Оптимізація проектування тривалості і темпів будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів шахт Кривбасу

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний гірничий університет

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Оптимізація проектування тривалості і темпів будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів шахт Кривбасу

Спеціальність 05.15.04 - “Шахтне та підземне будівництво”

ХАРІН Сергій Анатолійович

Дніпропетровськ - 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі будівельних геотехнологій Криворізького технічного університету Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Задорожній Олексій Михайлович, професор кафедри будівельних геотехнологій Криворізького технічного університету Міністерства освіти і науки України

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Пономаренко Павло Іванович, завідувач кафедри економіки підприємства Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України (м. Дніпропетровськ)

кандидат технічних наук, доцент

Борщевський Сергій Васильович, докторант кафедри будівництва шахт і підземних споруд Донецького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України

Провідна установа: Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України, відділ механіки гірських порід (м. Дніпропетровськ)

Захист дисертації відбудеться 11 березня 2005 р. о 12⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.04 при Національному гірничому університеті Міністерства освіти і науки України (49027, Україна, м. Дніпрпетровськ, просп. К. Маркса, 19).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного гірничого університету (49027, м. Дніпропетровськ, просп. К.Маркса, 19)

Автореферат розісланий 11 лютого 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук, доцент О.В. Солодянкін

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Ефективність роботи гірничих підприємств України в період впровадження ринкових відносин в економіку країни вимагає оптимальних проектних рішень, що забезпечують високу віддачу коштів, інвестованих у капітальне будівництво. Дане положення повною мірою відноситься до будівництва нових горизонтів на шахтах Кривбасу, що забезпечують відновлення виробничих потужностей з метою підтримки обсягів очисної виїмки.

Висока ефективність капітальних вкладень може бути досягнута за рахунок заходів, пов'язаних з обґрунтованим розподілом капітальних витрат, взаємозалежності їх з роботою основного виробництва з видобутку сировини. При цьому варто враховувати, що при будь-якому рівні видобутку сировини, що обумовлює темпи пониження очисних робіт, швидкості такого пониження і темпи будівництва нижчележачих горизонтів є взаємозалежними процесами.

Нинішній незадовільний стан справ з будівництвом горизонтів на шахтах Кривбасу пояснюється браком необхідних коштів й неправильним їх розподілом через відсутність науково-обгрунтованих методів щодо визначення оптимальних строків і обсягів робіт залежно від потреби основного виробництва. Крім того, сьогодні в басейні мають місце темпи будівництва виробок горизонту, які в 2,5-3 рази нижче нормативних.

Все вищевикладене визначає необхідність рішення актуального науково-технічного завдання - обґрунтування тривалості і темпів робіт з будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів на шахтах Криворізького басейну за умови їх самофінансування на основі розробки методів оптимізації, що враховують взаємозв'язок будівництва горизонтів і видобутку сировини на конкретній шахті.

Дослідження виконані згідно тематичному плану науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України відповідно до пріоритетного напрямку розвитку науки і техніки "Новітні технології і ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості й агропромисловому комплексі", та відповідно до програм науково-дослідних робіт Криворізького технічного університету за темою "Розкриття і відробка підземним способом балансових запасів під дном і бортами Ганнівського кар'єру" (№ держреєстрації 0103U007486).

Метою роботи є оптимізація проектування тривалості й темпів будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів при реконструкції шахт Кривбасу для забезпечення мінімальних витрат матеріальних і людських ресурсів.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні теоретичні й прикладні завдання:

- установити оптимальні витрати часу на виконання робіт з будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів діючих шахт з урахуванням пониження очисних робіт;

- розробити методику визначення швидкостей будівництва комплексу виробок головного напрямку горизонтів в умовах фіксованого часу виконання робіт;

- розробити математичну модель оптимізації вартості будівництва комплексу виробок горизонтів в умовах шахт Криворізького басейну;

- впровадити результати дослідження у виробництво і установити їх економічну ефективність на будівництві горизонтів діючих шахт Кривбасу.

Ідея роботи полягає в тому, що оптимальні параметри будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів на конкретній шахті при фіксованому часі виконання робіт залежні від темпів пониження очисних робіт і мають місце серед ряду альтернативних рішень, що забезпечують цей час. шахта виробка робота

Об'єктом досліджень є проектування будівництва комплексу виробок горизонту діючої залізорудної шахти.

Предметами досліджень є тривалість і темпи будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів як функції інтенсивності відпрацювання корисної копалини.

