Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Липкович С.М. Проектирование технологических процессов очистной выемки угля

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
11.15 Mб
Скачать

Для правильного планирования нагрузки на лаву необходи­ мо знать время регламентированных и технологических переры­ вов и влияние различных факторов на это время. Длительность технологических перерывов, как показала практика работы, зави­ сит от принятой технологии выемки, механизации процессов, мощ­ ности пласта, устойчивости боковых пород, скорости подачи вы­ емочной машины и т. д. Очевидно, количественная оценка влияния таких факторов, как скорость подачи и мощность пласта, пред­ ставляет определенный практический и теоретический интерес для работников угольной промышленности.

Влияние технологических перерывов на производительность оборудования очистного забоя учитывается с помощью так назы­ ваемого удельного коэффициента технологических перерывов, ко­ торый представляет собой долю времени, приходящегося на техно­

логические перерывы

в течение смены (суток), отнесенного к 1 м

лавы:

 

 

 

 

=

(28.11)

 

 

1 СМ *л

 

где

S^T.n.i — длительность технологических

перерывов, обуслов­

 

ленная і-тым элементом системы машин и меха­

 

низмов (перемонтаж лемеха, передвижка конвей­

 

ера, зачистка лавы и т. д.), мин.

 

Определение

производилось путем

обработки хрономет-

ражных данных, полученных на основе эксплуатации узкозахват­ ной техники на шахтах Донбасса. Обработка методом наимень­ ших квадратов позволила установить следующие эмпирические за­

висимости k\Rn

от скорости подачи

выемочной

машины

(см.

табл. 8аII)

 

 

 

 

 

 

 

 

т, м

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

8аІІ

 

6.

Ьг

 

 

d

Область при­

 

 

 

 

 

 

менения,

1,1—1,2Ю-з

1 82

 

 

 

 

м/мин

7,38-ІО-4

, -Ю-з -3,9-Ю-з 7,25-Ю-з0<t)„<l ,8

 

 

 

 

 

 

 

1,8<ип<3,5

1,21-1,4 Ю-з 2,21-Ю-з 6,4-10_4-1,06-Ю-з 1,51-10-20<ип<2

1,41—1,5Ю-з

5,4-Ю-з

_

-2,37-10-2

 

2<^п<3,2

 

—1,8-10-4

 

2,65-10-20<ип<1,75

1,51—1,65Ю-з

1 08

 

 

т

 

 

1,7&<оп<3

6,47- Ю-з

 

—2,83-10-2

 

 

 

1,66—1,75Ю-з

, -Ю-з

3-10-3

 

 

3,28-10-2 0<оп<2

1тРt>

О

6,15-Ю-з 2<ап<3

 

 

 

 

 

Q

1,5

 

 

 

 

е 1

 

 

ѵп

 

 

 

-2,15-Ю^з

 

1,5<г>п<3,5

 

 

5,7-Ю-з 0<1>П-*С2,4

1,76—1,85Ю

3,25-Ю-4—2-10-5

 

 

2,4<ип<4,0

51

д л я

р а з л и ч н о й

м о щ н о с т и

п л а с т а :

(2 9 .11)

где

V^ ; о' — фактически достигнутые скорости подачи

выемочной машины в конкретных горнотех­ нических условиях (м/мин), для которых справедлива функциональная зависимость (29. II);

а,, а2, b[, b2, d — коэффициенты, зависящие от горно-геоло­ гических и горнотехнических условий очи­ стных забоев.

Анализ зависимостей показывает, что для всех разрабатывае­ мых мощностей пластов коэффициент технологических перерывов при определенной скорости подачи имеет минимальное значение. С уменьшением мощности разрабатываемого пласта коэффициент воз­ растает. Так, при мощности пласта т= 1 ,7 м минимальное значение коэффициента технологических перерывов составляет 0,001, а при мощности пласта m = 1,17 м—0,002, т. е. в 2 раза больше.

