Обзор МД Жамбо

Месячный фонд календарного времени определяется количеством календарных дней в месяце и полным временем суток в часах. Фонд рабочего времени – общее количество учётных часов непрерывной работы техники в году в соответствии с установленным на предприятии режимом работы. Определяется фондом календарного времени за вычетом праздничных и выходных дней в часах. Техническая готовность – суммарное время наработки на отказ карьерной техники, определяемое суммарной продолжительностью всех временных интервалов, в течение которых техника готова к работе, независимо от фактического использования его рабочего потенциала. Измеряется в «часах технической готовности», в течение которых самосвал находится в технически пригодном к эксплуатации состоянии. Коэффициент технической готовности (КТГ) Ктг – показатель, определяемый отношением объема наработки часов «технической готовности» к фонду календарного времени (рис. 1, табл. 1):

Рис. 1 Структура схемы рабочего времени самосвала

Ктг = (Тфкв – Трем – Торг) / Тфкв, % (1)

где: Трем = Ткап + Тав + Тпр (2)

– время на капитальные, аварийные и предупредительные ремонты, час; Торг – общее время организационных простоев (час), включающее ожидание ремонтов из-за отсутствия запчастей или ремонтных рабочих, неукомплектованность водителей, отсутствие ГСМ, шин, мест в ремонтных боксах (см. табл. 1).

Время основной работы Траб – общее количество часов работы техники за определённый период времени (смена, сутки, месяц, квартал, год), в течение которого фактически используется рабочий потенциал техники.

Время работы на линии Трл – общее количество часов работы техники и внутрисменных простоев при её эксплуатации за определённый период времени (сутки, месяц, квартал, год), в течение которых фактически используется рабочий потенциал техники (см. табл. 1):

Трл = Траб+Тпз+То+Тоб+Твн = Тфкв–Тпвх– – Торг – Трем–Тто–Тбвр–Трез, час (3)

где: Твн – общее время внутрисменных простоев, вызванных неподготовленностью карьерных дорог и забоев, загазованностью карьера, климатическими условиями, неисправностью экскаватора, ожиданиями погрузки и разгрузки и др. (см. табл. 1); Тпз – время, затрачиваемое на подговительно-заключительные операции, час; Тоб – время, затрачиваемое на личные надобности и регламентированные перерывы, час; То – время, затрачиваемое на нулевые пробеги; соответствует времени, в течение которого самосвал находится в движении до места выполнения работы (от места обслуживания, заправки, пересмены операторов и пр.), час; Тпвх – время, приходящееся на праздничные и выходные дни, час; Тто – время, затрачиваемое на проведение плановых ТО и ремонтов, час; Тбвр – время простоя в связи с выполнением массовых взрывов в карьере; Трез – время простоя техники, вызванное временным выводом из эксплуатации технически готовых машин из-за отсутствия объёмов работ.

Коэффициент использования парка во времени (КИП) Кип – определяется отношением времени работы на линии самосвала к фонду календарного времени. Кип отражает уровень организации эксплуатационной службы транспортного предприятия и условия эксплуатации карьерного автотранспорта (рис. 1):

Кип = Трл / Тфкв, % (4)

Коэффициент использования сменного времени (КИС) Ксм самосвала характеризует степень полезного использования сменного времени самосвала на выполнение основных технологических операций при транспортировании – времени основной работы Траб (движение с грузом и без груза, манёвры на пунктах погрузки и разгрузки, ожидание под погрузкой) и определяется простыми отношениями (рис. 1):

Кис =Трабсм / Тсм = Траб /Трл, % (5)

где Трабсм – время основной работы самосвалов за среднесписочную смену, час; Тсм – продолжительность рабочей смены, час.

Простой техники – время, в течение которого техника не выполняет работу.

Организационные простои самосвала – простои из-за отсутствия МТР (шин, запасных частей, ГСМ, топлива), ремонтников, водителей и мест в ремонтных боксах. При организационных простоях самосвал не может выполнять работу и технически не готов к работе. Технические простои – простои по причине отказа (поломок) узлов, агрегатов и других элементов конструкций, при которых самосвал не может безопасно выполнять работу.