Методи досліджень. У роботі використаний комплексний підхід, що включає узагальнення й аналіз літературних джерел і досліджень в галузі будівництва горизонтів діючих шахт, теоретичні дослідження, що базуються на методах математичного моделювання, а також методи техніко-економічного пошуку найбільш ефективних варіантів будівництва.

Наукові положення, які захищаються в дисертації:

1. Оптимальні витрати часу на будівництво комплексу виробок нижчележачих горизонтів при реконструкції діючих шахт є нелінійною функцією висоти поверху відпрацювання на конкретній шахті і темпів річного пониження очисних робіт й забезпечують найбільшу величину прибутку при видобутку корисної копалини.

2. Зв'язок між часом будівництва нижчележачих горизонтів шахт і швидкостями спорудження комплексу виробок головного напрямку цих горизонтів, при взаємозалежності останніх, визначають наявність множини варіантів сполучення темпів ведення робіт, які відповідають оптимальному часу спорудження горизонту, що дозволяє знаходити необхідні швидкості будівництва виробок при різних значеннях річного пониження очисних робіт.

3. Вартість будівництва виробок горизонтів шахт перебуває в нелінійній залежності від темпів ведення робіт, що дозволяє знаходити сполучення швидкостей будівництва комплексу виробок, які відповідають оптимальному часу спорудження горизонту та забезпечують мінімальну вартість будівельних робіт.

Наукова новизна результатів полягає в наступному:

1. Вперше розроблені залежності визначення оптимальної тривалості будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів залізорудних шахт при їх реконструкції від темпів ведення очисних робіт.

2. Вперше для умов Криворізького басейну розроблені залежності визначення швидкостей будівництва комплексу виробок горизонтів шахт, ув'язаних з інтенсивністю пониження очисних робіт, при різному числі точок прикладення будівельних робіт.

3. Вперше розроблені залежності визначення оптимальних темпів ведення будівельних робіт, які дозволяють, для конкретних умов, досягти мінімальної вартості будівництва горизонтів.

Вірогідність наукових положень, висновків і рекомендацій, сформованих у дисертації, підтверджується застосуванням досить надійних методів математичного моделювання, позитивним досвідом впровадження у виробництво результатів досліджень, широкою публікацією результатів досліджень у відкритій пресі.

Наукове значення дисертаційної роботи полягає у встановленні закономірностей зміни тривалості й темпів будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів шахт від інтенсивності пониження очисних робіт на діючій шахті.

Практичне значення роботи складається в знаходженні оптимальних проектних рішень по будівництву комплексу виробок нижчележачих горизонтів на діючих шахтах Криворізького басейну, що дозволяють забезпечити своєчасне уведення горизонтів в експлуатацію при мінімальних матеріальних і людських витратах.

Реалізація результатів досліджень. Основні положення дисертаційної роботи з визначення оптимальних параметрів будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів діючих шахт були використані в проектах будівництва горизонтів шахт ім. Леніна, "Гвардійська", ім. Фрунзе в Кривбасі.

Особистий внесок автора складається в розробці наукових положень визначення тривалості й темпів виконання робіт з будівництва комплексу виробок горизонтів шахт під час реконструкції, а також оптимізації витрат на будівництво залежно від інтенсивності очисних робіт. Розроблено методику визначення економічного ефекту від виключення несвоєчасного завершення будівництва горизонту шахти.

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися на міжнародних науково-практичних конференціях "Форум гірників - 2002", "Форум гірників - 2003" (м. Дніпропетровськ), "Якість - 2002", (м. Кривий Ріг), "Наука й освіта - 2003" (м. Дніпропетровськ), "Україна наукова - 2003" (м. Дніпропетровськ), "Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості" (м. Кривий Ріг, 2004 р.), на всеукраїнській науково-практичній конференції "Україна наукова - 2002" (м. Дніпропетровськ), на науково-технічній конференції Криворізького технічного університету (м. Кривий Ріг, 2002 р.).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 15 наукових праць, у тому числі 10 статей у фахових виданнях, 5 - у матеріалах наукових конференцій.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків й містить 143 сторінки машинописного тексту, 67 рисунків, 39 таблиць, список використаної літератури з 128 найменувань, а також 5 додатків. Загальний обсяг дисертації складає 196 сторінок.

Дисертаційна робота виконана на кафедрі будівельних геотехнологій Криворізького технічного університету.

