Оптимизация параметров БВР по минимуму затрат на
В качестве критерия оптимизации (целевая функция) принят минимум суммарных приведенных затрат на основные технологические процессы (см. 2.3) 
, р/м3:
. (3.2)
Очевидной управляемой переменной является средний размер куска взорванной горной массы dCР.
Технологические ограничения представлены следующими соотношениями:
- по вместимости заряда в скважине
; (3.3)
- по допустимому размеру куска, исходя из вместимости ковша экскаватора
; (3.4)
- по допустимому размеру куска, исходя из вместимости транспортных средств:
. (3.5)
Результатом оптимального решения являются следующие параметры БВР и технико-экономические показатели:
- средний размер куска взорванной горной массы;
- удельный расход ВВ;
- эксплуатационные и капитальные затраты на 1 м3 взорванной горной массы на отдельные технологические процессы;
- суммарные эксплуатационные и капитальные затраты на 1 м3 взорванной горной массы по технологическим процессам;
- минимальное значение суммарных приведенных затрат.
Расчеты выполнены по методу МГИ (см.2.1) и по предложенному методу с использованием Microsoft Excel при исходных данных, представленных в табл. 3.4. Результаты расчетов показывают (рис. 3.1), что при увеличении среднего размера куска с 0,1 м до 0,5 м, т.е в 5 раз, затраты на бурение уменьшаются в 1,62…1,71 раза, на взрывание – в 1,60…1,74 раза и увеличиваются на погрузку (экскавацию) – в 1,21…1,62 раза и на транспортирование – в 1,01…1,10 раза (верхний предел соответствует методу МГИ, нижний – методу ЧитГУ). По основным производственным процессам приведенные затраты, рассчитанные по методу МГИ, больше приведенных затрат, рассчитанных по методу ЧитГУ: бурение – 1,07…1,13 раз, взрывание – 1,08…1,18 раз, погрузка (экскавация) –1,01…1,35 раз, транспортирование – 0,98…1,06 раз (верхний предел при бурении и взрывании и нижний предел при экскавации и транспортировании соответствуют среднему размеру куска 0,10 м, противоположные пределы – среднему размеру куска 0,50 м). Выявлена слабая зависимость приведенных затрат на погрузку и транспортирование от среднего размера куска.
Таблица 3.4
Исходные данные для расчета оптимальных параметров БВР
| Показатели | Значение |
| Коэффициент крепости породы | |
| Средний размер отдельности, м | 1,0 |
| Диаметр скважины, м | 0,25 |
| Предельный размер кондиционного куска, м | 0,5 |
| Плотность породы, т/м3 | 2,6 |
| Содержание негабаритной фракции в массиве, % | |
| Количество рабочих смен в году: | |
| Продолжительность смены, мин: | |
| Коэффициент использования оборудования | 0,7 |
| Коэффициент разрыхления породы в массиве | 1,2 |
| Высота уступа, м | |
| Длина забойки, м | |
| Длина перебура, м | 3,75 |
| Коэффициент окупаемости капитальных вложений | 0,14 |
| Коэффициент относительной работоспособности ВВ | |
| Ширина взрываемого блока, м | |
| Длина взрываемого блока, м | |
| Коэффициент сближения скважин | 0,85 |
| Вместимость ковша экскаватора, м3 | 5,6 |
| Вместимость кузова автосамосвала, м3 | 15,3 |
Величина приведенных затрат увеличится на размер платежей за выбросы загрязняющих веществ, величина которых по всем производственным процессам будет возрастать с уменьшением среднего размера куска. При этом наибольшая доля платежей за выбросы ЗВ приходится на взрывание и транспортирование.
а) б)
в) г)
Рис. 3.1. Зависимости приведенных затрат на бурение (а), взрывание (б), экскавацию (в), транспортирование (г):
- по эмпирическим зависимостям (метод МГУ);
- по расчетам постоянных и переменных затрат и производительности оборудования (метод ЧитГУ).
Контрольные вопросы
1. Как осуществляется поиск оптимального варианта скважинного заряда с помощью стандартных компьютерных средств?
2. Назовите основные параметры БВР и технико-экономические показатели по результатам оптимального решения при использовании критерия минимума затрат на производственные процессы и платежи за выбросы ЗВ?
3. Какой характер зависимостей затрат на бурение и взрывание от среднего размера куска взорванной горной массы?
4. Чем обусловлено повышение затрат на экскавацию и транспортирование с увеличением среднего размера куска взорванной горной массы?
Рекомендуемая литература
1. Кутузов, Б. Н. Разрушение горных пород взрывом: учеб. для ВУЗОВ / Б. Н. Кутузов. – М.: МГИ, 1992. – 516 с.
2. Справочник взрывника / под ред. Б.Н. Кутузова. – М.: Недра, 1988. – 511 с.
3. Справочник. Открытые горные работы / К.Н. Трубецкой [и др.]. – М.: Горное бюро, 1994. – 590 с.
4. Эткин, М.Б. Взрывные работы в энергетическом и промышленном строительстве: науч.-практ. рук. / М.Б. Эткин, А.Е. Азаркович. – М.: Изд-во МГГУ, 2004. – 317 с.