Тема №3 определение оптимальной длины лавы, оборудованной комплексом, по экономическому фактору введение

При проектировании новых и реконструкции действующих шахт,

а также подготовке новых горизонтов возникает необходимость определения оптимальных параметров технологической схемы шахты. К числу таких параметров относится и длина лавы, являющаяся основным элементом системы разработки пластов. От правильного выбора длины лавы во многом зависит эффективность работы угледобывающих комплексов, нагрузка на очистной забой и другие технико-экономические показатели участка. Встречающаяся на практике длина лав колеблется довольно в широких пределах – от 100 до 400 м, что можно объяснить, с одной стороны ,различными горно-геологическими и горно-техническими условиями разработки пластов, а с другой тем, что все еще часто она принимается волевым порядком без экономического обоснования, что нельзя считать правильным. Современный горный специалист должен владеть научными методами обоснования технологических параметров шахты с применением вычислительной техники, в том числе уметь определять и оптимальную длину лавы.

1.Постановка задачи

Длина лавы является одним из основных параметров системы разработки угольных пластов, оказывающее влияние на технико-экономические показатели работы очистного забоя и добычного участка в целом. При увеличении длины лавы пропорционально снижаются удельные (отнесенные к 1 т добычи) затраты на проведение выработок и сооружение приемных площадок, обслуживающих очистной забой. С другой стороны возрастает стоимость технологического оборудования, снижается его надежность, т.е. увеличивается количество отказов в работе, а следовательно и продолжительность операций, связанных с ликвидацией отказов, неизбежные при этом потери добычи угля приводят к экономическому ущербу, выражающемуся в увеличении себестоимости 1 т. угля. Следовательно, в конкретных горно-геологических и горно-технических условиях должна существовать такая длина лавы, при которой затраты на 1 т добычи угля будут минимальны. Та длина лавы, при которой обеспечивается минимум удельных затрат, называется оптимальной, и задача состоит в том, чтобы ее определить.

В общем случае целевая функция удельных затрат имеет вид:

,

где – длина лавы, м;

– принятая максимальная суточная нагрузка на забой, т;

С1, С2 – стоимостные коэффициенты, характеризующие затраты

соответственно на проведение выработок, их поддержание,

выполнение концевых операций в лаве и организацию забойного

оборудования.

Максимальная суточная нагрузка на забой принимается из ус-

ловия:

где - допустимая нагрузка на забой по условиям вентиляции, т/сут.; - максимальная нормативная нагрузка на забой, т/сут.

Оптимальное значение длины лавы будет в том случае, когда сумма удельных расходов ΣС будет минимальна. Задачу определения можно решить путем исследования целевой функции(1) на экстремум путем дифференцирования. Более целесообразно решение задачи методом полного перебора расчетных вариантов с помощью ЭВМ, поскольку одновременно можно получить ответ на вопрос, как будут изменяться удельные затраты ΣС при изменении длины лавы , придавая различные значения длине лавы в пределах 100≤≤400 м с шагом Δ=10м и производя вычисления по формуле(1),найдем соответствующие суммы удельных расходов на 1 т добычи угля. Затем по минимальному значению ΣС находится соответствующее значение

В формуле(1) не учтены затраты, связанные с простоями лавы из-за отказов в работе забойного оборудования. С увеличением длины лавы возрастают число отказов и простой, связанные с их ликвидацией. Это приводит к потере добычи и удорожанию 1т угля. Поэтому найденную оптимальную длину лавы уточняют поправкой на надежность забойного оборудования по формуле:

,

где – коэффициент надежности работы забойного оборудования (для устойчивых пород кровли = 0,86-0,9;для кровель средней устойчивости =0,6 – 0,85).

Зная оптимальную длину лавы с поправкой на надежность забойного оборудования, рассчитываем суточное подвигание лавы из выражения Расчет длины лавы по экономическому фактору позволяет определить ее оптимальное значение, при котором удельные затраты на 1 т добычи будут минимальны и таким образом получить определенный экономический эффект по очистному забою.

Значение исходных данных к теме №2

Номер варианта	, т/сутки	, т/сутки	, т/м2
1	920	870	1,40	0,95	0,70	305,6	3,51
2	1000	1300	2,00	0,94	0,68	189,4	3,22
3	700	970	1,55	0,97	0,75	311,2	2,56
4	850	1400	1,82	0,96	0,67	222,2	2,92
5	1500	2200	2,96	0,95	0,80	170,4	4,69
6	650	780	1,30	0,97	0,70	474,1	3,76
7	880	840	1,40	0,96	0,68	291,7	2,40
8	1250	960	1,75	0,97	0,72	289,6	2,75
9	810	680	1,25	0,95	0,80	337,1	3,74
10	1050	1200	1,50	0,98	0,80	292,1	2,83

Примечание. Для всех вариантов исходных данных принять одинаковое значение величин: = 100-400; = 10