Автор із щирою вдячністю шанує пам'ять свого вчителя, доктора технічних наук, професора Олексія Михайловича Задорожнього, який присвятив життя розвиткові вітчизняної гірничої науки.



ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність обраної теми, сформульовані мета й завдання досліджень, наведені наукові положення, які виносяться на захист, наукове й практичне значення роботи, а також дані про впровадження й публікацію результатів досліджень.

У першому розділі розглядаються сучасний стан проектування й будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів на шахтах басейну з урахуванням наукових досліджень, що існують у цій галузі.

Проектуванню будівництва й реконструкції підземних гірських підприємств приділялася значна увага в роботах Б.І. Бокия, Д.Ф. Борисова, С.В. Борщевського, А.С. Бурчакова, Б.М. Воробйова, О.М. Вигодіна, О.Г. Гузєєва, О.М. Задорожнього, П.З. Звягіна, А.М. Курносова, А.С. Малкіна, М.М. Покровського, П.І. Пономаренка, В.Л. Попова, Б.О. Розентретера, М.І. Устінова, С.О. Федорова, Б.І. Федунца, В.А. Федюкіна, В.П. Фролова, Л.Д. Шевякова та інших учених.

Аналіз літературних джерел і практичного стану робіт з будівництва горизонтів показав, що сьогодні відсутні наукові положення, що забезпечують ефективність будівництва горизонтів на шахтах Кривбасу в умовах самофінансування гірничокапітальних робіт. На підставі вищевикладеного виникла необхідність у рішенні важливого наукового завдання - оптимізації параметрів будівництва комплексу виробок горизонтів шахт, що реконструюються, для забезпечення максимально можливого економічного ефекту, як в області будівництва, так і видобутку залізорудної сировини.

У другому розділі приводяться розроблені в дисертації науково-методичні положення визначення темпів будівництва горизонтів, з урахуванням інтенсивності очисних робіт, при різних технологічних схемах їх будівництва (дослідження будівництва горизонту по фактору “час”), а також оптимізація отриманих сполучень швидкостей будівництва виробок горизонтів за критерієм “вартість”. Розроблена методика перевірки можливості підтримання темпів будівництва виробок по продуктивності підйомів, що видають на поверхню гірську масу, яка утворюється від проходки виробок.

У сучасних умовах ринкової економіки, при самофінансуванні гірничокапітальних робіт, ефективність функціонування гірничодобувного підприємства, що здійснює реконструкцію з метою підтримки виробничих потужностей, може бути забезпечена при дотриманні умови

Т_о ? Т_п,

де Т_о - час відпрацювання вищележачого горизонту, міс.; Т_п - час підготовки нижчележачого горизонту, міс. У свою чергу, Т_о в умовах потужних круто падаючих родовищ, при обмежених в плані розмірах шахтного поля, є функцією висоти поверху (h) й річного пониження очисних робіт (v_о) й може бути визначене з виразу Т_о = h /v_о.

Прибуток від видобутку й реалізації корисної копалини (П) є функцією часу будівництва горизонту (T_сг), тобто П = f(T_сг), при цьому найбільша величина прибутку досягається при оптимальній (T_опт) тривалості будівництва, що виключає як передчасне будівництво горизонту, що не супроводжується початком видобутка корисної копалини, так і запізнення завершення робіт

П = f (T_сг) max при T_сг = T_опт (1)

З огляду на залежність Т_п від Т_о, і прийнявши умову T_опт = k_сгТ_п, можна записати:



де k_сг - коефіцієнт, що враховує час безпосередньо на будівництва горизонту в загальному часі його підготовки, k_сг = 0,5-0,65; n_o - число поверхів, що відпрацьовують одночасно (для Кривбасу n_o = 2).

Вираз (2) є основною умовою для визначення оптимальних витрат часу на будівництво нижчележачих горизонтів в умовах діючих шахт Криворізького басейну.

Для нормального ведення прохідницьких робіт сумарна продуктивність шахтних підйомів (Р_п) повинна бути рівною або перевищувати вантажопотік гірської маси із всіх діючих вибоїв

Р_п ? k_допk_нерP_{с ,} (3)

де k_доп - коефіцієнт, що враховує вантажопотік з вибоїв, що не лежать на головному напрямку, k_нер - коефіцієнт нерівномірності надходження вантажу з вибоїв (k_нер = 1,4), Р_с - вантажопотік гірської маси з вибоїв виробок головного напрямку.

