SWorld – 17-26 December 2013

SWorld – 17-26 December 2013
http://www.sworld.com.ua/index.php/ru/conference/the-content-of-conferences/archives-of-individual-conferences/dec-2013
PERSPECTIVE INNOVATIONS IN SCIENCE, EDUCATION, PRODUCTION AND TRANSPORT ‘2013
УДК 378.14
Гусева Е.Н
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ РУДНИКА ПО
ДОБЫЧЕ МЕДИ
Магнитогорский государственный технический университет имени
Г.И.Носова
UDC 378.14
Guseva E. N.
SIMULATION OF MINE COPPER
Magnitogorsk state technical University named G.I. Nosov
В статье представлена имитационная модель разработки медного
рудника, а так же пути оптимизации транспортных потоков предприятия.
Ключевые
слова:
оптимизация,
транспортный
поток,
имитация,
имитационная модель.
The article provides a simulation model of the development of a copper mine
and ways to optimize transport flows of the company.
Keywords: optimization, traffic flow simulation, simulation model.
Михеевское месторождение медно-порфировых руд в Челябинской
области - одно из крупнейших медных месторождений в России. Его руды
содержат медь, золото серебро молибден и рений. Запасы руды на
месторождении достигают 400 млн т. Предприятие занимается разработкой
меди в горном массиве. Месторождение медных пород расположено так, что
можно добывать их слоями. Песок и глину самосвалами перевозят в отвалы.
Добыча медной руды выполняется экскаваторами с вместимостью ковша 1,442,0 м3. При выемке горную породу приходится рыхлить.
Самосвалы перевозят грузы по маршрутам, проложенным в виде маятника.
Протяженность этих маршрутов меняется от 0,5 до 2 км. Из-за перепада высот
между карьером и местом отвалов перевозка груза и обратный холостой рейс
самосвала могут не совпадать по времени. Перед выгрузкой породы самосвалы
должны выполнить маневры и развернуться задом к месту выгрузки. После
возвращения в карьер, самосвалы тоже разворачиваются и ожидают погрузки.
Перед погрузкой случаются простои самосвалов, связанные с очередью из
других машин, перестановки экскаватора, его техническое обслуживание,
подготовка забоя, расчистка подъездных путей.
Процесс добычи медной руды на карьере условно можно представить в
виде такой схемы (рис. 1). Экскаваторы грузят породу в самосвалы, а те, в свою
очередь доставляют песок и глину в отвалы. Там они разгружаются, а затем
бульдозеры сталкивают горную массу в отвалы. Работы на руднике
выполняются круглосуточно. Для реализации непрерывного грузопотока
требуется
параллельная
работа
техники.
Таким
образом,
начало
производственного цикла обеспечивают экскаваторы, добывающие породу и
выполняющие ее погрузку в самосвалы. Самосвалы курсируют между карьером
и отвалами, перевозя вскрышные породы, а бульдозеры обеспечивают
расчистку территории и складирование горной массы в районе отвалов. Такая
организация работ не требует одновременного функционирования всех
транспортных узлов рудника, обходясь минимальным набором техники, и
обеспечивает бесперебойную работу.
Рисунок 1 - Схема доставки песка и глины из карьера в отвалы
Потребители медной руды предъявляют высокие требования к срокам и
объемам поставки сырья. Прибыль рудника напрямую зависит от сроков
выполнения заказов потребителей, поэтому руководство строго следит за
своевременным выполнением производственного плана. Несмотря на это,
существует ряд факторов, которые негативно влияют на надежность
выполнения обязательств предприятием. Выход из строя транспортных средств
создаст проблемы с выполнением заказов. К негативным факторам, влияющим
на производительность системы, также относятся: нерегламентированные
простои, сложные погодные условия, плохая видимость в ночное время суток.
Имитационная модель процесса разработки месторождения создавалась в
программе Arena версии 12.0 компании Rockwell Automation. Выбор данного
программного средства был определен наличием необходимых функций для
реализации задачи, возможностью проследить динамику работы транспортной
системы
в разных временных интервалах (сутки, неделя, месяц), а также
возможностью манипулировать количеством машин, задействованных в
производстве, для поиска оптимального решения.
Входными данными для имитационной модели послужили: технические
характеристики транспортных единиц: дневной или месячный план выработки
горной породы, грузоподъемность самосвалов, скорость перевозки груза,
количество рейсов за смену, объем вскрышной породы, среднее время
выполнения каждой операции. Для экскаваторов были заданы параметры:
емкость ковша, средняя скорость добычи горной породы, среднее время
загрузки одного самосвала.
Выходные данные, полученные в отчетах модели, позволили выявить:
минимальную, максимальную и среднюю производительность самосвалов
каждой марки, число оборотов самосвала за смену, общий объем породы,
перевозимый всеми самосвалами за смену, время регламентированных и
нерегламентированных простоев, а также длину очереди на каждой операции.
Результаты
моделирования
для
удобства
обработки
и
анализа
были
экспортированы в Microsoft Excel.
Результаты моделирования показали, что коэффициент использования
самосвалов на карьере варьируется от 0,695 в ночное время до 0,82 в дневное
время. Простои самосвалов связаны частично с техническими причинами:
подготовкой забоя, расчисткой путей к грузовому фронту, маневрированием
техники. В среднем на них приходится от 4,2% до 5,1% рабочего времени.
Нерегламентированные простои составляют 10,4%
до 12,5% происходят в
основном в ночные смены и связаны с плохой видимостью и нарушениями
трудовой дисциплины.
При исправной работе 12 самосвалов суммарная
производительность системы зависит от расстояния между карьером и
отвалами. Она будет составлять 10,17 тыс. м3 в сутки при расстоянии в 500 м и
4,77 тыс. м3 при расстоянии в 2000 м.
Имитационная модель также помогает определить количество единиц
транспортной техники, необходимых для выполнения суточной нормы
производства.
Задав
вероятность
поломки
самосвалов,
бульдозеров
и
экскаваторов можно прогнозировать перебои в транспортировке руды и
отвальных пород, а также сформулировать рекомендации по улучшению
работы системы.
Основной
рекомендацией
по
оптимизации
транспортных
потоков
предприятия является регулярное сравнение производственного плана с
реальными возможностями его реализации, которые напрямую зависят от
количества исправных единиц транспорта в системе. В том случае, если
неисправны 1-2 самосвала, выполнение плана может быть реализовано за счет
сокращения протяженности маршрута от забоя до отвалов путем устройства
временных съездов с верхних уступов карьера. Когда большее количество
самосвалов неисправны или проходят техническое обслуживание, решением
проблемы может быть аренда недостающих машин.
На основании результатов экономического анализа был предложен целый
ряд альтернатив оптимального функционирования карьера с учетом различных
вариантов
использования
резервных
транспортных
единиц.
Внедрение
рекомендаций по оптимизации транспортных потоков на карьере поможет
повысить
надежность
выполнения
производственного
плана.
Будет
способствовать своевременному выполнению заказов потребителей медной
руды, поможет сократить время нерегламентированных простоев самосвалов
минимум на 10%, что должно привести к повышению прибыли и
конкурентоспособности предприятия.
Литература:
1. Кельтон В. Имитационное моделирование. Классика CS. – 3-е изд., доп.
и пераб / В. Кельтон, А. Лоу. –СПб.: Питер; Киев: BHV, 2004. – 847 с.
2. Гусева Е.Н. Экономико-математическое моделирование: учеб. пос.Москва: МПСИ.2011. – 218с.