МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР СОЮЗШАХТОСТРОЙ

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОРГАНИЗАЦИИ И МЕХАНИЗАЦИИ ШАХТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ВНИИОМШС

СОЮЗШАХТОПРОЕКТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ ЮЖГИПРОШАХТ

МЕТОДИКА

ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОБЕСПЕЧЕН ИЯ СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ШАХТ

Харьков 1978

МИНИСТГРСТВО УГОЛЬЮ*! ПРО1|Ш1£НН0СТЙ СССР СОСЬшАХТОСТРОЙ

Всесоюзный научно-исследовательский институт организации и механизации шахтного строительстве

ВНИИОШЗ

СОКШАХТОПРОЕКТ

Государственный проектный институт ЮШ'ШРОШАХТ

УТЕШНО

Первым заместителем Ьиннстгс угольной промышленности СССР

В*Б*ЬЕЙЫМ 6 июля ЮТВ г,

СОГЛАСОВАНО

Начальником В.О,

Союзыэхтопроект

В .Ф .КРЫЛОВЫМ

5 шаля IS78 г.

МЕТОДИКА

выбора рациональной технологической схемы обеспечения сиатым воздухом пси строительстве шахт

ларьков 1£78

сжатого воздуха в течение всего периода строительства;

7) приведенные к последнему году строительства суммарные капитальные и эксплуатационные затраты, связанные с сооружением я эксплуатацией компрессорных станций и воздухопроводных сетей, отнесенные к I и³ расходуемого сжатого воздуха*

Такие параметры технологической схемы обеспечения сжатым воздухом как количество компрессорных станций, места их расположения (стройплощадки, где они должны располагаться), целесообразность использования постоянных компрессорных станций в Период строительства определяются по показателю приведенных к последнему году строительства капитальных и эксплуатационных затрат, отнесенных к I м³ ожатого воздуха. Оптимальным является тот вариант, при котором приведенные затраты будут минимальными.

На выходные результаты накладываются следующие ограничения:

количество рабочих компрессоров не одной станции не превышает б;

на станции производительностью менее 250 м³/мин устанавливается не более двух типов компрессоров, на станции производит едьностыо более 250 и³/мин - не более трех;

для станций, оборудуемых компрессорами производительностью более 100* м³/мим, здания могут быть временные или постоянные, для станция с компрессорами производительностью менее 100 м³/мин - только временные;

производительность резервного компрессоре должна быть не ниже максимальной производительности компрессора в набора;

компрессорные станции, как правило, оборудуются компрессорами одного типа; оборудование станции компрессорами разной производительности производится в случаях неравномерного потребления сжатого воздуха приемниками*

10,

- дел/, гор.

С    -    стоимость    демонтажа    I    км    трубопровода к-го

*    диаметра    на горизонте;

- длина трубопровода к-го диаметра на участке "и" яэ горизонте;

2    ⁼    Z    С;    V;    *1.    -    СТОИМОСТЬ    ДвМ0НГ8Ж8    ВрвМвННЫХ

ⁿ1    J    J    4^п1 компрессорных зданий;

^btN.bQ    а

где    С.    -    стоимость демонтажа I м здания    для комп-

]    рессоров    J-го типа;

V: - объем здания компрессором У-го типа;

4    ^d    _nd*N.#    f„*

Для временных зданий из штучного материала С* =0,5С.* ^

т.е. 50% от стоимости здания. деы.ъд    ^d

Для инвентарных зданий С-    =0,0bC:    _>

о    4

L. - количество (рабочих и резервных) компрес-.    4*ъ    соров;

Gi_ э*с.ра$

_ С л “    . роВ

_пп ~    С-    W    Ч ;    -    затраты по эксплуатации    рабочих

I «    4^п7 компрессоров в год.

где

pa j -го типа в год;

- количество рабочих компрессоров у-го ти-:    4^Р7    па нз п -ой стройплощадке в ^-году;

и ~ Т С ^{9Мс ре}* ',*>**

^пп* V /    '    L. - затраты по эксплуатации резервных

<    /    *    jn и отключенных коипрессоров в год,

С .    -    количество    резервных я отключенных компрессо-

J ^п7 Ров    у-го    типе на п -он площадке в е-

году; *    '

_v - ^ ъкс.поб р

L Z-    С.    -    затраты по эксплуатация труб на

/г 5    поверхности    в год,

^ ъкс.поб

С_к - затраты по эксплуатации I км труб на поверх-^Л    нооти    к-ro    диаметра в год;

I - длина трубопроводе к-го диаметра на поверх-^f/co ности на 6 участке;

}0/>    узр    зОр    _щ    ,

nq ~ ^п* ^CJ, * ^п2 <72 = ^Л/ ■ f-jn, ^Cj* * ^пг ^LJn CjS\

- заработная плата рабочих до обслуживанию компрессорной станции в год.