Вантажопотік гірської маси з вибою при будівництві горизонту є функцією швидкості проходки виробок. Добовий вантажопотік для камерних виробок (4) та для протяжних виробок (5)

де k_раз - коефіцієнт розпушення порід; k_раз - коефіцієнт переходу від обсягу гірських виробок у світлі до обсягу у проходці; k_пер - коефіцієнт переходу від обсягу у світлі до обсягу гірських виробок у проходці; k_из - середній коефіцієнт надлишку перетину при проходці виробок; v - швидкість проходки виробок, м³/міс (м/міс); S_в - площа поперечного переріза гірничої виробки, м²; ч_сут - число діб, витрачених на проходку виробок протягом місяця.

Тривалість будівництва горизонту для будь-якої технологічної схеми визначається виразом

Т_опт = max ( Т_i, Т_j, Т_k),

де Т_i, Т_j, Т_k - відповідно сума витрат часу на будівництво горизонту по першій (головний ствол), другій (фланговий ствол), третій (сліпий капітальний ствол) точці прикладення робіт. Для шахт Кривбасу тривалість будівництва визначається по точці прикладення робіт від головного ствола, тобто Т_опт = Т_i.

З урахуванням складу виробок головного напрямку має місце вираз

Т_опт = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ + t₅ +t₆ + t₇,

де t₁ - час будівництва навколоствольного двору головного ствола; t₂ - час будівництва навколоствольного двору флангового ствола; t₃ - час будівництва головного квершлагу; t₄ - час будівництва вентиляційного квершлагу; t₅ - час будівництва штреку; t₆ - час будівництва заїздів; t₇ - час будівництва зарубок.

Для забезпечення оптимального часу будівництва горизонту необхідно визначити швидкості виконання робіт з будівництва виробок головного напрямку горизонту, а також можливі їх сполучення, які забезпечували б значення Т_опт відповідно до умови (2). Представивши тривалості будівництва виробок як відношення обсягів робіт (V_i) до швидкостей їх виконання (v_i), можна записати

(6)



З урахуванням обмежень математична модель визначення оптимальних швидкостей будівництва комплексу виробок горизонту має вид

, (7)

де v_i^min - мінімальні швидкості ведення робіт; v_i^max - максимальні швидкості ведення робіт; v_i - швидкості ведення робіт по будівництву виробок горизонту, представлені змінними.

Вираз (7) вирішимо за допомогою методів випадкового пошуку. У дисертації розроблені алгоритм і програма для ЕОМ мовою С⁺⁺, що дозволяють знаходити шукані сполучення швидкостей будівництва комплексу виробок на горизонті в ланцюзі головного напрямку.

Економічно ефективними варто вважати задані умовами діючого підприємства швидкості робіт з будівництва горизонту, що забезпечують мінімальні витрати. Завдання зводиться до відшукання з великої кількості альтернативних варіантів найбільш ефективного варіанта будівництва горизонту для конкретних умов, що забезпечує уведення горизонту в дію в оптимальний термін.

Параметрами, що оптимізуються, є швидкості будівництва виробок, а в цільовій функції формалізується залежність вартості будівництва горизонту від темпів ведення робіт. При цьому використовується методологія акад. Л.Д. Шевякова по визначенню залежності вартості гірничокапітальних робіт від швидкості їх виконання з урахуванням розподілу витрат по видах і коефіцієнтам інтенсивності робіт (k_і), що є відношенням фактичної швидкості будівництва гірських виробок (v_і) до нормативного (v_і^н), тобто

k_і = v_і / v_і^н.



Цільова функція для мінімізації рішення має вигляд:

, (8)

де c_i - вартості 1 м (1м³) для протяжних (камерних) виробок,

,

де п - прямі забійні витрати на будівництво 1 м (1м³) виробок; ш - загальношахтні витрати; н - накладні витрати; , - коефіцієнти загальношахтних витрат, відповідно незалежні й залежні від швидкості виконання робіт; , - коефіцієнти накладних витрат, відповідно незалежних й залежних від швидкості виконання робіт.

Мінімізація цільової функції (8) забезпечується при виконанні обмежень, накладених на дану функцію:

(9)

Рішення математичної моделі (9) може бути знайдене за допомогою методів математичного програмування. Оскільки змінні v_i мають ненульові значення система може бути вирішена за допомогою нелінійного програмування.

Отримані при цьому значення швидкостей будівництва виробок горизонту, що забезпечують мінімум цільової функції, є оптимальними за критерієм “вартість”. У дисертації розроблені алгоритм і програма для ЕОМ мовою С++, що дозволяють знаходити шукані сполучення швидкостей будівництва виробок горизонту, оптимальні за вартістю.