К ним относятся простои, связанные с отказами или авариями машин по причине неисправности их механической или электрической частей, вызванными конструктивными или техническими недостатками, браком, допущенным при изготовлении, ремонте, монтаже машин или допущенных нарушений правил технического обслуживания и эксплуатации самосвала.

Эксплуатационные или внутрисменные простои – простои самосвала из-за отсутствия забоев, дорог, по климатическим условиям и т.п.

Коэффициент использования пробега – отношение пробега самосвала с грузом к общему пробегу.

Коэффициент использования грузоподъёмности – определяется как частное от деления фактически перевезённой горной массы на количество горной массы, которое можно перевезти при использовании грузоподъёмности самосвала на 100%.

Методика определения производительности и нормирования работы карьерных самосвалов

На всех этапах управления горными работами – проектировании, долгосрочном планировании (5–10 лет), среднесрочном (1–5 лет), годовом, текущем и оперативном управлении (сутки-смена) – существует задача определения потребного количества карьерного автотранспорта.

При проектировании, долгосрочном планировании и техническом переоснащении карьеров в период их реконструкции решается задача формирования структуры парка и её изменения в течение заданного срока в зависимости от объёмов горных работ, изменяющихся природно-технологических условий разработки и жизненных циклов карьерной техники с целью выбора оптимального варианта по экономическим критериям.

Расчёт парка самосвалов производится по известным методическим рекомендациям [1, 6, 7] и в соответствии с плановым годовым объёмом транспортирования горной массы карьера Vгрк, представляющим сумму мощностей отдельных (элементарных) g грузопотоков Vгрg:

(6)

Расчётное число самосвалов типа (модели) a на год для обеспечения технологического потока определяется по формуле:

 (7)

где: Vгрg – годовой объём перевозок данного технологического потока g, ткм/год; Qгаg – годовая производительность самосвала типа а для условий технологического потока g, ткм/год.

Парк самосвалов типа a определяется из соотношения:

 (8)

Годовая производительность среднесписочного автосамосвала типа а, рассматриваемого при оптимизации в технико-экономических расчетах:

 (9)

где: Qча – часовая среднеэксплуатационная производительность среднесписочного самосвала типа a; Трла – время работы среднесписочного самосвала типа a на линии в год, ч/год.

Структуру парка на момент времени можно описать следующим выражением:

где: a = 1, nt – количество моделей, входящих в парк карьерной техники на t-год; mit – количество единиц карьерной техники a-й модели на t-год;

При годовом, текущем планировании объёмы горных работ и планы развития горных работ определены, сформированы грузопотоки и установлены их параметры. На этих этапах, как правило, не идёт речь о больших изменениях структуры парка, т.е. приобретении нового типа самосвала большей грузоподъемности. В этих случаях решается вопрос о приобретении дополнительных машин такого же типа или той же грузоподъёмности в зависимости от технического состояния работающего парка машин. Основой для расчётов служит месячная производительность среднесписочного автосамосвала типа (модели) a:

 (11)

При недельно-суточном планировании специалистами техотделов решается вопрос о выдаче плановых заданий транспортному подразделению по количеству и структуре работающего на линии парка самосвалов для обеспечения выемочно-погрузочного оборудования, т.е. соответствующей мощности технологических потоков – необходимой производительности карьера по вскрыше и полезному ископаемому. При этом, расчёт потребного количества производится по суточной производительности самосвала данного типа, исходя из сменных норм выработки – количества рейсов в смену.

Из изложенного следует, что часовая среднеэксплуатационная производительность Qчаg карьерного самосвала типа а для конкретных параметров технологического потока g представляет основу всех расчётов на всех этапах планирования.

Именно Qчiаg в разработанном методе формирования структуры парка карьерных самосвалов играет ключевую роль, связывая природно-технологические условия работы i-го самосвала типа а в данный период времени t (в течение этого периода принимается, что ПТУ не меняются, т.е. параметры технологического потока остаются постоянными) с его жизненным циклом в этот период через время работы на линии Трлtgi при определении объёма перевозок Vгрtgi.

