Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ состояния шахтного фонда угольных компаний России
1.1. Современные принципы и тенденции развития угольного] производства 8-16
1.2. Состояние угольной отрасли и рынок угля 17-23
1.3. Концептуальные и внутриотраслевые аспекты развития угольного сектора экономики России 24-29
1.4. Цель, идея и задачи исследований 30
Выводы 31
ГЛАВА 2. Анализ направлений развития технологических систем угольных шахт
2.1. Анализ практических и теоретических исследований в области выбора направлений развития шахтного фонда 32-35
2.2. Стратегические направления повышения конкурентоспособности угольной отрасли 36-52
2.3. Направления развития шахтного фонда 53-60
Выводы 61
ГЛАВА 3. Разработка методики оценки качества функционирования технологических систем угольных шахт
3.1. Базовая концептуальная модель оценки 62-70
3.2. Квалиметрический подход при формировании интегрального показателя оценки технологических систем действующих угольных шахт 71-89
3.3. Последовательность анализа интегральных показателей, разработка алгоритма принятия решений по развитию технологических систем
действующих угольных шахт 90-109
Выводы
ГЛАВА 4. Обоснование проектных технологических решений по реконструкции ш.октябрьская
4.1. Общие положения и краткая характеристика действующей шахты. 111 118
4.2. Основные проектные технологические решения по реконструкции .Октябрьская 119-133
4.3. Определение предельных точек в развитии технологии шахты 134-164
Выводы 165
Заключение 166-169
Список литературы
- Концептуальные и внутриотраслевые аспекты развития угольного сектора экономики России
- Стратегические направления повышения конкурентоспособности угольной отрасли
- Квалиметрический подход при формировании интегрального показателя оценки технологических систем действующих угольных шахт
- Основные проектные технологические решения по реконструкции .Октябрьская
Введение к работе
Актуальность работы
Современное состояние шахтного фонда угольных компаний России характеризуется трансформационными процессами и изменением структуры шахтного фонда, в связи с чем меняются и методологические подходы к определению эффективности функционирования технологических систем угольных шахт с учетом развития возможностей использования финансового рынка, включая организационные и инвестиционные аспекты этого процесса.
Разработка целостной концепции выбора и обоснования направлений развития технологических систем действующих угольных шахт обусловлена особенностями и высокой инерционностью отрасли, недостатками в управлении, которые имели место на протяжении весьма длительного времени. Одним из проявлений указанной сложности является высокая потребность в инвестициях на фоне их хронической недостаточности и нерационального использования имеющихся ресурсов. Как правило, основным критерием эффективности работы угледобывающей отрасли многие годы являлись объемы производства при значительной абстрагированности от «цены» ошибок из-за несвоевременного технического перевооружения и модернизации, реконструкции технологических систем угольных шахт, необоснованных изменений в структуре шахтного фонда, игнорирования поэтапности их совершенствования и приоритетных направлений повышения уровней безопасности производства и полноты использования ресурсного потенциала.
В связи с этим одной из основных и актуальных целей совершенствования и оптимизации структуры шахтного фонда является разработка алгоритма моделирования развития технологических систем угольных шахт за счет управления инвестиционными ресурсами по интегральным критериям инвестиционной привлекательности. При этом учитывается специфика развития технологических систем угольных шахт под влиянием природных (совокупность горно-геологических условий) и индустриальных факторов (структура шахтного фонда, уровень технической оснащенности технологии и организации производственно-хозяйственной деятельности).
В целях обеспечения сопоставимости и адекватности полученных результатов в качестве объектов исследований выбраны технологические системы угольных шахт, отрабатывающих угольные пласты пологого падения.
В ходе исследований задачи, позволяющие реализовать единый алгоритм достижения поставленной в диссертации цели, формулируются следующим образом:
- оценка современного состояния, тенденций и направлений развития научно-технического прогресса в технологии подземной добычи угля;
- обобщение и анализ проблем научного обоснования выбора и формирования принципиальных направлений развития технологических систем угольных шахт при обеспечении принятия инвестиционных решений;
- комплексное обоснование и структурно-системное представление методики оценки, анализа и мониторинга функционирования технологических систем угольных шахт с учетом принципов формирования интегрально-детального топологического прообраза угольной шахты;
- разработка научно-методического обеспечения оценки условий, результатов работы и финансового состояния угольных шахт, направленного на реализацию производственно-технологических аспектов развития их технологических систем;
- разработка рекомендаций по практическому использованию результатов исследований при разработке сценариев их реализации, программ и планов перспективного развития горных работ.
