Организационные основы разделения грузопотоков полезных ископаемых на карьерах тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Организационные основы разделения грузопотоков полезных ископаемых на карьерах"

Министерство науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

На правах рукописи

ТЫКЕР Илья Рахмильевич

УДК 622.271.3:658.012.2

ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ГРУЗОПОТОКОВ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ НА КАРЬЕРАХ

Специальность 08.00.28 — «Организация производства»

Апторефераг диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Московском о>рдена Трудового Красного Знамени горном институте.

Научный руководитель докт. техн. наук, .проф. РЕЗНИЧЕНКО С. С.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук ПОТРЕСОВ Д. К., канд. техн. наук СЕРПУХОВИТИН В. И.

Ведущее предприятие — институт «Гипроуглеайтамати-зацня».

а Г . . час. на заседании. специализированного совета

<К-053.12.06 при Московском ордена! Трудового ¡Красного Знамени горном институте по адресу: 117935, ГСП, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.'

Автореферат разослан « ^^» . 1992 г.

Защита диссертации состоится

Ученый секретарь специализированного совета

канд. экон. наук СОКОЛОВСКАЯ М. Б.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время одним из факторов повышения эффективности торного производства в условиях рыночной экономики является комплексное использование природных ресурсов за счет более рационального использования земных недр и повышения качества производимой продукции.

Высокие темпы роста масштабов добычи, ограниченные запасы полезных ископаемых, ухудшение горно-геологических условий, рост затрат на восстановление экологического равновесия при разработке месторождений—все эти условия создают значительные трудности в удовлетворении- потребностей народного хозяйства <в природных ресурсах.

Создание экологически чистых малоотходных технологий добычи, обогащения и потребления полезных ископаемых «предопределяет проблему обоснования организационных форм и системы планирования при 'взаимодействии добывающих и .перерабатывающих предприятий.

Современное горнодобывающее предприятие — это сложная иерархическая организационная система-, в ¡которой для реализации функции добычи и переработки полезных ископаемых участвует значительное число различных подразделений, которые являются 'поставщиками и потребителями в этой системе.

Разнообразие схем .грузопотоков на. различных горнодобывающих ¡предприятиях ставит проблему выработки единого ■подхода для решения задаии эффективной организации потоков полезного ископаемого три комплексном использовании природных ресурсов.

Анализ работы горнодобывающих 'предприятий 'показал наличие ряда недостатков в организации грузопотоков ■при 'нескольких потребителях. Одним из основных факторов, оказывающих существенное влияние на качественные характеристики грузопотоков полезных ископаемых, отправляемых (потребителю, является высокая изменчивость качества полезного покопаем ого в недрах (коэффициент вариации содержания полезных компонентов -в грузопотоке колеблется от 12

до 38%). Кроме того, на поток полезного ископаемого влияют кроме качественных, количественные факторы (коэффициент ритмичное™ составляет от 0,63 до 0,78). Нестабильность качественно-количественных показателей потоков полезных ископаемых приводит ж увеличению потерь полезных компонентов на стадии обогащения на 15—32%. При такой изменчивости и различных сортах единая технология переработки обычно 'не способствует полному использованию сырья.

Эти обстоятельства, связаны с тем, что нет достаточного обоснования рационального числа (потоков от поставщика :к потребителю для достижения наиболее эффективных показателей качества и стабильности внутри одного 'потока. -'.'••Поэтому обоснование рационального ¡количества и характеристик гру.запотоко'В полезного ископаемого и условий, при которых эффективно их. разделение, является актуальной научной задачей. -

Цель, работы состоит в разработке системы организации и планирования добычных работ при разделении грузопотоков полезных ископаемых для шовышения эффективности использования природных ресурсов.