Для лав, оборудованных узкозахватными комбайнами и инди­ видуальными средствами крепления, коэффициент технологических перерывов можно определить по следующим зависимостям:

 

 

т

0,6 — 1

м;

 

k\%

— 54-10-5нп +

110,8 ДО“ 5;

(30.11)

 

0,5 <

ѵп < 1,5 м/мин;

 

 

/я = 1,0 — 1,4 м.

 

/гуТлп --=(204,Зуп— 462Ü„ + 277,3)- ІО“ 5;

(31.11)

 

0,7 <

vn < 2 м/мин;

 

 

 

m — 1,4 — 2

м;

 

ky\ =

-2

1 ,7 - 10~"5цп -f 105- 10-s;

(32.11)

 

0,5

<

va < 3,2 м/мин.

 

Средняя стоимость восстановления работоспособности техноло­ гического оборудования забоя С\ определяется из фактических эксплуатационных расходов С*(Р,і>) на устранение отказов для

рассматриваемых условий:

(33.11)

Эксплуатационные расходы слагаются из затрат на содержание ремонтного персонала Ср& запасные части С3.ч, из стоимости ущер­ ба Сд, вызванного отказами оборудования:

C f (P ф) —Cp-.j-nC3 ч-f- Су, руб.

(3 4 .11)

Стоимость капитального ремонта не учитывается.

52

Стоимость содержания ремонтного персонала СріІ рассчитыва­ ется, исходя из средней трудоемкости ремонтных работ по комплекс­ но-механизированным лавам, по формуле

Ср.п =

TppCTk, руб.,

(35.11)

где Тр.р — среднесуточная трудоемкость ремонтных работ, чел.;.

Сг — тарифная ставка слесаря по ремонту

технологического

оборудования лавы, руб.;

 

k — коэффициент доплат к тарифной ставке.

 

Стоимость запасных частей

 

 

Сз.ч =

, руб.,

(36.11)

где С'з.ч — среднемесячные расходы на запасные части, руб; М — число рабочих дней в месяце.

Стоимость ущерба, вызываемого отказами технологического обо­ рудования,

 

Су = aQT2^np (\ — lt # д„(ün, m)), руб.,

 

(37.11)

где

а — условно-постоянная

часть себестоимости

1 т

угля по

 

шахте, руб;

 

средняя

часовая

производительность

 

Qт — фактическая

 

очистного забоя,т;

простоев, вызванных

неисправно­

 

2 /Пр — суммарное

время

 

стями технического

оборудования очистной

выемки,

 

ч (мин).

 

 

 

 

 

 

 

 

Фактические

эксплуатационные

затраты

составят

 

 

(Рф) = Тр .р C Tk

+

+

aQTZ(np (1 it kvTan (vn, m)),

руб.

(38.11)

Находим среднюю стоимость восстановления работоспособнос­ ти технологического оборудования выемки вследствие одного от­ каза

 

Crk + м

+

ccQ^np [ 1 —

k lau (ѵп , m )] I

 

С г-

 

-2 ^1 п Р ф (^)

 

, руб. (39.11)

 

 

 

 

 

Тогда

составляющая

расходов

СЭ(Р)

согласно

формулам

.(35. II),

(36.11), (37.11)

 

 

 

 

 

 

 

[ѵ,,CTk ■

м ' -+- а(Зт2^Пр ( 1 - /* ^ дпфп, т))

 

С э ( Р )

 

 

In Рф(Оі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ -

S tP ln Р (ф )]

_____

, руб.

(4 0 .11)

 

{Т'сут [1

 

12л

^т.Дп (уп> т ) \

'ф с м )

 

 

53

Производительность забоя

 

 

 

 

 

 

Qc = /г, Тсут[1 — Ілк \\ (ѵп,

m)} QT, т/сутки,

 

( 41.11)

где kr — коэффициент готовности,

 

 

 

 

 

kr =

S/o

 

 

 

 

 

 

-j- 2f,пр

2/n ■г Шіпр

 

 

 

 

 

 

 

2/п

 

 

 

(42.11)

 

 

 

[— in Р (і?ц)]

 

2^п

2 і р І пр

 

 

 

5і^тлі (ѵп > m)) — t\рем

 

 

Тсуг (1

 

 

Подставив значение

kr в

формулу

(41.11),

будем

иметь

2 ф Г суг (1

Ілк%л

(ѵп ,

m))QT

 

(43.11)

Qc —-------------- - ■=■ — - ^

-------->т/сутки.

