Optimization of mine mass cargo flows during fan mining of the field

Full Text

Введение

Повышение эффективности добычи полезных ископаемых неразрывно связано со снижением расходов на транспортирование горных пород. Снижение затрат на транспортирование является одним из основных резервов повышения эффективности добычи полезных ископаемых. Требует своего изучения и оптимизация транспортных работ при веерной системе разработки месторождений. Так веерная центральная система разработки применяется при округлой и близкой к треугольной конфигурации карьерного поля, позволяющей удобно расположить постоянный поворотный пункт [1]. Изучению параметров веерного подвигания фронта горных работ посвящены работы [2–8].

В работах [2, 3] показана возможность весьма значительного снижения себестоимости транспортных работ в зависимости от порядка отработки клиновидных блоков и перемещения вскрышных пород в пределах фронта работ на уступе. Исследование проводилось для условий отработки с горизонтальным уклоном уступа. На практике пластовые месторождения в основном представлены слабонаклонными или наклонными. Поэтому необходимо обоснование порядка отработки клиновидных блоков и оптимизация грузопотоков пород вскрыши с учетом различного уклона фронта работ, полного расстояния транспортирования (от забоя до места разгрузки), качества дорожного полотна каждого участка трассы.

Разработка методики оптимизации грузопотоков вскрышных пород при веерной отработке месторождения

Схема отработки вскрышных пород при веерной системе разработки месторождения представлена на Рис. 1. В технологической схеме в качестве выемочно-погрузочного оборудования приняты экскаваторы типа мехлопата, а транспортирование пород производится автосамосвалами БелАЗ–75145.

 

Рис. 1. Технологическая схема разработки вскрышных пород при веерной системе разработки несколькими уступами: 1 – выемочно- погрузочные комплексы цикличного действия; 2 – клиновидно-эксплуатационный блок (КЭБ); 3 – линии фронта горных работ на горизонте; ${\mathit{l}}_{\mathbf{\text{ол}}}$ – расстояние транспортирования на уступе со стороны левого фланга до съезда отвала; ${\mathit{l}}_{\mathbf{\text{оп}}}$ – расстояние транспортирования на уступе со стороны правого фланга до съезда отвала; ${\mathit{l}}_{\mathbf{\text{cу}}}$ – длина съезда уступа; ${\mathit{l}}_{\mathbf{\text{cо}}}$ – длина съезда отвала; ${\mathit{l}}_{\mathbf{1}}$ – расстояние между съездами на левом фланге горных работ; ${\mathit{l}}_{\mathbf{2}}$ – расстояние между съездами на правом фланге горных работ; ${\mathit{l}}_{\mathbf{\text{то}}}$ – расстояние транспортирования от съезда отвала до фронта разгрузки

Fig. 1. Development plan for overburden rocks with a fan system of several ledges: 1 – extraction and loading complexes of cyclic action; 2 – wedge-shaped operational unit (KEB); 3 – the mining front line on the horizon; ${\mathit{l}}_{\mathbf{\text{ол}}}$ – the distance of transportation on the ledge from the left flank to the dump exit; ${\mathit{l}}_{\mathbf{\text{оп}}}$ – the distance of transportation on the ledge from the right flank to the dump exit; ${\mathit{l}}_{\mathbf{\text{cу}}}$ – the length of the ledge exit; ${\mathit{l}}_{\mathbf{\text{cо}}}$ – the length of the dump exit; ${\mathit{l}}_{\mathbf{1}}$ – the distance between the exits on the left flank of mining operations; ${\mathit{l}}_{\mathbf{2}}$ – the distance between the exits on the right flank of mining operations; ${\mathit{l}}_{\mathbf{\text{то}}}$ – the distance of transportation of the dump exit to the unloading front

 

В качестве параметра, по которому производится оптимизация, принята транспортная работа – произведение объема горной массы на расстояние транспортирования, так как от нее напрямую зависят денежные затраты на транспортирование и в целом затраты на добычу полезного ископаемого.