Целью диссертации является разработка методических положений оценки технологии действующих угольных шахт, формирующих основу развития технологических систем разработки пологих угольных пластов в конкурентной рыночной среде.
Идея работы заключается в реализации алгоритма комплексной оценки технологических систем угольных шахт, основанной на принципах квалиметрии и формирования интегрально-детального прообраза угледобывающего предприятия с целевой направленностью обоснования и реализации производственно-технологических аспектов направлений развития.
Методы исследований: в работе был задействован комплекс современных методов, включающий методы статистического анализа и научное обобщение аналитических и практических исследований в данной области, логический и структурный анализ, методы квалиметрии и теории принятия сложных решений, технико-экономический анализ, системный и структурно-функциональный анализ результатов производственно-хозяйственной деятельности угольных шахт, методы теории полезности, теории игр, экспертных оценок.
Основные научные положения, разработанные лично соискателем:
1. Основополагающим компонентом научно-методического обеспечения обоснования направлений развития технологических систем угольных шахт, разрабатывающих пласты пологого падения должны являться методы теории принятия сложных решений и квалиметрии, предусматривающих формирование интегрально-детального прообраза угольной шахты в виде интегральных функционалов оценки условий, результатов работы и финансового состояния угледобывающих предприятий, обладающей возможностью корректной адаптации к изменяющимся условиям среды функционирования с учетом принятия инновационных решений.
2. Единая стратегия решения задачи системной оценки технологии действующих угольных шахт реализуется путем позиционирования угледобывающего предприятия с установлением структуры соотношений количественных величин интегральных показателей, формирующих определенное направление развития, причем определенная степень их разбалансированности указывает на резерв совершенствования, возможность повышения технико-экономической эффективности производства.
3. Использование интегральных функционалов обеспечивает повышение уровня объективности и надежности принятия технологических и технических решений по развитию шахтного фонда и предполагает ориентирование угольных компаний на поэтапное осуществление оптимизации его структуры и выделения инвестиций на преобразования технологических систем угольных шахт, тесно связанных с изысканием резервов их совершенствования.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- предложены научно-методические аспекты формирования процедуры обоснования направлений развития технологических систем разработки пологих угольных пластов, основанные на реализации интегрального подхода к их обоснованию;
- предложен комплексный подход к обоснованию направлений развития технологических систем угольных шахт, базирующийся на учете всех уровней оценки, при реализации которых обеспечивается оптимизация их структуры в сложившейся экономической среде;
- разработана методика комплексной оценки, анализа и мониторинга технологических систем угольных шахт, предусматривающая возможность выбора направлений их развития с учетом современных тенденций развития научно-технического прогресса, принципов и закономерностей формирования угольного производства.
Научное значение работы заключается в разработке системы методических рекомендаций, представленной в виде методики реализации концептуального подхода к выбору и обоснованию направлений развития технологических систем угольных шахт в конкурентных условиях, являющихся основой повышения их технико-экономической эффективности.
Практическое значение работы заключается в разработке рекомендаций по выбору и обоснованию направлений развития технологических систем разработки пологих угольных пластов, направленных на оптимизацию и обеспечивающих конкурентоспособную сбалансированную структуру шахтного фонда угольных компаний в современных условиях хозяйствования.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
- масштабностью объектов исследований и анализом представительного объема статистической информации, характеризующей условия и результаты работы, финансовое состояние 20-ти угольных шахт Кузнецкого угольного бассейна, разрабатывающих угольные пласты пологого падения;
- корректностью исходной постановки задач исследований и использованием современных эффективных научных методов (методы теории принятия сложных решений, квалиметрии, теории полезности, теории игр и др.);
- адекватностью результатов исследований реальным решениям по изменению структуры шахтного фонда угольных компаний;
- положительным опытом внедрения рекомендаций по выбору и обоснованию направлений развития технологических систем угольных шахт компании «СУЭК-Кузбасс» в г.Ленинск-Кузнецкий.