Часовая производительность карьерного самосвала зависит не только от его конструктивных возможностей, параметров трасс, типа и мощности выемочного оборудования, но и от организации эксплуатации транспорта и ведения горных работ (организационно технологических условий работы), т.е. времени основной работы Траб (см. табл. 1).

Цель разработанной методики – точное определение норм выработки карьерных самосвалов в зависимости от конкретных природно-технологических, организационно-технологических условий эксплуатации техники и уровня организации работ в карьере.

Основа всех расчётов при нормировании работы самосвалов – время рейса Тр для самосвала данного типа a и параметров (условий транспортирования) технологического потока g (рис. 2). При определении времени рейса автосамосвала на трассе технологических потоков от забоя до отвала, склада, бункера фабрики разбиваются на участки, отличающиеся сроком службы, продольным уклоном, шириной проезжей части, кривизной виража и типом покрытия (см. рис.2).

Время движения по участкам в процессе нормирования определяется двумя способами:

- по скорости движения самосвала, устанавливаемой по динамической характеристике автосамосвала типа а;

- с помощью хронометражных наблюдений.

При проведении хронометражных наблюдений параметры трассы на каждом участке (расстояние L, уклон i, радиус поворота R) определяются по маркшейдерским профилям, границы участков выносятся пикетами на местности. Точность определения длины участков составляет 5 м.

Замеры продолжительности различных операций производятся двумя хронометражистами. Один находится в кабине самосвала, учитывает время прохождения груженой и порожней машины через наблюдаемые пикеты по выверенным секундомерам и фиксирует, соответственно, полное время рейса.

Другой хронометражист с помощью выверенного секундомера определяет время прохождения всех машин в груженном и порожнем направлениях через участки, а также записывает продолжительность элементов цикла работы самосвала – погрузки, движения и разгрузки – на цифровую видеокамеру.

Достоинство данной методики заключается в возможности проведения замеров по участкам для большего числа самосвалов, что позволяет уменьшить влияние технического состояния отдельного самосвала и навыков отдельного водителя на анализируемую величину. Обработка и анализ результатов исследований осуществляется с применением методов математической статистики [7].

Для определения времени рейса Tp используются усреднённые данные всех хронометражных наблюдений (как в движении, так и со стационарных пунктов наблюдения) времени прохождения самосвалами отдельных пикетов, составляющих маршруты трасс, в грузовом и порожнем направлениях, а также времени погрузки, разгрузки и манёвров самосвалов. Таким образом, время рейса по i-му маршруту (g-му грузопотоку) составляет:

 (12)

где: j – номер участка трассы, N – число участков трассы с различными характеристиками, tгрj ; tпрj – среднестатистическое время движения на j-ом участке груженного или порожнего самосвала, величины которых определяются из следующих соотношений:

 (13) (14)

где: tгрy – единичный замер времени движения по j-му участку груженного самосвала из M замеров, произведенный со стационарного пункта наблюдения и в движении; tпрu – единичный замер времени движения по j-му участку порожнего самосвала из Wзамеров , произведённый со стационарного пункта наблюдения или в движении. На основании полученных данных о времени движения автосамосвалов по участкам дорог с разным расстоянием L, уклоном i и радиусом поворота R рассчитываются средние скорости движения гружённых и порожних автосамосвалов по рассматриваемым участкам трассы.

Техническая скорость движения по j-ому участку в каждом из направлений отдельно определяется по формуле:

 (15)

где: Lj – длина j-го участка, м; Тj – среднестатистическое время движения груженного или порожнего самосвала по j-му участку (то есть tгрj или tпрj).

Скорость движения по i-му маршруту (по каждому из направлений и отдельно для участков дороги по поверхности и для участков внутрикарьерной дороги) определяется как средневзвешенная величина:

 (16)

где: Lобщ – длина i-го маршрута по поверхности или внутри карьера (м), при этом

Значения этих скоростей справедливы только для конкретных маршрутов, для которых они рассчитывались. С достаточной степенью надёжности они могут использоваться в инженерных расчетах (например, при определении производительности самосвалов), но в случае изменения конфигурации трассы (маршрута) – выбыванием каких-то старых участков и (или) добавлением новых – скорость движения для изменённой трассы необходимо пересчитывать по вышеприведенной формуле. Причём для новых участков в соответствии с их параметрами (уклон, радиус закругления, тип покрытия) подбирается скорость движения схожего по параметрам типового участка из сформированной в ходе хронометражных наблюдений базы данных.

