Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Повышение эффективности работы р.и резов Южного Кузбасса на основе их технического перевооружения » на стоящее время не представляется возможным из-за существующих финансовых трудностей. Имеющееся же горнотранспортное оборудование в значительной степени изношено, что приводит к снижению его производительности. Согласно данным АК "Росуголь" износ основного оборудования по разрезам АО "Южный Кузбасс" составляет: для экскаваторов 65%, буровых станков 90%, бульдозеров 54%, большегрузных автомобилей "Белаз"-54%.Одновременно с увеличивающимся износом горнотранспортного оборудования на разрезах Южного Кузбасса в последние годы наблюдается увеличение крепости и удельного веса вскрышных пород, разрушаемых буровзрывным способом, дальности перевозок, глубины разработок, кратности перевалки пород, изменение структуры вскрышных работ по видам транспорта. Эти обстоятельства привели к тому, что среднемесячная производительность экскаваторов в АО "Южный Кузбасс" стала уменьшаться, со ставив в 1996г. 111,2 тыс.м3 против 138,6 тыс.м3 в 1995г. Из сказанного следует, что повышение производительности экскаваторов следует искать н путях совершенствования качества функционирования системы "оператої машина - среда", входящей в более сложную систему: "технология - лю,;. горнотранспортные машины - среда".
Известно какое влияние оказывают друг на друга эти элементы, но при устоявшейся технологии главную роль в эффективности рассматривав-мого производства играют экскаваторы, которыми начинаются технологические линии, среда, куда входит в первую очередь породный массив, с ко торым в свою очередь взаимодействуют экскаваторы и, наконец, люди, управляющие экскаваторами. Параметры массива в системе "экскаватор -
массив" непосредственно влияют на производительность экскаваторов, их надежность, срок службы, поток отказов.
В связи с этим актуальным представляется задача исследования и разработки рекомендаций по повышению производительности экскаваторов, как основного вида горнотранспортного оборудования разрезов, с учетом горно-геологических условий и технологии ведения горных работ.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью диссертационной работы является разработка рекомендаций по повышению производительности экскаваторов на основе учета выявленных факторов и установленных закономерностей их влияния на производительность машин и эффективность горного производства в целом.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. При выполнении работы использовались системный и корреляционно-спектральный анализы, теоретические и экспериментальные исследования применительно к основным угольным разрезам Южного Кузбасса.
Установлено, что работе экскаваторов характерна высокая нестабильность; оцениваемая коэффициентом вариации, она, в зависимости от типа машины, достигает значений 0,4-0,7;
на основе корреляционно-спектрального анализа выявлены регулярные факторы, скстематическн влияющие на производительїіость экскаваторов, и дана их количественная оценка;
установлены зависимости между режимами работы экскаваторов и ікнерямн их производительности в течение года;
на основе длительных статистических наблюдений выявлены наиболее значимые случайные факторы, ведущие к потере производительности ккскаватиров, сделана их количественная оценка;
установлено, что на производительность экскаваторов надежное 11. их электроснабжения оказывает равное или даже большее влияние, чем на дежность их механической части;
показано, что основной функцией взрывной подготовки гориш о массива является изменение его блочности - перевода вскрышных пород в другую категорию, характеризуемую более низкими параметрами уделі.іюі о сопротивления пород копанию;
установлено, что качество взрывной подготовки оказывает влияние на надежность работы экскаваторов, в частности, выявлено, что число оіка-зов электродвигателей подъема экскаватора при работе по взорванном) массиву в 2 раза меньше, чем по целику.
обоснована техническая и экономическая эффективность применения новых типов ВВ - гранулитов УП-1 и УП-2, обеспечивающих повышение производительности экскаваторов на 8,5% и снижение затрат на ІШ на 45%;
ОБОСНОВАННОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ подтверждается достаточным объемом полученных на протяжении 2-х лет экспериментальных исследований в производственных условиях, использованием современных методов математического анализа полученных результатов, внедрением рекомендаций ;t. ряде объектов открытой добычи угля.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ работы заключается в разработке рекомендаций по повышению производительности экскаваторов пугем стабилизации режима их работы и снижения числа отказов, что ведет к повышению коэффициента машинного времени экскаваторов и улучшению организации горных работ; выбора рациональных параметров буровзрывной подготовки горного массива с использованием дешевых и эффективных ВВ.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Разработанные рекомендации по повышению производительности экскаваторов используются на раз-
резах Южного Кузбасса ("Томусинский", "СибиргинскиЙ", "Красногорский", "Междуреченский").
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ, Основное содержание диссертационной работы, отдельные ее положения и результаты докладывались на производственных совещаниях АО "Южный Кузбасс" (1996-97гг), XXXII научно-практической конференции Московского государственного открытого Университета (1997г.), совместном заседании кафедр ГЭМС и РМПИ.
ПУБЛИКАЦИИ. По результатам выполненных исследований опубликовано в печати 4 статьи и одна брошюра (объемом 3,5 п.л.).
ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения,-содержит страниц машинописного текста, 37 рисунков, 18 таблиц и список использованных литературных источников из 45 наименований.