' Идея работы заключается в том, что обоснование параметров грузопотоков полезных ископаемых необходимо осуществлять на основе комплексного анализа 'эффективности организации добычи, транспорта и переработки.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:

-для определения параметров системы организаци добычных ра'бот с разделением грузопотоков впервые установлены параболические и гиперболические зависимости качественных и'объемных показателей грузоиготоков от границ разделения; ; " для' технико-экономического обоснования организационных характеристик грузопотоков впервые установлены гиперболические и экспоненциальные зависимости 'простоев транспорта от интенсивности грузопотоков, резерва мощности по переработке .полезного ископаемого и емкости окладов;

■ •'отри планировании добычных работ необходимо использовать .предлагаемую экономико-математическую модель, использование которой, .в отл'ИЧ<ие от существующих, обеспечивает стабильность 'качественных показателей и ритмичность добычи (полезных ископаемых ®о отдельным -грузопотокам.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

использованием и анализом статистического материала по данным геологической разведки и эксплуатационного опробования; :

статистической обработкой данных экспериментальных исследований о формировании качества полезного ископаемого в составах и маршрутах;

•корректным использованием методов статистического анализа данных (корреляционного, регрессионного) и достаточной надежностью установленных статистических зависимостей;

'имитационным .моделированием на ЭВМ шроцессов формирования тра«опортных .потоков;

апробацией разработанной системы организации и планирования с разделением грузопотоков три комплексном использовании 'природных ресурсов.

Значение работы. Научное значение работы состоит в установлении зависимостей технико-экономических показателей организационной системы от количества и параметров грузо-щотоков и разработке на этой основе методических принципов организации и планирования добьнных работ при разделении .грузопотоков.

Практическое значение работы заключается в разработке методики организации и планирования добычных работ, применение которой позволяет повысить использование сырьевых и .материальных ресурсов.

Реализация выводов и рекомендаций. Результаты исследований и методические рекомендации яо планированию я организации горного производства при разделении грузопотоки и полезных' ископаемых были «приняты к ¡практическому использованию в проекте типовых АСУ угольных разрезов (|ПО «Экибастузуголь» и «Якутуголь»).

Апробация работы. Основные положения и оезультаты исследований были изложены на научно-лрактической конференции «Пути решения эколого-технологических задач на горных предприятиях» .(Ташкент, 1991 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 4 статьи.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем .машинописного текста 135 страниц, в том числе 19 рисунков, 19 таблиц и список использованной литературы из 105 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Сложность и многообразие .размещения полезных компонентов ® пространстве .месторождения, неравномерность залегания и высокая изменчивость качественного состава добываемых сырьевых ресурсов, ограниченность существующих запасов полезных ископаемых, все возрастающие затраты на добычу, переработку и восстановление экологического равновесия в зонах добьгчи и переработки, обусловливает комплексный подход в использовании природных ресурсов и предопределяет необходимость совершенствования -методов организации, и планирования грузопотоков, «позволяющих . повысить

эффективность функционирования добывающего и перерабатывающего 'комплекса в целом.

Горнодобывающие (предприятия являются сложной системой, состоящей из множества потоков добываемой горной массы, направленной от зоны добычи до своих потребителей, и в простейшем случае имеют два 'потока (вскрыша и полезное ископаемое). Основным критерием формирования грузопотоков являются требования, .предъявляемые к качественным характеристикам добываемого сырья.

Анализ 'практики работы карьеров при 'наличии грузопотоков «показал, что неоднородность полезного 'ископаемого в недрах 'ведет к значительным колебаниям содержания полезных компонентов в составах, отгружаемых на обогатительную фабрику, что в свою очередь (приводит к потерям полезных компонентов, ухудшению качества продукции 1при дальнейшей ¡переработке.

'В более широком смысле «проблема обоснования рационального количества грузопотоков является одной из важнейших частей .проблемы управления качеством в горном производстве, решению которой 'были посвящены работы академиков А. И. Агошкова, Н. В. Мельникова, В. В. Ржевского, докт. техн. наук В. И. Азбеля, А. И. Арсентьева, А. С. Астахова, П. П. Бастаяа*, (В. Ф. Вызова, В. Г. Базылева, Н. С. Бук-тукова, В. И. Ганицкото, Ф. Г. Грачева, Г. Г. Ломоносова, А. А. Петросова, С. С. Резниченко, И. Б. Табакмана, А. Д. Школьникова, канд. техн. наук Г. И. Багровой, Л. М. Сосинского и многих других. В выполненных исследованиях созданы научные основы организации производства*, разработаны методы проектирования и планирования режима и развития горных работ с учетом качества (полезных ископаемых.

'Однако обзор научны« исследований показал, что основная масса работ выполнена для отдельных предприятий с ■учётом специфики разрабатываемого полезного ископаемого. Рост масштабов производства, создание крупных комплексов по добыче и .переработке, реализация комплексного подхода в 'использовании .природных 'ресурсов по-новому ставит задачу обоснования принципов и методов формирования грузопотоков добываемого сырья с целью повышения эффективности функционирования добывающего и перерабатывающего комплекса >в целом.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:

1. Обоснование особенностей совершенствования организации грузопотоков между добычными и перерабатывающими подразделениями!.