Объектом исследования в данной работе является клиновидный блок, схема отработки которого приведена на Рис. 1. Клиновидный блок разбивается на условные участки, границы которых обозначены пикетами (Рис. 2). Расстояние между пикетами должно быть в пределах 50–100 м, что обеспечивает, по нашему мнению, достаточную точность расчетов. В данной работе количество участков принято равным 30 единицам, расстояние между пикетами равно 100 м. Высота уступа (h) составляет 10 м. Площадь каждого элементарного участка определяется по методике, приведенной в работе [2]. При изучении рассматривается порядок разработки клиновидных блоков экскаваторно-автомобильными комплексами двумя вариантами:

• Вариант 1 – отработка блоков ведется от широкой стороны в направлении узкой (от 30 пикета к 0) (Рис. 2), транспортирование пород производится через левый фланг фронта горных работ;
• Вариант 2 – отработка блоков ведется от узкой стороны в направлении широкой (от 0 пикета к 30) (Рис. 2), транспортирование пород производится через правый фланг фронта горных работ.

 

Рис. 2. Схема клиновидного блока в плане: 1 – направление подвигания забоя по варианту 1; 2 – направление подвигания забоя по варианту 2; 3 – элементарные блоки

Fig. 2. Diagram of wedge-shaped block in plan: 1 – direction of face movement according to option 1; 2 – direction of the face movement according to option 2; 3 – elementary blocks

 

Длина транспортирования по варианту 1 составит

$L_{\text{л}}\text{}=\text{\hspace{0.17em}}{l}_{\text{б}i}+2l_{\text{cу}}+l_1+l_{\text{ол}}+l_{\text{cо}}+l_{\text{о}}$, м

где $L_{\text{л}}$ – расстояние транспортирования через левый фланг фронта работ, м; $l_{\text{cу}}$ – длина съезда на уступе, м; $l_1$ – расстояние между съездами, м; $l_{\text{ол}}$ – расстояние от съезда до отвала, м; $l_{\text{о2}}$ – длина съезда на отвале, м.

С целью надежной и объективной оценки работы автомобильного транспорта и управления процессом транспортирования множество основных горнотехнических параметров транспортирования следует выразить через интегральный показатель. Таким интегральным показателем является приведенное к горизонтальному эквиваленту расстояние транспортирования горной массы, которое определяется исходя из условия равенства энергий, необходимых для перемещения груза на наклонном и горизонтальном участках. Впервые это было предложено в работах Галкина В.А. и Яковлева В.Л. [9, 10]. Дальнейшее развитие эти идеи получили в работах [11–17].

Длину автомобильной трассы предлагается оценивать формулой [13, 14]:

$L_{\text{пр}}^{\text{Б}}=L_{\text{пр\hspace{0.17em}}}{\text{ω}}_{{\text{о}}_{}\text{ср}}/{\text{ω}}_{{\text{о}}_{}\text{Б}}$, м      (1)

где $L_{\text{пр}}^{\text{Б}}$ – базовое приведенное расстояние транспортирования, м; $L_{\text{пр}}$ – приведенное расстояние, учитывающее такие параметры как удельное сопротивление движению автосамосвала на элементарных участках трассы, уклон отдельных участков, коэффициент тары автосамосвала и коэффициент использования грузоподъемности, м; ${\text{ω}}_{{\text{о}}_{}\text{ср}}$ – средневзвешенное удельное основное сопротивление движению трассы, Н/кН; ${\text{ω}}_{\text{о\hspace{0.17em}б}}$ – базовое удельное основное сопротивление движению, Н/кН. Базовое (эталонное) удельное основное сопротивление движению необходимо для сопоставимости транспортной работы при различных средних удельных сопротивлениях отдельных трасс (маршрутов), величина, которой принимается по усмотрению эксперта.

