подготовку фронта очистных работ, при планировании добычных и вскрышных работ следует  учитывать, что средняя скорость подвигания вскрышных работ должна быть выше средней скорости вскрышных работ.

В плановый объем вскрышных работ  включают объемы пород, покрывающих  и вмещающих пласт, породные прослойки, которые подлежат удалению за пределы  технических границ карьера, а также  учитывают вскрышные работы, проводимые за счет капитальных вложений.

Основные  горнотехнические показатели плана  производства

1. Число действующих добычных и  вскрышных уступов определяется  по маркшейдерским планам горных  работ на разрезе.

2. Средняя высота всех действующих  добычных (или вскрышных) уступов  h_ср, м находят по формуле:

                                                                              (1.3)

где h_i и l_i - соответственно средняя высота и длина i-го уступа, м; i- число действующих добычных или вскрышных уступов.

3. Фронт действующих добычных (или  вскрышных) работ на конец планируемого  периода, определяемый суммированием  длины каждого действующего добычного  уступа на рабочем борту разреза  в пределах его границ; при  этом средняя протяженность добычных  уступов за год равна среднеарифметическому  из показателей длины линии  уступов по кварталам.

4. Площадь выемки на каждом добычном  уступе S_{уст. i}, м² определяется по формуле:

                                                                                   _(1.4)

где - добыча на i-м уступе, м³/год; - плановые потери полезного ископаемого на i-м уступе, м³/год; h_i - средняя высота i-го уступа.

5. Подвигание линии добычного уступа l, м/год определяется по формуле:

                                                                                                _(1.5)

где среднедействующая длина i-го уступа, м.

6. Среднегодовоеподвигание фронта очистных работ определяется по формуле:

                                                                                            (1.6)

7. Плановый годовой коэффициент  вскрыши к_пл определяется как отношение объема вскрышных пород V_вск, перемещаемых из массива в отвалы по плану за год, к объему добычи полезного ископаемого по плану за этот же период Д_г:

                                                                                               (1.7)

8. Число экскаваторов в среднем  по списку на конец планируемого  периода определяется по формуле:

                                                              (1.8)

где и   - сменные объемы добытого полезного ископаемого и вскрышных работ, планируемые для экскаватора, т; - установленная продолжительность рабочей смены, ч; - коэффициент использования рабочего времени, ч, - вместимость ковша экскаватора типа, м³,  - коэффициент наполнения ковша экскаватора типа; - продолжительность цикла черпания; - коэффициент разрыхления;   - коэффициент, учитывающий резерв оборудования и количество оборудования в ремонте и в запасе.

9. План буровзрывных работ разрабатывают  как по добычным, так и по  вскрышным уступам. При этом  для каждого из этих видов  работ определяют:

а) сменную производительность буровых  станков каждого вида;

б) удельный объем бурения на 1000 т  угля или 1000 м³ породы;

в) общий объем бурения с распределением его по видам станков;

г) число буровых станков в наличии  и в работе.

Необходимый объем бурения определяется по формуле

                                                                                           (1.9)

где - объем бурения, м³/год; П - выход горной массы с 1 м скважины, м³,

Здесь величина рассчитывается по формуле:

                                                                          (1.10)

где — высота уступа, м; w - наименьшее сопротивление по подошве уступа, м; r — расстояние между скважинами, м; а — величина перебура скважин.

Тогда необходимое число буровых станков  можно определить исходя из общего годового объёма бурения сменной  производительности одного станка

                                                                                            (1.11)

где - сменная производительность одного бурового станка, м; -  соответственно число смен работы бурового станка и число рабочих дней в году.

1 0. Объем перевозок на разрезах  планируют исходя из плановых  объемов добычи полезного ископаемого  и перевозимых горных пород.  Исходными данными при этом  служат размеры грузовых и  вагонных потоков, приемная способность  отвальных тупиков и производительность  экскаваторов, работающих на разрезе.

