Содержание к диссертации
Введение
1 Актуальность обоснования рациональных параметров технологических систем высокопроизводительлных угольных шахт 12
1.1 Анализ эффективности технологических систем угольных шахт на современном этапе развития технологии подземной угледобычи 12
1.2 Анализ критериев оценки эффективности технологических систем высокопроизводительных угольных шахт 19
1.3 Анализ результатов исследований для обоснования рациональных параметров технологических систем высокопроизводительных угольных шахт 24
1.4 Обоснование актуальности, цели и задач исследования для обоснования рациональных параметров технологических систем высокопроизводительных угольных шахт 32
2 Обоснование интегрального мультипликативного критерия оценки эффективности технологических систем шахт 35
2.1 Разработка алгоритма оценки эффективности технологических систем шахт 35
2.2 Обоснование принципов управления эффективностью технологической системы шахты 43
2.3 Разработка методики оценки эффективности технологических систем шахт 48
2.3.1 Методика оценки эффективности технологической системы шахты по экономическому критерию
2.3.2 Разработка методики оценки эффективности техноло гической системы шахты по условиям промышленной и пожарной безопасности 57
2.3.3 Алгоритм оценки эффективности технологической
системы шахты по надежности ее элементов 64
2.4 Выводы 66
3 Исследование влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на эффективность технологических систем высокопроизводи тельных угольных шахт 68
3.1 Характеристика технологических систем, горно геологических и горнотехнических условий угольных шахт Кузбасса 68
3.2 Исследование влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на эффективность технологических систем шахт по промышленной и пожарной безопасности 74
3.3 Исследование влияния полноты извлечения угля на эффективность технологических систем шахт 88
3.4 Исследование влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на надежность технологических систем угольных шахт 92
3.5 Выводы 99
4. Разработка и реализация технологических решений и обоснование рациональных парамет ров технологических систем высокопроизво дительных угольных шахт 101
4.1 Методика оценки эффективности технологических и технических решений для обоснования рациональных параметров технологических систем шахт 101
4.2 Разработка и реализация технологических и технических решений по вскрытию, подготовке и отработке шахтных полей для обоснования рациональных параметров технологических систем шахт 112
4.3 Выводы 159
Заключение 161
Литература
- Анализ критериев оценки эффективности технологических систем высокопроизводительных угольных шахт
- Обоснование принципов управления эффективностью технологической системы шахты
- Исследование влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на эффективность технологических систем шахт по промышленной и пожарной безопасности
- Разработка и реализация технологических и технических решений по вскрытию, подготовке и отработке шахтных полей для обоснования рациональных параметров технологических систем шахт
Введение к работе
Актуальность работы. В последние десятилетия во всём мире на-блюдается сокращение добычи угля подземным способом по сравнению с открытым. В России удельный объём добычи подземным способом составил в 1990г 44,4%, в 2001г - 36,1%, в 2005г - 34,9%, а по прогнозу в 2020г-уже 15-20%». Это, в первую очередь, связано с углублением горных работ и низкой эффективностью технологических систем шахт (ТСШ), несмотря на то, что совершенствуются существующие и создаются новые технические средства подземной угледобычи.
Ликвидация в последние 10 лет угольных шахт со сложными горногеологическими условиями привела к улучшению технико-экономических показателей подземной угледобычи в России. Производительность труда увеличилась в 2,1 раза, а нагрузки на очистной комплексно-механизированный забой возросли почти в 3 раза. Однако уровень производительности и промышленной безопасности российских шахт существенно ниже зарубежных шахт-аналогов, даже при использовании современной импортной техники.
По мере развития работ в пределах горного отвода отдельной шахты усложняются горно-геологические и техногенные условия, так как увеличиваются горное давление и метаноносность углепородной толщи, формируются опасные зоны, а внедрение новой высокопроизводительной техники не всегда обеспечивает компенсацию негативного влияния усложнения этих факторов. В горной науке и практике не созданы методические основы оценки эффективности ТСШ, учитывающие влияние нового горношахтного оборудования на процессы ведения горных работ при одновременном усложнении природных и техногенных условий. Сложность их создания состоит в необходимости разработки многофакторной модели ТСШ.
