Подготовка запасов угля каждой категории готовности на угольных шахтах России с учетом фактора рыночной нестабильности Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Рис. 3. Зависимость вероятности травмирования в течение года от глубины разработки

угля и вывалов кровли в призабойное пространство.

Глубина ведения горных работ на шахтах ОАО «Воркутауголь» постоянно увеличивается, большая часть оставшихся запасов сосредоточена на глубинах 1000-1200 м. Таким образом, переход на схемы подготовки выемочных участков с применением спаренных выработок с податливым целиком между ними, обеспечивающие в условиях усложняющихся горно-

геологических условий повышение скоростей подвигания очистных забоев и снижение вероятности травмирования людей в очистных забоях приобретает особую актуальность и значимость.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Предупреждение газодинамических явлений в угольных шахтах (Сборник документов) / Колл. авт. -М.: Государственное предприятие НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России, 2000. - 320 с.

2. Веселое А.П., Казанин О.И. Пути совершенствования технологии отработки удароопасных газоносных угольных пластов Воркутского месторождения // Уголь. - 1998. - № 6. - с. 23-25.

— Коротко об авторах ---------------------------------------------------------------------------------

Казанин Олег Иванович - декан горного факультета, доцент кафедры горного дела, кандидат технических наук, Коршунов Геннадий Иванович - доктор технических наук, профессор, проректор СПГГИ (ТУ) по работе ВГИ, зав. кафедрой горного дела,

Булдакова Елена Геннадьевна —старший преподаватель кафедры прикладной механики и математики,

филиал Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета), «Воркутинский

горный институт».

------------------------------------------------- © К.Б. Несин 2004

УДК 622.013.34 К. Б. Несин

ПОДГОТОВКА ЗАПАСОВ УГЛЯ КАЖДОЙ КАТЕГОРИИ ГОТОВНОСТИ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ РОССИИ С УЧЕТОМ ФАКТОРА РЫНОЧНОЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ

Семинар № 10

Ш / ланирование горных работ осуществляется с учетом рыночного и технологического факторов. Одной из важных задач планирования и управления горными работами

является управление запасами угля. Для стабильной работы шахты необходимо поддерживать в шахтном поле оптимальные соотношения запасов угля разной степени готовности:

достаточные объемы промышленных, вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов. Такое соотношение можно поддерживать на том или ином уровне в зависимости от интенсивности добычных работ на шахте, а так же от интенсивности подготовки запасов каждой категории готовности [1].

Во время существования СССР уровень добычи угля на угольных шахтах определялся жестким централизованным государственным планированием. Исходя из этого задавалась интенсивность подготовки запасов угля каждой категории готовности. Однако, безусловно, интенсивность подготовки зависела и продолжает зависеть от горно-геологических и горнотехнических факторов, которые влияют на выбор технологии ведения подготовительных работ и применяемых средств механизации. Из горно-геологичес-ких факторов наибольшее влияние оказывают: угол падения пласта и мощность, нарушенность месторождения, зольность и во-дообильность пластов; из горнотехнических факторов -размеры шахтного поля по простиранию, способ проветривания, скорость проведения подготовительных выработок, запланированный объем добычи [2].

Горно-геологические и горнотехнические факторы носят технологический характер и обуславливают технологическую нестабильность интенсивности подготовки запасов угля каждой категории готовности. Она характеризуется пределами изменения интенсивности подготовки запасов угля по технологическому фактору. В условиях жесткого централизованного планирования оценке пределов изменения интенсивности подготовки запасов угля каждой категории готовности по технологическому фактору уделялось наибольшее внимание. Так как интенсивность подготовки запасов угля каждой категории готовности вследствие влияния технологических факторов подвержена более частым периодическим изменениям, чем при влиянии фактора государственного планирования. Потому что в последнем случае уровень добычи угля подлежал изменению только в крайних случаях и в перспективе был подвержен относительной стабильности.

С наступлением рыночных реформ фактор государственного планирования в работе угольных шахт утратил свою силу. Интенсивность подготовки запасов угля каждой категории готовности стала определяться с учетом не только технологического, но и рыночного фактора, имеющего нестабильный характер влия-

ния на нее. По степени влияния на уровень интенсивности подготовки рыночный фактор является доминирующим, поскольку задает уровень удовлетворения потребителей угля, достижение которого для горного предприятия является предметом выживания. В настоящее время интенсивность подготовки запасов угля каждой категории готовности в первую очередь зависит от спроса на уголь и его предложения и в большей степени подвержена рыночной нестабильности.

Поэтому в целях более достоверного прогнозирования развития горных работ и более качественного управления ими в условиях рынка поиск методов оценки рыночной нестабильности является особенно актуальным.

Рыночная нестабильность является случайной величиной, которую можно охарактеризовать как изменение интенсивности подготовки запасов угля каждой категории готовности в зависимости от требований рынка, удовлетворение которых ограничено технологическим фактором. В качестве методов оценки случайных величин [3] наиболее часто используются статистические методы с применением коэффициента вариации (1).

п ( х. - X.