Количество рейсов (норма выработки) в смену по каждому маршруту рассчитывается по формуле:

 (17)

где: Tpi – время рейса самосвала по i-му маршруту, мин; Тсм – продолжительность рабочей смены, час; Ксм – коэффициент использования сменного времени самосвала. Часовая эксплуатационная производительность (выработка) самосвалов:

Qч = (60/Tp)? Kсм · qa · Kгр · Lф , т·км/ч (18)

или Qч = (qa·Кгр·Ксм)/ (2/Vтехр) + (tц·nк/60 + tр + tм)/60·Lфi (19)

где: qa – паспортная грузоподъемность самосвала, т; Кгр – коэффициент использования грузоподъемности самосвала; Vтехр – среднерейсовая техническая скорость самосвала на iCм маршруте, км/ч; nк – число загружаемых ковшей экскаватора в самосвал; tц – время цикла экскаватора, сек.; tр – время разгрузки самосвала на отвале, мин.; tм – общее время маневров в забое и на отвале (складе), мин.; Lфi – фактическое расстояние транспортирования, км.

В отличие от применяемого на ряде предприятий расчёта норм выработки на основе приведенного расстояния, фактическое расстояние транспортирования наряду с объемами горных работ определяет фактическую величину грузооборота. При этом полученное значение производительности для данных условий транспортирования технологического потока может быть использовано на всех этапах планирования и управления горными работами. На основании выражений (18) и (19) формула для расчета часовой производительности самосвалов для текущих фактических значений расстояний транспортирования (км) может быть приведена к виду:

Qч = А / (В/Lтр + С), т·км/ч (20)

где параметр С (час/км) определяется из выражения

С = 60 (Vгр + Vпор)/(Vгр·Vпор) = 120/Vтехр (21)

где: Vгр и Vпор – технические скорости самосвалов в груженном и порожнем направлениях (км/ч), установленные по хронометражным наблюдениям для базовых значений расстояний транспортирования по соответствующим маршрутам. Параметр А определяется из выражения:

А = 60 qa·Kгр ·Kсм , т (22)

Параметр В определяется из выражения:

В = tп + tр + tм , час. (23)

Зависимость Qч = f(Lтр) имеет параболический, а не линейный характер. Таким образом, при известной величине часовой производительности самосвалов QчБ, определённой по хронометражным наблюдениям для базового расстояние транспортирования (LтрБ )по конкретному маршруту, текущее значение часовой производительности может быть рассчитано по следующим выражениям:

при Lтр > LтрБ, Qч = QчБ + А В (1 – 1/d) / (24)

/ LтрБ (В/ LтрБ + С) ( В/d·LтрБ + С) при Lтр < LтрБ, Qч = QчБ – А В (1/d – 1) / LтрБ (В/ LтрБ + С) ( В/d·LтрБ + С)(25)

где: d = LтрБ / Lтрф – коэффициент пропорциональности; Lтрф – текущее фактическое расстояние транспортирования, км. Расчёт рабочего парка самосвалов производится по известным методическим рекомендациям [1, 6, 7] и в соответствии с плановым годовым грузооборотом. Расчётное число самосвалов для выполнения годового плана определяется по формуле:

nра = Qгр / Qга , ед. (26)

где: Qгр – годовой грузооборот карьера по руде (вскрыше), т·км/год; Qга – годовая производительность самосвала на перевозке руды (вскрыши), т·км/год. При этом годовая производительность самосвала рассчитывается по выражению:

Qга = 12 Qча ·Трла , т·км/год (27)

где: Qга – часовая производительность самосвала отдельно по руде (или вскрыше), т/час (м3/час); Трла – продолжительность работы самосвалов на линии в течение месяца, час/месяц.