В этой связи необходимы комплексные исследования технологических процессов высокопроизводительных шахт с целью создания критерия рационального выбора параметров ТСШ, обеспечивающего оценку эффективности ТСШ на основе принципа мультипликативности их компонент. Компоненты должны отражать требования промышленной безопасности и рынка по количеству и качеству угольной продукции, надёжность элементов ТСШ и полноту извлечения угля из недр в зависимости от усложнения природных и техногенных условий и компенсации их негативного влияния посредством внедрения нового горно-шахтного оборудования.
Таким образом, создание критерия рационального выбора и разработка на его базе методического обоснования рациональных по горногеологическим и техническим факторам параметров ТСШ является актуальной научно-практической задачей.
Целью работы является создание методического обоснования рациональных технологических систем высокопроизводительных шахт с учётом усложнения по мере развития горных работ природных и техногенных условий и компенсации негативного влияния изменения этих условий за счёт повышения производительности горно-шахтного оборудования.
Идея работы заключается в синтезе интегрального критерия рационального выбора параметров ТСШ на основе решений балансового уравнения влияния ухудшающихся природных и техногенных условий и фактора внедрения нового горно-шахтного оборудования.
Основные задачи исследований:
1. Обосновать интегральный мультипликативный критерий оценки эффективности ТСШ, учитывающий требования промышленной безо-
7 пасности, надёжности элементов ТСШ, полноты извлечения угля из недр, рынка по количеству и качеству угольной продукции.
Установить вклад фактора внедрения нового горно-шахтного оборудования и усложняющихся в пределах шахтного поля природных и техногенных условий в оценку эффективности ТСШ.
Разработать технологические решения, обеспечивающие повышение эффективности процессов угледобычи в усложняющихся природных и техногенных условиях.
Обосновать рациональные параметры ТСШ и оценить эффективность созданных технологических систем для действующих, строящихся и восстанавливаемых после консервации угледобывающих предприятий Южного Кузбасса.
Методы исследований: системный подход к анализу ТСШ для обоснования интегрального мультипликативного критерия; статистический анализ хронометражных наблюдений и показателей работы шахт для установления функциональных зависимостей критерия эффективности ТСШ от горно-геологических и технологических параметров и производительности горных машин и оборудования; метод декомпозиции для разработки технологических решений по отдельным подсистемам ТСШ; шахтный эксперимент для оценки эффективности ТСШ в усложняющихся природных и техногенных условиях.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
Мультипликативный учёт факторов промышленной безопасности, надёжности технологических процессов, полноты извлечения недр, требований рынка к угольной продукции и производительности горно-шахтного оборудования обеспечивает необходимые условия построения критерия эффективности ТСШ, а его максимизация по указанным факторам создаёт достаточные условия для рационального выбора параметров ТСШ.
Эффективность технологических систем действующих угольных шахт по требованиям промышленной безопасности снижается при увели-
8 чении глубины разработки, метаноносности углепородного массива, мощности отрабатываемого пласта более 4,0 м и склонности угля к самовозгоранию. Влияние технических средств на эту эффективность при усложнении горно-геологических условий носит неравнозначный характер, но в первом приближении допускает оценку по отказам элементов ТСШ.
Технологические решения ранжируются по максимальному вкладу результатов модернизации ТСШ в критерий оценки их эффективности и образуют последовательность приоритетов: промышленная безопасность, надёжность технологического оборудования, форма и размеры выемочного участка, опасные зоны.
Построение рациональных ТСШ с уровнем эффективности не ниже зарубежных шахт-аналогов базируется на принципах: технологической совместимости сети горных выработок по транспорту, проветриванию, дегазации, изолированному отводу метана из выработанного пространства; поэтапной реализации способов вскрытия, подготовки и отработки шахтных полей посредством пусковых комплексов, блоков и участков.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
соответствием количественной оценки степени эффективности ТСШ в ухудшающихся природных и техногенных условиях основным требованиям нормативных документов по промышленной безопасности, полноте извлечения недр, а также требованиям рынка по количеству и качеству угольной продукции;
широтой диапазона исследований по 14 природным и техногенным факторам, включающих глубину разработки (100-600 м), метаноносность угля (4-40 м /т), мощность угольных пластов (1,5-7,0 м), длины лав (150-230 м), параметры опасных зон;
реализацией в условиях ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» технологических требований к новому горно-шахтному оборудованию в виде «По-
9 ложения о порядке приобретения, изготовления, приёмки, ввода в эксплуатацию и обслуживания горно-шахтного оборудования»;
результатами внедрения элементов ТСШ (поэтапное вскрытие и под
готовка шахтных полей на основе пусковых комплексов и блоков) на шах
тах «Казанковская» («Тагарышская»), «Томусинская 5-6», «Осинников-
ская» («Тайжина») в ОАО «ОУК «Южкузбассуголь».