Коэффициенты приведения на подъем груза ${\text{Э}}_{\text{п}}$ и спуск ${\text{Э}}_{\text{c}}$ участка трассы с уклоном i (‰) и удельным основным сопротивлением движению ${\text{ω}}_{\text{0}}$, (Н/кН):

• при $i\le {\text{\hspace{0.17em}ω}}_0$

${\text{Э}}_{\text{п}}\text{=}\frac{\text{1000}{{\displaystyle \text{K}}}_{\text{Г}}}{{\displaystyle {\text{ω}}_{\text{0}}\text{(}{\text{K}}_{\text{Г}}\text{+}{\text{2K}}_{\text{Т}}\text{)}}}$, м/м     (2)

${\text{Э}}_{\text{c}}\text{=-\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}}\frac{\text{1000}{{\displaystyle \text{K}}}_{\text{Г}}}{{\displaystyle {\text{ω}}_{\text{0}}\text{(}{\text{K}}_{\text{Г}}\text{+}{\text{2\hspace{0.17em}K}}_{\text{Т}}\text{)}}}$, м/м     (3)

• при $i>{\text{ω}}_0$

${\text{Э}}_{\text{п}}\text{=}\frac{\text{1000(}{{\displaystyle \text{K}}}_{\text{Г}}\text{+}{{\displaystyle \text{K}}}_{\text{T}}\text{(1-}\frac{{\displaystyle {\text{ω}}_{\text{0}}}}{i}\text{))}}{{\displaystyle {\text{ω}}_{\text{0}}\text{(}{\text{K}}_{\text{Г}}\text{+}{\text{2K}}_{\text{Т}}\text{)}}}$, м/м     (4)

${\text{Э}}_{\text{с}}=\frac{1000\text{(}{{\displaystyle \text{K}}}_{\text{Т}}\text{-(}{{\displaystyle \text{K}}}_{\text{Г}}\text{+}{{\displaystyle \text{K}}}_{\text{Т}}\text{)}\frac{{\displaystyle {\text{ω}}_{\text{0}}}}{i})}{{\displaystyle {\text{ω}}_{\text{0}}{\text{K}}_{\text{Г}}\text{+}{\text{2K}}_{\text{Т}}\text{)}}}$, м/м     (5)

где ${\text{K}}_{\text{Т}}$ – коэффициент тары автосамосвала ;${\text{K}}_{\text{Г}}$ – коэффициент использования грузоподъемности.

Приведенное расстояние трассы ($L_{пр}$) следует определять на основании формулы (6), исходя из известных параметров

${\text{L}}_{\text{пр}}^{}\text{=}\sum _{j=\text{1}}^n{\text{L}}_j\text{+0.001}\sum _{j\text{=1}}^n{i}_j{\text{L}}_j{\text{Э}}_j$, м      (6)

где $L_j$, $i_j$, ${\text{Э}}_j$ – соответственно фактическая длина, уклон и коэффициент приведения j-го участка трассы (j=1…n).

Для сопоставимости трассы с различным дорожным покрытием приводятся к средневзвешенной величине основного удельного сопротивления движению (${\text{ω}}_{{\text{о}}_{}\text{ср}}$)

${\text{ω}}_{{\text{о}}_{}\text{ср}}=(\sum _{j=1}^n{\text{ω}}_{\text{о}j}{L}_j+0.001\sum _{j=1}^n{\text{ω}}_{\text{о}j}{i}_j{L}_j{\text{Э}}_j)/L_{\text{пр}}$, Н/кН,     (7)

где ${\text{ω}}_{\text{о}j}$ – удельное основное сопротивление движению j-го участка трассы, $j=\overline{\mathrm{1,}n}$, Н/кН, а затем приведением к базовому основному удельному сопротивлению движению (${\text{ω}}_{\text{о\hspace{0.17em}}б}$)

В данном примере при изучении грузопотоков нами приняты различные горнотехнических условия разработки месторождения:

• горизонтальный уклон уступа;
• уклон в сторону левого фланга 10 ‰;
• уклон в сторону правого фланга 10 ‰.

Исходные данные для дорог при отработке горизонтального клиновидного блока по первому и второму вариантам (Рис. 1, 2) приведены в Табл. 1. Фактическое расстояние транспортирования породы по маршруту № 1 от границы начала съезда нижнего уступа на левом фланге до места разгрузки на отвале составляет 4285 м. При транспортировании породы через правый фланг (маршрут № 2) от границы начала съезда нижнего уступа на правом фланге до места разгрузки на отвале фактическое расстояние равно 4362 м.