Оценка эффективности эксплуатации парка самосвалов по диаграмме «Плохо – Хорошо»

Показатели интенсивности эксплуатации карьерных самосвалов (грузооборот, часовая производительность и число рейсов) зависят от величины расстояния транспортирования, и без привязки к этому параметру они не могут служить достоверными критериями оценки эффективности эксплуатации технологического автотранспорта. Для устранения этого недостатка анализ такого показателя, как часовая производительность на среднесписочную единицу автопарка, следует проводить не в одномерном, а в двухмерном пространстве, в котором на оси абсцисс размещаются значения расстояния транспортирования (Lтр), на оси ординат – соответствующие значения часовой выработки Qч (рис. 3). Оценку эффективности технологического автотранспорта по показателю часовой выработки карьерных самосвалов предлагается производить по четырём категориям: «отлично», «хорошо», «плохо» и «неудовлетворительно». Изолинии границ между категориями задаются на основе аналитических расчётов по канонической формуле (19), дополненной в числителе коэффициентом использования парка Кип, чтобы получить эксплуатационную часовую выработку среднесписочного самосвала с учетом времени работы на линии, позволяющую производить корректную оценку по фактическим часовым производительностям.

При этом значения граничных параметров (Ксм; Кгр; Кип; Vтех) задаются отдельно для каждой оценочной категории. В соответствии с видом функциональной зависимости этого уравнения линии границ представляют собой параболы. Они выполняют роль своеобразной шкалы деления. Поле графика делится изолиниями границ между оценочными категориями на пять частей – четыре представляют соответствующие категории («отлично», «хорошо», «плохо» и «неудовлетворительно»), а пятая, самая верхняя, представляет внекатегорийную, куда фактические данные попасть не могут. Линия границы категории «отлично» соответствует максимально-возможной (или «эталонной», близкой к технической) часовой производительности на линии для данного типа самосвала и условий эксплуатации, поскольку при её расчёте используются максимально достигнутые на данном предприятии за все годы его существования показатели по анализируемому парку – Ксмmax; Кипmax; Кгрmax; Vтехэт.

На практике «эталонная» часовая линейная производительности может быть только повторена, но не превышена. Отношение фактического показателя к расчётному – это своеобразный КПД эксплуатации транспортной техники, а величина этого отношения или коэффициента может быть использована в качестве критерия оценки эффективности эксплуатации карьерного автотранспорта – чем этот коэффициент больше, тем выше эффективность эксплуатации техники. Величину «эталонной» технической скорости Vтехэт следует определять на основе расчёта по конкретным профилям трассы с использованием тяговых и тормозных характеристик самосвалов или рассчитывать на основе хронометражных наблюдений. Максимальная величина коэффициента Ксмmax будет соответствовать работе парка самосвалов на линии с минимальными потерями времени на внутрисменные простои, вызванные только крайней необходимостью выполнения обязательных операций – заключительно-подготовительных, на регламентные простои – ЕО и пр. (табл. 2), личные надобности и заправку. В среднем доля этих потерь времени по транспортному цеху на горных предприятиях составляет от 1.2 до 1.5 час. Таким образом, в расчётах величину Ксмmax можно принять на уровне 0.85.

В целях дополнительной оценки на графиках строится еще одна изолиния часовой производительности самосвалов, рассчитываемая по вышеприведенной формуле (19) и соответствующая среднестатистическим фактическим значениям парка самосвалов Ксрсм, Ксрип, Ксргр, Vсртех на исследуемом предприятии. При этом периоды усреднения могут быть как за несколько месяцев текущего года, так и отдельно по каждому месяцу за последние годы, что носит более представительный характер, учитывающий сезонность работ.

На графики наносятся фактические помесячные значения часовой выработки. Поскольку фактические расстояния транспортирования изменяются со случайной вероятностью, получается довольно хаотичная картина распределения точек. Чем выше расположена изолиния, проходящая через конкретную точку, тем выше эффективность эксплуатации в данный месяц. Анализ интегральных диаграмм указывает на тот факт, что большая по значению часовая выработка не всегда соответствует более высокой эффективности.