Реализация работы. Научные и практические результаты работы прошли проверку и рекомендованы к использованию при обосновании направлений развития технологических систем угольных шахт, программ и планов краткосрочного и перспективного развития горных работ в филиале СУЭК в г. Ленинск-Кузнецкий.
Результаты исследований автора также широко используются в учебном процессе МГГУ при подготовке дипломированных специалистов по направлению 130400 «Горное дело».
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и получили одобрение на семинарах и конференциях в ИГД им. А.А. Скочинского, Московском государственном горном университете на кафедре «Подземная разработка пластовых месторождений» (2011-2013 гг.).
В 2010-2013 гг. основные положения диссертации докладывались в МГГУ на научном симпозиуме «Неделя горняка».
Публикации. По теме диссертации опубликованы 10 научных статей, в том числе 2 - в международных изданиях и 5 - в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит список литературы из 76 наименований, 51 рисунок и 27 таблиц.
Концептуальные и внутриотраслевые аспекты развития угольного сектора экономики России
Уголь жизненно важен для мировой экономики: это основное топливо для генерации электроэнергии, транспорта и производства стали. Россия - крупный игрок на мировом угольном рынке, ей принадлежит 18% мировых угольных запасов. Российские угольные компании располагают крупными, высококачественными запасами, а производственные расходы являются конкурентными, что делает некоторые из этих предприятий интересными инвестиционными идеями. Основу топливно - энергетического баланса страны в настоящее время составляют органические виды топлива, и среди них каменные и бурые угли. Этот вид сырьевых энергетических ресурсов располагает всеми потенциальными возможностями для его дальнейшего освоения и использования, и особенно в России, обладающей необходимыми объемами угля, развитой производственной базой и инфраструктурой для добычи и переработки, исторически сложившимися торговыми связями и энергетическими коридорами. В недрах России сосредоточено около 4 трлн. тонн прогнозных запасов, это составляет примерно 30% от мировых запасов, что гораздо больше, чем в любой другой стране мира.
Наиболее интенсивно разработка угля ведется в Сибири, здесь размещаются крупнейшие угольные бассейны. Кузнецкий угольный бассейн (Кузбасс) -одно из крупнейших угольных месторождений мира - располагается на юге Западной Сибири на территории Кемеровской области. На территории бассейна 58 шахт и более 30 разрезов. По качеству угли Кузбасса относятся к числу лучших углей. Преобладающая мощность пластов угля от 1,3 до 4,0 м, но имеются пласты до 30 м. Максимальная глубина угольных шахт не превышает 500 м (средняя - 200 м). Минусинский угольный бассейн в Республике Хакасия. По оценкам геологов, запасы угля на данной территории составляют 2,7 млрд. тонн. Добыча угля в бассейне ведется в разрезах и шахтах.
Перспективны два крупнейших месторождения в труднодоступных районах Восточной Сибири. Эльгинское месторождение, находящееся на юго-востоке Республики Саха (Якутия) в 415 км к востоку от города Нерюнгри, является наиболее перспективным для открытой разработки. Площадь месторождения составляет 246 км. Эльгинский уголь с помощью специальной технологии можно обогатить, что позволит получить продукт, отвечающий мировым стандартам. Элегестское месторождение в Республике Тува обладает запасами около 20 млрд. тонн. Большая часть запасов (около 80%) находится в одном пласте толщиной 6,4 м. Наибольшей мощности добыча угля здесь должна достигнуть примерно в 2012 году.
Мировое потребление угля вырастет благодаря долгосрочному спросу, локомотивом которого выступает Азия. На уголь приходится 27% мирового спроса на первичные энергоносители, что делает его вторым по важности топливом после нефти. По оценке МЭА, спрос на уголь в период до 2030 г. будет расти быстрее, чем на другие энергоносители - со среднегодовым темпом 1,9% /с 4 548 млн тонн у.т. в 2007 г. до 9 980 млн тонн у.т./. В большинстве своем источником прогнозируемого роста спроса станет Азия, прежде всего, - Китай и Индия.
После крупной аварии на японской АЭС Фукусима в апреле 2011 г. многие азиатские и европейские страны начали пересматривать свои подходы к использованию атомной энергетики в пользу традиционных источников топлива, таких как уголь и газ. Непосредственно после аварии Xstrata подписала годовой контракт на поставку энергетического угля японской Chugoku Electric Power по $130 за тонну, что на 30% выше, чем годом ранее /и выше пика, достигнутого в 2008 г. - $125/.