 

Таблица 1. Удельные сопротивления качению на элементарных участках дороги по вариантам отработки с горизонтальным клиновидным блоком

Table 1. Rolling resistance at elementary road sections by mining options with horizontal wedge block

Условные обозначения участков дорог	$l_{\text{б}i}$	$l_{\text{су}}$	$l_1$	$l_{\text{ол}}$	$l_2$	$l_{\text{оп}}$	$l_{\text{со}}$	$l_{\text{о}}$
Вариант 1
Длина участка, м	0–3000	143	70	2600	–	–	429	900
i, ‰	0	70	0	0	–	–	70	0
ω, Н/кН	60	40	40	35	–	–	35	70
Вариант 2
Длина участка, м	0–3000	143	–	–	47	2700	429	900
i, ‰	0	70	–	–	0	0	70	0
ω, Н/кН	60	40	–	–	40	35	35	70

 

Необходимо рассчитать следующие параметры транспортных работ: приведенное базовое расстояние транспортирования $L_{\text{пр\hspace{0.17em}}i}^{\text{Б}}$, м; объем каждого элементарного блока $V_i=\Delta Sh$, тыс.м³; транспортная работа по элементарному блоку $V_i{L}_{\text{пр\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}}i}^{\text{Б}}$ тыс.м³∙км; кумулятивная транспортная работа $\sum V_i{L}_{\text{пр\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}}i}^{\text{Б}}$, тыс.м³∙км; кумулятивные объёмы $\sum V_i$, тыс.м³ и базовое средневзвешенное расстояние транспортирования $L_{\text{пр\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}ср}}^{\text{Б}}$, км. Все расчетные параметры приведены в Табл. 2 и 3.

 

Таблица 2. Транспортирование через левый фланг фронта работ (вариант 1)

Table 2. Transportation through the left flank of the work front (option 1)

№ пикета	Расстояние транспортирования (LБпр i), м	ΔSi, тыс. м2	Vi, тыс. м3	Vi LБпр i, тыс. м3∙км	∑Vi LБпр i, тыс. м3∙км	∑Vi, тыс. м3	Кумулятивная транспортная работа при комбинации грузопотоков, тыс. м3∙км
29	5321,0	5,90	59,0	313,94	313,94	59,00	7218,67
28	5471,0	5,70	57,0	311,85	625,79	116,00	6984,11
27	5621,0	5,50	55,0	309,16	934,94	171,00	6774,29
26	5771,0	5,30	53,0	305,86	1240,80	224,00	6587,99
25	5921,0	5,10	51,0	301,97	1542,78	275,00	6424,03
24	6071,0	4,90	49,0	297,48	1840,25	324,00	6281,19
23	6221,0	4,70	47,0	292,39	2132,64	371,00	6158,29
22	6371,0	4,50	45,0	286,70	2419,34	416,00	6054,11
21	6521,0	4,30	43,0	280,40	2699,74	459,00	5967,47
20	6671,0	4,10	41,0	273,51	2973,25	500,00	5897,15
19	6821,0	3,90	39,0	266,02	3239,27	539,00	5841,97
18	6971,0	3,70	37,0	257,93	3497,20	576,00	5800,71
17	7121,0	3,50	35,0	249,24	3746,43	611,00	5772,19
16	7271,0	3,30	33,0	239,94	3986,37	644,00	5755,19
15	7421,0	3,10	31,0	230,05	4216,43	675,00	5748,53
14	7571,0	2,90	29,0	219,56	4435,98	704,00	5750,99
13	7721,0	2,70	27,0	208,47	4644,45	731,00	5761,39
12	7871,0	2,50	25,0	196,78	4841,23	756,00	5778,51
11	8021,0	2,30	23,0	184,48	5025,71	779,00	5801,17
10	8171,0	2,10	21,0	171,59	5197,30	800,00	5828,15
9	8321,0	1,90	19,0	158,10	5355,40	819,00	5858,27
8	8471,0	1,70	17,0	144,01	5499,41	836,00	5890,31
7	8621,0	1,50	15,0	129,32	5628,72	851,00	5923,09
6	8771,0	1,30	13,0	114,02	5742,74	864,00	5955,39
5	8921,0	1,10	11,0	98,13	5840,88	875,00	5986,03
4	9071,0	0,90	9,0	81,64	5922,51	884,00	6013,79
3	9221,0	0,70	7,0	64,55	5987,06	891,00	6037,49
2	9371,0	0,50	5,0	46,85	6033,92	896,00	6055,91
1	9521,0	0,30	3,0	28,56	6062,48	899,00	6067,87
0	9671,0	0,10	1,0	9,67	6072,15	900,00	6072,15

 

Таблица 3. Транспортирование через правый фланг фронта работ (вариант 2)

Table 3. Transportation through the right flank of the work front (option 2)

№ пикета	Расстояние транспортирования (LБпр i), м	ΔSi, тыс. м2	Vi, тыс. м3	Vi LБпр i, тыс. м3∙км	∑Vi LБпр i, тыс. м3∙км	∑Vi, тыс. м3	Кумулятивная транспортная работа при комбинации грузопотоков, тыс. м3∙км
1	5386,0	0,10	1,0	5,39	5,39	1,00	6067,87
2	5536,0	0,30	3,0	16,61	21,99	4,00	6055,91
3	5686,0	0,50	5,0	28,43	50,42	9,00	6037,49
4	5836,0	0,70	7,0	40,85	91,28	16,00	6013,79
5	5986,0	0,90	9,0	53,87	145,15	25,00	5986,03
6	6136,0	1,10	11,0	67,50	212,65	36,00	5955,39
7	6286,0	1,30	13,0	81,72	294,36	49,00	5923,09
8	6436,0	1,50	15,0	96,54	390,90	64,00	5890,31
9	6586,0	1,70	17,0	111,96	502,87	81,00	5858,27
10	6736,0	1,90	19,0	127,98	630,85	100,00	5828,15
11	6886,0	2,10	21,0	144,61	775,46	121,00	5801,17
12	7036,0	2,30	23,0	161,83	937,28	144,00	5778,51
13	7186,0	2,50	25,0	179,65	1116,93	169,00	5761,39
14	7336,0	2,70	27,0	198,07	1315,01	196,00	5750,99
15	7486,0	2,90	29,0	217,09	1532,10	225,00	5748,53
16	7636,0	3,10	31,0	236,72	1768,82	256,00	5755,19
17	7786,0	3,30	33,0	256,94	2025,75	289,00	5772,19
18	7936,0	3,50	35,0	277,76	2303,51	324,00	5800,71
19	8086,0	3,70	37,0	299,18	2602,70	361,00	5841,97
20	8236,0	3,90	39,0	321,20	2923,90	400,00	5897,15
21	8386,0	4,10	41,0	343,83	3267,73	441,00	5967,47
22	8536,0	4,30	43,0	367,05	3634,77	484,00	6054,11
23	8686,0	4,50	45,0	390,87	4025,64	529,00	6158,29
24	8836,0	4,70	47,0	415,29	4440,94	576,00	6281,19
25	8986,0	4,90	49,0	440,31	4881,25	625,00	6424,03
26	9136,0	5,10	51,0	465,94	5347,19	676,00	6587,99
27	9286,0	5,30	53,0	492,16	5839,34	729,00	6774,29
28	9436,0	5,50	55,0	518,98	6358,32	784,00	6984,11
29	9586,0	5,70	57,0	546,40	6904,73	841,00	7218,67
30	9736,0	5,90	59,0	574,42	7479,15	900,00	7479,15

 

По транспортной работе строятся графики нарастающих объемов в зависимости от порядка отработки блоков (направления грузопотока) (Рис. 3) и по стандартным программам математической статистики вычисляются уравнения регрессии зависимости кумулятивной транспортной работы от порядка отработки блоков. Из графика (Рис. 3) и Табл. 1 и 2, видно, что при отработке клиновидного блока со стороны левого фланга в сторону правого и направлении грузопотока через левый фланг вариант 1 экономичнее варианта 2 на 1407 тыс.м³∙км (23,2%). Если принять ориентировочно себестоимость транспортирования 1 т/км равным 4 руб., то при плотности пород 1,6 т/м³ это составит 9005 тыс. руб.

 

Рис. 3. Изменение нарастающих объемов транспортной работы от порядка отработки элементарных участков и направления грузопотоков

Fig. 3. Change in increasing volumes of transport work from the procedure for working out elementary sections and the direction of cargo flows

 

Теперь рассмотрим отработку блоков, при которой грузопотоки направляются через левый и правый фланги (комбинация грузопотоков): горная масса левее i-го пикета вывозится по трассе через левый фланг, а правее его – через правый фланг. Оптимальный вариант грузоперевозок будет при минимальном объеме транспортных работ. В работе [2] было предложено определять оптимальный вариант грузоперевозок при равенстве транспортных работ для различных вариантов. При данном подходе находится значение близкое к оптимальному, но с точки зрения физики процесса и математики не является однозначно оптимальным. Наиболее простым методом определения оптимальных грузопотоков является графический: строится график зависимости объема транспортных работ от порядка отработки клиновидных блоков (Рис. 4). Из графика видно, что оптимальным является комбинация грузопотоков по 15 пикету. Из Табл.2 видно, что наименьший объем транспортных работ равен 5748,5 тыс.м³∙км.

 

Рис. 4. Зависимость кумулятивной транспортной работы при комбинированном распределении грузопотоков с горизонтальной рабочей площадкой

Fig. 4. Dependence of cumulative transport work in case of combined distribution of cargo flows with a horizontal work site

 

Существует математический метод определения минимума (экстремума) функции кубического уравнения.

1. Найти производную $f^{\text{'}}\left(x\right)$.
2. Найти критические точки $f^{\text{'}}\left(x\right)=0$.
3. Найти вторую производную $f^{"}\left(x\right)$.
4. Исследовать знак второй производной в каждой из критических точек. Если при этом вторая производная окажется отрицательной, то функция в такой точке имеет максимум, а если положительной, то – минимум. Если же вторая производная равна нулю, то экстремум надо искать с помощью первой производной.
5. Вычислить значения в точках экстремума.

По вышеизложенной методике для рассматриваемого случая

y = 0,2x³ -4,435x² -0,05x +6072,2

найдены критические точки x₁=15.21 и x₂=30. Минимум объёма транспортной работы соответствует точке 15,21 и равен 5749 тыс. м³∙км, что соответствует и данным Табл. 2 (выделено цветом). Реализация оптимального решения будет выглядеть следующим образом: граница разделения грузопотоков 1521 м (15,21∙100 м) длины блока, левая часть клиновидного блока должна быть вывезена через левый фланг, а правая – через правый.

Представляет интерес для изучения влияние уклона клиновидного блока на объемы транспортных работ. По аналогии с вышеизложенной методикой рассмотрим параметры транспортных работ с уклоном клиновидного блока 10‰ к левому флангу, а затем к правому.

Расчетные данные при уклоне рабочей площадки в сторону левого фланга фронта работ приведены в Табл. 4 и на их основе построен график кумулятивной транспортной работы при комбинации грузопотоков (Рис. 5). Минимальное значение транспортной работы соответствует точке фронта работ 1382 м, т.е. произошло смещение оптимума в сторону правого фланга (при горизонтальной рабочей площадке оптимальная точка равна 1521 м от нулевого пикета). Также для варианта 1 произошло незначительное снижение транспортной работы с 6072 тыс. м³∙км до 5984 тыс. м³∙км (на 88 тыс. м³∙км, что соответствует в денежном выражении примерно 560 тыс. руб.) Для варианта 2 происходит увеличение транспортной работы на 1581 тыс. м³∙км, что вполне согласуется с физикой процесса транспортирования (транспортирование происходит на подъем). Также произошло небольшое снижение оптимальной транспортной работы на 29 тыс. м³∙км.