Научная новизна результатов исследований:
Создан критерий рационального выбора параметров ТСШ, основанный на принципе мультипликативности компонент, отражающих требования промышленной безопасности, надёжности элементов ТСШ, полноты извлечения недр, рынка по количеству и качеству угольной продукции, и отличающийся учетом усложняющихся природных и техногенных условий и фактора внедрения нового горно-шахтного оборудования.
Установлены зависимости степени эффективности ТСШ от глубины разработки, метаноносности пласта, мощности отрабатываемого пласта, полноты извлечения угля, надёжности горно-шахтного оборудования.
Разработаны рациональные технологические решения, которые ранжированы по доле максимального вклада в критерий оценки эффективности, таким образом, чтобы реализация отдельного решения повышала эффективность ТСШ в целом.
Обоснованы принципы технологической совместимости сети горных выработок по условиям транспорта, проветривания, дегазации; поэтапной реализации способов и схем вскрытия и подготовки шахтных полей посредством пусковых комплексов, блоков и участков по схемам: «шахта-пласт», «шахта-участок», «борт разреза - подземный участок», секционной схемой подготовки и отработки выемочных участков длиной более 1000м.
Личный вклад автора:
Обоснован интегральный критерий оценки эффективности ТСШ в
усложняющихся природных и техногенных условиях.
Установлены зависимости мультипликативных компонент критерия от основных горно-геологических и технологических параметров.
Разработаны и ранжированы технологические решения по степени вклада в критерий.
Разработаны способы вскрытия, подготовки и отработки шахтных полей посредством пусковых комплексов, блоков и участков.
Участие в реализации на шахтах Южного Кузбасса созданных рациональных ТСШ.
Научное значение работы заключается в обосновании интегрального критерия оценки эффективности ТСШ в усложняющихся природных и техногенных условиях и выделении на его основе процессов угледобычи, рациональное управление которыми повышает эффективность и безопасность подземного способа разработки угольных месторождений.
Практическое значение работы состоит в создании методической основы количественной оценки вариантов ТСШ, обеспечивающей разработку рациональных решений по отработке шахтных полей и блоков в усложняющихся природных и техногенных условиях, как на действующих шахтах, так и на стадии разработки проектной документации по их строительству, реконструкции и регенерации.
Реализация работы:
Технологические решения и варианты ТСШ с эффективностью не ниже зарубежных шахт-аналогов реализованы при строительстве шахт «Денисовская», «Томская-Глубокая», «Ерунаковская VIII», при реконструкции шахт «Алардинская», «Абашевская», «Юбилейная», «Грамотеин-ская», «Осинниковская», при восстановлении законсервированных шахт «Казанковская» («Тагарышская»), «Томусинская 5-6», «Тайжина», а также разработаны нормативные технологические требования к горно-шахтному оборудованию.
Апробация работы:
Основное содержание работы, отдельные её положения и результаты доложены и обсуждены на Техническом совете ОАО «ОУК «Южкузбасс-' уголь» (Новокузнецк, 1999-2006гг.) и ОАО «НПО Прокопьевскуголь» (Прокопьевск, 2001г.), на Международных научно-практических конференциях «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Кемерово, 2004г), «Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» в рамках Международной выставки-ярмарки «Уголь России и Майнинг» (Новокузнецк, 2002-2004 гг.), «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк , 2002 г), «I Региональной научно-практической конференции» (Прокопьевск, 2007 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка литературы из 116 наименований, общим объёмом 175 страниц и содержит 36 рисунков и 10 таблиц.
Анализ критериев оценки эффективности технологических систем высокопроизводительных угольных шахт
В технической литературе понятие эффективности применяется как мера полезности и востребованности продукции на рынке /40/. В угольной промышленности выделяют понятие качества продукции, которое ассоциируется с содержанием в горной массе минеральных примесей, серы и влаги /4, 36, 38, 42, 43, 45/. Эти показатели являются нормативными для предприятий и потребителей угольной продукции.