У третьому розділі наводяться дослідження оптимального часу будівництва горизонтів, швидкостей робіт, оптимальних по критерію “час”, і перевірка можливості підтримання темпів робіт по продуктивності шахтних підйомів.

Максимальна величина прибутку, одержуваного від видобутку й реалізації корисної копалини, спостерігається у випадку своєчасного забезпечення будівництва горизонту (1), при якому виключаються як передчасне завершення робіт, не пов'язане з початком видобутку на побудованому горизонті корисної копалини, так і запізнювання будівництва горизонту.

Оптимальні витрати часу на будівництво горизонтів шахт Кривбасу залежно від висоти поверху і темпів річного пониження очисних робіт, розраховані по формулі (2).

У дисертації розглядається будівництво наступних горизонтів шахт Криворізького басейну: гор. 1350 м ш. ім. Леніна, з використанням однієї, двох і трьох точок прикладення робіт, а також гор. 1270 м ш. Гвардійська й гор. 1135 м ш. ім. Фрунзе з використанням однієї й двох точок прикладення робіт. У кожному випадку розглядається будівництво найбільш довгого послідовного ланцюга виробок головного напрямку.

Для дослідження прийняті наступні технічно можливі умови: швидкості будівництва навколоствольних дворів прийняті в межах 250-600 м³/міс., швидкості будівництва протяжних виробок горизонту прийняті в межах 25-100 м/міс.

Мінімальна межа швидкостей обрана з урахуванням середніх темпів будівництва зазначених виробок, характерних для Криворізького басейну в останні роки. Максимальна межа швидкостей обрана на підставі реально досягнутих у басейні темпів робіт. Для порівняння, в окремих випадках, в дисертації досліджуються інші значення швидкостей.

Збільшення числа точок прикладення будівельних робіт призводить до значного скорочення обсягів робіт по будівництву виробок головного напрямку на одну точку прикладення, з максимальним обсягом робіт (точка від головного ствола). При переході від однієї точки прикладення робіт до двох точок значне скорочення обсягів будівництва в напрямку від головного ствола відбувається за рахунок виключення будівництва з цього напрямку головним чином вентиляційного квершлагу, а також виробок навколоствольного двора флангового ствола в межах головного напрямку.

На підставі отриманих за допомогою системи (8) варіантів сполучення швидкостей будівництва виробок головного напрямку гор. 1350 м ш. Леніна при одній точці прикладення робіт для різних значень k_сг й v_o, знайдені середні значення швидкостей (рис. 4). Дослідженням встановлено, що вантажопотік гірської маси від проходки виробок (4) і (5) не перевищує можливостей шахтного підйому (3), при цьому найбільший добовий вантажопотік (274 м³ з урахуванням k_доп та k_нер при швидкості робіт 100м /міс.) утворюється від проходки головного квершлагу, для інших виробок він значно менший.

У четвертому розділі проводиться дослідження оптимальних темпів будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів за критерієм “вартість”.

Для підвищення ефективності будівельних робіт на діючих шахтах, при самофінансуванні з великої кількості альтернативних варіантів визначені ефективні схеми організації будівництва горизонтів, характерні конкретній діючій шахті, що забезпечують уведення горизонтів у дію до заданого часу.

Мінімальне значення вартості будівництва виробок знаходиться з ряду варіантів сполучення швидкостей їх будівництва, що відповідають оптимальному часу спорудження горизонту на підставі мінімізації цільової функції (8). Наприклад, для гор. 1350 м ш. ім Леніна (рис. 5) при одній точці прикладення робіт при k_сг= 0,5 й v_о = 10 м/рік мінімальною вартістю характеризується третій варіант сполучення швидкостей будівництва виробок горизонту, в якому, відносно інших варіантів, має місце сполучення більш високих швидкостей спорудження головного квершлагу і штреку.

Отримані за допомогою мінімізації цільової функції (8) значення швидкостей будівництва виробок гор. 1350 м ш. ім Леніна, оптимальні за критерієм “вартість”, при одній точці прикладення робіт, при зміні k_сг, а також v_o наведені в табл. Як видно з таблиці, при зростанні v_o відмічається особливо інтенсивне збільшення швидкостей будівництва найбільш витратних виробок: головного і вентиляційного квершлагів, штреку.

