Структура горнодобывающего предприятия и окружающей стреды

ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЕ ПРЕДРИЯТИЕ - БОЛЬШАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Структура горнодобывающего предприятия и окружающей стреды

Одним из первых этапов работы при системном анализе является анализ структуры системы и выявление их взаимосвязей. Не менее важно при этом выявить реальное окружение анализируемой системы.

Проанализируем как систему ГДП [1]. На нулевом уровне декомпозиции рис. 5.1.а к окружающей среде ГДП относятся - месторождение [МСТ] и потребитель – [ПОТР]. Горногеологические условия залегания месторождения, его запасы будут определять технологический процесс на ГДП и его производственную мощность, состав средств механизации основных технологических процессов и т.д.

Такие выходные характеристики месторождения полезного ископаемого, как: общие запасы, глубина залегания, форма рудного тела, физико-механические характеристики вмещающих пород и самого полезного ископаемого, район залегания и его климатические условия оказывают прямое влияние на производительность ГДП, способ разработки, систему разработки, средства механизации основных производственных процессов и требований к ним.

Рис 5.1. Структура ГДП на нулевом уровне

ГДП

ТРЦ

ДОФ

МСТ

ГДЦ

МСТ

ПТР

Потребитель, к которому в зависимости от вида добываемого полезного ископаемого можно отнести металлургические предприятия, предприятия переработки горно-химического сырья, предприятия стройматериалов и т.п., определяет как объем производства продукции ГДП, так и предъявляет

определенные требования к показателям качества выпускаемой продукции.

Декомпозицию структуры ГДП проведем по функциональным признакам. Как уже отмечалось, система существует для достижения некоторой цели. Эта цель достигается в результате выполняемой в процессе функционирования системы определенной операции. Операция может быть сама по себе сложной и состоять из нескольких синхронно или последовательно выполняемых операций (см.раздел 2.1.) Так, например, процесс добычи и обогащения полезного ископаемого является сложной операцией, которая включает в себя подготовительные работы (бурение, взрывание), выемочно-погрузочные операции, транспорт, дробление и измельчение, обогащение. В таких случаях в системе существуют несколько подсистем, реализующих соответствующие отдельные функции.

На первом уровне, рис. 2.1 б, в качестве подсистем рассматриваются основные цехи:

ГДЦ - горнодобывающий цех, к нему отнесем все вскрышные и добычные участки, где ведется разработка горной массы, не выделяя их в отдельные подсистемы (добычные участки, отвальное хозяйство);

ТРЦ - транспортный цех, на всех крупных горнодобывающих предприятиях в связи с узкоспециальной функцией этой подсистемы она, как правило, организационно выделяется в общем составе ГДП;

ДОФ - дробильно-обогатительная фабрика. Как известно, практически все добываемое минеральное сырье в том виде, в каком оно извлекается из недр, за редким исключением, не пригодно для дальнейшего использования. Поэтому на большинстве горнодобывающих предприятиях ДОФ непременная составная часть ГДП.

Обязательным условием такого расчленения следует считать соблюдение принципа целостности для каждой подсистемы, т. е. каждая подсистема должна выполнять определенную составляющую функцию, и выход этой подсистемы будет либо входом в другую подсистему, либо выходом системы в целом.

Напомним важную особенность системы. Каждая система является целостностью, т. е. обладает свойствами, которые не являются простой суммой свойств отдельных элементов. При выделении какого-то числа объектов в систему мы характеризуем ее, прежде всего как целостность. Следовательно, каждый элемент системы связан с остальными, так как изменение этого элемента вызывает изменение в остальных элементах и в системе в целом. (Это объясняется тем, что выделенные в систему элементы участвуют в единой операции для достижения одной цели, например, извлечение и обогащение полезного ископаемого). Рассмотрим это на следующем примере.

Улучшение качества подготовки забоев в ГДЦ (снижение среднего размера куска после взрывания) приведет к значительному снижению расхода электрической энергии при дроблении руды и позволит, не устанавливая дополнительного оборудования повысить производительность дробильных машин, что, в конечном счете, скажется на показателях работы ГП в целом. А в случае, если появятся дешевые взрывчатые вещества, то окажется возможным отказаться от крупного дробления на ДОФ и ограничиться редукционным дроблением.