Применяется также понятие полноты и достоверности для оценки горно-геометрической и геологоразведочной информации /1,2,14,15,16, 17, 19, 21, 26, 31, 35, 36, 48, 50, 51, 56,57 и др./. Однако большинство исследователей не оценивает месторождения в комплексе с возможностями и адаптивностью технологии разработки месторождений. Предполагается, что проектные организации, используя достоверную геологоразведочную информацию, примут рациональные пространственно-планировочные решения и технологию разработки месторождения. К сожалению, набор альтернативных технологий подземной угледобычи, адаптивных к широкому диапазону горно-геологических условий месторождения, ограничен. Поэтому ещё на стадии разработки проекта строительства предприятия принимаются проектные решения, обеспечивающие коэффициент извлечения балансовых запасов на уровне 0,45-0,73.
Следовательно, параметры месторождения и ТСШ должны рассматриваться комплексно по уровню адаптивности. В этой связи часть месторождений, например, свиты крутонаклонных (36-55) и наклонных (19-35) пластов, следует отнести к категории нецелесообразных для отработки по существующим технологиям угледобычи и запретить на этих месторождениях выборочную отработку участков запасов угля до появления технологий, адаптивных к условиям этих месторождений. В этом направлении проводятся отдельные исследования, в частности СВ. Шаклеиным /48, 106/. В его работах предлагается оценивать полноту и достоверность горно-геометрической и геологоразведочной информации посредством: генерации технических и технологических решений, оптимальных относительно имеющихся представлений о геологических условиях эксплуатации; расчёта технико-экономических показателей производственной деятельности; формирования обязательства предприятия по возврату вложенных средств, в соответствии с объёмами поставок, ценой и качеством продукции.
Вместе с тем, в своих работах СВ. Шаклеин не приводит методику оценки соответствия горно-геометрической информации и технологии подземной угледобычи. Соответственно не ставится задача оценки рациональных параметров сложной системы «геология-технология».
Переход от традиционного мышления о качестве только продукции осуществляется в России в настоящее время. Появились термины качества услуг, обучения, жизни и др. Согласно ГОСТ Р ИСО 9000-2001 /58/ под качеством понимается «Степень соответствия присущих отличительных свойств потребности или ожиданию, которое установлено, обычно предполагается или является обязательным». Это определение можно применить не только к продукции, но и к технологическому процессу, в том чис ле к эффективности ТСШ, подразумевая обоснование их наиболее рациональных параметров.
В угольной промышленности применяются косвенные оценки рациональности проектной документации строительства шахт и их произ: водственной деятельности в виде комплекса технико-экономических показателей: проектной и производственной мощности предприятия, производительности труда и численности трудящихся, себестоимости, рентабельности производства и пр. Однако отсутствуют методические основы оценки эффективности ТСШ, учитывающие комплексное влияние горногеометрических, горно-геологических, горнотехнических, технологических, технических, санитарно-гигиенических организационных характеристик ТСШ, а также условия безопасной и эффективной эксплуатации месторождения в пределах горного отвода шахты.
В этой связи необходимы комплексные исследования технологических процессов высокопроизводительных шахт с целью создания критерия рационального выбора параметров ТСШ, обеспечивающего оценку эффективности ТСШ на основе принципа мультипликативности их компонент. Компоненты должны отражать требования промышленной безопасности и рынка по количеству и качеству угольной продукции, надёжность элементов ТСШ и полноту извлечения угля из недр в зависимости от усложнения природных и техногенных условий и компенсации их негативного влияния посредством внедрения нового горно-шахтного оборудования.
Таким образом, создание критерия рационального выбора и разработка на его базе методического обоснования рациональных по горногеологическим и техническим факторам параметров ТСШ является актуальной научно-практической задачей.
Обоснование принципов управления эффективностью технологической системы шахты
В горной литературе нет единого мнения о технологической системе шахты /66-68 и др./, В настоящей работе под технологической системой шахты, согласно /67/, следует понимать «...совокупность основных и вспомогательных производственных процессов в сочетании с необходимыми для их выполнения выработками, средствами механизации и автома-тизации, обеспечивающую при рациональной организации работ безопасную и эффективную разработку месторождения».
Технологическая система шахты формируется в виде цепи технологических процессов и операций, выполняемых в определенной последовательности, увязанной во времени и пространстве.