Сменная производительность электровозной  откатки разреза П_эл, м³

                                                                                       (1.12)

где Т_раб - чистое время работы в течение смены, ч; - вместимость состава, м³; и - время погрузки и разгрузки состава, мин; L – расстояние перевозок, м; V - средняя скорость движения состава. м/мин.

Число автосамосвалов, необходимых для  перевозки планируемых объемов, определяют исходя из числа рейсов, затрат времени на оборот одного автосамосвала  и его сменной производительности Q_авт, т. Значение Q_авт можно рассчитать по формуле:

                                                                                    _(1.13)

где - число рабочих смен в сутки; - продолжительность смены, ч; _{- грузоподъемность автосамосвала, т; - продолжительность одного рейса автосамосвала, мин.}

11. необходимое число отвалов и  отвальных тупиков (n_отв):

                                                                                (1.14)

где - необходимая сменная приемная способность отвала, м³, - сменная приемная способность отвального тупика, м³, - время необходимое для перекладки рельсового пути одного тупика, смены; - время между двумя передвижками рельсового пути на тупике, смены; - коэффициент резерва.

Кроме перечисленных выше показателей  в плане производства определяют:

• общую протяженность железнодорожных путей;
• годовой объем переукладки;
• среднегодовое число локомотивов на вскрышных работах и их производительность;
• объем породы, вывозимой автотранспортом;
• среднесписочное число технологических автосамосвалов на вскрыше и их среднегодовую производительность.

Вопросы для  самоконтроля:

1. Какие исходные данные необходимы для  разработки плана открытых горных работ?
2. Каков порядок планирования объемов добычи полезного ископаемого открытым способом?
3. Каков порядок планирования показателей работы транспорта на карьерах и угольных разрезах?
4. Как определить пропускную способность карьерного транспорта?

Глава 2. Проектирование организации работы экскаваторно-автомобильных и экскаваторно-железнодорожных комплексов применительно к условиям угольного разреза

Общие положения

Добытую в забоях руду нужно быстро и с  наименьшими затратами доставить на обогатительную фабрику или на рудный склад, а добытую вскрышную породу - в отвал. Производственная мощность карьера определяется количеством руды и вскрышных пород, которые будут вывезены из карьера транспортными средствами.

Наилучшие показатели транспортных средств достигаются  при отсутствии их простоев в ожидании погрузки. При этом работа экскаваторов будет наиболее эффективна при постоянном наличии транспортных средств под  погрузкой.

Необходимо  учитывать вероятностный, изменчивый характер сходных данных, которые  используют в расчетах производительности горного и транспортного оборудования. На производительность экскаваторов влияет множество факторов: изменчивость свойств  пород на разных участках уступов, степень  дробления пород при взрывах, бесперебойность подачи транспортных средств под погрузку и т.д. И, конечно, работа транспорта должна находиться в полном соответствии с законами скорости движения экскаваторных забоев, рабочих уступов и понижения  горных пород.

В общем виде расчет транспорта в карьере  проводится исходя из двух условий  – провозной способности транспорта и пропускной способности карьерных дорог.

Провозная способность транспорта определяется по формуле:

                                                                 (2.1)

Где - коэффициент резерва и неравномерности движения; - производительность i-го очистного забоя, т/год; n - число действующих очистных забоев в карьере; - производительность j-го вскрышного забоя, т/год; m - число вскрышных забоев.

С другойстороны,

                                                                               (2.2)

где – производительность S-й транспортной единицы, т/ч, – время непосредственной работы S-й транспортной единицы в - ю смену, S – число единиц подвижного состава, участвующих в работе в течение смены; – число рабочих смен в году.

Имеющиеся карьере транспортные средства должны обеспечивать вывоз из карьера и  доставку к местам назначения всех добываемых полезных ископаемых и вскрышных  пород.

Пропускная  способность карьерных дорог  рассчитывается по формуле: