Разработка месторождений

Оптимизация перспективно-календарного плана добычи на основе экономико-математических методов. Моделирование и оптимизация технологических процессов открытых горных работ. Анализ работы горно-транспортного оборудования на карьере и управление им.

Рубрика Экономика и экономическая теория
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 11.10.2011
Размер файла 43,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Оптимизация перспективно-календарного плана добычи на основе экономико-математических методов

1.1 Пути решения проблемы оптимизации плана добычи с выдерживанием технологических и экономических условий

При планировании горных работ на рудниках цветной металлургии обычно требуется установить объем добычи руды из блоков или отдельных залежей так, чтобы обеспечить выполнение плана и по добыче руды и по содержанию металла. Одновременно ставиться задача получения минимальных издержек руды, содержащихся в каждой зоне или залежи.

Решение задачи на минимум затрат при отработке зоны позволяет более правильно установить суммарные затраты на производство в целом, по руднику, что дает в целом возможность определить среднюю себестоимость руды. Среднее содержание металла в целом в руде, количество выпускаемого металла в добыче. При этом также достигается максимум прибыли, если выдерживается норматив по содержанию полезных компонентов в руде.

По выбранному критерию - максимум прибыли горного производства можно сформулировать постановку задачи математического программирования, решение которой определит оптимальную деятельность рудника.

Постановка задачи базируется на следующих технико-экономических предпосылках:

Доход рудника (реализация) «Юбилейный» скалывается от реализации основного полезного компонента (золото) и попутного (флюсов).

С другой стороны добыча руды формируется из разных зон месторождения, каждая из которых характеризуется своими горнотехническими условиями.

Календарная отработка месторождения предопределена последовательностью горно-вскрышных работ. Это обуславливает не равномерное включение отдельных зон в технологический процесс. Таким образом, график отработки месторождения по показателям содержания полезных компонентов оказывается неравномерным.

График вскрышных и добычных работ на перспективу предопределен технологической последовательностью ведения работ на данном месторождении. Изменения вскрыши и добычи по годам являются непостоянными, т.к. предопределены горно-геологической характеристикой месторождений (залеганием, углом падения и т.д.).

Квартальные показатели производства также оказываются неравномерными в силу следующих обстоятельств:

а) содержание основного полезного компонента в забалансовой руде может быть доведено до уровня требований по техническим условиям, если производить шихтовку добываемой руды с включением руд из богатых по содержанию зон;

б) забалансовые руды являются богатыми по содержанию попутных компонентов (флюсов, серебра, меди).

Поэтому реализация продукции с включенными забалансовыми рудами дает руднику дополнительный доход.

8. В конечном итоге, максимальное выравнивание графиков технологических и экономических показателей может быть осуществлено, если включение забалансовых руд окажется экономически эффективным.

Однако экономическая эффективность включения различных объемов забалансовых руд в различные периоды времени являются неоднозначными, и как указывалось выше, зависит от предопределенного графика вскрышных и добычных работ.

9. На основе вышеизложенного наиболее приемлемым критерием оценки деятельности горного производства в условиях выравнивания графика технико-экономических показателей является максимум прибыли при соблюдении горнотехнических, горно-геологических и технических условий, а также качества продукции.

1.2 Математическая постановка задачи управления карьером в условиях выравнивания перспективного графика производственной деятельности

Указанные предпосылки позволяют поставленную задачу управления производством с целью выравнивания технико-экономических показателей сформулировать в математической форме:

при условиях:

В этой модели приняты следующие обозначения:

i - индекс разрабатываемой зоны месторождения

j - индекс квартала

k - индекс года

m - число зон включаемых в план горных работ в соответствии с календарным графиком вскрышных работ

n - число кварталов включаемых в план добычи

h - число лет рассматриваемых перспективой развития производства на карьере

объем добычи планируемый из i- той зоны, в j-тый квартал и к-тый год

содержание золота в i-той зоне месторождения, в j-том квартале и в к-том годе

- предельно-допустимый уровень, промышленного содержания золота в добытой руде в отчетном периоде

- объем добычи по руднику запланированный поквартально в соответствии с сезонностью работы (j), к-того года

M - предельная производительность рудника за квартал по условиям вывозки

Z1 - цена одного грамма золота

Z2 - цена за одну тонну руды по флюсу

Si - себестоимость добычи одной тонны руды из i-той зоны,

j-того квартала, к-того года.

Решение поставленной задачи осуществлено для условия рудника «Юбилейный». Исходная информация для количественной оценки параметров экономико-математической модели определялась из предварительно разработанного графика подготовки запасов и вскрышных работ на перспективу до 1996 года с последующими перерасчетами по текущим данным до 1982 года.

Развернутая экономико-математическая модель для выравнивания графика производственной деятельности на руднике «Юбилейный» проводиться в следующем виде:

Р = (б1ч1I+ б2ч2I + б5ч5 I + б1ч1 II + б2ч2 II + б3ч3 II + б5ч5 II + б1ч1III + б2ч2 III + б3ч3 III + б5ч5 III1ч1IV + б3ч3 IV + б5ч5 IV)*Z1+(Z2-S)*(ч1I+ ч2I + ч5 I + ч1 II + ч2 II + ч3 II + ч5 II + ч1III + ч2 III + ч3 III + ч5 III1IV + ч3 IV + ч5 IV ) - К год

до К1 года

1ч1I+ б3ч3I + б4ч4I5ч5 I + б1ч1 II + б2ч2 II + б4ч4 II + б5ч5 II + б1ч1III + б2ч2 III + б3ч3 III + б5ч5 III1ч1IV + б2ч2IV3ч3 IV + б5ч5 IV)*Z1+(Z2-S)* (ч1I3I4I5 I1 II2 II4 II5 II1III2 III + ч3 III + ч5 III1IV + ч2IV3 IV5 IV) > тах

за К год

1.( б1ч1I+ б2ч2I + б5ч5 I) /( ч1 + ч23 ) 0,000005 %

2.( б1ч1 II + б2ч2 II + б3ч3 II + б5ч5 II) /( ч1 + ч23 + ч5)0,000005%

3.( б1ч1III + б2ч2 III + б3ч3 III + б5ч5 III) /( ч1 + ч23 + ч5)0,000005%

4.( б1ч1IV + б3ч3 IV + б5ч5 IV) /( ч13 + ч5)0,000005%

до К1 года

1. (б1ч1I+ б3ч3I + б4ч4I +б5ч5 I )/( ч1 + ч234 + ч5)0,000005%

2.( б1ч1 II + б2ч2 II + б4ч4 II + б5ч5 II ) /( ч1 + ч24 + 5)0,000005%

3.( б1ч1III + б2ч2 III + б3ч3 III + б5ч5 III )/( ч1 + ч23 + ч5)0,000005%

4.(б1ч1IV + б2ч2IV3ч3 IV + б5ч5 IV)/( ч1 + ч23 + ч5)0,000005%

ч1I+ч2I +ч5 I18000

ч1 II +ч2 II +ч3 II +ч5 II 28000

ч1III2 III + ч3 III + ч5 III 36000

ч1IV +ч3 IV +ч5 IV18000

ч1I+ч2I + ч3I + ч4I +ч5 I18000

ч1 II2 II4 II5 II 28000

ч1III2 III + ч3 III + ч5 III 36000

ч1IV2IV3 IV5 IV18000

Если добычу руды довести до 150000 тонн в год, тогда:

ч1I+ч2I +ч5 I36000

ч1 II +ч2 II +ч3 II +ч5 II 38000

ч1III2 III + ч3 III + ч5 III 38000

ч1IV +ч3 IV +ч5 IV38000

ч1I+ч2I + ч3I + ч4I +ч5 I36000

ч1 II2 II4 II5 II 38000

ч1III2 III + ч3 III + ч5 III 38000

ч1IV2IV3 IV5 IV38000

2. Моделирование и оптимизация технологических процессов открытых горных работ

2.1 Модель развития горных работ и оптимизация работы карьера

Карьер современного горно-обогатительного комбината - это сложный производственный комплекс с несколькими технологическими процессами, основными из которых являются бурение, взрывание, погрузка и транспорт. Особенно сложными получаются схемы транспортирования вскрышных пород из-за изменчивости профиля залегания руд. В результате вскрышные работы приходится вести с нескольких горизонтов.

При оптимизации основных процессов на карьере приходится решать следующие задачи:

определение рационального соотношения погрузочного и транспортного оборудования:

распределение автосамосвалов по экскаваторам (при различной грузоподъёмности):

оптимизация работы перегрузочных пунктов (при комбинированных видах транспорта):

оптимизация работы экспортно-транспортного комплекса.

В силу того, что на карьере при выполнении технологических процессов управление рабочими механизмами осуществляется людьми, процессы носят децентрализованный характер и слабо детерминированы.

Влияние подвижности технических средств, смены места работы, климатических условий, запыленности рабочих мест приводит к тому, что технологические параметры имеют значительные дисперсии, а сами процессы носят стохастический характер. В результате поведение управляемых объектов становится сложным, а траектория их движения в пространстве параметров носит вероятный характер. При использовании аналитических или численных методов для исследования процессов с учетом случайных факторов возникают дополнительные трудности, связанные с получением, а также решений полученных уравнений, содержащих в качестве неизвестных законы распределения или другие вероятные характеристики (среднее значение, дисперсии, корреляционные функции и т.д.) анализируемых процессов.

Транспортный процесс на карьерах, как с железнодорожным, так и с автомобильным подвижным составом можно рассматривать как систему массового обслуживания. Задача состоит в том, чтобы найти оптимальное количество транспортных единиц.

2.2 Анализ работы горно-транспортного оборудования

Основной задачей для карьера является задача оптимальной организации совместной работы экспорта и автомобилей, т. к. затраты на производство погрузки и транспортировки на карьере составляют (с учетом условно постоянных расходов) 67 % от всех затрат карьера.

Поэтому необходимо оценить уровень труда на погрузке и транспортировке горной массы. Так как мы будем оценивать уровень организации труда только технологических рабочих, то при оценке использования рабочей силы можно пренебречь коэффициентами использования рабочего времени (он будет учтен при оценке использования оборудования) и коэффициентом машин выполняют только свойственную им работу. Отсюда из расчета коэффициента напряженности труда, который определяется по формуле:

Кнсрср.пр

где:

Нср - средний процент выполнения норм выработки,

Нср.пр - среднепрогрессивный процент выполнения норм.

Из статических данных 1971, 1972 гг. по карьеру рудника находим, что средний процент выполнения норм выработки шоферами технологического транспорта 101,3 %, среднепрогрессивный 103, 1 %, экскаваторщиков соответственно 102,7 и 106, 9 %, отсюда:

Кн шоферов = 101,3/103,1 = 0,99

Кн экскаваторов = 103,1/106,9 = 0,96

Сравнивая эти два показателя, видим, что коэффициент использования рабочей силы на автотранспортном участке (среди шоферов) выше, чем у экскаваторщиков.

Для дальнейшего анализа необходимо определить коэффициенты использования механизмов, коэффициент использования календарного времени одинаков и равен:

Ккал = Qу tном/Qн tкол,

где:

tном - номинальный фонд времени работы оборудования в машино-сутках,

tкал - календарный фонд времени работы оборудования, в машино-сутках,

Qy и Qн - количество единиц, установленного и наличного оборудования.

Ккал = 526/730 = 0,725

Т.е. календарный фонд времени работы оборудования был использован на 72 %.

Коэффициент цело сменного использования оборудования (использования автомашин Белаз -540)

Кц.см = q1+q2+q3/Qуст*3

где:

q1,q2,q3, - число единиц оборудования, работавшего соответственно в первой, второй и третьей сменах,

Qуст - общее число установленного оборудования.

Кц.см. = 7*2/12*2 = 0,58 %

где:

7 - среднее количество автомашин, выходивших на линию в смену при двухсменной работе,

12 - среднесписочное количество автомашин.

Соответственно коэффициент цело сменного использования экскаваторов

Кц.см = 0,66

Коэффициент внутрисменного рабочего времени машин

Квнут.см = 6/7 = 0,85 %

где:

6 - среднегодовое количество отработавших на линии автомашин без учета автомашин, сошедших с линии с поломками, замен шины.

Экскаваторов

Квнут.см = Фсм- tпрост/Фсм

где:

Фсм - сменный фонд времени работы оборудования, в станко-час

tпрост - время простоев станков, в станко-часах

тогда:

Квн.см.эк. = 2,6/3 = 0,87

Ввиду производительной мощности оборудования очень большое влияние оказывают горно-геологические, горнотехнические, климатические и другие факторы, его расчет будет производить по показателям, заложенным в проекте, по формуле:

Кисп.пр.мощ = Прф/Пр.пр

где:

Прф - фактическая производительность оборудования,

Пр.пр - проектная производительность

Тогда коэффициент автосамосвалов

Кисп.пр.мощ = 19624/22400 = 0,875

где:

19424 - фактическая производительность, в тонно-километрах на 1 списочную автотонну

22400 - проектная

Экскаваторов

Кисп.мощ = 102,12/156,1 = 0,65

где:

102,12 - производительность экскаваторов, фактическая, на 1м3 емкости ковша

156,1 - проектная

Отсюда интегральный коэффициент использования оборудования

Кинт = Ккалц.смвн.смис.мощ

а) автосамосвалов

Кинт= 0,725*0,58*0,85*0,87 = 0,360

б) экскаваторов

Кинт = 0,725*0,66*0,87*0,65 = 0,374

Можно сделать вывод, что состояние организации труда и использования оборудования на экскаваторном участке ниже и заслуживают серьезного изучения, что подтверждается и данными фотохронометражных наблюдений, проведенных в 1971-72 годах, когда простой экскаваторов из-за ожидания автосамосвалов под погрузку составили от 30 до 40 % от общего времени простоев в то время как простои автомашин в ожидании загрузки были нами больше и составили от 45 до 60 % общего времени простоев.

Это происходило зачастую потому, что существовало жесткое раскрепление автомашин за экскаваторами и можно было наблюдать картину, когда автомашины по 10-30 минут, а иногда и больше, простаивали под экскаватором в ожидании погрузки, из-за мелких ремонтов (замена троса, осмотр электрооборудования и др.) или из-за появления каких-либо трудностей в разработке забоя.

Кроме того, имеется простой из-за неоднородности экскаваторов. Так, например, у экскаваторов Э-2505 м3 времени ожидания больше, чем у экскаваторов ЭКГ - 4,6 м3. В то же время другие экскаваторы простаивали в ожидании машин под погрузку.

Так как время этих простоев представляло собой довольно значительную величину (10-12 % от общего фонда сменного времени в дни хронометража), то требуется проведение, какой то работы с целью исключения этих простоев, а именно, по нашему мнению, переход на оперативное управление автотранспортом. Однако требуется при этом установить целесообразность такого перехода.

2.3 Выбор оптимальной схемы организации и управления автотранспортом на карьере

Особенности горных работ состояться в том, что одно из условий влияющих на производительность горно-транспортного оборудования не остается постоянным. Систематическое перемещения забоя и понимание работ, изменение расстояния откатки, различная крепость руд и пород, разная вода обильность на горизонтах, а также имеющие место неполадки и возможная аварийность оборудования не позволяют с достаточной точностью средствами элементарной математики определять оптимальные соотношения между горным и транспортным оборудованием.

Между, тем как это было показано уже выше, решение этой задачи позволило бы более эффективно использовать производственные мощности в карьере.

Исследование зависимостей между характером подачи автомобиля и производительной работой экскаватора в карьере можно произвести с помощью теории массового обслуживания.

В качестве критерия эффективности горно-транспортных работ принята вероятность простоев экскаватора и автомашин при различных схемах работы автотранспорта.

Данные фотохронометражных наблюдение проведенных на карьере свидетельствует о больших отклонениях по продолжительности между временем погрузки и разгрузки автосамосвалов, а также между промежутками поступления автомашин в карьер и на отвалы.

Эти отклонения на погрузке экскаватором автомашин составляют от 1 до 10 и более минут, что объясняется техническим состоянием механизмов, степенью подготовленности забоя, перебоями с подачей электроэнергии, разной квалификацией машинистов и т.д.

Поступление автомашин, также отличается очень широким диапазоном. Все это позволяет считать время обслуживания автосамосвалов величиной случайной, подчиняющейся показательному закону распределения.

Г(t) = 1 - еt

где:

з - величина, обратная среднему времени погрузки экскаватором автосамосвала.

Если tn = 8 мин. для нашего случая, то функция распределения будет иметь вид (см. рис.1). Так как, мы установили, что время обслуживания автосамосвала подчиняется законам показательного распределения, то для расчетов можно воспользоваться формулами для системы массового обслуживания, когда, последняя работает в установившемся (равновесном) режиме.

Для карьера «Юбилейный» условие задачи для ее решения таковы:

1) среднее время погрузки одного автосамосвала экскаватором

3 минуты;

2) количество автомашин, работавших на линии - 6, белазов - 4,

кразов - 4. Всего - 14.

3) количество экскаваторов в работе - 3.

1 вариант.

Определим характеристику данной системы при закреплении машин за экскаваторами, т.е. рассмотрим систему с одним экскаватором и закрепленными за ним шестью автомашинами = Т. Вероятность того, что экскаватор свободен, ожидая прихода автомашин, определяется по формуле:

P=1/(? бk/k!+бn+1/n!(n-б)) (1)

k=0

где:

б=л/з - среднее число экскаваторов, загруженных в единицу времени

л=m/tp - поток машин, подходящих под погрузку в единицу времени

tp - время первого рейса автомобиля-30 мин.

з - интенсивность обслуживания автомашин - величина обратная времени погрузки, т.е.

б=л/з =6*3/30*1=0,6

Определим:

n

P=1/(? 0,6k/k!+0,62/1(1-0,6)) =1/(1+0,6+0,9)=0,4

k=0

Т.е. вероятность, что экскаватор простаивает без машин = 0,4

P1= (б/n!)* P0 =(0,6/1!)*0,4=0,24, Pп=(бn/n!)* P0 (2)

Вероятность того, что экскаватор занят и одна машина в очереди

P2=(б2/n*п)* P0=0,36*0,4=0,144

Вероятность, что две машины в очереди

P3=(б3/n2*п)* P0 ; P0=0,216*0,4=0,0864

Остальные вероятности, что 3.4.5 автомашин будут простаивать в очереди много, не просчитывать, ввиду их малого значения.

Среднее число автомашин в очереди определиться из формулы:

r=( бn+1/n*n!(1-?)2)* P0 (3)

?= б/n=0,6/1=0,6 отсюда

r=( 0,62/1*1(1-0,6)2)*0,4=0,36/0,16=0,9

Среднее время ожидания автомашин в очереди

tот=( бn* P0 n)/(п* з *n!(1-?)2) (4)

tот =(0,6*0,4*3)/0,16=4,5 мин

Математическое ожидание среднего числа автосамосвалов, стоящих в очереди под погрузкой

M1=( бn+1* P0 )/n!(п-б) =(0,36*0,4)/1(1-0,6)=0,36

Математическое ожидание среднего числа свободных экскаваторов

М2 = Р0 = 0,4

2 вариант

Определим характеристику системы, когда автомашины не закрепляются за экскаваторами, а все 3 экскаваторов обслуживаются всеми 14 автосамосвалами, из них 6-7 «Белаз-540» ежедневно выходят на линию.

л =14/30=0,49=0,5; б=0,5/0,3=1,8, ? =1,8/3=0,6

Определим вероятность того, что все экскаваторы свободны:

Р0 = 1/(1+1,8+1,82/2+1,83/(2*3)+1,84/(2*3*4(3-1,8))) = 0,4

Среднее число автомашин в очереди (3)

r = 1,84/(3*1*3(1-0,6)2)*0,14 = 0,42

Среднее время ожидания автомашин в очереди (4)

tоm = (1,83 / (3*1/3*1*2*3(1-0,6)2)) *0,14 = 0,06

Математическое ожидание среднего числа автосамосвалов, стоящих в очереди и под погрузкой (5)

M = (1,84/(1*2*3(3-1,8)))*0,14 = 0,187

Математическое ожидание среднего числа свободных экскаваторов будет равно

n

M2= ( ? бп/п!+бn+1/n!)* Р0

п=0

M2 = 1,8/1*0,14+1,82/2*0,14+1,83/2*3 = 0,61

Сравнивая эти два варианта, мы видим, что во втором варианте уменьшаются простои, как экскаваторов, так и автомашин, а это приводит в выводу о необходимости перехода карьера на систему, при которой автотранспорт не должен жестко за экскаваторами.

Необходимо в условиях карьера «Юбилейный» перейти на оперативное управление автотранспортом, одновременно надо увеличивать выход машины на линию.

2.5 Экономическая эффективность внедрения оперативного управления автотранспортом

Для оценки экономической эффективности стоимость обслуживания экскаватора и автосамосвала непосредственно зависимой то выполнение сменного задания. Стоимость машины - смены по ряду статей, затрат которые идут на обслуживание экскаватора и автосамосвала (амортизация, оборудования, накладные расходы, услуги вспомогательных цехов, подсобные затраты и др.) не зависят от фактической производительности машин, а по таким статьям, как заработанная плата, топливо, электроэнергия - зависят, притом, значительно, поскольку в общей стоимости затраты по ниже перечисленным статьям составляют около 30 - 40 %.

Можно зависимость общей стоимости погрузки и транспорта от загруженности машин представить следующим образом:

Cnт= Асм /(Qcм(1-M2/n))+ А1см /(Q1cм(1-M1/m))

где: Асм и А1см - стоимость машина - смен, обслуживания экскаватора и автосамосвала:

Qcм,Q1cм - сменные задания экскаватора

М12 - математические ожидания среднего числа свободных экскаваторов и автосамосвалов.

N, m - количество экскаваторов и автосамосвалов.

Разделив стоимость машина - смены обслуживания на постоянную и переменную части, имеем равенство:

A cм = a+b*Q cм

где:

а - постоянные расходы на обслуживание, не зависящие от производительности рублей в смену.

в - переменные затраты, пропорциональные производительность машин, руб/м3 .

Тогда вышеприведённая формула примет вид:

Cnт=a/(Qcм(1-M2/n))+b+a1/(Q1cм(1-M1/m))+b1; руб/м3

По данным рудника имеем

а = 20,1 руб./см.

в = 29,7 руб/см

а1= 5,2 руб/см

в1 = 7,4 руб/см

средний план на автомашину Q1см = 184 м3 / см.

на экскаватор Qсм = 660 м3/см

Подставляя эти значения, а также значения М1 и М2 по первому и второму вариантом организаций работы автотранспорта получаем:

С1пт=20,1/660(1-0,4/1)+29,7/660+

+5,2/184(1-0,36/3)+7,4/184 = 0,15; руб/м3

С2пт=20,1/660(1-0,61/3)+29,7/660+

+5,2/184(1-,18/14)+7,4/184=0,13; руб/м3

Отсюда, умножая разницу в стоимости машин по 1 и 2 варианту на годовой объём получаем годовую экономию:

Эгод = (С1пт - С2пт) = Qгод = (0,15-0,13)68000 = 13,600; руб/год

Список использованных источников

горный карьер транспорт

1 Салыков Г.С. Экономическое обоснование возможности развития золотодобывающего бизнеса при разработке мелких месторождений: Региональные проблемы реализации рыночных реформ на постсоветском пространстве//Материалы международной научно-практической конференции.- Актобе: Актюбинский филиал Алматинского института экономики и статистики, 2001. - С.82.

2 Описание объекта исследования составлено автором

3 Салыков Г.С. Оптимизация перспективно-календарного плана добычи на основе экономико-математических методов. - Поиск. - Алматы, 2004.-№3(2).- С.56-61.

4 Технико-экономический доклад по руднику «Юбилейный». СКБ МЦМ Каз.ССР, 1968г.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.