Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Развитие средств механизации очистных работ и оценка влияния факторов на их эффективность
1.1. Марксистско-ленинская наука о роли технического прогресса в повышении эффективности общественного производства .
1.2. Развитие технических средств механизации очистных работ
1.3. Анализ методов оценки влияния факторов на показатели работы комплексно-механизированных очистных забоев
Выводы
Глава II. Анализ применения механизированных комплексов в очистных забоях с геологическими нарушениями
2.1. Анализ горно-геологических условий разработки угольных пластов на шахтах Красноармейского и Торезского угольных районов
2.2. Влияние геологических нарушений и неустойчивых пород кровли на технико-экономические показатели работы комплексно-механизированных очистных забоев
2.3. Определение затрат, связанных с отработкой запасов на нарушенных выемочных участках
2.4. Оценка влияния геологической нарушенности выемочных участков на эффективность ведения очистных работ
Выводы
Глава III. Определение экономической целесообразности отработки нарушенных участков механизированными комплексами
3.1. Исходные методические положения 91
3.2. Обоснование выбора вариантов отработки нарушенных участков 94
3.3. Разработка методики оценки влияния геологических нарушений на технико-экономические показатели работы комплексно-механизированных забоев 98
3.4. Экономический эффект от реализации рекомендуемых мероприятий по повышению эффективности применения механизированных комплексов 110
Выводы 126
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 128
ЛИТЕРАТУРА 131
- Марксистско-ленинская наука о роли технического прогресса в повышении эффективности общественного производства
- Анализ горно-геологических условий разработки угольных пластов на шахтах Красноармейского и Торезского угольных районов
- Определение затрат, связанных с отработкой запасов на нарушенных выемочных участках
- Обоснование выбора вариантов отработки нарушенных участков
Введение к работе
Повышение эффективности производства является одной из важнейших проблем угольной промышленности, поэтому решению этого вопроса отведено одно из основных мест в последних постановлениях партии и правительства.
В принятых ХХУІ съездом КПСС "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" перед угольной промышленностью поставлены следующие задачи: " ...осуществлять дальнейшее развитие подземной добычи угля, особенно для коксования, прирост объема добычи угля обеспечивать в основном за счет повышения производительности труда без увеличения численности работающих"[14].
Рост добычи угля без увеличения численности работающих возможен только на основе дальнейшей механизации и автоматизации производства.
Важная роль в повышении эффективности угольного производства принадлежит технологии добычи угля с помощью механизированных комплексов, которая является важнейшим направлением технического прогресса и базой для осуществления отработки пластов без постоянного присутствия людей в очистном забое. Ее широкое внедрение позволяет решить не только экономическую, но и социальную задачу - освобождение людей от тяжелого физического труда и наклонного падения составляло 612, а их доля в добыче угля -67,6%, в то время как в 1975 г. эти показатели составляли 361 и 41,8% соответственно. Более широкое распространение получили комплексы KM8I, КМ87, КМК97 и "Донбасс". Однако наряду со значительными достижениями в последние годы наблюдается снижение эффективности работы комплексно-механизированных очистных забоев, что проявляется в снижении нагрузки на лаву и, как следствие, производительности труда. За период с 1975 по 1983г. среднесуточная нагрузка на забой снизилась с 974 до 536 т, сменная производительность труда рабочего с 10,8 до 7,9 т. Снижение технико-экономических показателей работы очистных забоев объясняется распространением мехкомплексов за пределы области, ограниченной техническими условиями их применения. Дополнительный ввод наиболее производительных средств выемки происходит в условиях, не полностью соответствующих их технической характеристике. В 1983 г. на шахтах Мин углепрома УССР 60,$из всех комплексно-механизированных очистных забоев отрабатывали запасы на выемочных участках с геологическими нарушениями. По данным уголь []зо] четвертая часть механизированных комплексов уже работает в уоловиях, осложненных влиянием горно-геологических факторов. Дальнейшее применение комплексной механизации очистных работ будет осуществляться в основном в сложных горно-геологических условиях.
