Введение к работе
Актуальность темы исследования. Существующий научно-технический уровень развития горной промышленности и машиностроения, ужесточение требований государства в отношении обеспечения безопасности труда приводят к увеличению доли затрат на оборудование в себестоимости продукции. С учетом этого, а также принимая во внимание усиление конкуренции на рынках энергоносителей, капитала и труда, для обеспечения конкурентоспособности угольного разреза необходимо постоянно повышать эффективность и безопасность производства. Это требует изменения параметров разреза как горнотехнической системы, чему должна предшествовать разработка соответствующих проектных и технико-технологических решений.
Существующие нормы проектирования производственных процессов основаны на «Единых нормах выработки на открытых горных работах» и ориентированы на среднеотраслевые показатели производительности оборудования. Между тем практика работы разрезов показывает, что их высокая конкурентоспособность и инвестиционная привлекательность обеспечиваются при уровне производительности оборудования и труда персонала, в 2-2,5 раза превышающем среднеотраслевые показатели.
В связи с этим возникает необходимость разрабатывать проекты как вновь создаваемых, так и действующих разрезов на основе таких параметров горных работ, технологических схем и стандартов производственных процессов, которые обеспечат достижение заданного уровня производительности и безопасности труда, а также возможность его дальнейшего повышения.
Разработка комплекса решений по формированию разреза нового технико-технологического уровня как на стадии проектирования, так и при его эксплуатации является актуальной научно-практической задачей, решение которой имеет существенное значение для угольной промышленности России. Это обусловило цель и задачи диссертационного исследования.
Цель работы – разработка комплекса решений по формированию угольного разреза нового технико-технологического уровня, обеспечивающего высокий уровень эффективности и безопасности производства и возможность его дальнейшего повышения.
Идея – параметры угольного разреза нового технико-технологического уровня определяются исходя из технологически возможного функционального времени работы горно-транспортного оборудования.
Объект исследования – угольный разрез с карьерным автомобильным транспортом.
Предмет исследования – связь технико-технологических параметров угольного разреза с эффективностью и безопасностью его деятельности.
Основные задачи исследования:
1. Обосновать необходимость формирования угольного разреза нового технико-технологического уровня и раскрыть содержание этого понятия.
2. Обосновать параметры угольного разреза нового технико-технологического уровня.
3. Выявить влияние параметров угольного разреза на эффективность и безопасность его деятельности.
4. Сформировать комплекс решений, обеспечивающий создание угольного разреза нового технико-технологического уровня.
5. Опробовать комплекс решений в практической деятельности угольных разрезов и оценить социально-экономические результаты.
Положения, выносимые на защиту:
-
Разрез нового технико-технологического уровня характеризуется высокой концентрацией и технологичностью горных работ, оборудованием большой единичной мощности, эксплуатируемым с показателем функционального времени работы более 500 ч в месяц по типовым технологическим схемам и стандартам в рабочих зонах рациональной конструкции (п. 3 Паспорта специальности 25.00.21 «Теоретические основы проектирования горнотехнических систем»).
-
Требуемая концентрация и технологичность горных работ обеспечивается при следующих параметрах рабочих зон разреза: для ведения вскрышных работ экскаваторами-мехлопатами при погрузке в автотранспорт удельная площадь рабочей зоны на каждый кубометр емкости ковша должна составлять в месяц 3,0-3,5 тыс. м2/м3; экскаваторами-драглайнами – 0,7-1,0 тыс. м2/м3; для ведения добычных работ гидравлическими экскаваторами с обратной лопатой – 5,5-8,5 тыс. м2/м3 (п. 9 Паспорта специальности 25.00.22 «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»).
-
При обеспечении соответствующих параметров рабочих зон среднечасовое количество рабочих циклов для электрических экскаваторов-мехлопат на вскрышных работах должно составлять 80-85 циклов/ч, экскаваторов-драглайнов – 45-55 циклов/ч, карьерных автосамосвалов – 2,0-2,2 цикла/ч,
колесной бульдозерной техники на зачистке забоев и гусеничной на отвале –
25-30 циклов/ч, гидравлических экскаваторов на добыче угля – 95-100 циклов/ч (п. 9 Паспорта специальности 25.00.22 «Геотехнология (подземная,
открытая и строительная)»). -
Формирование угольного разреза нового технико-технологического уровня, соответствующего возрастающим требованиям к эффективности и безопасности производства, достигается в результате разработки и реализации комплекса решений на основе изменения норм проектирования. Комплекс решений предусматривает высокий уровень функционального времени работы оборудования и формирование горнотехнической системы с параметрами, обеспечивающими работу соответствующего комплекта основного и вспомогательного оборудования на требуемом уровне функционального времени (п. 2 Паспорта специальности 25.00.21 «Теоретические основы проектирования горнотехнических систем», п. 9 Паспорта специальности 25.00.22 «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»).
Научная новизна работы:
-
Предложены критерии для определения технико-технологических параметров угольного разреза нового уровня: технологический максимум функционального времени работы горного и транспортного оборудования, максимум функционального соответствия основного и вспомогательного оборудования, минимум транспортной работы.
-
Обоснованы показатели угольного разреза нового уровня, обеспечивающие не менее 500 ч функциональной работы оборудования в месяц: единичная мощность горно-транспортного оборудования, соотношение вскрышных и добычных забоев, удельная площадь рабочей зоны и удельный объем бурения на каждый кубометр емкости ковша, – которые необходимо учитывать на стадии проектирования и достигать их запланированных значений при эксплуатации разреза.
-
Выявлена зависимость безопасности выполняемых в рабочей зоне работ от уровня стандартизации производственного процесса, характеризуемого долей функционального времени работы в календарном фонде времени.
-
Установлена зависимость себестоимости вскрышных и добычных работ от технико-технологических параметров рабочей зоны угольного разреза.
Личный вклад автора состоит в обосновании критериев, определении показателей и разработке методики расчета параметров угольного разреза нового технико-технологического уровня; выявлении влияния параметров на эффективность и безопасность функционирования разреза.
Практическое значение работы состоит в том, что результаты исследования могут быть использованы при проектировании угольных разрезов нового уровня, главным образом, при планировании их технико-технологических параметров, а разработанные типовые технологические схемы и стандарты – при совершенствовании функционирования действующих угольных разрезов.
Методы исследования. В работе использованы методы системного, структурно-функционального и факторного анализа, научного обобщения, математической статистики, экспертных оценок, графического моделирования.
Обоснованность и достоверность научных выводов и рекомендаций подтверждаются их соответствием данным практики и положительными результатами внедрения разработанного комплекса решений; достаточным объемом экспериментальных исследований и оценкой результатов по критериям математической статистики; широкой промышленной апробацией результатов исследований.
Реализация выводов и рекомендаций. Разработанный комплекс решений используется при совершенствовании организации производственных процессов в ОАО «Разрез Тугнуйский» и на предприятиях ОАО «СУЭК».
Апробация работы. Результаты исследований и основные научные положения работы докладывались на научных семинарах и научно-технических советах предприятий ОАО «СУЭК» (г. Москва, 2009-2013 гг.), ООО «НИИОГР» (г. Челябинск, 2010-2013 гг.), ИГД УрО РАН (г. Екатеринбург, 2013 г.), ФГБОУ «МГТУ» (г. Магнитогорск, 2013 г.).
Публикации. Основные результаты диссертации отражены в 9 научных публикациях общим объемом 3,6 п.л., все – в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и содержит 146 страниц машинописного текста, 52 рисунка, 29 таблиц, список использованных источников из 145 наименований.