У п'ятому розділі, на підставі розробленої в дисертації методики, визначений розмір економічного ефекту від виключення несвоєчасного завершення будівництва для досліджуваних горизонтів шахт. Очікуваний економічний ефект від впровадження результатів дисертаційної роботи складе за рахунок виключення запіз запізнювання уведення горизонту 1270 м ш. Гвардійська в експлуатацію строком 6 міс. - 17291 тис. грн.

Таблиця. Швидкості будівництва виробок головного напрямку гор. 1350 м ш. ім Леніна, оптимальні по фактору "вартість", при одній точці прикладення робіт

Коефіцієнт витрат часу	Пониження очисних робіт, м/рік	Час будівництва, міс.	Швидкість будівництва	Вартість, грн.
			Навколоствольний двір головного ствола, м3/міс.	Навколоствольний двір флангового ствола, м3/міс.	Головний квершлаг, м/міс.	Штрек, м/міс.	Вентиляційний квершлаг, м/міс.	Зарубки, м/міс.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0,5	10	90	252	399	89	70	25	97	43508611
0,5	15	60	281	321	96	33	96	27	34671383
0,5	20	45	281	546	98	96	99	72	30857123
0,55	10	99	294	299	89	28	26	37	45894377
0,55	15	66	260	314	83	28	88	27	36428173
0,55	20	49,5	253	358	93	63	96	77	31908165
0,6	10	108	360	358	60	26	26	26	49374941
0,6	15	72	256	317	97	84	45	25	38044700
0,6	20	54	252	269	95	60	77	75	33023287
0,6	25	43,2	372	297	98	95	98	97	30522249
0,65	10	117	264	391	42	33	26	25	52624217
0,65	15	78	256	255	96	47	34	84	39776342
0,65	20	58,5	260	374	97	28	75	98	34310934
0,65	25	46,8	254	387	95	93	99	78	31185002



Висновки

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, у якій визначені наукові підходи і вирішена актуальна науково-технічна задача, яка полягає в обґрунтуванні оптимальних значень тривалості й темпів будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів при реконструкції шахт у Криворізькому басейні за умови їх самофінансування на основі розробки методів оптимізації, що враховують взаємозв'язок будівельних й очисних робіт.

Основні наукові і практичні результати дисертації полягають у наступному.

1. Встановлено, що витрати часу на роботи з будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів при реконструкції шахт і швидкості їх виконання є функцією технологічної висоти поверху відпрацювання і темпів пониження очисних робіт, що мають місце на конкретній шахті.

2. Визначено, що залежно від темпів ведення очисних робіт і прийнятих швидкостей будівництва виробок горизонту своєчасне будівництво нижчележачих горизонтів може бути забезпечене при наявності однієї точки прикладення будівельних робіт тільки при відносно низьких темпах пониження очисних робіт. При двох і трьох точках прикладення будівельних робіт своєчасне будівництво горизонтів можливо у всьому досліджуваному діапазоні пониження очисних робіт, навіть при жорстких умовах, що накладаються мінімальними значеннями коефіцієнту часу будівництва горизонту й висоти поверху відпрацювання.

3. Встановлено, що при дотриманні середніх швидкостей будівництва виробок, характерних в останні роки для Криворізького басейну, на рівні 250 м³/міс для камерних виробок й 25 м/міс для протяжних виробок своєчасне уведення горизонту можливе тільки при обмеженому пониженні очисних робіт (не більше 10-15 м/рік залежно від конкретних умов) навіть при використанні двох точок прикладення будівельних робіт.

4. Визначено, що при низьких швидкостях прохідницьких робіт, характерних у цей час для Криворізького басейну слід рекомендувати використання декількох точок прикладення будівельних робіт.

5. Встановлено, що при різних темпах пониження очисних робіт, коефіцієнтах часу будівництва горизонту й висотах поверху відпрацювання фіксований час будівництва горизонту може бути забезпечене при великій кількості варіантів сполучення швидкостей будівництва виробок головного напрямку, при цьому існують такі варіанти, при яких вартість будівництва горизонту мінімальна. Особливістю варіантів з мінімальною вартістю будівництва є більш інтенсивна динаміка швидкостей спорудження високовитратних протяжних виробок при зростанні темпів річного пониження очисних робіт.

6. Доведено, що інтенсивність робіт зі спорудження виробок головного напрямку горизонту при швидкостях будівництва до 600 м³/міс для навколоствольних дворів і 100 м/міс для протяжних виробок, а також виробок, що не лежать на головному напрямку, не обмежується працездатністю підйомів, задіяних по видачі гірської маси.