Дальнейший анализ проведем для случая, когда разработка месторождения ведется с помощью циклично-поточной технологии (ЦПТ).

Коротко, о ее сущности. С увеличением глубины карьеров возрастает протяженность транспортных коммуникаций, это отрицательно сказывается на экономических показателях предприятий из-за роста расходов на транспорт. Одним из путей снижения расходов на транспорт горной массы является перевод его на непрерывный конвейерный. В этом случае благодаря способности ленточных конвейеров транспортировать груз с углом подъема до 18^означительно снижается стоимость транспортирования. Технология ведения горных работ с применением конвейерного транспорта и погрузочного оборудования цикличного действия и называется циклично-поточной технологией.

При разработке твердых руд переход на ЦПТ осложняется тем, что крупность отдельных транспортируемых кусков не должна превышать 350-400 мм. Подготовить взрывом горную массу, в которой бы отсутствовали куски +400 мм пока экономически не всегда целесообразно, т.к. резко возрастает расход дорогостоящих взрывчатых веществ. Поэтому возникла необходимость дробления горной массы непосредственно в карьере. Кроме того необходимы устройства, которые способны непрерывно подавать горную массу на конвейер после погрузочного оборудования цикличного действия.

Отметим, что приводимый ниже анализ структуры ГДП проводится с конечной целью анализа и описания структуры карьерной дробильной установки [КДУ] карьерной дробильной установки, как технической системы.

Оговоримся также, что здесь и далее будем использовать терминологию, приведенную выше, используя метод идентификации отдельных элементов принятый в [2].

Рассмотрим более подробно подсистему ГДЦ, т.к. именно в ее составе функционирует КДУ (рис. 5.2. а, б). Здесь выделены 4 или 5 подсистем в зависимости от принятой схемы ведения ЦПТ

Рис.5.2. Подсистема ГДЦ: а- без внутрикарьерного транспорта, б – с внутрикарьерным транспортом

Система ГДЦ

Забои

МСТ

ДОФ Отвал

ЗО

ВНТ

КДУ

Система ГДЦ

Забои

МСТ

ДОФ Отвал

ЗО

КДУ

ВКТ

ВНТ

КДУ

ЗАБОИ - система рабочих мест, на которых ведется разработка горной массы. Организация работ в этой подсистеме напрямую влияет на такой важнейший показатель свойств разрыхленной горной массы как гранулометрический состав.

ЗО - забойное оборудование, с помощью которого осуществляется выемочно-погрузочные операции горной массы. Основные параметры этого, оборудования, как будет показано ниже, его тип оказывает прямое влияние на параметры КДУ.

ВКТ - внутрикарьерный транспорт. Осуществляет, при необходимости, транспортирование горной массы из забоев на КДУ, так же как и ЗО оказывает влияние на параметры КДУ.

ВНТ - транспорт, осуществляющий доставку горной массы после КДУ

за пределы ГДЦ. В соответствии с общей концепцией ЦПТ - это непрерывный транспорт, как правило, ленточные конвейеры. К окружающей среде на выходе ГДЦ отнесены подсистемы ДОФ и отвал. Такая структуризация отражает то обстоятельство, что КДУ может быть установлена на переработке вскрышных пород, тогда на выходе системы ГДЦ будет сопряжен с отвалом. Очевидно, что в этом случае требования к продукту дробления будут определяться возможностями конвейера по способности транспортирования крупно кускового материала. Если же КДУ установлена на участке добыче полезного ископаемого, то в этом случае требования к продукту дробления будут обусловливаться кроме этого и тем есть ли на ДОФ корпус крупного дробления, и если нет, то тогда размер максимального куска продукта дробления КДУ будет определяться типоразмером дробилок среднего дробления, установленных на ДОФ.