2/р^пр [--

ІП Р (/д)1

 

 

 

2*р + ^сут (1

(л^ Дп (Рд, /я)) — /]рем

 

 

Эксплуатационные расходы

С'Э(Р), зависящие от надежности

технологического оборудования

очистного

забоя, на

1 т суточной

добычи составят

 

 

 

 

 

 

 

Сэ(Р)

Сэ(Р)

руб.

 

 

(44.11)

 

 

 

 

Составляющая стоимости производства СП(Р) включает до­ полнительные затраты, связанные с повышением надежности из­ готовляемого технологического оборудования. В качестве эталона для сравнения уровней надежности в угольном машиностроении приняты существующие нормативы стойкости

 

Са(Р) = С0 ( 3 ± . у ,р у б . ,

(45.11)

где С0 — стоимость

дополнительных затрат

по обеспечению за­

данной надежности оборудования («стандартная» стои­

мость надежности);

 

Тп — среднее время

наработки на отказ оборудования, пре­

дусмотренное нормативами стойкости, ч;

Тф — среднее время наработки на отказ

оборудования, полу­

ченное на основе фактических данных, ч;

у — коэффициент,

зависящий от уровня проектирования и

изготовления, имеющий по опытным данным значение,

близкое к 1.

 

 

Если Тф = ТІГ, то

т— =1, тогда СП= С 0,

т. е. дополнительных

 

Тф

 

 

затрат на производство оборудования повышенной надежности не требуется. Если Г ф < Г н в а раз, то Сп= аС 0 и при этом расходы

54

на производство могут быть увеличены за счет дополнительных за­ пасных частей.

Составляющую стоимости производства можно выразить так­ же через вероятность безотказной работы оборудования:

c„(P) = c 0Ä

Y

\ руб.

(46.11)

При у= 1

\

tun J

 

 

 

 

 

 

Ca{P) = C0%L, руб.

(47.11)

Учитывая, что

 

Іф

 

 

 

 

 

 

== — ln P (tu),

 

СП{Р)=

.

Р (tu)

РУб-

(48.11)

 

— ІП

 

 

Стоимость производства Си(Р) включает все дополнительные затраты на разработку и производство машин и механизмов, свя­ занные только с повышением надежности. Основную долю состав­ ляют затраты на резервирование отдельных узлов, обеспечение разгруженных режимов за счет выбора деталей с большим запа­ сом коэффициента нагрузки, применение новых высоконадежных деталей и узлов, встроенных систем автоматического контроля ра­ ботоспособности машин и другие мероприятия. Фактическая стои­ мость производста

 

 

й(Р)=с-[(^Х

. руб.,

(49.11)

 

 

 

 

 

где

См — стоимость машин, механизмов, руб.;

 

 

f

Тн \

— отношение нормативной стойкости, т. е. гарантиро-

V

Тф / ср

ванного заводом машинного времени работы,

к

 

 

фактической наработке на отказ,

отнесенное

ко

 

 

всем деталям и узлам машины.

 

 

Для машин и механизмов, зависящих от длины технологиче­ ских звеньев выемки,

с£(Р) = с м

N , руб.,

где Іл — длина технологического оборудования, м;

/н — длина технологического

оборудования, для

дана оптовая стоимость, м; ß — коэффициент амортизационных отчислений; N — число рабочих дней в году.

(50.11)

которого

Зная фактическую составляющую стоимости производства, оп­ ределим величину стоимости дополнительных затрат по обеспече­

нию надежности оборудования С(), или так называемую «стандар­ тную» стоимость надежности, т. е.

