Введение к работе
Актуальность темы. В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года", утвержденных ХХУП съездом КПСС, особое внимание уделено повышении качества промышленной продукции. Решение этой проблемы стало одной из важных экономических и политических задач на современном этапе развития общественного производства.
Горнорудное производство является весьма трудоемким и состоит из целого ряда коренным образом отличающихся друг от друга последовательно протекающих технологических процессов, каждый из которых оказывает существенное влияние на качество добытой руды. Кроме того, проблема качества добытой руды тесно связана еще и с решением другой, не менее важной проблемы, - повышением эффективности использования недр.
Однако в горнорудной промышленности до сих пор нєф в достаточной мере разработанных научных основ для создания эффективных методов управления качеством руды при подземной разработке месторождений. На практике процесс управления качеством руды» как правило, основывается на интуиции руководителей и больше зависит от их искусства принимать решения, чем от объективных факторов.
Таким образом, разработка научных основ управления качеством руды является одной из актуальных проблем горнорудного про -изводства.
Поэтому настоящая работа посвящена обобщению и решению крупной проблемы - созданию методов управления качеством продукции, имеющей важное народнохозяйственное значение и заключающейся з разработке научных основ технологических методов управления ка -чеством руды при подземной разработке мощных месторождений, обеспечивающих повышение эффективности использования недр.
Основная идея работы. Повысить качестзо добытой руды и снизить потери руды в недрах за счет комплексного решения вопросов оптимизации парзметгсв технологии, применения рядового выпуска, методов постадийного прогнозирования показателей выпуска и системы контроля с использованием ЭЗМ.
Цель работы. Разработать научные основы, методы,
алгоритмы и программы решения задач по управлению качеством руды с использованием ЭВМ и АСУ, обеспечивающие повышение качества добытой руды и снижение потерь руды в недрах.
Методика выполнения работ. В основу исследований положен декомпозиционный метод, заключающийся в рациональном расчленении сложной проблемы на ряд отдельных задач с последующим синтезом частных решений. Исследования осуществляли путем проведения теоретических изысканий, лабораторных и промышленных опытов, по результатам которых находились эмпирические и теоретические закономерности протекания изучаемых процессов.
Использовали также материалы наблюдений, как непосредственных, так и косвенных, за технологическими процессами, влияющими на качество добываемой руды.
Планирование, построение, контроль и интерпретация эксперимента осуществляли в соответствии с законами математической статистики. Данные промышленных наблюдений обрабатывали также при помощи методов математической статистики..
При теоретических исследованиях использовали, в основном, гипотетико-дедуктивный метод построения теории, применяли приемы абстрагирования и идеализации изучаемых процессов с последующим увеличением количества действующих факторов. Производили математизацию теоретического материала. Использовали также методы технико-экономического анализа, научных обобщений, логического и графо-аналитического анализов исследуемых явлений и закономерностей, математического моделирования и программированного решения задач с использованием ЭВМ.
Научная новизна. Углублены представления и расширена область знаний о физической сущности и формах перемещения обрушенной руды при выпуске. Даны новые представления о природе вторичного разрыхления и истечения сыпучего материала при выпуске, о механике перемещения частиц над выпускным отверстием, о фигурах разрыхления и выпуска, разработаны методы расчета критической высоты выпуска и высоты влияния смежных отверстий, отличающиеся от ранее установленных в теории выпуска. Введены новые понятия, такие как:"бипараболоидоцилиндр выпуска", "высота влияния таежных отверстий","критический угол откоса воронки", "рядовой выпуск" и др. Предложены методы расчета показателей извлечения, разубоЕивания и качества добытой руды, отличающиеся от известных
тем, что в основу их заложен принцип вписывания фигуры выпуска в контуры слоя и ограничение извлечения по пределу кондиции содержания железа в добытой руде. На этой основе разработан метод математического моделирования выпуска руды при помощи ЭВМ и экономико-математические методы формирования годовых программ по со -держанию железа в добытой руде. Разработан метод расчета содержания железа в добытой руде на различных стадиях выпуска ее из об -рушенных панелей, метод оптимизации параметров и показателей выпуска при системах разработки с обрушением руды и вмещающих по -род, а также ряд других вопросов, ранее не имевших решений или решенных недостаточно полно для их практического применения в управлении качеством добытой руды.
Практическое значение работы. На--.«. базе предложенных экономико-математических методов разработаны алгоритм и машинные программы для расчета на ЭВМ EC-I020 в уело -виях АСУ и КС УКП годовых планов по содержанию железа в добытой руде и производственных возможностей шахт и рудников, а также инструкции по расчету месячных планов добычи и качества руды для очистных участков. Предложены рациональный порядок, организация и формы контроля выпуска обрушенной руды из панелей и другие рекомендации по улучшении инженерных методов управления качеством добываемой руды. Даны рекомендации по разработке и внедрению КС УКП на подземных горнорудных предприятиях.
Достоверность подученных научных результатов. Теоретические исследования подтверждаются:
согласованностью результатов лабораторных и промышленных экспериментов с расчетными данными;
положительными показателями,полученными при широком внедрении результатов исследований на рудниках Кривбасса;
принятием предприятиями к руководству методических и инструктивных материалов, разработанных на базе настоящих исследований.
