Введение к работе
Актуальность работы. При общем кризисном состоянии экономики .России угольная промышленность также характеризуется снижением объемов добычи и производительности труда. Причинами таких процессов являются новые рыночные условия, в которых угольные шахты оказались неконкурентноспособными на рынках сбыта угля из-за удаленности шахт от потребителей, низкой производительности труда (в 5-6 раз ниже, чем на шахтах Австралии, ЮАР, США), высокой аварийности оборудования и др.
Практическими решениями, направленными на ликвидацию создавшейся ситуации, является реструктуризация и реформирование угольной промышленности России, в т.ч. Кузбасса. При этом возникает необходимость совершенствования технологических процессов с использованием высокоинтенсивных малозабойных технологий и опыта зарубежных шахт. Такой переход возможен при техническом перевооружении действующих шахт и повышении надежности технологической схемы.
Для реализации этого направления необходимо создание методологии перевода шахт на новые технологии, а также проведение исследований, направленных на их совершенствование в условиях ограниченных инвестиций.
Диссертационная работа обобщает результаты проведенных аналитических и шахтных исследований параметров технологических процессов при техническом перевооружении шахты в условиях ограниченных инвестиций, на основе применения высокоинтенсивных малозабойных технологий, новых схем проветривания и подготовки выемочных участков.
Исследования выполнялись на шахтах АОУК "Кузнецкуголь", в СибГГМА и ВостНИИ в соответствии с планом научно-исследовательских работ по теме 0300028000-032 (№ГР 01890048037) и заказ-наряду №35-6 Госкомитета РФ по высшему образованию (№ГР 01900054062), а также по планам НИР АОУК "Кузнецкуголь".
Целью работы является совершенствование технологических схем отработки угольных пластов на основе малозабойных высокоинтенсивных технологий, обеспечивающих конкурентноспособность продукции на рынках сбыта.
Идея работы заключается в использовании установленных закономерностей функционирования и взаимосвязей элементов технологии
для синтеза малозабойной высокоинтенсивной технологической схемы шахты, реализующейся на действующем предприятии при ограниченных инвестициях.
Задачи исследований:
разработать методику технического перевооружения действующей шахты с переводом ее на малозабойные высокоинтенсивные технологии при ограниченных инвестициях;
установить рациональную структуру и закономерности изменения надежности технологической схемы шахты при переходе к малозабойным высокоинтенсивным технологиям;
провести декомпозицию технологической схемы шахты и ранжирование ее элементов для обоснования программы технического перевооружения при ограниченных инвестициях;
разработать технологические схемы проветривания выемочных участков при интенсивной отработке высокогазоносных пластов;
синтезировать технологическую схему действующей шахты, включающую малозабойную высокоинтенсивную технологию очистных и подготовительных работ;
разработать рекомендации и программу технического перевооружения действующих в рыночных условиях шахт на базе малозабойных высокоинтенсивных технологий.
Методы исследований. В работе использован комплекс методов исследований, включающих научное обобщение хронометражньп наблюдений работы очистных и подготовительных забоев, натурные эксперименты при изучении закономерности деформирования горньо выработок и испытание новых типов и конструкций крепей математическое моделирование надежности технологической схемы шахты опытно-промышленные испытания механизированных комплєксое "Фазос", "КМ-138" и проходческих комбайнов АМ-50.
Научные положения, защищаемые автором:
конкурентноспособность действующих шахт достигаете} техническим перевооружением с применением малозабойны? высокоинтенсивных технологий отработки пологих пластов прі ограниченных инвестициях;
надежность малозабойной высокоинтенсивной технологическоі схемы шахты обеспечивается совершенствованием ее элементов \ резервированием за счет увеличения производительности очистных \
подготовительных забоев, качества применяемого горношахтного оборудования, а также эффективности проветривания забоев;
при ограничении инвестиций техническое перевооружение действующей шахты следует осуществлять поэтапно с предварительным ранжированием элементов технологии по степени их влияния на интегральный экономический эффект;
технология проветривания газоносных выемочных участков, отрабатываемых по высокоинтенсивным технологиям, включает способы снижения концентрации метана и пыли в призабойном пространстве до допустимых параметров за счет отвода пылевоздушнои смеси в отработанное пространство;
синтез технологической схемы шахты нового технико-экономического уровня осуществляется с использованием альтернативных вариантов ее элементов, характеризующихся высокой производительностью очистных и подготовительных забоев, надежностью горношахтного оборудования и системы подземного транспорта;
реализация программы технического перевооружения шахты при ограниченных инвестициях возможна путем реструктуризации горного производства за счет внедрения малозабойных высокоинтенсивных технологий.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
значительным объемом длительных (более 10 лет) шахтных инструментальных наблюдений при внедрении технологических схем бесцеликовой отработки, в т.ч. с применением системы газодренажных выработок и газоотсасывающих вентиляторов (отработано семь выемочных участков на пластах 16 и 26а);
удовлетворительной сходимостью аналитических и экспериментальных исследований параметров метановыделения и обрушений пород кровли в комплексно-механизированных забоях;
положительными результатами внедрения на шахте "Абашевская" механизированных комплексов "Фазос", КМ-138, вентиляторов УВЦГ-15, полученным экономическим эффектом;
положительными результатами реализации первого этапа программы технического перевооружения шахты "Абашевская".