В соответствии с определением /67/ технологическую систему шахты предлагается рассматривать как сложную систему, так как ТСШ обладает следующими основными признаками сложной системы /61-63/: уникальность ТСШ, обусловленная особенностями разрабатываемого угольного месторождения; недостаточный для принятия технологических и технических решений объем теоретических и технических знаний о конкретной ТСШ, так как процесс накопления знаний об уникальном объекте длительный, связан с последовательностью вскрытия, подготовки и отработки угольных пластов в пределах горизонтов, блоков и панелей; составной характер ТСШ, обусловленный необходимостью деления сложной системы на подсистемы, элементы, процессы и операции, приемы, порядок выполнения которых увязан во времени и пространстве; разнородность подсистем, элементов, процессов и операций, связанная с разной физической природой подсистем и элементов в части применения способов и технических средств проведения выработок, очистных работ, транспорта, проветривания, дегазации; разнообразием алгоритмов и математических моделей описания технологических процессов; случайность и неопределенность проявления природных и техногенных воздействий на ТСШ, обусловленные непрогнозируемыми изменениями горно-геологических и горнотехнических условий, недоста точной надежностью технических средств, что в целом приводит к возникновению аварийных ситуаций и рисков изменения эффективности ТСШ; многокритериальность оценок эффективности процессов ТСШ, в том, числе противоречивых, например, промышленная безопасность и производственные затраты, что отражено на рисунке 2.1; большая размерность ТСШ.
В соответствии с теорией сложных систем /61-65/, разработана схема взаимодействия ТСШ с природной средой, внешней средой, технологиями угледобычи (рисунок 2.2). Технологическая система шахты взаимодействует с природной средой, по параметрам которой проектируется иерархическая функциональная структура ТСШ. Возможность реализации принятой ТСШ ограничивается воздействиями внешней среды в виде требований рынка к качеству и инвесторов к количеству продукции; требований промышленной, пожарной и экологической безопасности, несоответствием характеристик технических средств проектной производительности шахты.
Система управления эффективностью ТСШ (рисунок 2.2) является сложной. В рамках этой системы по результатам идентификации технологической системы шахты разрабатываются технологические и технические решения, направленные на корректировку параметров и режимов ТСШ для обеспечения требований внешней среды. В соответствии с изложенными особенностями ТСШ в рамках системного подхода разработаны следующие принципы управления эффективностью технологических систем шахт (рисунок 2.3):
1. Превышение фактических критериев эффективности промышленной, пожарной и экологической безопасности ТСШ относительно регламентированных техническим условиям, нормативным документами и правилами. Необходимость реализации этого принципа объясняется вероятностью возникновения риска при форс-мажорных обстоятельствах, которые не регламентируются нормативными документами.
Исследование влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на эффективность технологических систем шахт по промышленной и пожарной безопасности
Для изучения влияния основных горно-геологических факторов на промышленную и пожарную безопасность технологических систем шахт был проведен анализ производственного травматизма на шахтах ОАО ОУК «Южкузбассуголь» за 2002 - 2005 годы (таблица 3.3). Аналогичные таблицы были составлены по каждой шахте (в настоящей работе таблицы не приведены). Дополнительно проводился анализ производственного травматизма по каждой шахте по следующим факторам: виды травм, места поражения человека, распределение несчастных случаев по видам происшествий, причины несчастных случаев, профессия и др /113/.
Основные результаты анализа уровня эффективности технологических систем шахт ОАО «ОУК «Южкузбассуголь» в 2002 - 2005гг. по критерию промышленной, пожарной и экологической безопасности следующие.
Всего на шахтах компании в 2002-2005г травмирован 1431 человек (20,9 случаев на 1 млн.т добытого угля), из них 92 - смертельно (1,35 случая на 1 млн.т добытого угля) и 148 человек получили тяжелые травмы (2,17 случая на 1 млн.т добытого угля).
Результаты анализа причин и распределения случаев травмирования по факторам, местам происшествия, профессиям приведены в таблице 3.3. Как следует из таблицы, наибольший уровень общего производственного травматизма по месту происшествия установлен при выполнении процессов и операций в действующих выработках, то есть при выполнении вспомогательных процессов.
Это подтверждается наиболее значимыми факторами травмирования: падением людей и обрушениями пород и горной массы, рабочих по обслуживанию машин и механизмов. Установлено что наибольшая трав-моопасность возникает из-за неудовлетворительной организации труда (26,1%) и нарушения требований действующих нормативно-технических документов (21,4%).
Для анализа причин производственного травматизма в подготовительных забоях и выработках проведены исследования, результаты которых приведены в таблице 3.4. Из таблицы следует, что в подготовительных забоях случаи тяжелого и смертельного травматизма являются редкими, а отношение количества травм общего производственного характера на 1000 м проведения выработок составляет 0,74 - 2,33.