В связи с отработкой наиболее доступных и благоприятных угольных месторождений значительно ухудшились условия разработки в шахтах, находящихся в промышленно освоенных бассейнах . К ним относятся и шахты Донбасса.
Пласты, разрабатываемые в настоящее время на шахтах бассейна, отличаются наличием дизъюнктивных нарушений различных типов, основными из которых являются сбросы и взбросы. Кроме того, в пределах выемочных участков наблюдаются утонения пластов до нерабочей мощности и размыв пластов, осложненные неустойчивыми породами почвы и кровли.
Идентичные геологические нарушения оказывают неодинаковое влияние на показатели работы лав, оборудованных различными видами механизации. В связи с этим для обоснования применения различных типов механизированных комплексов при отработке запасов на выемочных участках с геологическими нарушениями, необходимо установить количественную зависимость между показателями экономической эффективности (себестоимость добычи угля, производительность труда) и параметрами геологических нарушений.
Основная научная идея работы состоит в экономической оценке способов отработки запасов в зоне геологических нарушений и неустойчивых пород кровли, которая основана на комплексном исследовании влияния этих условий на технико-экономические показатели работы очистных забоев.
Автором диссертации защищается усовершенствованный метод оценки затрат при отработке запасов на выемочных участках с различными типами геологических нарушений и неустойчивыми породами кровли, который позволяет количественно определить их влияние на технико-экономические показатели работы комплексно-механизированных очистных забоев, а следовательно, и эффективность применения комплексов.
Марксистско-ленинская наука о роли технического прогресса в повышении эффективности общественного производства
При социализме повышение эффективности общественного производства - закономерность экономического роста. Особое значение повышение эффективности общественного производства приобретает в современных условиях, на стадии развитого социализма, когда почти полная занятость населения и высокая степень разработанности многих известных природных ресурсов ограничивают возможности использования экстенсивных факторов развития (за счет привлечения дополнительных работников, новых источников сырья и т.д.), а прогресс науки и техники, рост квалификации работников усиливают действие интенсивных факторов.
Процесс производства - это деятельность людей по непосредственному созданию материальных благ, необходимых для удовлетворения-.- их потребностей. В любой общественно-экономической формации процесс производства материальных благ представляет собой взаимо-у действие рабочей силы со средствами производства, именно это взаи-\J модейсівие и является одной из главных черт каждой экономической формации. "Каковы бы ни были общественные формы производства, рабочие и средства производства всегда остаются его факторами. Но, находясь в состоянии отделения одних от других, и те,и другие яв-\/ льются его факторами лишь в возможности. Для того, чтобы вообще производить, они должны соединиться. Тот особый характер и способ, осуществляется это соединение, различают отдельные экономические эпохи общественного строя" [і] .
Определяющим элементом в составе средств производства являются средства труда, и, прежде всего, орудия труда. Уровень развития орудий труда, степень их использования решающим образом влияют на результат процесса производства и его эффективность -количество производимой продукции, а также величину затрат материальных и трудовых ресурсов. Для современного этапа развития производства характерно все более широкое применение машин на всех стадиях изготовления продукта, а также в управлении производствам. В процессе общественного развития средства труда не остаются неизменными, они непрерывно развиваются под воздействием достижений науки и техники.
Марксистско-ленинское учение показывает, что рост эффективности производства обусловливается сложным воздействием многочисленных обстоятельств материально-технических и социально-экономических факторов, важнейшим из которых является техника. Развитие и совершенствование техники изменяет технологию, организацию и другие факторы производства.
Техника, будучи средствами труда, средством целесообразной деятельности человека, объективно призванш расширять его возможности. Путь к этому существует только один - использовать с помощью все более совершенной техники возможности природы, поставить их на службу человеку, его целям и потребностям.