Научная новизна работы заключается в:
разработке методики технического перевооружения действующей шахты, включающей бизнес-план, системный анализ и декомпозицик существующей технологической схемы, программу научно-исследовательских работ, новые технологические решения пс малозабойной высокоинтенсивной технологии, новый вариант технологической схемы шахты и рекомендации по реализации программы технического перевооружения при ограниченных инвестициях;
установлении зависимости надежности технологической схемы шахты от количества очистных забоев в выемочном поле и числе конвейеров в транспортной цепи;
разработке системы поэтапного технического перевооруженш шахтного фонда, сущность которого состоит в том, что при ограниченны? инвестициях модернизация элементов технологии осуществляется I соответствии с их влиянием на интегральный экономический эффект;
разработке технологических схем проветривания выемочньи участков при интенсивной отработке высокогазоносных пластов;
обосновании параметров технологических решений, позволяющие снять ограничения по газовому фактору, темпам подготовки запасов і выемке и транспорту при использовании малозабойноі высокоинтенсивной технологии отработки выемочных полей.
Личный вклад автора состоит в:
разработке методики технического перевооружения действующе! шахты при ограниченных инвестициях с использованием малозабойноі высокоинтенсивной технологии отработки пологих угольных пластов;
установлении надежности работы высокоинтенсивной технологи! отработки выемочных полей;
совершенствовании элементов существующей технологическоі схемы шахты и обосновании параметров вьісокоинтенсивноі малозабойной технологии;
разработке и установлении параметров технологических схеї проветривания выемочных участков при интенсивной отработк высокогазоносных пластов;
разработке программы поэтапного технического перевооружения использованием установленных параметров элементов технологическо: схемы шахты нового технико-экономического уровня и объема инвестиций
Практическое значение работы заключается в том, что результаті выполненных исследований позволяют:
?
использовать методику технического перевооружения действующих шахт при ограниченных инвестициях;
устанавливать надежность технологической схемы для действующих или реконструируемых шахт;
использовать методику декомпозиции существующей технологической схемы шахты, совершенствования ее элементов и синтеза технологической схемы шахты нового технико-экономического уровня;
устанавливать параметры технологии проветривания выемочных участков, отрабатываемых по высокоинтенсивным технологиям;
расширять область применения малозабойных высокоинтенсивных технологий отработки высокогазоносных угольных пластов в условиях действующих шахт со сложной инфраструктурой.
Реализация работы.
Фактические результаты работы использованы при составлении программы технического перевооружения на период 1995-2005гг., отработке семи выемочных участков на пластах 16 и 26а с применением газоотсасывающих вентиляторов ВМ1ДГ-7 и УВЦГ-15, реконструкции котельной, осуществлении концентрации горных работ на шахте "Абашевская" АОУК "Кузнецкуголь".
Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на Международной научно-технической конференции "Перспективы развития горнодобывающей промышленности" 7-10 февраля 1994г. в г.Междуреченске, Пятой научно-практической конференции по проблемам машиностроения и горного дела 28-30 июня 1994г. в СибГГМА, г.Новокузнецк, на Международной научно-практической конференции "Проблемы реформирования региональной экономики" 22-23 сентября 1994г. в г.Кемерове, на технических совещаниях АОУК "Кузнецкуголь".
Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, изложенных на 122 страницах машинописного текста, включает 19 таблиц, 31 рисунок, список литературы из 84 наименований.