Полученные результаты распределения производственного травматизма подтверждают низкий уровень промышленной безопасности ТСШ и предлагаются для использования при выборе направлений исследований по обоснованию рациональности параметров ТСШ следующие рекомендации: сокращения объемов вспомогательных работ, повышение устойчивости пород кровли и боков выработок, повышение профессионального уровня работников, повышение уровня организации работ.
Количественная оценка эффективности ТСШ проводилась по формуле (2.15). В качестве базовой (эталонной) принята идеальная шахта, на которой вероятность, что за выбранный период не произойдет ни одного случая травмирования при математическом ожидании относительного количества случаев травмирования д = 0 в формуле (2.13). При указанных условиях зависимость критерия J6, согласно (2.13), можно записать в виде Л =6 (3.1) то есть формула (3.1) совпадает с формулой (2.12).
Для определения математических ожиданий относительного количества случаев травмирования Лі проведена статистическая обработка количества случаев смертельного, тяжелого и общего травматизма на Імлн.т добычи угля в период 1990 - 2003гг. на шахтах ОАО ОУК «Южкузбасс-уголь». Результаты статистической обработки приведены в таблице 3.5.
Вычисленные по формуле (3.1) вероятности, что не произойдет при добыче Імлн.т угля на шахтах ОАО ОУК «Южкузбассуголь» ни одного случая травмирования, изменяются в широких пределах: по смертельному травматизму 0,23 - 0,72; по тяжелым случаям травмирования 0,049 - 1,00; по общему производственному травматизму (0,0132 - 20,3)-10 10.
Приведенные результаты расчетов подтверждают, что технологиче ские системы отдельных шахт по уровню смертельного травматизма при ближаются к идеальной шахте, где показательX —»/. По уровню тяжелого травматизма шахты характеризуются большим диапазоном, пределы которого 0,049 - 1,000 подтверждают наличие большого резерва повышения качества ТСШ посредством совершенствования повышения эффективности. Низкая вероятность (0,0132 -20,3)-1 О 10, что не произойдет ни одного случая общего производственного травматизма при добыче 1 млн.т угля, подтверждает необходимость повышения качества всех элементов ТСШ.
По результатам, вычисленным по формуле (3.1), с использованием данных таблицы 3.5, вероятностей, что не произойдет ни одного смертельного случая травмирования при добыче 1 млн.т угля, а также с учетом подобной обработки данных за период 2003-2006 г были построены гистограммы (рисунки 3.2 и 3.3), которые позволяют сравнить эффективность ТСШ.
Разработка и реализация технологических и технических решений по вскрытию, подготовке и отработке шахтных полей для обоснования рациональных параметров технологических систем шахт
В соответствии с разработанной во втором разделе настоящей работы методикой оценки эффективности ТСШ по экономическому критерию, входящие в формулу (2.7) параметры имеют экономическую основу. Эти параметры принимаются по результатам фактического или прогнозируемого финансового состояния предприятия, систематизированного в виде бухгалтерского баланса (форма №1 по ОКУД), отчета о прибыли и убытках (форма №2 по ОКУД), отчета о себестоимости добычи угля (форма 10-П), сведений о затратах на производство и реализацию продукции (форма 5-3).
При анализе эффективности полноты извлечения запасов угля на величину дисконтированного эффекта при проектировании и планировании горных работ рекомендуется конструировать альтернативные и базовый варианты ТСШ и проводить расчеты по формуле (2.7). По результатам анализа движения балансовых и промышленных запасов по каждой шахте ОАО ОУК «Южкузбассуголь» были определены потери угля, систематизированные в таблице 3.2. Установлено, что ко- эффициент извлечения балансовых запасов по компании в 2005г составил 0,894, а по отдельным шахтам изменяется в пределах 0,70-0,99.
С использованием фактических показателей работы шахт компании был проведен анализ вариантов ТСШ, отличающихся коэффициентами извлечения угля /114/. В качестве исходных приняты показатели работы шахты «Томская»: цена продукции ЦБ = Ц. = Ц =370 руб./т, себестоимость СБ =344,89 руб./т, объем инвестиций в течение 1999-2007гг К =322,54 млн. руб.; погашение балансовых запасов в течение 1999-2007гг QE= 10372 тыс.т; коэффициент извлечения балансовых запасов и =0,81; пара Б метры качества угольной продукции равны нормативной.