С0 = - С * ( Р ) 1 п Р ф ( а РУб-

(51.11)

Тогда составляющая стоимости производства, обусловленная затратами на повышение надежности при производстве машины,

Си (Р) = с м

или на 1 т добычи

С„

С:(Р) = —

\ тф)' Ср - 1

(\

фтф- ) - 1

 

/СР

ФР ln Рф(1ц)

руб

(52.11)

ф ЛПп Р (ф )

 

in Рф (Ф )д а р +

/Н/ѴIn Р (/ц) 2/рТСуТ (1

 

 

 

_____ — 2ф> In Р

f/ц) бір_______

 

 

 

 

 

Тсут [1 — /л^Дг, (ѵп , m ) \

фем

, руб.

(53.11)

 

 

 

 

— 1л^дп Фп. m))Qr

 

 

 

 

 

 

Выражение для принципиальной модели оптимальной надеж­

ности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_______ 2фФр [— ІГСР (<ц)1______

 

 

 

 

Т,сут

1— ф КЯ (ѵп. m)

фем

 

Сг{Р)

 

 

X

 

 

2 ф Т с у т I 1

Ф

( и п > п г) ] Q T

 

 

 

 

 

Т С Ь- L

м

• aQT2/„p [1 -

/* А?д„ (On, «)]

1ц2ф [ -

ln Р (ф)]

' p.p°Tß

 

 

 

 

 

 

 

X

 

2/П1П Рф (Ф) Тсут I I

( ѴП>m)]

Ірсм

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с„

Гн Х

'

/лР1пРф(/д)

руб/т.

(54.11)

 

 

 

 

ТФ CP

 

(ф)

 

 

 

 

 

/НЛГ In Р

 

 

 

Итоговая

величина

затрат

Сф (Р)

изменяется от

максимума

при наиболее низкой надежности до минимума, отвечающего неко­ торому уровню затрат. Затем совокупные затраты возрастают. Критическая точка функции будет отвечать отыскиваемому опти­ муму надежности. Минимум удельных совокупных затрат, т. е. установленный экономический критерий, находится после диффе­ ренцирования видоизмененной принципиальной модели оптималь­ ной надежности и приравнивания нулю полученного результата.

Приведение подобных членов и заменой произведений постоян­ ных величии соответствующими коэффициентами уравне­ нию (54.11) можно придать вид

Сѵ (Р) = {А + В [ - In Р (ф)]}(О [ - In Р (ф)] + F іпД - - ], руб/т;

(5 5 .11)

56

А =

 

Я»_________

 

 

2/р 7'сут [1 — 1ЛЩ \

(ѵп< т) I Qr

 

В

___________ ^пр

 

 

(«,„, /п)] QTj

j7’сут [ 1 -

К

, т ) \ - фем) {Гсут [ 1-

І л

T’p.pCrÄ-

Д|

+а(?т^пр[1lt kyA

(ѴП’ m)\I

D =

 

 

 

 

 

[

ln 7*ф (^n)] {7’сут [I

^л^тлі f5n’ m)] —7РсмI

 

 

№). LN

/ЛР In Рф (/ң)

 

Для определения точного значения оптимальной надежности уравнение (55. II) нужно продифференцировать по P(tn) и произ­ водную приравнять нулю:

(

=

D

1п2

р

(/„) —

F

dCT Р )

 

 

 

 

 

----- Ріі)------

[В\п^Р(^) + В \ п Р ( ^ ) - А ] = 0. (56.11)

Приравниваем каждый из сомножителей пулю и получаем:

D\n*P(ttl) = F;

ІпР(к) =

± у Г

F

 

 

 

 

D

Pi (к) = exp l ±

- f

F

 

 

,

V

D

 

В In2 Р(к) + В In P(ta) — A = 0;

(57.11)

P2 (*ц) = exp

— J3 +

B 2 + 4АБ

(58.11)

V В

 

 

 

2

 

 

Р , ( 0 „ = , р ( ^ £ Л

1 ± ± Е

(59.11)

Оптимальное значение надежности технологического оборудо­ вания очистной выемки

Ропт (к) = е

В—YВг-\-4АВ

 

 

2/і

(60.11)

Оптимизацию надежности оборудования можно произвести гра­ фическим путем. Суммируя ординаты функций СЭ(Р) и Сп(Р), по­ лучим изображение функции Сф (Р), минимальное значение кото­ рой соответствует оптимальному значению надежности машины для существующего уровня развития техники.