где fl_f,n_z- количество площадок с компрессорными станциями при производительности компрессоров соответственно доЛОО мз/мин и свыше ICO м³/^мин (включительно);

С „.С*    - зарплата рабочих по обслуживанию одного комп-

^{н и} рессора в год. соответственно производительностью до ЮО м^а/мин и свыше 100 мз/мин (включительно);

С_ы =4,35 тыс.руб; пряс^ 3    ij_n С_м = 13,0 тыс.руб.

С$ *6,5 тыо.руб; при Ljfj&3    tjn Cg = 20,0 тыс.руб.

Зарплата по обслуживанию компрессорной станция при l-^Ъ принята по тарифным ставкам из принятого состава бригады, в которую входят:

моторист У1 разряда    -    I    человек

моторист У разряда    -    I    человек

слесарь 1У разряда    -    I    человек

С_лЛ ^г ~ стоимость электроэнергии по двухстввочному тари-^п7    фу    в    *j    -    год    для    рабочих    компрессоров-

л ъл. 0€£

С    -    стоимость    электроэнергии    за    установленную    моц-

^п7    ность    резервных    /    отключенных    компрессоров    ;

„ пстЬ р

N - L L С    • и - стоимость монтажа трубопроводов в

/ /с б    2хс стволе;

Для инвентарных зданий

инВ Д г,/    .    т

^С1 “U^Vi^Ci -4«'W*Q.S9-lVjCj-Ljb].

Отчисления на подвое восстановлен** оборудования, материа-лов и зданий производятся за время t . Есл* продолжительность строительства шахты (Т) скажется больше срока службы оборудования ( t ), **е.7>Д методикой при выборе оптимальной схемы снабжения сжатый воздухом не предусматривается замене этого оборудования новым. Естественно, при этом возвратная оумма равна нулю*

3. УКАЗАНИЯ НО ОПРЕЩЕШШ СТОИМОСТНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Расчет капитальных и эксплуатационных затрат выполнен следующим обрезом.

Стоимость приобретения оборудования определена по действующим ценникам а прейскурантам, а также по данным заводов-из-готовителей.

Затраты на монтаж, демонтаж и транспорт рассчитаны по типовым проектам компрессорных станций с учетом технологического и электрического оборудования, средств автоматизации и КИП, приходящихся на один компрессор.

Результаты расчетов инвентарной стоимости и приобретения компрессоров, эатрат на монтаж я демонтаж, в также годовых эксплуатационных расходов приведены (в тыс.руб.) в табл.4. Эксплуатационные расходы, состоящие из затрат на заработную плату рабочих по обслуживанию компрессорных станций, на все виды ремонтов, кроме капитального, смазочные и обтирочные материалы, отне-оенные на один компрессор, определены следующим образом.

Затраты труде рабочих по обслуживанию компрессорной станции определены из принятого составе бригады: для обслуживания компрессорной станции производительностью более 100 м³/мия бригада принята в составе 3-х человек - иоториста У1 разряда, моториста У разряда и слесаря 1У разряда; для обслуживания компрессорной станция производительностью до 100 и^э/мин бригада состоит из 2-х человек - моториста У1 разряда и слесаря 1У разряда.

Методика включает три раздела к приложение. В. первом разделе приведены исходные условия, на которых базируется разработка методики, даны входные факторы и выходные параметры, получаемые в результате реализации ремаемой задачи. Второй раадел посвящен выбору критерия оценки технологических схем обеспечения ежатам воздухом при строительстве махт и разработке экономико-математической модели для его определения. В третьем разделе даны методические указания по расчету параметров, определяющих функцию цели. Приложение представлено инструкцией по реализации разработанной программы "Воздух" для ЭВМ "Минск-32" и примером расчета. Программа "Воздух" разработана отделом математического моделирования и вычислительной техники Южгипромахта (программа хранится в архиве института).

Разработали методику: каид.техн.наук Греков А.Г. (научный руководитель), каид.техн.наук Морозов В.Е., ст.н.сотрудник Гервфельд А.А. (руководители работы), инженер Кувнарева Д.Б. (ответственный исполнитель) при непосредственном участии ох ВНИЮМШСа каид.техн.наук Бессмертного А.С., инженеров Топополь-ского В.И., Фицайло Т.Ы., Вельгош Н.Л., Безсоновой Е.К.;

от Южгипродахта канд.техн.наук Иванова А.М., Максимовича В.А., канд.экон.наув Уманского П.Я., инж.Тютюника Я.И., канд.техн.наук Тарана Л.А.