К. Маркс писал:"Так данное самой природой становится органом его (речь идет о человеке) деятельности, органом, который он присоединяет к органам своего тела, удлиняя, таким образом, вопреки библии, естественные размеры полезного" [ 2]. Но на этой ступени эффективность трудовых усилий людей повышается за счет техники сравнительно незначительно.Главный эффект дает здесь разделение труда,выступающее в качестве своеобразной формы технического прогресса. 3 связи с этим В.И.Ленин отмечал:"На базисе ручного производства иного прогресса техники, кроме как в форме разделения труда, и быть не могло" [7J . Положение принципиально меняется с переходом к машинной технике, к механизации производственных процессов, когда техника уже не только дополняет, но заменяет ручной труд человека и соответствующие орудия труда. Эту особенность механизации вскрыл К.Маркс, подчеркивая принципиальное отличие машинной техники от орудийной. "... машина, - пишет он, -заменяет не только живой труд, но также самого рабочего и его ремесленный инструмент" [з].
Опираясь на выводы К.Маркса, В.И.Ленин развивает их и показывает, что механизация является главным содержанием технического прогресса его времени. 3 работе "По поводу так называемого вопроса о рынках" вскрывается сама суть технического прогресса. В.И.Ленин пишет: "...прогресс техники в том и выражается, что человеческий труд все более и более отступает на задний план перед трудом машин" [б]» и далее в той же работе говорится: "В замене ручного труда машинным нет ничего "нелепого": напротив, в этом и состоит вся прогрессивная работа человеческой техники. Чем выше развивается техника, тем более вытесняется ручной труд человека, заменяясь рядом все более и более сложных машин..." [9J.
Размах, глубина и содержание научно-технического прогресса зависят от экономического строя, который господствует в обществе. Основной экономический закон социализма обусловливает новые по сравнению с капитализмом критерии применения новой техники. Не экономия затрат на рабочую силу, а экономия совокупных затрат труда становится основным критерием экономической целесообразности внедрения техники.
При социализме все общество в целом и каждый его член заинтересованы в техническом прогрессе, поскольку его результаты - экономия на общественных издержках, рост производства и т.д. - используются для повышения благосостояния народа, тогда как при капитализме автоматизация приводит к выбрасыванию рабочей силы из производства в значительных масштабах, а вмеоте с этим ослабляется капиталистический стимул к автоматизации, который определяется не экономией труда вообще, а экономией на оплаченном труде.
В настоящее время наряду с механизацией осуществляется автоматизация производственных процессов. При автоматизации происходит вытеснение не только физических функций человека, но и интеллектуальных, которые замещаются машинами особого рода, вычислительной и другой техникой. С помощью автоматизации становится возможным осуществление таких процессов, которые вообще недоступны человеку. В результате значительно расширяется область применения более совершенной техники и сфера трудовой деятельности.
Анализ горно-геологических условий разработки угольных пластов на шахтах Красноармейского и Торезского угольных районов
Технико-экономический анализ, проведенный во втором параграфе, позволил определить перечень дополнительных затрат, связанйых с переходом зон геологического нарушения и неустойчивых пород кровли комплексно-механизированными очистными забоями на шахтах Красноармейского и Торезского угольных районов. Возможная величина дополнительных затрат определяется по фактическим данным действующих очистных забоев, оборудованных механизированными комплексами типа КМ87 и КМК97. Расчет дополнительных затрат при отработке запасов на выемочных участках с геологическими нарушениями и неустойчивыми