Управление выемочно - погрузочными работами

Выемочно-погрузочные работы в карьере - основной техно­логический процесс, совмещающий извлечение горной массы из целика или развала взорванной породы с погрузкой ее в транспортные средства.

Наиболее распространены в качестве средства механизации выемочно-погрузочных работ на современных отечественных карьерах одноковшовые экскаваторы типа механической лопаты, определяющие особенности как самого производственного про­цесса, так и процесса управления им.

На современном рудном или угольном карьере в работе может одновременно находиться 20-30 и более экскаваторов, связанных между собой непосредственно сетью транспортных коммуникаций, общим подвижным составом и системой энерго­снабжения, а также едиными требованиями к характеристикам выдаваемой из карьера горной массы, условиями обеспечения общей эффективности процесса в карьере.

Поэтому процесс управления выемочно - погрузочными рабо­тами включает в себя управление отдельными экскаваторами, группами экскаваторов (например, вскрышных н добычных) и всем комплексом выемочного оборудования в целом.

Основная цель управления комплексом экскаваторных работ заключается в том, чтобы обеспечить извлечение горной массы из карьера в установленных пропорциях в течение каждого кон­кретного периода времени при условии максимального исполь­зования технических возможностей экскаваторов и выполнения всех ограничений технологии, техники безопасности и т. д.

Процесс управления выемочно-погрузочными работами сло­жен и многостадиен. Решения принимают на разных временных уровнях, с различной степенью детализации и точности. В общем виде структура процесса управления может быть представлена следующими этапами:

1) разработка плана расстановки экскаваторов по участкам, н блокам карьера, расчет плановых объемов работы каждому экскаватору;

2) составление планового графика работы экскаваторов в увязке со вспомогательными работами (организационно-техни­ческий план-график), определяющего дату и продолжитель­ность выполнения каждой работы;

3) выдача заданий экскаваторным бригадам на выполнение запланированных работ - на месяц, декаду (неделю), сутки, смену, включая объемы, виды и места выполнения работ, ука­зания о перегонах, ремонтах и т. д.;

Рис. 2. Алгоритм управления выемочно - погрузочными работами.

1-разработка плана расстанов­ки экскаваторов, расчет объемов экскавации;

2 - составление организационно - технологического плана-графика работ;

3 - выдача заданий экскаваторным бригадам;

4 - контроль и оперативное регулирование выполнения заданий;

5 - сменный и су­точный учет выполнения зада­ний;

6 - анализ хода выполне­нии текущих планов (есть ли отклонения?);

7 - анализ степе­ни отклонения процесса oт за­планированного;

8 - разработка и осуществление мероприятий по ликвидации нарушении;

9 - кор­ректировка плановых графиков ведения работ;

10 - общий учет и анализ, разработка организа­ционно - технологических меро­приятий.

4) контроль и оперативное (внутрисменное) регулирование хода выполнения выданных заданий (нарядов) по количествен­ным и качественным показателям;

5) сменный и суточный учет выполнения плановых заданий, анализ хода выполнения текущих планов;

6) разработка и осуществление мероприятий по ликвидации нарушений производственного процесса и обеспечению нормаль­ной (запланированной) работы экскаваторов;

7) разработка рекомендации и корректировка плановых графиков ведения работ в случае отклонения хода производст­венного процесса от запланированного выше допустимого пре­дела;

8) общий учет и анализ производственного процесса, разра­ботка рекомендаций и мероприятий по его совершенствованию.

Перечисленные этапы образуют одну ветвь единого процесса управления производством в масштабе времени от смены до года. Исходной информацией, определяющей целевую направ­ленность этого процесса, является годовой план ведения горных работ как часть управления развитием горных работ.

Блок-схема описанной структуры управления выемочно-погрузочными работами приведена на рис.2. Каждый из входящих в алгоритм этапов в свою очередь является сложным комплексом действий и решений ряда математических и логи­ческих задач, основанных на переработке больших объемов ин­формации. В связи с этим в процессе управления выемочно-погрузочными работами принимает участие большой управлен­ческий персонал: от начальника карьера и главного инженера до сменного диспетчера и горных мастеров экскаваторных уча­стков. Кроме того, в подготовке информации и решении задач планирования и анализа экскаваторных работ участвует персонал ряда отделов и служб карьера: планового, производ­ственного, маркшейдерского, механического и др.