Так как

к

к

мин,

In Р опт (7ц)

 

 

57

о п т и м а л ь н о е з н а ч е н и е к о э ф ф и ц и е н т а г о т о в н о с т и

 

 

С т =

(61.ІІ>

 

“Ь Ср

 

Оптимизируя

, мы сводим к минимуму

потери добычи угля

по лаве, а следовательно, в наибольшей степени используем вы­ емочный комплекс, тем самым повышая эффективность капиталь­

ных вложений.

Пример. Определить оптимальную надежность узкозахватного

комбайна 2К-52 при следующих данных:

смена ремонтно-подго­

режим работы — 4 смены, из них одна

товительная;

 

QT= 150 т/ч; /л =-- 250 м; 1 —

(vn, т) = 0,75.

Время подготовительно-заключительных операций 60 мин/суткп. Определяем длительность рабочего цикла:

/ц = [(1440 — 60) — 360] -0,75 = 765 мин.

Фактическая вероятность безотказной работы комбайна по ста­ тистическим данным принимается Рф(/„) =0,03. Среднесуточная трудоемкость ремонтных работ по комбайну составляет в среднем

7р. р= 3 чел/сутки; Ст= 6 руб/выход;

/г =1,84

для Донецкого бас­

сейна. Среднемесячные

расходы на

запасные

части к комбайну

240 руб/мес. Тогда они

составят 240:25,6 = 9,4 руб/сутки. Затраты

на содержание ремонтного персонала

 

 

Ср.п =

3 • 6 • 1,84 = 33,1 руб/сутки.

Стоимость ущерба, вызываемого отказами оборудования, Су = 5- — • 153-0,75 = 1430 руб.,

где И/Пр=153 мин; а = 5 руб/т. Фактические эксплуатационные затраты

С?(Р) = 33,1 + 9,4 + 1430 = 1472,5 руб.

Тогда средняя стоимость восстановления работоспособности комбайна

1472,5-765 = 49,5 руб.

6500-3,5

Результаты расчета эксплуатационных расходов Сэ'(Р) на 1 т суточной добычи, рассчитанные по формулам (40.11), (43. И), (44.11)

C J P

 

 

0.1

0,2

0,3

0,4

0,5

0 ,6

0,7

0,8

0,9

р(*ц)

 

10,3

5,2

 

) . . . 111,4

79,1

59,4

45,3

34,2

25,2

17,6

с'э ( Р ) .

.

800

900

970

1040

1080

ИЗО

1170

1220

1250

Qe(fcr) •

.

0,139

0,088

0,061

0,043

0,032

0,022

0,015

0,008

0,004

58

* Комбайн
C j(P )= 15000(1-0,2— 1)-0,113= 17 руб.
Тогда
О
— = 0,113 согласно работы [26].
ДонУГИ.
принимаются из табл. 9. II, 10.11, 11.11, разработанных
ния
Фактическую стоимость производства, зависящую от надежно­ сти оборудования очистной выемки, определяем по формуле
(49.11), где См=15000 руб. (стоимость комбайна 2К>52). Значе-
т

 

 

 

 

Т а б л и ц а

9.II*

 

 

 

 

Фактиче­

Норматив­

 

 

Узлы, детали

 

ская нара­

ное время

тв

 

 

ботка на

работы Т Ні

ГФ

 

 

 

 

отказ, 7ф, ч

ч

Цепь калиброванная тяго в ая

...........................................

 

114

2292

20,10

Шланг орош ения...............................................................

 

 

 

643

1146

1,81

Лыжа сварная ..................................................................

 

 

 

728

1146

1,58

Электрический пульт управления ...................................

 

1180

1146

0,97

Барабан ..............................................................................

 

 

.

1200

1146

0,95

Цилиндр подъема рабочего о р ...........................г а н а

563

1146

2,04

Электродвигатель ЭД К 04-2Л ...........................................