породами кровли проводится в следующей последовательности: - определяем дополнительные затраты по лаве, обусловленные ведением очистных работ в зоне геологических нарушений и неустойчивых пород кровли; - определяем увеличение условно-постоянных расходов в связи со снижением нагрузки на очистной забой; - определяем дополнительные затраты на электроэнергию, расходуемую участковыми конвейерами при транспортировке обрушившейся породы; - определяем ущерб от снижения качества угля вследствие засорения его некондиционной частью пласта или боковыми породами. Приведем пример расчета величины дополнительных затрат. 5 северная лава пл. s? ш.Селидовская ПО "Селидовуголь" оборудована механизированным комплексом типа КМК97. На расстоянии 4GQ м по простиранию от границы выемочного участка очистным забоем было вскрыто атектоническое нарушение типа "замещение пласта". Параметры атектонического нарушения, следующие: пласт замещен глинистым сланцем на 0,5 /П (где/TZ - мощность пласта) протяженность нарушения: по простиранию - 200 м по падению - 80 м высота обрушения пород - 0,9 м. При переходе очистным забоем нарушения породы, замещающие пласт, вынимались комбайном. В местах образования куполов над секциями крепи для предотвращения опрокидывания секций выкладывались деревянные костры. Для безопасного ведения работ в местах обрушения пород кровли устанавливалась временная крепь (деревянные стойки с верхняками). При отработке запасов на выемочном участке с атектоническим нарушением технико-экономические показатели работы очистного забоя изменились следующим образом: среднесуточная нагрузка снизилась с 650 до 227 т; среднемесячная производительность труда уменьшилась с 12,6 до 4,4 т/выход; себестоимость добычи.угля увеличилась с 3,31 до 5,96 руб/т. Анализ,изменения себестоимости добычи угля (по лаве) по элементам затрат приведен в табл.20. Дополнительные затраты по лаве, обусловленные ведением очистных работ в зоне атектонического нарушения, составили 2,65 руб/т, или на всю месячную добычу - 17,4 тыс.руб. Увеличение затрат произошло за счет: снижения нагрузки на лаву - на 1,70 руб/т и на всю добычу угля на 11,2 тыс.руб, увеличения расценочного паспорта - на 0,48 руб/т и на всю добычу - 3,1 тыс.руб, увеличения норм расхода материалов - на 0,47 руб/т и на всю добычу на 3,1 тыс.руб. В связи со снижением нагрузки на очистной забой увеличиваются условно-постоянные расходы по участку на 1,74 руб/т, или на всю добычу - на 11,5 тыс.руб.
Определяем дополнительные затраты на электроэнергию, расходуемую участковыми конвейерами при транспортировке обрушившейся породы. В зоне атектонического нарушения эти расходы составили 0,35 руб/т, или на всю добычу угля - 2,3 тыс.руб.
Определяем ущерб от снижения качества угля вследствие засорения его некондиционной частью пласта или боковыми породами. Нри отработке одним из забоев запасов на выемочном участке с атектони-. ческим нарушением ЗОЛЬНОСТЕ горной массы по шахте увеличилась на 2,5%. Ущерб от реализации по шахте составил 130,0 тыс.руб. или 0,86 руб/т.
Полные затраты на отработку нарушенного участка в месяц составили 161,2 тыс.руб., или 5,61 руб/т. Если учесть, что этот забой работал в зоне атектонического нарушения семь месяцев, то ущерб составит 1128,4 тыс.руб. Аналогично проведенному расчету, рассчитывались дополнительные затраты при отработке запасов на выемочных участках с геологическими нарушениями и неустойчивыми породами кровли по 114 очистным забоям, оборудованным механизированными комплексами типа КМ87 и КМК97 за 1979-1982гг. (табл.21).
Следовательно, геологические нарушения и неустойчивые породы кровли затрудняют работы по управлению кровлей, снижают безопасность труда и технико-экономические показатели очистного забоя.
При этом ухудшается качество добываемого угля вследствие засорения его некондиционной частью.пласта или боковыми породами.