Ответственный за выпуск - ст.н.сотр.Гершфельд А.А.

Заказ № 178 от 2Q октября 1978 г. Формат 60x84- I/I6.

Печ.л. 17.0. Уса.печ.д.- 4.3. Тираж 250 эка. Цена 50 коп.

Ротапринт ВНИИОМШСа, г.Ларьков, ГСП-92, ул.Отакара Яроша,18.

Тарифны» ставки рабочих по обслуживанию компрессорной станции приняты по действующему тарнфао-квадифика двойному справочнику* Косвенные расходы на заработную плату приняты в размере 30%.

Таблица 4 Показатели,тыо*руб* Производительность компреосорв,ма/мвн

20 25 50 100 250 500 Ресчегао-кментерная ОТОИМОСТЬ _ ( Cj првоВр)1 15,48 21,6 36,528 75,33 128,0 196,1 «онгах я траиснорт ( Cj комар.) Дементах (<^дем.) 3,4 0,4 10,49 12,4 16,03 19,2 0,5 0,09 1,88 2,12 2,4 2,3 Эксплуатацяонныа затраты на I год ( Cj эксид.) 7,65 1,9 12,7 2,3 16,8 4,61 35,1 8,53 51,7 14,2 89,8 26,0 Стожмооть электроэнергии во 2- '■» 0Т8-вочному тарифу ара коэффационто оярооа Кс “0»9 (Сда ) 6,62 10,58 16,92 33,33 84,64 169,28 Стоимость за уставов-ленную мощность резервных и отключенных компрессоров 2,84 4,54 8,95 22,72 45,44

^Х>С учетом устройства насосных станций и градирен

числителе * па одни рабочий компрессор, в знаменателе -на один резервный* Затраты цоказаны без заработной платы рабочих по обслуживанию компрессорной станция*

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Нестоящая методика выбора рациональной технологической схемы обеспечения сжатым воздухом при строительстве шахт разработана с учетом использования современных средств вычислительной техники*

К основным задачам выбора технологической схемы сжатого воздуха относятся:

-    определение производительности, количества компрессорных станций и места их расположения* Задача сводится к установлению целесообразности использования на стройке одной станции на центральной площадке или нескольких станций, располагаемых также на стройплощадках фланговых стволов вахты;

-    определение оптимального набора компрессоров для оборудования компрессорных станций - выбор типа и количества компрессоров ;

-    определение диаметров труб сети сжатого воздуха - от компрессорной станции до конечных потребителей*

Эта комплексная многовариаытная задача решается методами математического моделирования, позволяющими с использованием ЭВМ оптимизировать весь комплекс взаимосвязанных параметров в оптимальном варианте - при наиболее эффективном использовании капитальных вложений и текущих затрат*

Критерием оцеыхи различных вариантов схем обеспечения сжатым воздухом приняты суммарные, приведенные на последний год строительства вахты,затраты, включающие капитальные вложения на сооружение компрессорных станций и воздухопроводных сетевой текущие расходы по их эксплуатации, отнесенные к I и³ расходуемого сжатого воздуха*

Разработанная методика базируется на рекомендациях "Временной инструкции по определению расчетных расходов сжатого воздуха для угольных вахт", разработанной институтом горной механики и технической кибернетики ии*М*М*Федорова, "Указаний по проектированию трубопроводов, прокладываемых в подземных выработках угольных и сланцевых вахт", утвержденных Минугле-промой СССР и "Отраслевой инструкции экономической эффективности капитальных вложений в угольной промывленности"*

Методика предназначена ддя использования проектными, научно-исследовательскими институтами и шахтостроительными организациями.

I. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ СНАБЖЕНИЯ СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ

Компрессорные станции. Для ремения вопросе выбора оборудования компрессорных станций были изучены типовые проекты автоматизированных отдельно стоящих компрессорных станций, разработанные Гипростроймамем и Промстройниипроектом (г.Ростов). Рассмотрены проекты сведущих станций:

4к-20А производительностью 80 м^э/мин с четырьмя компрессорами ВП-20/8 МУ4; 4к-50А производительностью 200 м³/шш с четырьмя компрессорами 2BMI0-5G/8; Зк-100А производительностью 300 м³/мин с тремя компрессорами 4ВМ 10—100/8 v 4K-25GA производительностью 1000 м³/мин с четырьмя компрессорами K-250-6I-2; 4К-500А производительностью 2000 м^э/мин с четырьмя компрессорами K-500-6I-I. Были рассмотрены проектные материалы Донгипро-оргкэхтостроя по передвижной компрессорной станции ПКВ-25/3 производительностью 25 м³/мн с одним компрессором 6ВКМ.