Наиболее сложный этап управления - составление планов расстановки экскаваторов и разработка организационно-техно­логических графиков выполнения комплекса работ в масштабе месячно - недельного и недельно-суточного управления. В настоя­щее время разработано и применяется несколько методик реше­ния возникающих при этом организационных задач, основанных главным образом на использовании линейных, ленточно - сетевых графиков и планограмм.

Основная информация, вырабатываемая на стадии оператив­ного планирования (результат планирования), включает:

сведения об объемах пород и руды (по сортам и качество каждого сорта), намечаемых к выемке за планируемый период; точное указание рабочих рудных и вскрышных блоков, под­лежащих отработке в планируемый период;

указание направления отработки отдельных добычных и вскрышных рабочих блоков на сутки и смену;

характеристику вида производимых работ (отгрузка руды, перелопачивание, зачистка и т. д.) по каждому экскаватору;

конкретные сроки ремонта оборудования в системе планово-предупредительных ремонтов, очередность остановки на ремонт и ввода в эксплуатацию, мероприятия по аварийному ремонту оборудования;

даты и время проведения взрывных работ, указания о необ­ходимых мероприятиях по технике безопасности;

данных о намеченных вспомогательных мероприятиях для выполнения текущего плана и подготовки фронта работ на буду­щий период (переукладка путей, проходка съездов, подготовка отвалов и т. д.).

Эта информация в виде оперативных планов и заданий пе­редается для непосредственного исполнения горному надзору.

На угольных разрезах, не применяющих буровзрывные ра­боты и имеющих достаточно развитый фронт работ на уступах, часто не требуется пространственная взаимоувязка процессов. Здесь разработка месячного плана сведена к установлению сроков выполнения основных экскаваторных и вспомогательных работ.

Критерием оптимальности W при составлении месячных планов-графиков может служить ритмичность производственного процесса. При этом возможны три постановки задачи, обеспечи­вающие выражение ритмичности через разные показатели.

1.Стабилизация внутрисменной (суточной) добычи разреза. т.е. равномерное выполнение плана по объемным показателям.

Показателем эффективности W₁ служит коэффициент аритмич­ности производства К_р:

(1)

где Q_t - заданная (нормативная) добыча разреза в t-е сутки; q_it -производительность i-гo экскаватора за t-e сутки плани­руемого месяца;

i= 1,2,..., N; t= 1,2... ., Т.

Эта постановка задачи правомерна при отсутствии жестких требований к качеству отгружаемого угля и возможных значительных колебаниях производительности экскаваторов.

2.Обеспечение равномерности выполнения плана по качест­ву угля. Задача возникает при высокой изменчивости качествен­ных показателей угля в разрабатываемых пластах в условиях жестких требований к добытому углю со стороны потребителей. Критерием W₂ могут служить различные показатели изменчиво­сти качества (зольности, влажности, спекаемости угля и т.д.), например, среднее квадратическое отклонение от допустимых значений :

(2)

где - кондиционное (допустимое) значение характеристики качества угля; - показатель качества угля, добываемого i-м экскаватором за t-е сутки.

Заданные (плановые) объемы производства здесь использо­ваны в качестве ограничений.

3.Обеспечение равномерного распределения плановых про­стоев для ритмичной загрузки основного оборудования и вспо­могательных ресурсов:

(3)

где - максимальное число экскаваторов, останавливаемых по плану для выполнения вспомогательных работ в t-e сутки; - показатель, определяющий оста­новку i-го экскаватора в t-е сутки ( =1) или выполне­ние им основной работы ( =0) - длительность оста­новки i-гo экскаватора для выполнения вспомогательной работы j-го вида (j=1, 2, ..., J); К_р.н и ²_н - норматив­ные значения коэффициента аритмичности и среднего квадратического отклонения качества.

Каждая из приведенных моделей дополняется необходимыми технологическими и организационными ограничениями, отражающими особенности производственного процесса на конкретном карьере. В общем виде модель задачи достаточно сложна, включает в себя до десяти различных ограничений и относится к нелинейным математическим моделям с целочисленными переменными. При этом решение задачи стандартными метода­ми усложняется тем, что целевая функция во всех модификаци­ях выражается через переменные (даты остановок экскаваторов для выполнения вспомогательных работ) неявно.

В связи с этим для решения используют специальные эври­стические алгоритмы. Конечным результатом решения зада­чи является во всех случаях улучшение экономических показа­телей, что следует из анализа эффективности ритмичной работы.