Восстановление российского угольного сектора после кризиса продолжалось в 2011 г. В соответствии с информацией Металл Эксперта, в минувшем году добыча угля в России достигла 336 млн тонн /+5% в годовом сопоставлении/ против докризисного пика 326 млн тонн /2008 г./. Добыча энергетического угля увеличилась на 7% до примерно 265 млн тонн. Однако добыча коксующегося угля сократилась на 5% в годовом сопоставлении до 60 млн тонн ввиду уменьшения добычи на шахте "Распадская", которая пока так и не восстановилась в полной мере после аварии в 2010 г.
Наводнения в феврале 2011 г. негативно отразились на добыче угля в Австралии, которая является второй в мире страной-экспортером - это привело к повышению цен на коксующийся уголь до $367 за тонну. События на АЭС Фукусима спровоцировали повышенный спекулятивный спрос на энергетический уголь. Затем цены начали снижаться. В начале 2012 г. Австралия пережила новые наводнения, хотя и не такие сильные, как годом ранее. Информагентства сообщили о повышении уровня вод в отдельных частях Квинсленда в начале февраля, что привело к наиболее масштабной эвакуации в истории страны. Повышенный риск крупных наводнений в Австралии обеспечит поддержку ценам на коксующийся и энергетический уголь в краткосрочной перспективе.
Угольной отрасли России для того, чтобы быть конкурентоспособной на мировом рынке, уже к 2020 г. необходимо реализовывать инновационные проекты с целью увеличения производительности труда не менее, чем в 3-5 раз.
В новых условиях ранее применяемые методы повышения эффективности работы отрасли не приведут к необходимым результатам. Главное направление повышения её эффективности предусматривает переход к созданию и применению новых технологий в процессах добычи и переработки угля, без которых невозможно будет даже удержать, а не то, чтобы нарастить объёмы добычи и поставок угля на внутренний и внешний рынки в условиях жёсткой конкурентной борьбы в мире. Российским угольщикам трудно конкурировать с угольщиками Австралии и США, транспортные издержки которых составляют соответственно $10,3 и $40 на тонну против $63-$65 у наших. К этому добавляется отсутствие крупных грузовых портов. В результате портовые сборы у нас составляют $15-$20 на тонну, в то время как в Австралии $4. Себестоимость добычи у наших основных конкурентов по данным официальной статистики составляет $30-$35 за тонну, в то время как у нас $130-$ 132. В результате перспективным для наших предприятий остается только экспорт кокса.
Существуют ли резервы повышения производительности труда в угольной промышленности России за счет роста объемов инвестиций в основной капитал и основных фондов?
Анализ полученной зависимости производительности труда 111111 по добыче угля от годовых инвестиций в основной капитал угольной промышленности России (рис. 1.1а) и от объёмов её основных фондов (рис. 1.16) подтверждает [1], что отрасль находится в точке «невозврата», при которой дальнейшее повышение эффективности производства за счёт роста объёмов производственных фондов и инвестиций уже неэффективно. Поэтому, в угольную промышленность России необходимо вкладывать преимущественно те инвестиции, которые могут привести к повышению производительности труда не менее, чем в 3-5 раз. По оценкам экспертов, сейчас инвестиции в угольную отрасль составляют $2 млрд. в год при необходимых $ 4 млрд.
Инновационные проекты в угольной промышленности России, которые могут существенно привести к повышению производительности труда в отрасли, подразделены на проекты в следующих областях: геологоразведки, добычи, переработки и транспортировки угля, а также технологической и экологической безопасности.
Стратегические направления повышения конкурентоспособности угольной отрасли
Основные направления развития отдельных шахт и шахтного фонда фокусируются вокруг следующих форм [43] (рис.2.2.).