Определение затрат, связанных с отработкой запасов на нарушенных выемочных участках
Анализ горно-геологических условий месторождений Красноармейского и Торезского угольных районов показал, что наиболее распространенными типами геологических нарушений при разработке угольных пластов являются дизъюнктивные (взбросы, сбросы, надвиги), пликативные (без разрыва сплошности массива пласта, но со сложной гипсометрией), атектонические (разрывы, замещения и утонения пластов) и неустойчивые породы кровли. Из общего количества выявленных нарушений 70,9% составляют дизъюнктивные, 27,4% - атектонические, 1,9% - пликативные. Неустойчивые породы кровли выделены в отдельную группу. 2. Более 85% геологических нарушений вскрываются в процессе ведения очистных работ и менее 15% - при проведении подготовительных участковых выработок. 3. Дизъюнктивные нарушения характеризуются большей вероятностью обрушения пород кровли, нежели атектонические. В результате исследования установлено, что отношение нарушенной части выемочного участка к общей его длине составило при дизъюнктивных нарушениях 66-87%, атектонических - 50-86% и неустойчивых породах кровли -42-90%. 4. Исследованиями влияния различных типов геологических нарушений и неустойчивых пород кровли на технико-экономические показатели работы очистных забоев, оснащенных комплексами типа КМ87 и КМК97, установлено: - в очистных забоях, оборудованных комплексами типа ІШ87 и КМК97 наибольшее влияние на снижение среднесуточной нагрузки оказывают дизъюнктивные нарушения и в меньшей мере - неустойчивые породы кровли. Так, при отработке выемочных участков лавами, оборудованными комплексами типа КМ87, среднесуточная нагрузка в зоне дизъюнктивных нарушений снизилась на 57,2 %, в зонах атектоничес-ких нарушений - на 45,4 % и в лавах с неустойчивыми породами кров-ли-на 41,4 % при средней высоте обрушения пород кровли 0,95, 0,85. и 0,74 м соответственно, а трудоемкость работ соответственно увеличилась на 104Л, 84,8 и 70,6%. - в очистных забоях, оборудованных комплексами типа КМК97, среднесуточная нагрузка снизилась при отработке участка с дизъюнктивными нарушениями на 50%, атекюническими нарушениями - на 47,5% и с неустойчивыми породами кровли - на 44,1 % при средней высоте обрушения пород кровли 1,2, 0,8, и 1,1 м соответственно, а трудоем-кость работ увеличилась соответственно на 118,3, 92,3 и 82,9 %.
В комплексно-механизированных очистных забоях наряду со снижением нагрузки, связанной с отработкой запасов в сложных горно-геологических условиях, ухудшаются и другие технико-экономические показатели: увеличиваются трудоемкость работ и себестоимость добычи угля. Так, например, если до входа в нарушенную часть выемочного участка лавами, оборудованными комплексами типа. КМ87, средняя трудоемкость добычи угля составляла 61,7 чел-смен/IOQO т и себестоимость - 2,36 руб/т, то при ведении очистных работ на участках с геологическими нарушениями эти показатели достигли 118,9 чел-смен/ЮШ т и 4,80 руб/т соответственно, а в лавах, оборудованных комплексами типа КМК97, эти показатели возросли с 92,7 чел-смен/1000 т и 3,24 руб/т перед входом в зону,, до 189,7 чел-смен/1000 ш и 6,11 руб/т при работе в зоне геологических нарушений.
Отработка запасов на участках с геологическими нарушениями и неустойчивыми породами кровли приводит к дополнительным затратам, из которых основными являются : - затраты, связанные с отработкой запасов на участках с геологическими нарушениями и неустойчивыми породами кровли (выемка и уборка породы, доставка крепежных материалов и возведение временного крепления в призабойном пространстве, выравнивание секций крепи и возведение костров в пустотах над секциями, проведение опережающих присечек буровзрывным способом, дополнительный расход взрывчатых материалов, средств взрывания, запасных частей и сборных единиц для ремонта секций крепи, конвейера лавы и комбайна ); затраты, связанные с дополнительным потреблением электроэнергии участковыми конвейерами за время транспортировки породы из лавы ; убытки от реализации товарного угля пониженного качества вследствие засорения его обрушившейся породой ; увеличение условно-постоянных затрат по участку в связи со снижением нагрузки на забой.
Обоснование выбора вариантов отработки нарушенных участков
Широкое применение механизированных комплексов коренным образом изменило технологию очистных работ. По состоянию на OI.OI.84г. на вооружении угледобывающей отрасли находилось 17 типов механизированных крепей, которые имеют 42 модификации, 14 типов очистных комбайнов и 19 типов забойных конвейеров. В 1983 г. из 2315 действующих очистных забоев 1268, или 54,8 % бит оборудованы механизированными комплексами. Разнообразие типовой структуры механизированных комплексов и большое количество комплексно--мехавизированных очистных забоев обусловили широкий диапазон горнотехнических условий их применения. Серийно выпускаемые гидрофицированные комплексы позволяют механизировать очистные работы на пластах мощностью от 0,70-0,75м (IKMI03, КМК97) до 3,65 м (KMI3G), а комплексы типа КГУ (І, П) применяются в лавах с углом залегания пластов до 90. Применяемые в очистных забоях механизированные комплексы характеризуются рабочим сопротивлением секций крепи от 80 тс (КМК97) до 314 тс (1ШІ30).