Остановимся на графических условных обозначениях. Прямоугольниками здесь и далее будем обозначать основные подсистемы, входящие в состав анализируемой системы. Овалами обозначаются внешние системы, вертикальная черта с левой стороны овала указывает на повторяющиеся системы. Разомкнутыми овалами обозначим внутренние подсистемы, которые не рассматриваются при данной постановке задачи.

До сих пор мы отмечали применение дробильных установок только в составе средств механизации ЦПТ при открытом способе ведения горных работ. Однако и при подземном способе разработки рудных месторождений нередко дробилки устанавливаются в подземных выработках, следовательно, и их можно отнести к разряду КДУ, но требования к ним будут отличны от тех, которые предъявляются к ним в условиях открытых разработок. Это объясняется тем, что различны цели их применения, в первом случае - это переход на ЦПТ. Во втором - подземное механическое дробление руды позволяет существенно повысить эффективность горного производства за счет увеличения размера кондиционного куска при взрывании и снижения объёмов работ по вторичному взрывному дроблению горной массы. Здесь еще более обостряется проблема материалоемкости, геометрических размеров и уравновешенности дробилок, т.к. стоимость строительства подземных камер для размещения дробильных комплексов значительна. Поэтому для полноты анализа следует учитывать и возможное применение КДУ в подземных условиях.

Очевидно, что основные параметры, структура и эффективность КДУ во многом зависят и от горнотехнологических условий, в которых они используются. Поэтому необходимо каким-либо способом упорядочить и систематизировать возможные варианты организации подсистемы ГДЦ в зависимости от способа разработки месторождения, места КДУ в системе ГДП и принятой технологии ведения работ. Этой цели и служат представленные на рис. 5.3. в виде графа возможные варианты организации.

подсистемы ГДЦ. Цифры 1 или 0 на ребрах соединяющих вершины графа означают возможность или невозможность сочетаний соответствующих вершин.

Здесь приняты следующие обозначения:

ОТК, ПДЗ -открытый или подземный способ разработки месторождения, соответственно;

ВСК, ДБЧ -место установки КДУ на вскрыше или добыче;

ЦКЛ, ПТТ, ЦПТ - циклическая, поточная или циклично-поточная технология ведения горных работ.

Приведенная на рис. 5.1 и 5.2 модель структуры ГОКа и её подсистемы —ГДЦ позволяет более полно выявить элементы окружающей среды системы КДУ, а это, в свою очередь, позволит выявить и с достаточной полнотой определить внешние связи исследуемой системы. Модель, приведенная на рис. 5.3 отражает многообразные горнотехнические условия, в которых функционирует КДУ.

Вместе с тем, основой, ядром любой системы преобразования является технология Tg.

1 4619 16234 4479 13712 3732 14308 3732 14538 3499 14583 2379 14354 2286 12382 2239 12474 1493 12290 653 11557 93 11282 0 10410 0">

ОТК

ГДЦ

ПДЗ

ГДЦ

ВСК

ДБЧ

ЦКЛ

ПТТ

ЦПТ

Рис.5.3.Варианты организации подсистемы ГДЦ с применением КДУ

В первом приближении без излишней детализации модель технологии извлечения и переработки твердого минерального сырья можно представить в виде блок схемы рис. 5.4

Od²

Od¹

Рис. 5. 4 Технологический (технический) процесс извлечения и переработки твердого минерального сырья минерального сырья

На рисунке обозначено:

Od¹,Od² – состояние операнда на входе и выходе технического процесса соответственно, 1 - бурение; 2 – взрывание; 3 – выемочно-погрузочные операции; 4 – вторичное дробление (дробильно-перегрузочная операция); 5 – дробление негабаритов; 6 - транспортирование за пределы горных выработок; 7 – отсыпка отвалов; 8 – обогащение; 9 – дробление; 10 – измельчение; 11- собственно обогащение (повышение содержания полезных компонентов в концентрате); 12 – окускование (агломерация и т. п.) 13 – дробление «спека»; 14 – транспортирование; 15 - металлургический передел.

Процесс извлечения и переработки твердого минерального, или операнда Od, как мы его обозначили выше в моделях, требует значительных материальных, энергетических и финансовых затрат.