تجزیه و تحلیل عملکرد ماشین آلات معادن زیرزمینی و تونل ها

تجزیه و تحلیل عملکرد ماشین آلات معادن زیرزمینی و تونل ها

ماشین آلات معدن مورد استفاده در معادن زیرزمینی ، در شرایط دشوار و غیرقابل پیش بینی کار می کنند. استخراج زیرزمینی زغال سنگ با تنوع بالای روش های استخراج از معادن ، بسته به شرایط زمین شناسی و شرایط ایمنی انجام می شود . برای آنکه روش ها و ابزارهای همیشه موثر باشند ، ماشین آلات معدنی باید مطابق با استاندارد های جهانی و قابل اعتماد طراحی شده باشند. استخراج از معادن زغال سنگ بسیار پیچیده است . افزایش رقابت روی منابع انرژی و جهانی شدن آنها باعث شده است تا معادن ملی برای باقی ماندن در بازار بزرگ صنعت معدن دست به استفاده از راهکارهای برای افزایش بهره وری بزنند. یکی از این راهکارها نیز بهبود عملکرد و افزایش کارایی ماشین آلات معدنی است . در این مقاله کوشیده ایم تا روش های محاسباتی برای افزایش بهره وری ماشین آلات معدنی با استفاده از مدل OEE و استراتژی TPM را توضیح دهیم . این تحقیق حاصل کوشش ها و تحقیقات جامع   NCBiR در زمینه سیستم های مکانیزه استخراج به روش Long wall در معادن زغال سنگ می باشد. در ایران نیز از این روش در معادن زغال سنگ و در  سایر معادن به کار بسته میشوند ، بنابراین مطالعه این مقاله می تواند بسیار مفید باشد. البته بگذارید قبل از روش های بهینه سازی توضیح مختصری در زمینه Long wall بدهیم.

مفهوم مکانیزم long wall :

این روش روش استخراج زغال سنگ ، طلا و اورانیوم در شرایط زمین شناسی خاص و عمدتا پایین تر از سطح زمین می باشد. از این روش در حالت زمین شناسی که ضخامت رگه ها 3 تا 8 فوت، شیب کمتر از 12 درجه و عق بیش از 3000 فوت باشد ، استفاده می شود . در ایران به این روش جبهه کار طولانی نیز گفته می شود . این جبهه ممکن است، روی یک دیوار باشد یا روی کف و سقف معدن ، که به حالت روی دیوار long wall گفته می شود. این روش قدمتی 50 ساله دارد و معدن هکلا در یوتای آمریکا از پیشتازان این صنعت بوده است. این سبک از استخراج به دلیل تخریبی بودن و اهمیت نشست در آن حائز اهمیت بوده است. البته در ایران همگام با آمریکا در برخی از معادن مثل پابدانای کرمان نیز از این روش استخراج استفاده شده است

مفهوم مدل OEE و استراتژی TPM :

مدل OEE ابزار محاسباتی برای تخمین کمی عملکرد ماشین آلات معدنی است. استراتژی TPM نیز روشی برای نگهداری ماشین های معدنی است و در تحقیقی که ما برای شما ذکر می کنیم، ماشین آلات معدنی علاوه بر حمایت شدن با استراتژی TPM به عنوان قسمتی از یک جبهه کار طولانی مکانیزه در نظر گرفته شده و با همین روش تجزیه و تحلیل های کلی برای سیستم های اتوماسیون صنعتی انجام شده است. با استفاده از این مجموعه داده ها و مدل های OEE کارایی هریک از ماشین ها محاسبه می شود. داشتن چنین اطلاعاتی برای مدیران معادن، کارکنان نگهداری مفید خواهد بود و بهبود راندمان اقتصادی معادن زیر زمینی را به همراه خواهد داشت.