Для механизации очистных работ на тонких пологих пластах наибольшее распространение получили механизированные комплексы шипа КМК97 и КВД ("Донбасс"). Так, в 1983 г. на шахтах Минуглепрома СССР из 1268 комплексно-механизированных очистных забоев комплексами типа КМК97 было оборудовано 169 очистных забоев, или 13,3%, а типа ВД - 148, или 11,7%. Из общего количества очистных забоев, оборудованных механизированными комплексами КМК97 и КМД, соответственно 90,5 и 77,7% приходится на шахты Донецкого бассейна.
С 1982 г. Каменским заводом угольного машиностроения поставлен на серийное производство комплекс типа IKM-I03, предназначенный для механизации очистных работ на пластах мощностью 0,7-0.95 м с углом залегания пластов до 15. Этот комплекс характеризуется рабочим сопротивлением секций крепи 280 тс, однако из-за конструктивных недоделок и незначительного объема изготовления (в 1983 г. на шахтах отрасли было 17 комплексов) он большого распространения не получил. Опыт его практического применения на шахтах производственных объединений "Селидовуголь", "Ворошипов-градуголь", "Красноармейскуголь", и "Укрзападуголь" характеризуется более низкими технико-экономическими показателями, чем предусмотрено техническими характеристиками.
Технические характеристики серийное выпускаемых комплексов позволяют достигать высоких результатов: в 1983 г. 335, или 26, .комплексно-механизированных очистных забоев, оборудованных различными типами крепи, работали с нагрузкой 1000 и более тонн. Однако многолетний опыт их применения показал, что отработка запасов на выемочных участках с геологическими нарушениями и неустойчивыми породами кровли приводит к резкому снижению эффективности их использования. Снижается нагрузка на очистной забой, увеличивается трудоемкость работ, себестоимость добычи угля. Это объясняется следующими основными причинами:, обрушение больших массивов основной кровли приводит к жесткому зажатию крепи по всей или части длины забоя и потере их работоспособности. В результате полностью прекращается добыча до тех пор, пока зажатые секции не будут приведены в рабочее состояние. Основной причиной жесткого зажатия секций является недостаточное рабочее сопротивление механизированных крепей для обеспечения поддержания массы зависающих пород.
В лавах с ложной кровлей или расслоенными под ее давлением породами непосредственной кровли применение очистного комплекса" приводит к интенсивным вывалам пород вслед за исполнительным органом комбайна.
Основными вызывающими их причинами являются: большая ширина призабойной полосы кровли, не подхваченной перекрытиями секции крепи по всей длине лавы, низкий коэффициент затяжки кровли в уступе забоя после передвижки крепи.
Жесткая кинематическая связь конвейера с секциями крепи ограничивает маневренность оборудования при переходе зон геологических нарушений. Поскольку комплексы все чаще используют в условиях, не полностью отвечающих их техническим характеристикам, они в настоящее время не обеспечивают высоких показателей. Но такое положение обусловлено не только ухудшением природных условий подземной разработки, но и известным запозданием с разработкой, заводским освоением и серийным выпуском механизированных комплексов для пластов с труднообрушаемой и неустойчивой кровлей. В настоящее время "основные усилия направлены на совершенствование существующих конструкций, рост производительности и надежности уже зарекомендовавших себя машин" [89,]. Основным видом механизации добычи угля будут существующие типы комплексов, а впоследствии агрегаты. До 1990 г. предполага-( ется внедрение частичной автоматизации и дистанционного управления забойными машинами. В ХП пятилетке предполагается разработка и серийное производство механизированных крепей более высокого технического уровня, что позволит применять их в сложных горно-геологических условиях. Следует отметить, что время от начала разработки до массового внедрения новых технических средств, по данным Гипроуглемаша, составляет 15-17 лет. Поэтому ведущаяся в настоящее время в СССР и угледобывающих странах работа по созданию принципиально новых технических средств для очистных работ может дать практические результаты лишь к 2000г.