2. Установление зависимостей качественных и объемных характеристик 'полезного ископаемого от границ разделения

на грузопотоки ¡1 исследование злляния простоев составов при формировании грузопотоков.

3. Экономическая оценка эффективности выделения грузопотоков на основе анализа затрат на организацию грузопотоков и эффекта, получаемого при .переработке полезных ископаемых.

4. Разработка ..методики организации взаимодействия горнодобывающего предприятия с потребителем и системы планирования добычных работ при р азделен даг груз »потоков.

Для исследования организации грузопотоков были выбраны предприятия большой единичной мощности с различными типами и неоднородными качественными характеристиками полезных ископаемых, а именно ПО «Экибастузуголь» и Ал-мал ыкский ГМК.

Наличие различных схем грузопотоков на горнодобывающих предприятиях приводит к необходимости систематизации возможных взаимосвязей между горнодобывающим звеном и потребителями добываемого сырья и выработки общих принципов формирования -грузопотоков.

Любую схему грузопотоков, состоящую из /г-этапов, можно представить в виде набора уравнений, где под этапом подразумевается организационная система, состоящая как минимум иэ одного поставщика и потребителя, связанных между собой грузопотоком:

где /?—¡множество (потребителей на-одном этапе;

5—множество ¡поставщиков на одном этапе;

Р — множество функций взаимосвязей между поставщиками и- потребителями, описывающих (параметры грузопотоков. .

Поэтому для классификации достаточным является рассмотрение одноэташюй схемы, которая отражает свойства многоэтапной. Бее типы взаимосвязей могут быть сведены к следующим: а) простая (линейная); б) разветвляющаяся; в) сходящаяся.

На основе этих взаимосвязей выделены- следующие клас-, сификационные (признаки:

разделение на потоки по количеству поставщиков; разделение на потоки по ¡количеству потребителей; - -разделение на потоки во времени; разделение на потоки сто качеству, ...

при ломощк которых л-роведена классификация грузопотоков, /представленная в таблице.

Общая классификация грузопотоков полезных ископаемых

Без разделения' Разделение Разделение '

Тип взаимосвязи по .качеству 'потока потока по качеству

и во времени по качеству и во времени

Простой (один поставщик — один потребитель)

, Разветвляющийся (один поставщик — несколько потребителей)

Сходящийся (несколько поставщиков — один потребитель)

Комбинированный (несколько поставщиков — несколько потребителей)

Однородный поток (сырье одного типа , (сорта): уголь, строительные материалы)

Всем. потребителям отправляется сырье -одного качества

Все поставщики отправляют сырье одного качества

Сырье одного типа (сорта) отправляется от различных поставщиков разным потребителям

Потребителям отправляется сырье различного качества (типа)

Поставщики отправляют сырьё ' 'различ ното качества

Поставщики отправляют сырье различного качества различным потребителям

Несколько полезных ■ ископаемых или их сортов, отправляемые в различные интервалы времени

Потребителям отправляется несколько полезных ископаемых или их сортов в различные. промежутки времени

Поставщики отправляют сырье различного качества в разные промежутки времени

Каждый поставщик в разные промежутки врем.ени отправляет сырье различного качества разным потребителям

Из аиаяиэа существующей практики работы следует, что схема грузопотоков горнодобывающего 'предприятия формируется на! стадии проектирования и в дальнейшем обычно может быть изменена лишь' отри реконструкции действующих объектов. Поэтому совершенствование системы грузопотоков, 'состоящих• из- некоторого .множества этапов, наиболее целесообразно проводить на стадии, 'которая бы 'позволяла йаи'бо-лее эффективно-'тювлиять на ¡процесс (переработки сырьевых ■ресурсов. Отсюда «сходя из набора возможных взаимосвязей между поставщиками и потребителями вытекает два- подхода (в управлении ¡качественными параметрами грузопотоков:

а) сходящиеся грузопотоки полезных ископаемых (усреднение) позволяют приблизить требуемые (показатели, к неко-

тор ому. ожидаемому уровню, однако такой подход эффективен при разработке .полезных "ископаемых одного типа;

б) разветвляющиеся грузопотоки полезных' ископаемых (разделение) позволяют выделить различные компоненты, требующие разной технологии ¡переработки-, эффективны яри разработке полезных ископаемых разных типов (комплексное использование природных ресурсов), либо при выделении компонентов, когда их усреднение невозможно (забалансовые и балансовые полезные ископаемые).

Первый .подход хорошо (проработан как теоретически, так и 'Практически, второй в силу различных причин (ведомственность, незаинтересованность предприятий в комплексном освоении -месторождений и ряда других 'причин) не создавал предпосылок для исследований в этой области. Но наиболее целесообразным является сочетание обоих подходов1 в организации грузопотоков между добычными и перерабатывающими подразделениями.

Для оценки влияния разделения грузопотока на 'качественные характеристики сырья в выделенный грузопотоках была использована статическая математическая модель разделения потоков полезных ископаемых по направлениям их использования. Исходный грузопоток можно представить как поток, имеющий относительный объем, равный единице; и содержащий полезное ископаемое в грузопотоке, распределенное 'в соответствии с некоторой плотностью вероятности. Тогда 'множество грузопотоков, выделяемых по направлениямг-Ие-щользования, .можно .представить в виде суммы плотностей вероятностей всех выделяемых грузопотоков, т. е.

(а) = ¡'/(а) с1г + ( /(а) ¿а + ... + [ Л*) ¿а + ... -+-

¡) А'1 . к1-> . . ■ ' ■

■ а-оо . • • • ■ ■ •

•I- I /мл.

где п — количество выделяемых грузопотоков; .

к — гра ница. г-го выделенного грузопотока.

Ожидаемое среднее зна!чение содержания в выделенном грузопотоке определяется при помощи' следующего выражения: • ; ' |

.... • ■ ,

7-1 — ( а/(а)с1а., 1 . - ; ,

й'"1 , -' 'у

Относительный.объем выделенного грузопотока равен • '

I7/ - I ' • •-•■г- , : ' ' ■' 'к1-"1 ........

Проверка эмпирических распределений содержания полез-'ного ископаемого в • карьерном грузопотоке по АГМК и ПО «Экибастузуголь» показала, что качественные характеристики грузопотока соответствуют нормальному закону распределения.

По существу любое .полезное ископаемое является комплексным, поэтому для исследования был» выбраны два объекта. у которых разные типы полезного ископаемого.

Производственное объединение <«Экибастузуголь» »производит добычу вышкозольных углей, которые попользуются для сжигамня на электростанциях. Однако -рядом исследований различных организаций доказано, что высокозольный уголь Зки'бастузского месторождения и пропластки пустой породы могут стать сырьем для 'производства глинозема. Кроме того, учитывая, что одним из перспективных направлений создания экологически1 чистых электростанций и улучшения технико-экономических показателей добычи, и потребления угля является его обогащение, исследования разделения грузопотока л-олезного 'ископаемого производились по двум направлениям; уголь, направляемый на. сжигание и обогащение, и уголь на сжигание, обогащение и для производства глинозема.

Например, зависимости среднего значения зольности угля и< объемов от граничного значения золы в общем грузопотоке, разделенном на, три, части, носят параболический и гиперболический характер соответственно

Аа = 10,5+ 1,31<— 0.0074Л?р' (г = 0,99);

<3 = - 0,44 + 28,6¡А% (г = 0,97),

где А гР — граничная зольность угля в общем грузопотоке;

Аа — средняя зольность в выделенном грузопотоке;

<2 — о'бъем угля в выделенном грузопотоке

По второму объекту Адаадыжскому горно-металлургическому комбинату, на котором 'производится добыча и переработка 'многокомпонентных руд, характеризующихся сложными условиями залегания, высокой изменчивостью полезно-то компонента, я рудном теле, несколькими типосортами руд, ■исследовалась возможность разделения основного грузопотока на три част«, а именно (поток забалансовой руды, грузопоток со средним содержанием меди и лоток с высоким содержанием .компонентов, содержащих медь. В результате (моделирования получены аналогичные зависимости среднего содержания меди и объемов руды от граничного значения в исходном грузопотоке.

Исследования теоретического распределения подтвердили вид зависимостей для конкретных объектов.

На основании полученных зависимостей исходя из конкретных требований по переработке или потреблению необходимого сырья возможно обоснование 'границ разделения грузопотока полезного ископаемого, что позволяет построить схему поставщик — потребитель. Однако вышеописанная модель разделения грузопотоков дает возможность обосновать статическую организационную систему без учета влияния параметров, зависящих от 'времена

Для оценки динамических (зависящих от времени) .параметров системы 'поставщик — потребитель наиболее целесообразно рассмотреть простой тип взаимосвязи между поставщиком и потребителем, а. затем исследовать влияние этих характеристик .при разделении .грузопотоков.

■Взаимодействие рассматриваемых объектов, использующих железнодорожный транспорт, 'представляет собой систему массового обслуживания, в которой потребитель является аппаратом обслуживания грузопотока, поступающего от поставщика. Исследование производительности потребителя (МОФ Алмалыкокого ГМК) 'показало, что производительность обогатительной фабрики по ¡переработке составов с рудой подчиняется нормальному закону распределения. Вместе с тем, как доказано многочисленными исследованиями и подтверждено автором, характер потока составов, выходящих из карьера Кальмакьгр Алмалыке кого ГМК, соответствует пуассоновскому распределению. Поэтому для исследования взаимодействия потребителя с (потоком сырья, поступающего от (поставщика, была разработана статистическая имитационная модель, позволяющая получить динамические характеристики системы (число составов, ожидающих обслуживания, время простоя обогатительной фабрики из-за. отсутствия сырья, заполнение (Промежуточного склада и др.).

Расчеты по разработанному алгоритму проводились с учетом различной интенсивности поступления составов (А,) и. соответственно с разным временем переработки, причем исследовались соотношения производительности добычи, и переработки от 0,9 до 1,2. Также проверялась различная неравномерность работы (перерабатывающего звена с коэффициентом вариации от 5 до 20%.

По результатам моделирования получена обратная экспоненциальная зависимость среднего числа составов, ожидающих разгрузки, от интенсивности их »поступления.

Ук = 8,58 (г = 0,94).

На основе .полученной зависимости разделение исходного грузопотока на несколько частей .позволяет определить необходимое число дополнительных составов для компенсации

организационных издержек, связанных с разделением грузопотока, ¡которые определяются из следующего выражения: '

А' _ ,, ¡-1

где Ку — коэффициент увеличения .числа! составов в органи-_ зационной системе ¡при разделении грузопотока; V\—среднее число составов, ожидающих разгрузки в __ общем грузопотоке;

Vы —среднее число составов, ожидающих разгрузки в 1-м грузопотоке. Использование промежуточного склада (позволяет снизить число составов, ожидающих разгрузки, и тем самым улучшить характеристики системы. Исследования зависимости, среднего заполнения склада от его размеров показали, что существует обратная'экспоненциальная взаимосвязь этих характеристик. Причем с увеличением размера склада коэффициент его использования снижается, но увеличивается коэффициент использования подвижного парка. Поэтому необходимым является выработка, оптимального соотношения числа составов, требуемых для обеспечения организационной системы с разделением грузопотоков, размера .промежуточных -складов и коэффициента резерва мощности по переработке сырья ¡на обогатительной фабрике.

Для обоснования организационной системы с разделением грузопотоков и ее параметров необходимо исследовать как затраты на выделение грузопотоков, так и эффект, достигаемый при этом при переработке и потреблении ¡полезных ископаемых и их влияние на технико-экономические ¡показатели системы поставщик—¡потребитель.

Для определения общих минимальных затрат, необходи-1мых для реализации системы с разделением грузопотоков, 'были установлены зависимости приведенных затрат от размера склада, ¡затрат на создание резерва .мощностей по переработке и увеличение ¡подвижного парка. Следующий этап состоит в оптимизаций затрат для установления рационального соотношения ¡всех составляющих организационной системы, т. е. из ¡полученного набора ¡вариантов с различными характеристиками выбирается вариант с наименьшими суммарными затратами. В итоге была получена зависимость общих затрат от ¡параметров ¡грузопотоков.

Выделение различных грузопотоков создает эффект у потребителя за счет: • -

увеличения выхода высших сортов угля при разработке угольных сложноструктурных месторождений; •

-повышения коэффициента извлечения на- рудных' месторождениях из-за- лучшего соответствия. схемы и технологии обогащения природным особенностям сырья -и большей стабильности качественных -показателей внутри отдельных грузопотоков;

повышения выхода конечного продукта из-за улучшения технологических показателей и снижения затрат у конечного потребителя.

Для определения общего экономического эффекта необходимо проводить технологические исследования схем обогащения и 'переработки полезного ископаемого для всех вариантов грузопотоков и на их основе прогнозировать технико-экономические 'показатели перерабатывающих и потребляющих предприятий.

На основании затрат и- доходов (то всем стадиям добычи, обогащения, транспорта и потребления полезного ископаемого) определяется зависимость прибыли от параметров грузопотоков, экстремум которой соответствует рациональным объемам и качественным показателям отдельных грузопотоков. . 1

В результате проведенного исследования разработана методика обоснования 'параметров грузопотоков, .позволяющая получить рациональный вариант организационной системы при разделении грузопотоков. Методика включает в себя следующие этапы:

1) задание количества и границ грузопотоков а?Р,

«?Р); ■ / • 2) определение характеристик грузопотоков (а;, Q/);

3) расчет параметров организационной -системы (емкость промежуточных складов, простаивающих -составов, резерв перерабатывающего звена) при а.-р =const;

4) определение экономических показателей работы карьера," перерабатывающего з'вена и потребителя (приведенные затраты на выпуск-продукции) при arp=const;

5) обоснование рациональных параметров организационной системы Зпр = min ¡при arp =var;

6) определение выхода готовой ¡продукции и- ее ¡качества по вариантам грузопотоков;

7) расчет дохода и ¡прибыли по вариантам грузопотоков.

Методика использовалась для технико-экономического

обоснования эффективности строительства и мощности обогатительной фабрики ПО «Э'Кибастузуголь». Технологические и экономические показатели обогащения и сжигания угля в зависимости от зольности -рядового угля и концентрата определялись на основании исследований, выполненных рядом организаций (институт обогащения твердого топлива, институт экономики угольной промышленности, Кара-гандагипро-шахт, теплотехнический институт).

В 'результате- комплексного технико-экономического исследования процессов добычи, обогащения, транспортировки и сжигания угля установлено, что целесообразно обогащать около 23% добываемого угля с зольностью 47,8% (рациональная вольность .концентрата при этом составит 35%), при этом зольность угля, отправляемого непосредственно электростанциям, снижается на 1,6%. Помимо экологического эффекта строительство обогатительной фабрики позволяет снизить затраты на получение электроэнергии на 62,2 млн. рублей.

Система организации с разделением грузопотоков позволяет обосновать структуру взаимосвязей карьера: и потребителей, на основе требований к качеству и объемам определить характеристики грузопотоков сырья, отправляемого потребителям. Однако .выше приведенная система организации не обеспечивает на оперативном уровне требований то качеству и объемам 8 течение заданного интервала времени (амена, сутки и т. д.). 'Поэтому необходимо уделить основное внимание на решение задач» оптимизации добычных работ с учетом интересов потребителя.

Формирование задачи оперативного .планирования при разделении грузопотока лолезного ископаемого по различным (потребителям состоит в составлении алгоритма планирования добычных работ, обеспечивающего выполнение установленных объемов добычи полезного ископаемого для каждого потребителя. При этом должна решаться задача управления качеством лолезного ископаемого ¡внутри каждого выделенного потока. В процессе календарного планирования формирование грузопотока .полезного ископаемого заданного 'качества и объема должно достигаться за счет соответствующего распределения нагрузки по экскаваторным: забоям.

'При разработке сложнострукгурных месторождений экскаваторные блок» характеризуются значительно отличающимися качественными .показателями в объемах за. короткие промежутки времени. Качество .полезного ископаемого .по существу функционально связано с объемами, поэтому при планировании на оперативном уровне для заданной траектории движения экскаватора строятся зависимости качественных характеристик полезного ископаемого от шодвигания ил» от общих извлекаемых с начала периода .планирования объемов.

Для построения модели планирования при разделении грузопотоков 'был сформулирован следующий критерий:

минимальное суммарное отклонение объемов добычи или (и) качественных показателей за период Т от средних (плановых) показателей лю грузопотокам.

Применение данного критерия отражает основные показатели карьера, важные для потребителей его продукции: стабильность объемных и качественных показателей грузопотоков с учетом их важности (lj, 1{).

Динамический лодход -в решении задачи планирования добычных работ позволяет учитывать высокую изменчивость производственной ситуации, поэтому наряду с использованием ограничений за весь .период планирования модель содержит ограничения по интервалам времени, на которые разбит весь планируемый период. Ограничения имеют следующий 'вид.

1. Объемные (количественные) в интервале t:

— ino общему объему добычи

v,пл — bvt < < +

— по производительности экскаваторов ъ забое

и>!п ^ т.и.

Vi,t V,.t Vi.t ,

— по объему грузопотока

„min , . грях

V/j < Vt j s. / ] .

2. По качеству добываемого полезного ископаемого в интервале для /'-го грузопотока

t t-1

«Л/2 Уы—оТ-иУ, V,,;

" a^Il'J'-' <

'у' : j

i I - 1 Vf i

2 *»■/-:£ <'M*

ft.-.l

t t-\ <i 2 V*.J~ 2 W./

<—i-j---------..... -м

t t-i w

2 v*.i " 2 VbJ k-í 1

3. Общие за весь период планирования Г:

— по общему объему добычи

— по суммарному объему грузопотока

г

' Vjmi" < 2 Vt.j < Vjm" ; t-1

— по качеству в каждом грузопотоке

т

«/* 2 fí./ 1 = 1

где ¿-номер забоя, из которого поступает .полезное ископаемое, ¿=■1, 2,...,/; /— номер потока, куда направляется сырье, /=1,2,...,/; £ — подпериод планирования, ¿=1,2,...,Г; А'г.г,/ —объем добычи из г-го забоя, направляемый'В /-й грузопоток за 'период ■г1;,г — 2 —общая добыча из забоя г за период ¿; — ^ —общий объем /-го грузопо-

1 = 2

тока за период

/-1 ¿-1 (=1/=1

— объем^ добычи за период /у, I/ — ¡коэффициенты предпочтения; г'лу — средние характеристики /-го грузопотока за лериод / по объему и качеству; —¡план по объему добычи за период /; Аи.— допустимые отклонения от плана за период г'™14*, г1)"/"—максимальная и минимальная производительность г-то экскаватора за период /; г>"'/" —максимальный и минимальный объем /-то грузопотока за период а?,;- — среднее содержание /-го грузопотока до момента /, а*/ — /(^/.у); —допустимое отклонение до качеству в

/-м грузопотоке за период I; V — общий объем добычи за весь период планирования; У/11", Уу"'1'' —максимальный и минимальный объем грузопотока за весь ¡период планирования Т; а;."л Дзсу —плановое содержание и допустимое отклонение за весь период планирования в /-м грузопотоке; а* среднее содержание в/-м грузопотоке за весь период планирования Г.

Приведенная модель /может быть использована при- опера-' тивном планировании как на месячном, так и на недельно-суточном уровне. При определении объемов ъ ограничениях и требований к качеству добываемого полезного ископаемого должна учитываться информация за предыдущий период.

Сформированная математическая модель ¡планирования добычных работ . имеет нелинейную динамическую целевую функцию, что делает невозможным гарименение известных классических ¡методов математического программирования.

Для решения задачи оперативного планирования рекомендуется использовать разработанный в МГИ канд. физ.-мат. наук А. М. Валуевым численный ¡метод для многошаговых задач оптимизации с пошаговым направлением спуска, позволяющий решать модели с нелинейными критериями и ограничениями. В результате решения модели ¡получаем значения .плановых объемов, добыча по каждому экскаватору за /-й период времени, определяющая оптимальное распределение ллана за весь период ¡планирования. Предлагаемую математическую модель оперативного .планирования целесообразно

решать на-'месячном уровне с рассмотрением подинтервалов планирования на уровне декада — сутки.

В общем виде методика решения модели имеет следующие этапы:

1. Задание основных количественных показателей, определяющих ограничения модели: плановые объемы добычи, возможные производительности экскаваторов и объемы грузопотоков.

2. Задание ¡порядка и параметров отработки забоев.

3. По данным геолого-технических карт построение зависимостей изменения текущего 'показателя качества полезного ископаемого от подвигания забоя при заданной траектории движения экскаватора.

4. Установление коэффициентов предпочтения, определяющих 'приоритет количественных или качественных показателей.

5. Решение 'математической модели задачи оперативного планирования добычньгх работ при разделении грузопотоков.