اهمیت افزایش کارایی ماشین آلات معدنی در روش جبهه کار طولانی :

عموما در بیشتر معادن زغال سنگ برای افزایش بهره وری و کارایی سعی می شود تا استخراج در چند long wall صورت گیرد که برای اختصار به آن جبهه ی کار می گوییم. افزایش میزان تولید تنها با افزایش تولید خالص در هر یک از جبهه های کاری ممکن است. برای این کار روش های متعددی وجود دارد، امایک از راحت ترین کارها بهبود عملکرد ماشین آلات معدن می باشد. بهره برداری در صنایع معدن بسیار پیچیده تر از صنایع عادی است و تنها احتساب بازارهای فروش کافی نیست . در صنعت معدن  به خصوص معادن زغال سنگ ریسک بالا در استخراج ، خطرات طبیعی و خطرات محیط کار از عواملی است که سبب چنین پیچیدگی های شده است.

افزایش بهره وری ماشین آلات معدنی و سوددهی :

در معادن زغال سنگ استخراج زغال مراحل متعددی دارد. مهمترین مرحله از تولید زغال سنگ نیز مرحله عمل آوری زغال می باشد. افزایش تولید در این مرحله به افزایش کارایی ماشین آلات در هنگام استخراج باز می گردد. عمدتا در این مرحله به دلایل فنی یا تخریب های که در خط تولید رخ می دهد، فعالیت ماشین آلات معدنی متوقف می شود. توقف کار ماشین آلات معدنی خود موجب اتلاف وقت و کاهش سودآوری می شود. امروزه با توجه به پیشرفت فناوری ماشین آلات معدنی می توان قسمتی از این هدر رفت را جبران کرد. مرحله عمل آوری نیز خود دارای سه مرحله شناخت رگه ها و جبهه های طولانی زغالسنگ ، حفاری و برش جبهه های طولانی و حمل زغال تا سطح زمین، غنی سازی و پالایش زغال است. این مراحل همگی برای عمل آوری نهایی انجام می شود و افزایش بهره وری در هر یک از این مراحل عمل آوری نهایی را بیشینه می کند. بحث ما مربوط به مرحله دوم است و به نظر افزایش بهره وری سیستم های بارگیری و برش در این مرحله مهم تر از پیش است.

تاثیر مرحله دوم بر سوددهی بالا در معادن زغال سنگ :

ماشین آلات معدنی بیشتر در مرحله حمل و نقل و حفاری به کار بسته می شوند. ماشین آلات معدنی کار برش و حمل و نقل تا شافت را به وسیله نقاله ها و LHD ها انجام می دهند. عواملی مثل ریزش سقف معدن، خرابی های خود دستگاه، تجربه کم اپراتور ها و عوامل دیگر مانند کار طولانی دچار آسیب می شوند. طبق تحقیقات انجام شده و اطلاعات جمع آوری شده در زمینه سیستم های بارگیری صنعتی به نکات متعددی برای افزایش بهره وری دست یافته شده است. در این روش اپراتور ها در طول چندین هفته تجربیات خود را درباره کارکرد کامیون ها ، لودرها ، نقاله ها،  پیکورها ، دستگاه های برش و زمان های توقف کار یادداشت می کردند ، که این یادداشت ها تناسبی مستقیم بین سوددهی و عملکرد را نشان می دهد .

محل آزمایشات و اندازه گیری ها :

تمام اندازه گیری ها و آزمایشات در معادن سایپرز و روی دستگاه های معدنی شامل دستگاه های برش ، لودرها ، انواع کامیون ها ، نوارهای نقاله ، سیستم های برش ذغال سنگ و هر سیستم دیگری که به منظور حمل و نقل و برش مواد استفاده شود، انجام شده است. تمام این آزمایشات به منظور اندازه گیری ایمنی، کارایی و دلایل خرابی دستگاه در روش استخراج جبهه طولانی طراحی و اجرا شدند. جمع آوری اطلاعات با استفاده  از روش Total Productive Maintenance -TPM یعنی تعمیر و نگهداری کل تجهیزات و با استفاده از مدل های OEE تجزیه و تحلیل شده اند. با توجه به این که ماشین ها که ماشین آلات صنعتی معدنی هر روز در حال پیشرفت هستند و هزینه تهیه این ماشین آلات تونلی نیز بالا است ، توجه بر افزایش بهره وری و راندمان آن ها نیز ضروری است. این اندازه گیری ها بیشتر بر اساس پیک توقف کار و به منظور رسیدن به دلایل آن انجام شده است.