 

Таблица 4. Транспортная работа при уклоне рабочей площадки в сторону левого фланга фронта работ

Table 4. Transport work when the work site slopes towards the left flank of the work front

Транспортирование через левый фланг фронта работ (i=-10 ‰)			Транспортирование через правый фланг фронта работ (i=+10 ‰)
№ пикета	∑Vi LБпр i, тыс. м3∙км	Кумулятивная транспортная работа при комбинации грузопотоков, тыс. м3∙км	№ пикета	∑Vi LБпр i, тыс.м3∙км	Кумулятивная транспортная работа при комбинации грузопотоков, тыс. м3∙км
29	313,65	7375,71	0
28	624,67	7124,61	1	5,39	5980,80
27	932,49	6898,81	2	22,04	5969,72
26	1236,55	6697,12	3	50,59	5952,75
25	1536,30	6518,34	4	91,68	5931,09
24	1831,16	6361,27	5	145,94	5905,94
23	2120,59	6224,71	6	214,03	5878,51
22	2404,01	6107,46	7	296,56	5849,98
21	2680,86	6008,32	8	394,19	5821,57
20	2950,60	5926,09	9	507,55	5794,47
19	3212,64	5859,57	10	637,28	5769,88
18	3466,44	5807,56	11	784,02	5749,00
17	3711,44	5768,86	12	948,41	5733,03
16	3947,06	5742,28	13	1131,09	5723,18
15	4172,75	5726,60	14	1332,69	5720,63
14	4387,95	5720,63	15	1553,85	5726,60
13	4592,09	5723,18	16	1795,22	5742,28
12	4784,62	5733,03	17	2057,43	5768,86
11	4964,98	5749,00	18	2341,12	5807,56
10	5132,60	5769,88	19	2646,92	5859,57
9	5286,92	5794,47	20	2975,49	5926,09
8	5427,38	5821,57	21	3327,45	6008,32
7	5553,42	5849,98	22	3703,45	6107,46
6	5664,48	5878,51	23	4104,12	6224,71
5	5760,00	5905,94	24	4530,10	6361,27
4	5839,41	5931,09	25	4982,04	6518,34
3	5902,16	5952,75	26	5460,56	6697,12
2	5947,68	5969,72	27	5966,32	6898,81
1	5975,41	5980,80	28	6499,94	7124,61
0	5984,80	5984,80	29	7062,06	7375,71
			30	7653,34	7653,34

 

Рис. 5. Зависимость кумулятивной транспортной работы при комбинированном распределении грузопотоков с уклоном рабочей площадки в сторону левого фланга

Fig. 5. Dependence of cumulative transport work with combined distribution of cargo flows with a slope of the working platform towards the left flank

 

Расчетные данные при уклоне рабочей площадки в сторону правого фланга приведены в Табл. 5, а их график кумулятивной транспортной работы при комбинации грузопотоков показан на Рис. 6. Минимальное значение транспортной работы соответствует точке 1576 м, смещение оптимума произошло в сторону левого фланга. Также произошло небольшое повышение оптимальной транспортной работы на 22 тыс. м³∙км относительно отработки клиновидного блока без уклона. На основании вышеизложенного можно сделать следующий вывод: при уклоне блока в сторону его широкой части объем транспортных работ уменьшается.

 

Таблица 5. Транспортная работа при уклоне рабочей площадки в сторону правого фланга фронта работ

Table 5. Transport work when the work site slopes towards the right flank of the work front

Транспортирование через левый фланг фронта работ (i=+10 ‰)			Транспортирование через правый фланг фронта работ (i=-10 ‰)
№ пикета	∑Vi LБпр i, тыс. м3∙км	Кумулятивная транспортная работа при комбинации грузопотоков, тыс. м3∙км	№ пикета	∑Vi LБпр i, тыс.м3∙км	Кумулятивная транспортная работа при комбинации грузопотоков, тыс. м3∙км
29	313,94	7061,00	0
28	626,61	6843,03	1	5,38	6154,46
27	937,10	6649,20	2	21,94	6141,63
26	1244,76	6478,33	3	50,25	6121,75
25	1548,95	6329,20	4	90,87	6096,02
24	1849,04	6200,62	5	144,35	6065,65
23	2144,38	6091,38	6	211,26	6031,81
22	2434,34	6000,30	7	292,16	5995,73
21	2718,29	5926,16	8	387,60	5958,60
20	2995,57	5867,77	9	498,17	5921,61
19	3265,55	5823,92	10	624,40	5885,98
18	3527,60	5793,42	11	766,87	5852,89
17	3781,07	5775,08	12	926,13	5823,55
16	4025,32	5767,67	13	1102,75	5799,16
15	4259,72	5770,02	14	1297,28	5780,92
14	4483,63	5780,92	15	1510,30	5770,02
13	4696,41	5799,16	16	1742,35	5767,67
12	4897,42	5823,55	17	1994,01	5775,08
11	5086,03	5852,89	18	2265,83	5793,42
10	5261,58	5885,98	19	2558,37	5823,92
9	5423,45	5921,61	20	2872,20	5867,77
8	5570,99	5958,60	21	3207,87	5926,16
7	5703,58	5995,73	22	3565,95	6000,30
6	5820,56	6031,81	23	3947,00	6091,38
5	5921,30	6065,65	24	4351,58	6200,62
4	6005,16	6096,02	25	4780,25	6329,20
3	6071,50	6121,75	26	5233,57	6478,33
2	6119,69	6141,63	27	5712,10	6649,20
1	6149,08	6154,46	28	6216,41	6843,03
0	6159,03	6159,03	29	6747,06	7061,00
			30	7304,60	7304,60