Новое строительство предусматривает возведение комплекса объектов (основного, подсобного и обслуживающего назначения) вновь создаваемых предприятий, осуществляется на новых площадках в целях получения новой производственной мощности. Новое шахтное строительство направлено, в основном, на поддерживание уровня добычи путем замещения выбывающих шахт, отрабатывавших запасы угля, и в принципе - на расширение производства. Следует отметить, что новое строительство - весьма капиталоемкое мероприятие из-за необходимости вскрытия глубоких горизонтов с весьма сложными горно-геологическими условиями. Оно ориентировано, в основном, на собственные инвестиции и в связи с ограниченными финансовыми возможностями растягивается на долгие годы (иногда более 10-15 лет). К этому примыкает также длительный период освоения проектных мощностей. Естественно, в проекты закладывается новейшее оборудование, иногда даже находящееся в стадии разработки. Однако к моменту ввода шахты в эскплуатацию оно, как правило, устаревает. Таким образом, по крайней мере до сих пор, новое шахтное строительство обеспечивало экстенсивный, фондоемкий путь развития. Это направление не может быть отброшено в связи с ориентацией на дальнюю перспективу, однако с точки зрения мобильного обновления и развития шахтного фонда оно нереально, тем более, что в настоящее время продолжают закрываться малорентабельные и неперспективные шахты, что также требует крупных инвестиций.
Расширение действующих предприятий включает в себя строительство дополнительных производств на действующем предприятии, а также строительство новых или расширение существующих отдельных цехов и объектов на территории действующих предприятий или примыкающих к ним площадках в целях создания дополнительных или новых производственных мощностей. На действующих угольных шахтах к расширению также относят комплекс строительных и горных работ по подготовке к эксплуатации новых отдельных блоков или участков месторождений Передача нагрузки закрываемой шахты перспективным шахтам Диверсификация (перепрофилирование) территории и ликвидируемых фондов Рис.2.2. При этом они технически связаны с основным предприятием (расположенным в границах горного отвода этого предприятия или при мыкающего к нему) и обеспечивающих прирост мощности всего предприятия. Реконструкция действующих предприятий представляет собой переустройство существующих цехов и объектов основного, подсобного и обслуживающего назначения, как правило, без расширения имеющихся зданий и сооружений основного назначения. Такое переустройство связано с совершенствованием производства и повышением его технико-экономического уровня и осуществляется по комплексному проекту на реконструкцию предприятия в целом для увеличения производственных мощностей, улучшения качества и изменения номенклатуры продукции, в основном, без увеличения численности работающих при одновременном улучшении условий их труда и охраны окружающей среды. К реконструкции действующих предприятий в угольной промышленности относят также: работы на действующих шахтах с частичным или полным переустройством технологических комплексов, расширение или реконструкцию отдельных зданий и сооружений основного назначения и строительство новых объектов подсобного и обслуживающего назначения на существующей или новой площадке в границах горного отвода; объединение нескольких шахт и их полей (горных отводов) с созданием единой системы капитальных и подготовительных выработок и единого технологического комплекса поверхности, обеспечивающее увеличение производственной мощности предприятия или улучшение его технико-экономических показателей; подготовку новых горизонтов на шахтах, выполняемую в целях поддержания или прироста установленной мощности угледобывающего предприятия.
При этом в наименовании проекта, как правило, указывают "реконструкция с целью прироста мощности" или "реконструкция с целью поддержания мощности". Реконструкция действующих шахт с прирезкой запасов, объединением мелких шахт или без этих последних мероприятий направлена главным образом на обновление пассивной части основных фондов, однако к ней приурочивается и техническое перевооружение производственных процессов. Это более мобильное, но также весьма капиталоемкое мероприятие. Около 80% шахт не реконструировалось уже более 20 лет1. Реконструкция в подавляющем большинстве случаев не обеспечивал прироста добычи угля, что прямо приводило к снижению фондоотдачи. Экономическая эффективность реконструкции не подтверждалась надежными расчетами, тем более, что в части методологии таких расчетов в науке много разногласий. Аналогичное положение и с подготовкой новых горизонтов на шахтах с крутыми пластами, которая нередко квалифицировалась как реконструкция.
Техническое перевооружение действующих предприятий комплекс мероприятий по повышению технико-экономического уровня отдельных производств, цехов и участков на основе внедрения передовой техники и технологии, механизации и автоматизации производства, модернизации и замены устаревшего и физически изношенного оборудования новым, более производительным. На действующих угольных шахтах к техническому перевооружению относят; комплекс работ на действующих горизонтах угольных шахт с установкой более производительного добычного, проходческого, горно-транспортного и другого оборудования, обеспечивающего прирост мощности или улучшение технико-экономических показателей предприятий; мероприятия по внедрению новых, более прогрессивных систем отработки пласта, блока, участка действующего горизонта, видов транспортных и погрузочных средств, сооружение закладочных комплексов; увеличение производительности (пропускной способности) технологических звеньев, ликвидацию "узких мест"; мероприятия по улучшению условий труда, техники безопасности, промсанитарии и другие мероприятия по совершенствованию действующего производства.