Вопросы повышения производительности экскаваторов содержатся в трудах Мельникова Н.В., Ржевского В.В., Трубецкого К.Н., Щадова М.И., Подэрни Р.Ю.; Виницкого К.Е., Кузнецова В.И., Анистратова Ю.И. и других ученых. Эти вопросы разрабатывались коллективами таких организаций как НИИОГР, ИГД НМ.А.А.СК0ЧИНСКОГО, МГГУ, ИГД СОАН РФ и других. Особенностью современной ситуации, сложившейся на разрезах Кузбасса, является , как уже отмечалось ранее, то, что задачу повышения производительности экскаваторов необходимо решать в условиях усложнившейся на разрезах горнотехнической обстановки, значительно изношенной техники, возросших проблем с так называемым "человеческим фактором", а также в условиях складывающихся рыночных отношений.
Поиск скрытых резервов повышения производительности экскаваторов, как это следует из ряда работ, нужно искать внутри системы
"технология - операторы - машины - среда". Эффективность этой системы определяется поведением элементов, входящих в эту систему. При усіоян-шейся технологии поиск резерва целесообразен, рассматривая более подробно элемент "машина" (т.е. экскаватор), "оператор", "среда". Рассмотрение системы "оператор - машина" позволяет вскрыть резервы в организационно-технической работе на разрезе и в том числе в работе экскаваторов. Рассмотрение же системы "экскаватор - среда" позволяет обнаружить возможности повышения производительности экскаваторов на путях снижения нагрузок при взаимодействии экскаватора с таким элементом среды как горный массив. Все вместе это ведет к снижению отказов оборудования, росту коэффициента машинного времени и, следовательно, к увеличению производительности экскаваторов.
Известно, что отклонения от планограммы работ экскаваторов, носящие систематический, регулярный характер, и приводящие к снижению их производительности можно обнаружить с помощью корреляционно-спектрального анализа производительности экскаваторов.
Снижение нагрузок на узлы и детали и повышенного расходования ресурса экскаватора возможно достичь за счет совершенствования подготовки горного массива.
Величина энергии, теряемая в элементах машин при эксплуатации, определяет интенсивность снижения прочности и долговечности деталей и в целом машины. При этом вся энергия, теряемая в машине и расходуемая на износ деталей, их нагрев и накопление усталостных повреждений, идет на ее разрушение. Привод горной машины при работе рассеивает в виде потерь в своих элементах определенное количество энергии до наступления предельного состояния.
N„=N(1-7) і до N - общая мощность привода, '/ - КПД привода.
Принимая за основу энергетический подход при различных расчетах, коюрын получил признание и использовался в работах Мельникова Н.В., Лнистратова Ю.А., Медникова Н.Н., Коломийцева М.Д., Солода СВ., Кузнецова В.И. и других ученых, можно утверждать, что если переложить часть энергии, идущей на разрушение и погрузку горного массива экскаваторами , на работу взрывчатых веществ, то тогда энергетический поток через экскаватор сократится, что несомненно приведет к снижению нагрузок на узлы и расходования ресурса экскаватора и, следовательно, к уменьшению числа отказов. Учитывая, что парк эхскаваторов сильно изношен, совершенствование технологии подготовки горного массива на основе модернизации технологии буровзрывных работ, особенно с применением дешевых ВВ, должно иметь для повышения производительности экскаваторов весьма большое значение.
Предварительный анализ простоев экскаваторов показывает, что время простоев ІЮ причине отказов механической части экскаваторов равно или даже меньше времени простоев из-за отказов в системе электроснабжения и электрооборудования. Об этом говорят работы Бисенова Ж.С., Голу-бева В.А., Буйного И.К., Филиппова В.Н., Калашникова Ю.Г. и других ученых. Поэтому разработка рекомендаций по повышению надежности эчек-троснабження и электрооборудования экскаваторов представляет также серьезную задачу, которая играет важную роль в деле повышения производительности экскаваторов.
Настоящая работа носит комплексный характер и для того, чтобы достичь поставленной в ней цели, состоящей в разработке рекомендаций по
повышению производительности экскаваторов, следовало реши і ь посмілі. ко основных задач:
установление на основе корреляционно-спектрального аналиіа режимов работы экскаваторов в течение года, регулярных факторов, сисіеми тически ведущих к снижению их производительности и определение удельного веса этих факторов в общем балансе потери производительности;
установление наиболее значимых случайных факторов, в том числе отказов в механической и электрической частях экскаваторов, ведущих к снижению производительности экскаваторов и оценка удельного веса каждого из этих факторов;
исследование влияния качества взрывной подготовки горного массива на производительность экскаваторов.
Для решения поставленных в работе задач использовались аналитические методы, сбор и корреляционно-спектральный анализ на основе ЭЦВМ данных по режимам работы экскаваторов, статистическая обработка данных по простоям, системный анализ. В работе исследовались материалы как в целом по АО "Южный Кузбасс", так и данные по разрезу "Томусинский", который является характерным разрезом для рассматриваемого региона.
Проведены широкомасштабные экспериментальные исследования по совершенствованию взрывной подготовки горного массива к экскавации, и том числе, с использованием дешевых и эффективных ВВ типа.гранулитон