Разница между фактом и максимальной изолинией («отлично») соответствует резерву производительности. Он может быть достигнут путём снижения затрат времени на простои за счёт улучшения организации работы и специальных мероприятий. Обоснование норм выработки для карьерного автотранспорта на железорудных карьерах В конце 2009 г. специалистами НПК «Горное Дело» были выполнены исследования по обоснованию норм выработки для технологического автотранспорта и определению потребного количества карьерных самосвалов на железорудных карьерах ЖК-1 и ЖК-2, добывающих и перерабатывающих железную руду.

В состав основного производства ЖК-1 входят: горный цех, состоящий из трёх карьеров – №1, №2 и №3, автотранспортный цех, (ДОФ), отдел технического контроля (ОТК). Выемочно-погрузочные работы выполняются экскаватором ЭКГ-5А (объем ковша 5.0 м3). Протяжённость технологических автодорог по карьеру №1 составляет 4.48 км, по карьеру №2 – 25.5 км, по карьеру №3 – 16.7 км.

Основное производство ЖК-2 также состоит из: горного цеха, включающего три карьера: №5, №6 и №7, автотранспортный цех, ДОФ и ОТК. В качестве выемочно-погрузочной техники здесь используются мехлопаты ЭКГ-5А, ЭКГ8И, ЭКГ-10. Протяжённость технологических автодорог в карьерах №5 – 17.5 км, №6 – 42.6 км, №7 – 15.4 км.

Для транспортирования руды из карьеров на ДОФ и вскрыши – в отвал применяются автосамосвалы БелАЗC7555В грузоподъёмностью 55т. Анализ хронометражных наблюдений показал:

- на временных внутрикарьерных дорогах с большими уклонами (i =11–13%) и крутыми виражами (R =18–20 м) резко увеличивается сопротивление движению самосвала. Это обуславливает уменьшение его производительности, а также приводит к увеличению числа поломок как ходовой части, так и электрооборудования из-за перегрева электросистем самосвала. На больших уклонах отмечались просыпи груза из кузовов на дорожное полотно, что затрудняло (порой до полной остановки) движение идущим вслед самосвалам. На этих участках скорость самосвалов составляла 8–10 км/час.

- на постоянных внутрикарьерных дорогах, имеющего уклон составляет 8%, самосвалы двигались с постоянной скоростью – 15–20 км/час.

Участки дорог от выезда из карьера до фабрики, в целом, находятся в хорошем состоянии, самосвалы движутся равномерно со скоростью 30–50 км/час.

В ходе проведения хронометражных наблюдений на карьерах ЖК-1 и ЖК-2 производились замеры потерь времени по отдельным внутрисменным простоям по методике «Фотография рабочего дня». Хронометражисты, находясь непосредственно в кабинах самосвалов, фиксировали время всех технологических операций и внутрисменных простоев в течение полной смены и пересменков операторов. Результаты обработки замеров в пересчёте на одну среднесписочную смену содержатся в табл. 2. Внутрисменные простои сгруппированы по частоте их проявления и распределены по мере убывания в долях от сменного времени (Тсм = 12 час.).

По частоте или вероятности проявления внутрисменные простои для каждого среднесписочного самосвала нами разделены на 4 группы (см. табл. 2): «неизбежные» (или «условно постоянные»); «очень вероятные»; «вероятные»; «маловероятные».

Вероятность проявления определялась как отношение общего количества зафиксированных в процессе хронометража простоев конкретной категории к общей сумме рейсов всех исследуемых самосвалов за период наблюдений, Простои из трёх последних групп следует отнести к вероятностным (или «условно переменным») параметрам.

В правой колонке табл. 2 приведены значения коэффициента использования сменного времени Ксм по группам простоев, полученные нарастающим итогом, и соответствующие сумме простоев внутри групп. Согласно расчётным данным, суммарная величина внутрисменных простоев составила 31.6%, что соответствует коэффициенту Ксм = 68,4%.

Но, из-за его низкой вероятности (<50%), для расчётов следует принимать коэффициент использования сменного времени из третьей группы (с вероятностью 50–80%) Ксм = 70.4%, который будет гарантировать надёжность расчётов. Максимально возможный коэффициент при этом составит Ксм = 84.9%.