Влияние продольного уклона дороги на эффективность использования экскаваторно-автомобильных комплексов

Аспирант, Кузбасский Государственный Технический Университет

им. Т.Ф. Горбачева

Аннотация

В статье рассмотрены - закономерности изменения производительности и себестоимости использования карьерных автосамосвалов от продольного уклона дороги.

Ключевые слова: продольный уклон дороги, карьерный автосамосвал, производительность, себестоимость.

Furman A.S.

Postgraduate student, Kuzbass State Technical University name T. F. Gorbachev

THE EFFECT OF LONGITUDINAL SLOPE ON THE EFFICIENCY OF USE OF EXCAVATOR-CAR SYSTEMS.

Abstract

The article considers the patterns of change in productive work and the cost of using open-pit dump trucks from the longitudinal slope of the road.

Keywords: longitudinal slope of the road, quarry haul trucks, performance, cost.

В настоящее время в угольной промышленности страны особое внимание уделяется открытому способу добычи угля, что связано с более высокой его производительностью и рентабельностью. По разным оценкам, доля угля, добываемого открытым способом, составляет в настоящее время 50 - 65%, а в дальнейшем увеличится до 80 - 85%.

Развитие открытого способа добычи полезного ископаемого сопровождается ростом масштабов производства, увеличением глубины карьеров и усложнением горнотехнических условий эксплуатации основного технологического оборудования. С ростом глубины карьеров наиболее узким местом в горном производстве становится технологический автомобильный транспорт, так как рост глубины увеличивает либо расстояние транспортирования, либо продольные уклоны дорог, а одно и другое снижает эффективность экскаваторно-автомобильных комплексов.

Удельный вес транспортных затрат в трудоемкости и энергоемкости процесса добычи полезных ископаемых достигает 55 -60 % при добыче с глубины 100 -150 м, а при увеличении глубины до 200 -250 м - 65 -70 %. Из них более 50 % приходится на автомобильный транспорт. В связи с этим повышение эффективности использования экскаваторно-автомобильных комплексов и снижение транспортных издержек на перевозки становится актуальной задачей.

В виду того, что в реальности геометрия маршрутов движения карьерных автосамосвалов характеризуются большим разнообразием, существует необходимость применения единой расчётной схемы маршрута. В зависимости от геометрии различают простую, петлевую, спиральную и комбинированную трассы, развертки которых представляют собой совокупность отрезков трассы. Если допустить, что продольные уклоны отрезков трассы изменяются незначительно, то можно представить любую трассу в виде простой, у которой длина транспортирования связана с продольным уклоном дороги обратно пропорциональной зависимостью.

Продольный уклон дороги оказывает сложное воздействие на производительность экскаваторно-автомобильных комплексов. Рассмотрим простой экскаваторно-автомобильный комплекс, состоящий из одного экскаватора и одного автосамосвала. С одной стороны, если принять техническую скорость автосамосвала неизменной, тогда с увеличением уклона за счет уменьшения расстояния транспортирования производительность ЭАК будет увеличиваться. С другой стороны, увеличение уклона приводит к снижению технической скорости, что увеличивает время транспортирования, а следовательно уменьшает производительность. Следовательно, реальная зависимость часовой производительности от продольного уклона дороги носит параболический характер (см. Рис. 1).

Переходя к более сложным экскаваторно-автомобильным комплексам, получим, что уменьшение величины продольного уклона приводит не только к увеличению расстояния транспортирования, но и к росту фактора движения ЭАК. Таким образом, уменьшение величины продольного уклона позволяет использовать большее число автосамосвалов в экскаваторно-автомобильном комплексе, увеличивая производительность и стабильность ЭАК (см. Рис.2, 3).

Рис. 1 - Зависимость производительности W автосамосвала БелАЗ-75131 от продольного уклона дороги i.

Следовательно, реальная зависимость производительности ЭАК от продольного уклона дороги имеет экстремумы, при которых производительность будет максимальна, поэтому рациональный выбор продольного уклона дороги с использованием функционального критерия имеет смысл.

i_рац > Q_т = max,

Рис.2 - Зависимость коэффициента стабильности К_с и фактора движения Ф_д от продольного уклона дороги i.