7. Результати досліджень впроваджуються в практику будівництва горизонтів шахт у Кривбасі. Вони використаються, як на стадії проектування робіт, так і при їхньому виконанні.



ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ Й РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНІ В НАСТУПНИХ РОБОТАХ

1. Задорожний А.М. Харин С.А. Вопросы реконструкции шахт Криворожского бассейна // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2002. - № 5. - С.66-68.

2. Харин С.А. Горнорудная промышленность Криворожского бассейна: проблемы и тенденции развития // Разработка рудных месторождений. - Вып. 81. - Кривой Рог: КТУ. - 2002. - С. 3-7.

3. Задорожний А.М., Харин С.А. Анализ схем строительства нижележащих горизонтов при реконструкции шахт Кривбасса // Науковий вісник НГУ. - 2003. - №2. - С. 32 - 34.

4. Харин С.А. Оптимальное время строительства новых горизонтов на шахтах Кривбасса // Разработка рудных месторождений. - Вып. 82. - Кривой Рог: КТУ. - 2002. - С. 55-59.

5. Задорожний А.М., Харин С.А. Зависимость себестоимости строительства горных выработок от скорости их проходки // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2004. - № 1. - С.106 - 109.

6. Харин С.А. Определение экономического ущерба от несвоевременного завершения строительства горизонтов при реконструкции железорудных шахт // Науковий вісник НГУ. - 2003. - №7. - С. 36-37.

7. Харин С.А. Определение темпов строительства горизонтов в зависимости от производительности подъемов // Разработка рудных месторождений. - Вып. 83. - Кривой Рог: КТУ. - 2002. - С. 89-93.

8. Харин С.А. Исследование продолжительности и темпов строительства горизонтов шахт при изменении числа точек приложения работ // Науковий вісник НГУ. - 2004. - № 1. - С. 19 - 22.

9. Харин С.А. Расчет продолжительности и темпов строительства горизонтов реконструируемых шахт на ЭВМ // Разработка рудных месторождений. - Вып. 84. - Кривой Рог: КТУ. - 2004. - С. 83-87.

10. Харин С.А. Выработки главного направления при строительстве горизонтов шахт // Разработка рудных месторождений. - Вып. 86. - Кривой Рог: КТУ. - 2004. - С. 17-20.

11. Харин С.А. Проблемы организации производства в железорудной промышленности // Третий международный симпозиум “Качество-2002”. - Кривой Рог: КТУ, 2002. - С. 313-316.

12. Задорожний А.М., Харин С.А. Определение оптимальних вариантов строительства горизонтов железорудных шахт // Международная научно-техническая конференция “Форум горняков-2003”. Сб. научн. тр. НГУ, №17, Т. 1. - Днепропетровск: РИК НГУ. - 2003. - С. 401-405.

13. Темченко А.А., Харин С.А. Совершенствование схем строительства горизонтов железорудных шахт // Матеріали VI Міжнародної науково-практичної конференції “Наука і освіта-2003” Т. 11. Технічні науки. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2003. - С. 21-22.

14. Харин С.А. Совершенствование организации строительства горизонтов при реконструкции шахт Кривбасса // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції “Україна наукова-2003”. Т. 27. Гірнича справа. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2003. - С. 33-34.

15. Капленко Ю.П., Колосов В.А., Караманиц Ф.И., Харин С.А. Железорудная промышленность Украины: обретение стабильности и устремленность в будущее // Міжнародна науково-технічна конференція “Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості”. Збірник доповідей. Т. 1. - Кривий Ріг: Мінерал, 2004. - С. 22-27.

Особистий внесок автора в роботах, опублікованих у співавторстві, полягає в наступному: [1] - аналіз факторів реконструкції шахт; [3] - аналіз схем будівництва горизонтів при реконструкції шахт Кривбасу; [5] - постановка завдання, методика досліджень залежності витрат на будівництво виробок горизонту від темпів прохідницьких робіт; [12] - аналіз результатів досліджень темпів будівництва горизонтів, оптимальних за критерієм “вартість”; [13] - постановка задачі про відповідність схем будівництва горизонтів та швидкостей ведення робіт умові забезпечення відтворення виробничих потужностей; [15] - дослідження динаміки виробництва залізної руди та виробничих потужностей на шахтах України.



АНОТАЦІЯ

Харін С.А. "Оптимізація проектування тривалості і темпів будівництва комплексу виробок нижчележачих горизонтів шахт Кривбасу". - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.15.04 "Шахтне й підземне будівництво". Національний гірничий університет Міністерства освіти і науки України, Дніпропетровськ, 2004.