На рисунке 3.12 приведены графики изменения эффективности ТСШ при разных коэффициентах извлечения балансовых запасов и объемах инвестиций. Как следует из графиков при объеме инвестиций 322,54 млн. руб. в период 1999-2007гг на шахте «Томская» ОАО ОУК «Южкузбассуголь» при увеличении коэффициента извлечения угля эффективность ТСШ по экономическому критерию повысится по сравнению с существующим уровнем в 1,008 раза, а при увеличении инвестиции до 600млн. руб. - в 1,020 раза. При отсутствии инвестиций для обоснования рациональности параметров ТСШ по экономическому критерию необходимо снижать коэффициент извлечения угля. Этот процесс наблюдается в настоящее время на практике. Например, при увеличении ширины неизвле-каемых угольных целиков между соседними выемочными участками выемочных полей шахт до 60м при отработке пологих угольных пластов длинными КМЗ (шахты «Полосухинская», «Есаульская» в Кузбассе) удается существенно улучшить технико-экономические показатели.
Рисунок 3.12 - Графики изменения эффективности технологической схемы шахты «Томская» ОАО «УК «Южкузбассуголь» в зависимости от коэффициента извлечения \Х\ и объема инвестиций Ки
В частном случае для одного предприятия, отрабатывающего запасы угля пластов рабочей мощности в пределах одного шахтного поля, можно принять качество горной массы, цену и коэффициенты дисконтирования одинаковыми при отработке запасов угля по базовой и альтернативной ТСШ при отличии этих вариантов только по величине коэффициента извлечения балансовых запасов. где A/f = К - К - разность капитальных затрат при реализации альтернативного и базового варианта ТСШ; АС = С - С? - разность годовых затрат по себестоимости при pea-лизации альтернативного и базового варианта ТСШ. Формулы (3.5) и (3.6) рекомендуется применять при оперативном и годовом планировании и оценке эффективности применения альтернативных и периферийных технологий угледобычи, например короткими забоями, короткими лавами, гидравлическим способом, бурошнековой выемки. Применение этих технологий на участках пластов, неблагоприятных для отработки длинными КМЗ, позволит увеличить коэффициент извлечения угля без ухудшения технико-экономических показателей в целом по шахте. Таким образом, разработанная методика оценки эффективности ТСШ по экономическому критерию позволяет обосновать область рационального применения ТСШ при ограничениях по объему инвестиций и полноте извлечения угля.
В соответствии с разработанной методикой шахтных исследований проведены хронометражные наблюдения процессов и операций ТСШ, а также систематизированы показатели работы отдельных подсистем ТСШ в течение 2000-2003гг. По результатам шахтных наблюдений проведена оценка надежности элементов и всей ТСШ.
Программа шахтных исследований включала хронометражные наблюдения длительности работы, простоев и ремонта очистных комбайнов и забойных конвейеров в КМЗ, перефужателей горной массы с забойного конвейера на участковый ленточный, ленточных и магистральных конвей еров. Кроме того, фиксировались простои КМЗ при выключении электроэнергии, простои КМЗ по горно-геологическим и прочим причинам.
Для анализа, кроме результатов хронометражных наблюдений, использовались отчеты горных мастеров и диспетчеров, механиков участков. Эти показатели были систематизированы по итогам работы 48 КМЗ в течение 2002-2003гг. Общий объем статистических данных по 576 забое-месяцам составил 4608 наблюдений. Отдельные фрагменты статистических исходных данных приведены в таблице 3.6, в которой систематизированы простои ТСШ, связанные с остановками и ремонтом машин и оборудования, обрушениями пород и загазированиями, а также прочими причинами. В таблице 3.6 по длительности простоев вычислены потери добычи угля и доли каждого элемента ТСШ от суммы всех простоев. Как следует из таблицы, по отдельным результатам хронометрических наблюдений сложно выявить какие-либо закономерности. Поэтому была проведена статистическая обработка результатов наблюдений.
На первом этапе обработки полученного статистического материала был установлен закон распределения простоев машин, оборудования, забоев как случайных дискретных величин. Для этого по каждому изучаемому элементу ТСШ были вычислены относительные частоты попадания количества простоев в соответствующий интервал длительности простоев /88, 106/. Группирование данных проведено по интервалу простоев 10 часов в месяц.
Похожие диссертации на Обоснование рациональных параметров технологических систем высокопроизводительных угольных шахт