 

 

1165

2292

1,96

Кабель ГРШС З Х 2 ,5 Х І Х С .......................................5

 

550

2292

4,16

Редуктор рабочего органа ...............................................

 

 

1180

573

0,48

Кнопка К У В - 3 ..................................................................

 

 

 

1140

1146

1,0

Узел второго вала (1К52М -1 ...............................-02А)

 

1100

2292

2,08

Уплотнение (К52М-1-09)...................................................

 

 

507

573

1,13

Ручка управления"...............................................................

 

 

 

1055

2292

2,17

Болт М20Х50, ГОСТ 7808—57 .......................................

 

870

2292

2,63

Остальные детали и узлы (1233 позиции)

 

1,0

 

 

 

Гн

1276,06

= 1,02 *

 

 

 

 

Т* ср

1247

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(комплекс) KM-87.

Стоимость дополнительных затрат по обеспечению надежности оборудования

С0 — — 17 (—3,5) = 59,5 руб.

Тогда

составляющая стоимости

производства

 

 

 

P i t a ) . . .

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

С „ ( Р ) . .

. 25,8

37,2

49,6

65

85,7

117

167

286

566

С'П ( Р ) . .

.0 ,0 3 2

0,041

0,051

0,062

0,079

0,103

0,142

0,234

0,492

Суммируя значения Сэ' (Р) и Са'(Р), представленные на рис. 31, где кривая 1 соответствует функции СЭ'(Р), а кривая 2 — функции

59

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

10.IT1

 

 

 

 

Фактиче­

Норматив­

 

 

 

Узлы,

детали

ская нара­

ное время

 

 

 

ботка

на

работы Гн t

 

 

 

 

отказ,

7ф, ч

ч

 

Маслостанция................................................

 

 

2290

3 456

1,51

Шланг маслопровода....................................

 

1320

4 320

3,27

Стойка гидровинтовая ................................

 

1750

4 320

2,47

Перекрытие...................................................

 

 

2040

17 280

8,46

Гидродомкрат................................................

 

 

287

432

1,50'

Электродвигатель ЭД К -3-2

........................

2060

13 824

6,72:

Блок управления стойками

........................

2110

4 320

2.05

Уплотнения б л о к о в ....................................

 

2610

4 320

1.65

Уплотнения маслостанции........................

2600

4 320

1.66

Крышка б л о к а ............................................

 

 

2570

17 280

6,72

Болт М22Х90 ............................................

 

 

286

1 728

6.05

В а л и к ...........................................................

 

 

 

301

1 728

5,75

Ограждение...................................................

 

 

2070

8 640

4,17

Кнопка КУВ-10............................................

 

 

2260

6912

3.06

Клапан предохранительный........................

1210

2 160

1,79

Остальные детали и узлы (1022 позиции)

 

 

 

1,00

1 Г„

\

1078,83

 

 

 

 

 

У ф

А р =

1037

=

 

 

 

 

* Крепь М -87.

 

Узлы, детали

Цепь тяго в ая ...........................................

 

Барабан концевой

головки ....................

Диск насосного колеса турбомуфты . .

Ведущий вал звездочки...........................

Секция линейная

....................................

Турбомуфта................................................

 

Вал натяжной головки............................

Направляющий утю г................................

Болт специальный 030 мм....................

Скребок .......................................................

 

Остальные детали и узлы (281 позиция)

Т „ \

355,99

 

1,22

~Тф У ср =

291

Таблица

11 ЛІ*

Фактиче­

Норматив­

ская на­

ное время

работка на

работы Тн f

отказ 7’ф, ч

 

ч

ТФ

56,2

 

2292

40,80

856

 

4584

5,35

863

 

4584

5,31

1115

 

1146

1,03

689

 

3438

5,0

1160

 

2292

1,98

1140

 

4584

4,02

406

 

2292

5,65

920

 

2292

2,49

1050

1

4584

4,36

 

-

1,00

* Конвейер СПМ -87.

'60

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