Дисертаційна робота присвячена актуальним питанням оптимізації проектування будівництва нових горизонтів діючих шахт.

У роботі встановлені закономірності зміни тривалості й темпів будівництва нижчележачих горизонтів залізорудних шахт Криворізького басейну при реконструкції з метою підтримки виробничої потужності. Визначено, що оптимальна тривалість будівництва горизонту для умов, характерних для Кривбасу, є функцією висоти поверху відпрацьовування й річного пониження очисних робіт. Розроблено математичні моделі визначення темпів будівництва виробок головного напрямку горизонту шахти, що відповідають оптимальному часу будівництва, а також темпів будівництва, що забезпечують мінімальну вартість робіт, на основі яких проведені дослідження для широкого діапазону умов.

Оптимізація проектування тривалості й темпів будівництва виробок нижчележачого горизонту дозволяє одержати найбільший економічний ефект при реконструкції шахти.

Ключові слова: тривалість будівництва, швидкість, горизонт, виробки головного напрямку, вартість, оптимізація.



Аннотация

Харин С.А. "Оптимизация проектирования продолжительности и темпов строительства комплекса выработок нижележащих горизонтов шахт Кривбасса". - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.15.04 - "Шахтное и подземное строительство". Национальный горный университет Министерства образования и науки Украины, Днепропетровск, 2004.

Диссертационная работа посвящена актуальным вопросам оптимизации проектирования строительства новых горизонтов действующих шахт.

В работе установлены закономерности изменения продолжительности и темпов строительства нижележащих горизонтов железорудных шахт Криворожского при реконструкции с целью поддержания производственной мощности.

В качестве объектов исследования приняты глубокие горизонты следующих шахт бассейна: гор. 1350 м ш. им. Ленина, гор. 1270 м ш. "Гвардейская" и гор. 1135 м ш. им. Фрунзе.

Установлено, что оптимальная продолжительность строительства горизонта для условий мощных круто падающих месторождений, при ограниченности в плане размеров рудного тела, характерных для Кривбасса, является функцией высоты этажа отработки и годового понижения очистных работ.

На основании установленных закономерностей изменения продолжительности строительства горизонта разработана номограмма для определения оптимального времени ведения работ для различных условий.

Разработаны математические модели определения темпов строительства выработок главного направления горизонта шахты, отвечающих оптимальному времени строительства, а также темпов строительства, обеспечивающих минимальную стоимость работ, на основе которых проведены исследования для широкого диапазона условий.

Выполнены исследования скоростей строительства выработок при наличии одной, двух и трех точек приложения строительных работ.

Установлено, что при повышении интенсивности годового понижения очистных работ происходит рост темпов строительства всех выработок главного направления горизонта, но наибольшей изменчивостью отличаются скорости сооружения протяженных выработок.

Особенностью вариантов с минимальной стоимостью строительства является более интенсивная динамика скоростей сооружения высокозатратных протяженных выработок при росте темпов годового понижения очистных работ.

Оптимизация проектирования продолжительности и темпов строительства выработок нижележащего горизонта позволяет получить наибольший экономический эффект при реконструкции шахты.

Ключевые слова: шахта, горизонт, выработки главного направления, продолжительность строительства, скорость, стоимость, оптимизация.



THE SUMMARY

Kharin S.A. "Optimization of designing of duration and rates сomplex of developments of underlaying horizons of mines of Krivoy Rog basin". - the Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of Master of sciences on a speciality 05.15.04 "Mine and underground excavations" National Mining University of the Ministry of Education and Science of Ukraine, Dnepropetrovsk, 2004.

Thesis is devoted to pressing questions of optimization of designing of construction of underlaying horizons of operating mines.

Regularities of duration and rates change of construction of underlaying horizons of iron ore mines of Krivoy Rog basin under reconstruction with of the capacity support purpose were established.

It was determined, that optimum duration of construction of horizon for conditions, which are typical for Krivoy Rog basin is function of a level interval of improvement and annual downturn of mining operations.

Mathematical models of definition of rates of construction of developments of a mainstream of horizon of the mine, adequate to optimum time of construction, and also the rates of construction providing the minimal cost of operations on the basis of which researches for a wide range of conditions are lead are developed.

Optimization of designing of duration and rates of construction of underlaying horizons allows to receive the greatest economic benefit at reconstruction of mine.

Key words: mine, horizon, developments of a mainstream, duration of construction, speed, cost, optimization.

Размещено на Allbest.ru