Техническое перевооружение угольных шахт иногда в сочетании с упорядочением горного хозяйства прямо направлено на обновление активной части основных фондов. Комплекс соответствующих мероприятий, как правило, планируется и осуществляется ежегодно за счет собственных средств угледобывающих предприятий. Его эффективность зависит от многих факторов и мероприятий, как технического, так и экономического характера, значительная часть которых может быть осуществлена в короткие сроки и без крупных капиталовложений.
Таким образом, новое строительство и расширение действующих предприятий всегда направлены на создание новых производственных мощностей, реконструкция предусматривает наращивание мощностей в большинстве случаев, а при техническом перевооружении, как правило, мощности остаются постоянными или увеличиваются незначительно. 5.Поддержание действующих мощностей включает мероприятия, связанные с постоянным возобновлением выбывающих в процессе производственной деятельности основных фондов без изменения установленной мощности по добыче или переработке полезных ископаемых, в том числе подготовку отдельных участков на шахтах, проведение отдельных горных выработок, мероприятия по расконсервации запасов, строительство и расширение хвосто-хранилищ, отвалов породы, зданий подъемных машин и других зданий и сооружений, осушение шахтных полей, защиту горных выработок от прорыва подземных вод, замену выбывшего оборудования на оборудование аналогичного технического уровня. Совершенствование горного хозяйства шахт по сравнению с реконструкцией является более ограниченным и локальным мероприятием и осуществляется за счет собственных средств угольных компаний.
Квалиметрический подход при формировании интегрального показателя оценки технологических систем действующих угольных шахт
Общеизвестно, что принципиальная сущность методологии поэтапного обновления технологических систем действующих угольных шахт заключается в определении для конкретных основных технологических звеньев и шахты в целом длительности эффективной эксплуатации («долгожития»), по истечении в силу ряда объективных и субъективных причин которой параметры соответствующих технологических звеньев обновляются с повышением пропускной способности, надежности, объемов добычи угля и снижением экономических издержек на процесс угледобычи [72].
Учитывая развитие научно-технического прогресса в области развития техники и технологии угледобычи в настоящее время начинает меняться и сама парадигма технологии угледобычи в сторону комплексного освоения недр и переработки исходного сырья.
Статистическими исследованиями установлено, что длительность эффективной эксплуатации конкретных вариантов технологических схем («долгожитие») составляет в среднем 10-20 лет. Эта величина вместе с глубиной прогнозирования и определяет длительность этапа эксплуатации Тэ.п., по истечении которого должно происходить их развитие с тем, чтобы поддерживать производственно-экономические результаты на соответствующем уровне конкурентоспособности.
В общем представлении под этапом эксплуатации базовых технологических параметров шахты следует понимать определенный период времени, в течении которого с использованием определенных технических средств и технологии отрабатывается определенная часть запасов шахтного поля, имеющая пространственные границы: пласт, блок, крыло, горизонт, - в итоге этап эксплуатации ассоциируется с объемом запасов угля, извлекаемых в течении одного, другого, третьего... этапа работы угледобывающего предприятия.
В смысловой интерпретации один этап в развитии шахты представляется частью шахтного поля с объемом промышленных запасов:
При этом предпочтение должно отдаваться таким пространственно планировочным формам технологических систем шахт, таким конструктивным технологическим решениям, и это является основополагающим, которые в наибольшей степени обладают динамической управляемостью и адаптацией с наименьшими затратами средств и времени, насколько отдельные элементы технологической схемы шахты, принятые на первом этапе ее эксплуатации, окажутся пригодными, эффективными в составе технологической системы на втором этапе (и на последующих).
Определение параметров шахты и парадигмы отработки запасов на следующем этапе выливается в задачу оптимального согласования технологических и технических решений и имеющихся фондов законченного этапа с прогрессивными тенденциями и закономерностями в развитии техники и технологии в будущем.