Использована проектно-сметная документация по временным компрессорным станциям производительностью от 150 до 500 м^э/мин, разработанная за последние десять лет для шахт-новостроек Донецкого бассейна.

В результате изучения перечисленных материалов для ремения поставленной задачи по каждому компрессору определена стоимость приобретения, монтажа и демонтажа оборудования приходящегося на один компрессор, а также рассчитаны эксплуатационные затраты*).

В таблЛ приведена техническая характеристике используемых при строительстве шахт компрессоров.

Для расчета затрат по постоянным зданиям компрессорной станции последние приняты следующей конструкции: колонны,

^х) Укрупненные стоимостные затраты рассчитаны для Донецкого бассейна.

фундаменты под них, перекрытия и фермы покрытия из сборных железобетонных конструкций; фундаменты под оборудование -монолитные бетонные или железобетонные, стены - панельные, полы бетонные или из керамической плитки. Временные здания приняты кирпичные или инвентарные конструкции ВНИИОШС.

Объемы и стоимость зданий компресоорных станций приведены в табл.2.

Трубопроводы. Трубопроводы сжатого воздуха подразделяются на надземные, прокладываемые от компрессорной станции к стволам и другим потребителям сжатого воздуха, стволовые,подваливаемые в стволах, и шахтные, прокладываемые в горизонтальных и наклонных горных выработках.

Соединение труб, прокладываемых на поверхности,принято электросварным, в стволах и горных выработках - быстроразъемное или на фланцах. В отводах трубы крепятся к расстрелам армировки либо к крепи.

Трубопроводы принимаются по ГОСТ 8732-70 а 10704-63.

Трубопроводы рассчитываются для периода максимального развития горных работ а наибольшей нагрузди.

Для определения оптимальной схемы обеспечения сжатым воздухом и параметров воздушной сети разработан алгоритм и программа для ЭВМ "Ш1НОк-32^п на языке Фортран. Разработанная программа позволяет решать поставленную задачу для различных по модности и условиям строительства вахт. При реализации задачи учитываются следующие факторы, определяющие искомые параметры:

-    срок строительства шахты;

-    количество строительных площадок (стволов) на шахте, с которых ведется подготовка шахтного доля;

-    координаты строительных площадок (стволов) или расстояние между ними;

-    глубина стволов;

-    температура воздуха в шахте;

-    сеть горных выработок и схема подготовки шахтного поля;

-    потребность в сжатом воздухе на строительных площадках по годам строительства;

-    число концевых участков подземной сети по каждому стволу;

-    общее число участков разводки трубопроводов по каждому стволу и их длина;

6

-    расход сжатого воздуха по каждому концевому участку (рассчитывается по методике, приведенной во "Временной инструкции по определению расчетных расходов ожатого воздуха для угольных шахт") или тип и количество пневмомеханизмов*

Разработанный алгоритм позволяет реализовать задачу оптимизации технологических схем снабжения сжатым воздухом и параметров воздушной сети при следующих ограничениях факторов,их определяющих:

-    срок строительства махты (блока, горизонта) принят в интервале от 2 до 15 лет;

-    число строительных площадок (стволов) не превышает 8;

-    расстояние между двумя смежными стройплощадками (стволами) не превышает 5 км;

-    глубина стволов принята в интервале от 300 до 1500 м;

-    сеть трубопроводов каждого ствола снабжается сжатым воздухом от одной компрессорной станции;

-    на каждом учаотке прокладывается только один трубопровода

-    потребность в сжатом воздухе на площадках по годам строительства может быть величиной переменной;

-    общее число участков сети на каждом стволе не превышает 50;

-    расход сжвтого воздуха на концевом участке принят в интервале от ДО до 60 м³/мин;

-    утечки воздуха в трубопроводах при фланцевой соединении составляют 200 нм³/час км;

-    длина каждого участка не превышает 10 км;

-    давление сжатого воздуха на участке у потребителя 5 ати*

Выходными результатами задачи являются:

1)    оптимальные диаметры трубопроводов по участкам;

2)    производительность компрессорной станции в каждый год строительства;

3)    оптимальный набор компрессоров для каждого года строительства \

V) стоимость компрессорного оборудования;

5)    стоимость строительно-монтажных работ;

6)    стоимость эксплуатации компрессорных станций и сети