Реализация работы в промышленности. Результаты исследований внедрены в производство. Программы определения производственных возможностей и расчета годовых планов по качеству руды для шахт и рудников эксплуатируются в Коив-бассе с 1976 г. За счет перехода на планирование качества руды по предложенным программам получен фактический годовой эффект I 197 ССО руб., за счет внедрения рекомендаций по КС УКП - 4 528 200 руб.
На всех шахтах Коизбасса внедрены инструкций по расчету месяч-
ных планов содержания железа в добытой руде для очистных участков при системах разработки с обрушением, при камерных системах разработки.
Разработана и внедрена инструкция по рядовому выпуску руды, который обеспечивает снижение потерь рудн на 3-5% по сравнению с применявшимся ранее площадным выпуском руды.
Апробация. Основные результаты исследования докладывались и были одобрены на всесоюзном семинаре "Внедрение АСУ на горнодобывающих предприятиях Минчермета СССР" (Кривой Рог, сентябрь 1974 г.); на всесоюзном научно-техническом семинаре "Передовой опыт по внедрению автоматизированных систем управления и средств автоматизации и защиты на горнорудных предприятиях Мкнчермета СССР" (Железногорек, 1976 г.); на республиканской научно-технической конференции "Проблемы создания АСУ в черной металлургии" (Днепропетровск, июнь 1976 г.); на республиканском совещании по вопросам разработки и внедрения комплексных систем управления качеством продукции на базе стандартизации в отраслях промышленности УССР (Киев, 1976 г.); на республиканской конференции "Пути повышения качества продукции горнорудных предприятий" (Кривой Рог, 1977 г.); на всесоюзной, научной конференции "Организация и управление гор -ным производством" (Москва, 1-3 февраля 1978 г.); на П всесоюз -ной конференции пользователей ЕС ЭВМ (Москва, 1979 г.); на научно-технической конференции "Практическое применение ЭВМ в горном деле при исследованиях, проектировании и производственной дея -тельности" (Свердловск, 12-13 марта 1980 г.); на техсоветах ГПУ горнорудных предприятий Минчерыета УССР, на техсоветах объединения "Кривбассруда", на советах НТО НИГРИ, на заседаниях ученого совета НИГРИ.
На защиту выносятся следующие основные положения:
I. Разрыхление и истечение сыпучего материала являются взаимосвязанными, но различными по своей природе процессами: первый -результат обрушения материала под действием сил собственного веса и давления, второй - движение освободившихся от воздействия давления и сцепления частиц под действием сил собственного веса; при выпуске руды через плоское отверстие разрыхление развивается в виде цепочки овадоидов, которые в целом образуют фигуру разрыхле-
ния, также напоминающую овалоид, нижняя часть которого при продолжении выпуска, независимо от свойств сыпучего материала, превращается в правильный параболоид. Параметр этого параболоида равен радиусу выпускного отверстия,-фокус параболоида находится в центре выпускного отверстия. Фигура выпуска является бидарабо-лоидоцилиндром; увеличиваясь по мере выпуска, она меняет свой общий вид от столбообразного до сигарообразного, но при этом продолжает состоять из трех элементов: параболоида, цилиндра и параболоида, т.е. остается бішараболсидоцилиндром.
-
При выпуске руды из системы отверстий имеют место прин -ципиальные отличия в характере истечения по сравнению с выпуском через обособленное отверстие: изменяются параметры фигур Еыпуска и уменьшается влияние гранулометрического состава- руды на извлечение; при этом отношение высоты фигуры выпуска к ширине '' её и критическая высота выпуска не зависят от свойств сыпучего материала. Критическая высота прямо пропорциональна квадрату расстояния между осями выпускных отверстий и обратно пропорциональна кх диаметру; на высоте h Кр только начинается уменьшение влияния смежных отверстий, полностью же это влияние прекращается на высоте hgA , которая примерно в.четыре раза меньше, чем hKp и находится на уровне начала пересечения зон влияния отверстий.
-
Рядовой выпуск в сочетании с методами организации и контроля выпуска, основанными на теории перемещения руды в параболических зонах, обеспечивает повышение эффективности управления качеством руды в промышленных условиях.
-
Потери и разубоживание руды при выпуске из слоев, имеющих боковые контакты, снижаются до минимума по мере приближения соотношения высоты и ширины слоя к оптимальному, как правило, равному 2.25.
-
Потери качества добываемой руды прямо пропорциональны квадрату разности между содержанием железа в руде и в последней дозе выпуска и обратно пропорциональны разности между содержанием железа в руде и в разубоживающей породе.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения,девг тл глав и заключения,изложенных на 253 странщах машинописного тег.ста,сопровождаемого .98 рисунками и 20 таблицами,списка' литературы из 182 наименований и прило-
жений на 74 страницах.
Последовательность решения поставленных в диссертации задач и их взаимосвязь показаны на рис. I.
Теоретические исследования и лабораторные опыты автором проведены в НИГРИ, промышленные эксперименты - на рудниках им.Кирова и им.Дзержинского.