Этапы согласования развития технологической системы существуют и претерпевают изменения до тех временных пор, пока не будут отработаны все запасы шахтного поля. Таким образом, создаются условия для динамической оптимизации параметров шахты как единого процесса предельного улучшения результирующих показателей шахты в период эксплуатации активной и пассивной частей основных фондов. Анализ на данном этапе работы основных технологических звеньев производства: очистных и подготовительных работ, подъема, системы транспорта, вентиляции, водоотлива, технологического комплекса поверхности и других основных звеньев позволяют наметить меры и решения, обеспечивающие необходимые и достаточные требования развития шахты на последующем этапе.
Таким образом, метод поэтапного развития предусматривает конструирование и видоизменение технологии угольной шахты как развивающейся системы с оптимальным управлением в течение всего срока службы.
Тем не менее, необходимость достаточно крупных финансовых вложений для повышения технологического, технического, экологического и социально-экономического уровней шахт стала непреодолимым препятствием поэтапного обновления шахтного фонда, обновления параметров шахт.
Учитывая вышеизложенное, блок-схема алгоритма системно-интегральной оценки технологии действующих угольных шахт и выбора направлений развития технологических систем угольных шахт включает этап выявления необходимости проведения изменений в технологической системе, который предлагается определять при помощи оценки пороговых значений и предельных точек в развитии технологии шахты (метод критической предельной точки).
Согласно исследований [73], этапы развития шахты и точки модернизации с учетом различных технических уровней технологических схем (поэтапная модернизация технологии шахты) графически могут быть представлены следующим образом (рис.4.1).
Согласно данным исследованиям и теории развития систем у технологических систем угольных шахт имеются предельные точки развития, после достижения которых резко уменьшается их технико-экономическая эффективность, что однозначно приводит к необходимости их реорганизации и модернизации. Логика определения момента модернизации технологии
Данный метод основан на анализе и сопоставлении поведения затрат и прибыли в зависимости от объемов добычи угля в различное время функционирования технологической системы шахты. Использование данного метода основано на постулате неизбежной реконструкции, модернизации и преобразования технологических систем с целью ликвидации «узких мест» в угледобьше для эффективного развития шахтного фонда. Базисный аспект данного метода заключается в определении момента времени, когда наблюдается явная тенденция превышения предельных затрат над предельными доходами предприятия и эта тенденция будет прогрессировать в ближайшей перспективе. Методология данного метода предопределяет исследование функций с помощью производных [74,75] и определения
Основные проектные технологические решения по реконструкции ш.Октябрьская
Производственная мощность шахты в этот период составляет 3000 тыс.т угля в год; после доработки запасов по пласту Полысаевскому-1 остается один механизированный комплекс по пласту Надбайкаимскому, который переходит в восточный блок и отрабатывает запасы в течении трех лет. Производственная мощность шахты поддерживается одним очистным и четырьмя подготовительными забоями; после отработки запасов восточного блока пласта Надбайкаимского механизированный комплекс переходит в западный блок, где отрабатываются лавы №№ ИЗО, 1128 и 1132, производственная мощность сохраняется на уровне 3000 тыс.т угля в год; далее в течении двух лет отрабатываются запасы в южном блоке пласта Надбайкаимского, после их доработки горные работы полностью переходят на пласт Байкаимский;
Для крепления уклонов, выемочных штреков и прочих пластовых выработок применяется сталеполимерная анкерная крепь, в состав которой входит: анкеры типа АСП-1, верхняки из швеллера №8(10), металлическая решетчатая затяжка размером 1x0,5м и химампулы АКЦ1-330 (или аналогичные). Форма поперечного сечения проводимых пластовых выработок - прямоугольная.
Темпы проведения выработок принимаются на уровне: 1. Забои, оборудованные комбайнами ГПКС: - выемочные штреки - 200-250 м/мес; - уклоны, разрезные печи, монтажные камеры - 100-150 м/мес. 2. Забои, оборудованные комбайнами СМ-130К: - выемочные штреки - 250 -300 м/мес; - уклоны, разрезные печи, монтажные камеры -150-200 м/мес. Темпы проведения выработок принимаются с учетом времени на монтаж и перемонтаж оборудования, разделки и крепления камер и сопряжений.