Рис.3 - Зависимость производительности W ЭАК от продольного уклона дороги i.

Рис.4 - Зависимость себестоимости S перевозок автосамосвала БелАЗ-75131 от продольного уклона i дороги при неизменных затратах.

Продольный уклон дороги оказывает сложное влияние на себестоимость перевозок. С одной стороны, если принять эксплуатационные затраты неизменными, то с увеличением уклона, за счет повышения часовой производительности, себестоимость перевозок снижается и зависимость себестоимости перевозок от продольного уклона дороги носит гиперболический характер (рис.4).

С другой стороны, увеличение уклона приводит к повышению расхода топлива, смазочных материалов, к снижению ресурса опорных металлоконструкций, увеличению простоев автосамосвалов в техническом обслуживании и ремонте, более быстрому износу парка автосамосвалов и, значит, увеличению эксплуатационных расходов по соответствующим статьям. Таким образом, суммарные эксплуатационные затраты увеличиваются с ростом уклона (рис.5).

Следовательно, реальная зависимость себестоимости перевозок от продольного уклона дороги носит параболический характер (рис.6), а значит, имеет экстремум, при котором себестоимость перевозок минимальна.

Рис.5 - Зависимость суммарных часовых эксплуатационных затрат З автосамосвалов БелАЗ-75131 от продольного уклона i дороги.

При осуществлении транспортного процесса на карьерах происходит перемещение двух типов грузов: полезного ископаемого и вскрышной породы. Для каждого типа груза условие определение рационального уклона свое.

При перевозке вскрышной породы предприятия не получают дохода от перевозочного процесса, поэтому они заинтересованы в минимизации всех эксплуатационных затрат. Следовательно, рациональным уклоном при перевозке вскрышных пород является тот, при котором себестоимость перевозок минимальна.

i_рац > S = min,

Продольный уклон дороги оказывает влияние на техническую скорость движения карьерных автосамосвалов, следовательно, переменными статьями себестоимости транспортирования горной массы являются те, на которые оказывает влияние скорость движения, а именно затраты на топливо, смазочные материалы, шины, техническое обслуживание и текущий ремонт, а также на затраты, связанные с содержанием карьерных дорог.

Рис.6 - Реальная зависимость себестоимости S перевозок автосамосвалов БелАЗ-75131 от продольного уклона i дороги.

Перевозка полезного ископаемого является одним из важнейших звеньев получения горнодобывающими предприятиями прибыли. Большое значение имеет не только величина эксплуатационных затрат на перевозку, но и величина полученной за определенный период прибыли и это является определяющим. Следовательно, нельзя оценивать рациональный уклон при перевозке полезного ископаемого, с помощью только одной себестоимости перевозок. Так, например, повышение уклона при перевозке полезного ископаемого, по сравнению с уклоном, где себестоимость минимальна, приведет к росту эксплуатационных затрат, однако за счет повышения при этом производительности карьерных автосамосвалов общая прибыль от перевозки полезного ископаемого за определенный период времени возрастает. Зависимость планируемой прибыли от перевозок полезного ископаемого от продольного уклона дороги имеет вид параболы, обратной относительно оси X параболе себестоимости (рис.7).

Однако экстремумы у зависимостей себестоимости и прибыли от продольного уклона дороги совпадают достаточно редко. Таким образом, условие для определения рационального уклона при перевозке полезного ископаемого запишется в виде:

производительность себестоимость уклон дорога

i_рац > П = Д - S*Q = max,

где S - себестоимость перевозок, руб/т; Д - доход от реализации объема, перевезенного за определенный период, полезного ископаемого, руб; Q - объем перевезенного за этот же период полезного ископаемого, т.

Рис.7 - Зависимость планируемой прибыли П автосамосвалов БелАЗ-75215 за час, полученной в результате перевозки полезного ископаемого, от продольного уклона i дороги.