6. Анализ результатов решения модели и если они не удовлетворительны— то изменение технологических, объемных или качественных параметров модели, т. е. п. 1—3 и выполнение п. 5.

Изложенная модель планирования добычных работ, целью которой является обеспечение требуемого уровня качества и объема полезного ископаемого для выделяемых грузопотоков, позволяет три помощи коэффициентов предпочтения учитывать различные интересы потребителей к параметрам грузопотоков.

Модель рекомендована в качестве типовой в проекте АСУ .угольных разрезов (ПО «Экибастузуголь» и ПО «Якутуголь».

На основании выполненных исследований подготовлено технико-экономическое обоснование строительства обогатительной фабрики для обогащения высожозольного угля Эки-бастузского месторождения, что позволит снизить затраты на получение электроэнергии на 1,5%, а тахже разработана задача планирования добычных работ для типовых АСУ угольных разрезов ('ПО «Экибастузуголь» и .ПО «Якутуголь»), позволяющая .повысить использование природных и материальных ресурсов на 3—7%. ■

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи обоснования ортанизационых основ разделения грузопотоков полезных ископаемых и обеспечения процесса разделения на уровне оперативного планирования добычных работ.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Для решения задачи обоснования грузопотоков полезных ископаемых целесообразно рассматривать организационную систему, состоящую из поставщиков и потребителей с точки зрения единых классификационных признаков.

2. Влияние границ разделения на качество и объемы полезного ископаемого может быть описано статической математической моделью, которая учитывает закономерности распределения полезного (вредного) компонента в месторождении. На ее основе установлены взаимосвязи между количественными и качественными 'Показателями грузопотоков и границами разделения, которые носят гиперболический и параболический характер соответственно.

3. Исследование динамических характеристик грузопотоков целесообразно проводить при помощи имитационной математической модели, на основе которой установлены гиперболические и экспоненциальные зависимости простоев транспорта -от интенсивности грузопотоков, резерва мощности по переработке сырья и емкости промежуточного оклада.

4. Рационалыное соотношение псех составляющих частей организационной системы с разделением грузопотоков формируется на основании совместной оптимизации приведенных затрат на производство конечной продукции по всем этапам технологического цикла от добычи до потребления.

5. Для технико-экономического обоснования организационной системы с разделением грузопотоков необходимо использовать разработанную методику, включающую определение как технических параметров (объем, качество, число простаивающих составов, емкость промежуточного склада, соотношение резерва мощности перерабатывающего звена и др.), так и экономических (прибыль, цена, приведенные затраты) по вариантам грузопотоков.

6. Динамический (подход в решении задачи оперативного планирования добычных работ при разделении грузопотоков позволяет учитывать высокую изменчивость производственной ситуации, что создает условия для обеспечения требуемых характеристик грузопотоков (объем, 'качество), устанавливаемых потребителем.

7. Планирование добычных работ при разделении грузопотоков полезных ископаемых целесообразно проводить с использованием нелинейной динамической модели по разработанной методике.

8. Использование результатов исследований для технико-эжономичеокого обоснования строительства обогатительной фабрики .по обогащению высокозольных углей Экибастузоко-го месторождения ¡позволит увеличить выход электроэнергии на 0,4% при снижении затрат на ее'Производство на 1,5%.

Основные положения диссертационной работы изложены в ;ледующих работах:

1. Велесевич В. И. Тыкер И. Р. Оценка эффективности уп-завления горными, предприятиями с использованием микроЭВМ М.: ЦНИЗИуголь, 1986, 2 с.

2. Резниченко С. С., Грищепко Е. Е., Тыкер И. Р. Пути решения проблемы организации и управления производством при создании зоологически чистых технологий добычи и переработки полезных ископаемых. Ташкент, 1991, 3 с.

3. Тыкер И. Р. Совершенствование планирования открытой добычи многокомпонентных руд. М.: МГИ, 1990, 3 с.

4. Тыкер И. Р. Разделение потоков полезного ископаемого на горнодобывающих предприятиях как основа комплексного использования природных ресурсов. Ташкент, 1991,2 с.

Подписано в'печать 31.08.1992 г.

Объем I печ.л. Тираж 100 экз.

Формат 60X90/16 Заказ К° 1146

Типогряфяя Московского ордена Трудового Красного Знамени горного института.

Леяваскк! проспект, 6