Исходя из принятых темпов, составлен график проведения подготовительных выработок на 8 лет работы шахты в соответствии с календарным планом развития добычи. Согласно этому графику проведение подготовительных выработок и воссоздание очистного фронта планируется осуществлять следующим образом: первоначально в течении двух лет по пласту Полысаевскому-1 производится подготовка лав №№ 9100, 9101 и 9102. По пласту Надбайкаимскому подготавливаются в западном блоке лавы 1124 и 1126. В этот период осуществляется подготовка восточного блока пласта Надбайкаимского, проходятся три магистральных штрека. Общее количество забоев в этот период составляет: по пласту Полысаевскому-1 -1-2 забоя, по пласту Надбайкаимскому - 4-5 забоев. далее подготовка горных выработок пласта Полысаевского-1 заканчивается, а по пласту Надбайкаимскому для воссоздания очистного фронта остаются 5 подготовительных забоев. далее количество подготовительных забоев по пласту Надбайкаимскому снижается до четырех. в течении двух лет для воссоздания очистного фронта по пласту Надбайкаимскому достаточно иметь два подготовительных забоев.
Для своевременной подготовки запасов и воссоздания линии очистного фронта необходимо проходить от 8770 м до 13875 м подготовительных выработок ежегодно. Объем проведения подготовительных выработок на 1000 т добычи составляет 3,0-5,3 м.
Надбайкаимскому - в районе пересечения наклонного квершлага с осевыми штреками - осевого водоотлива пл. Надбайкаимского. Данный водоотлив предусматривается оборудовать пятью насосными агрегатами ЦНС 300/180. Водоприток из водоотлива предусматривается выдавать по трубопроводу в выработки гор.-100 м, по которым вода самотеком будет поступать в главный водоотлив гор.-100 м.
При этом, учитывая увеличивающуюся нагрузку на главный водоотлив его предусматривается расширить, построив для этого главный водоотлив №2 в околоствольном дворе клетевого ствола. Данный водоотлив предусматривается оборудовать пятью насосными агрегатами ЦНС 300x360. Водоприток из главного водоотлива №2 предусматривается выдавать по трубопроводу на поверхность через клетевой ствол в существующие очистные сооружения.
Подземный транспорт Принятая схема вскрытия и подготовки шахтного поля предопределила выбор основного и вспомогательного видов подземного транспорта.
Проектом для обеспечения выдачи всей добычи шахты на уровне 3000 тыс.т горной массы в год предусматривается полная конвейеризация процесса доставки угля от забоя до поверхности с использованием существующей и проектируемой конвейерной линии. Технологическая схема транспортировки угля представлена на рис. 4.12.
Конвейерный транспорт Расчет эксплутационной нагрузки на существующую и проектируемую конвейерную линию шахты выполнен по программе ИГД им.А.А.Скочинского. Расчет конвейерного транспорта в настоящем проекте был выполнен на II период ведения горных работ. Отработка лавы №1125 и проходка спаренными забоями: вентиляционного 1121 и конвейерного 1123
В настоящем проекте для обеспечения выдачи всей добычи шахты на уровне 3000 тыс.т горной массы в год предусматривается увеличение мощности приводов до 1000-1500 кВт и скорости движения ленты до 3,15 м/с на всех магистральных конвейерах.
Места установки, основные технические и расчетные параметры принятых проектом конвейеров по расчетному периоду приводятся в таблице 4.12. Схема конвейерного транспорта на 2 период эксплуатации шахты представлена на рис.4.13.
Вспомогательный транспорт Транспортирование грузов и материалов с поверхности предусматривается по клетевому стволу №2. По выработкам основного рабочего гор.-100 м доставка грузов осуществляется при помощи электровозов. По выработкам отрабатываемых пластов - Полысаевского 1 и Надбайкаимского в качестве вспомогательного транспорта применяются подвесные монорельсовые дизелевозы. Для повышения мобильности и надежности работы вспомогательного транспорта используются монорельсовые дизелевозы ЛСП-70ДО и ДЗЛ-ПОФ.
Спуск людей в шахту осуществляется по клетевому стволу №2, по выработкам гор.-100 м и групповому вентиляционному штреку перевозка людей осуществляется в пассажирских вагонах электровозным транспортом до заезда на конвейерный квершлаг гор.-100 м. Далее перевозка людей к очистным и подготовительным забоям производится подвесной монорельсовой дорогой на специальных пассажирских траверсах.