 

Рис. 6. Зависимость кумулятивной транспортной работы при комбинированном распределении грузопотоков с уклоном клиновидного блока в сторону правого фланга

Fig. 6. Dependence of cumulative transport work with combined distribution of cargo flows with the slope of the wedge-shaped block towards the right flank

 

В данном исследовании рассмотрена оптимизация транспортной работы при веерной разработке месторождения с учетом приведенного расстояния транспортирования автомобильной трассы, направления грузопотока и уклона клиновидно-эксплуатационного блока.

Выводы

• При веерной системе разработки и направлении грузопотока в сторону широкой части клиновидного блока (вариант 1) суммарная транспортная работа всегда меньше, чем по варианту 2 (для условий, когда приведенные базовые расстояния транспортирования по маршрутам различаются в пределах 15–30%). Вариант 1 для вышеприведенных условий экономичнее варианта 2 (направление грузопотока в сторону узкой части блока) на 23,2%.
• Оптимизацию рекомендуется выполнять любым методом, изложенным в настоящей работе, по критерию минимальной транспортной работы: графическим, аналитическим и анализе параметров кумулятивной транспортной работы для комбинации грузопотоков.
• Самым оптимальным вариантом является комбинация грузопотоков, при которой часть клиновидного блока направляется через левый фланг, а другая часть – через правый, что дает дополнительное снижение объёма транспортных работ на 5–6% относительно лучшего варианта 1 при одностороннем направлении грузопотока.
• При проектировании веерной системы разработки следует отдавать предпочтение уклону клиновидно-эксплуатационного блока в сторону от узкой части к широкой, что обеспечивает дополнительное снижение транспортных работ.
• Данная работа вносит вклад в развитие технологии горных работ при веерной разработке месторождений.
• Предлагаемый подход оптимизации грузопотоков возможно применить и при других системах разработки, когда имеется несколько маршрутов транспортирования с одного уступа.

Авторы заявляют что:

1. У них нет конфликта интересов;
2. Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием людей в качестве объектов исследований.

The authors state that:

1. They have no conflict of interest;
2. This article does not contain any studies involving human subjects.

About the authors

Ivan I. Vashlaev

Federal State Budgetary Institution of the Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center” SB RAS; Siberian Federal University

Author for correspondence.
Email: vash49@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7174-040X
SPIN-code: 5046-3886
Scopus Author ID: 6508270604

Institute of Chemistry and Chemical Technology, Candidate of Technical Sciences

Russian Federation, Krasnoyarsk; Krasnoyarsk

Aleksandr G. Mikhaylov

Federal State Budgetary Institution of the Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center” SB RAS; Siberian Federal University

Email: alemikhal@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5537-7479
Scopus Author ID: 8838711200

Doctor of Technical Sciences

Russian Federation, Krasnoyarsk; Krasnoyarsk

Alexey E. Zuev

Federal State Budgetary Institution of the Federal Research Center “Krasnoyarsk Scientific Center” SB RAS

Email: alex_corp85@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0912-4395

Institute of Chemistry and Chemical Technology, lead engineer

Russian Federation, Krasnoyarsk

References

Supplementary files