г! I

пи

400%

где Ук □ 1 - коэффициент вариации, отражающий нестабильность интенсивности подготовки запасов, %; X; - уровень динамического ряда, отражающий добычу угля в - и момент времени, отстоящий на интервале к □ 1, млн т. х, + х

1,1 +к и t 2

где х1+к^ - уровень динамического ряда, отражающий добычу угля в 1+к □ 1 момент времени, отстоящий на интервале к □ 1 млн т.

Влияние рыночного спроса на уровень добычи угля является определяющим. Так если спрос на уголь растет, то уровень добычи угля должен повышаться, а если падает, то наоборот - снижаться. Вследствие этого под уровень добычи угля должны «подстраиваться» и другие показатели работы шахты, в том числе и интенсивность подготовки запасов угля каждой категории готовности. Поэтому в качестве оценки рыночной нестабильности интенсивности подготовки запасов угля каждой категории готовности были использованы показатели добычи угля в России за период 1985 - 2001 г. (табл. 1).

Таблица 1

Добыча угля в России за период 1985-2001 гг.

№ п/п год млн. т № п/п год млн. т

1 1985 385 10 1994 271

2 1986 399 11 1995 250

3 1987 406 12 1996 219

4 1988 416 13 1997 221

5 1989 400 14 1998 222

6 1990 386 15 1999 237

7 1991 353 16 2000 258

8 1992 335 17 2001 269

9 1993 305

По данным: ЗАО «Информуголь»

Интенсивность подготовки запасов угля каждой категории готовности постоянно изменяется во времени. Следовательно, оценку рыночной нестабильности интенсивности подготовки запасов угля каждой категории готовности целесообразно проводить при статистической обработке (1) уровней динамического ряда (табл. 1). При ее проведении (табл. 1) было сформировано семь динамических рядов с уровнями, отражающими добычу угля в моменты времени, отстоящие на интервалах к □ 1, где □ 1 = 1 год, к = 1-7. Далее относительно их трендов были определены значения коэффициента вариации (1). Принимая кП 1 за срок подготовки запасов угля получили следующий характер изменения нестабильности интенсивности подготовки запасов угля каждой категории готовности (рисунок).

Срок подготовки запасов угля каждой категории готовности должен быть равен сроку их отработки [1]. Подготовку запасов к выемке ведут непрерывно, а их готовность, ввод в эксплуатацию дискретны: подготовленные выемочный столб, панель, горизонт и т. д. [1]. По характеру проводимых горных выработок (вскрывающих, подготавливающих, выемочных) можно определить соответствие этих частей шахтного поля вскрытым, подготовленным и готовым к выемке запасам, а следовательно определить сроки их отработки.

Например, при одногоризонтной схеме вскрытия шахтного поля центрально -сдвоенными стволами, панельной схеме подготовки и системой разработки длинными столбами по простиранию рекомендованные сроки службы горизонта, панели и выемочного столба, а, следовательно, и время отработки вскрытых Твск, подготовленных Тподг и готовых

Тгот к выемке запасов составляют: для вскрытых запасов (горизонт) - 15-20 лет, для подготовленных запасов (панель) -4-5 лет, для готовых запасов (выемочный столб) - 0.8-1.5 года [2].

Следовательно, и сроки подготовки этих запасов должны быть такими же.

Поэтому для нахождения нестабильности интенсивности подготовки готовых и подготовленных к выемке запасов на графике (рисунок) были взяты значения соответствующие интервалам в 1 и 5 лет, а для нахождения нестабильности интенсивности подготовки вскрытых запасов методом экстраполяции было найдено значение, соответствующее интервалу в 15 лет. Таким образом, нестабильность интенсивности подготовки вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов составила

Таблица 2

Рыночная нестабильность интенсивности подготовки вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов

VZ гот, % VZ подг, % VZ век, %

3.4 12 19*

* - величина У2 век получена методом экстраполяции

Это означает, что при планировании горных работ и управлении запасами угля необходимо учитывать, что интенсивность подготовки вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов к завершающей стадии их подготовки может измениться в пределах 19,12 и 3,4% соответственно по отношению к интенсивности их подготовки в первоначальной стадии. Так же необходимо учитывать, что в условиях нестабильности интенсивности подготовки запасов с учетом рыночного фактора работа подготовительного оборудования осуществляется в разных режимах. Поэтому при выборе типа подготовительного оборудования целесообразно учитывать его технические характеристики, которые позволяют эффективно осуществлять

Таблица 3

Проходческие комбайны [4]

111КЗР 4ПУ 1ГПКС 4ПП-2М К11-25 П-160

1. Форма трапецисвидмая трапециевидная трапецисвилная трапециевидная

сечения прямоугольная прямоугольная прямоугольная прямоугольная

выработки арочная арочная арочная арочная

2. Площадь 5.3-12 4-1.2 6-17 9-25 7-25 *■ 9-33

сечения, м1

3. Расчетная

производи-

тельность:

по углю 1,5 (т/мин) 1,2 (т/мин) 2 (т/мин) 0,47 (мЗ/мик) 2,4 (т/мин) 0,73 (м3/мин)

по породе 4. Угол 0,66 (мЗ/мин) 0,26 (мЗ/мин) 0,3 (мЗ/мин) 0,27 (мЗ/мин)

падения, град. *.10 +.Ю +25 +.12 +.12 +.10

-20

5. Коэффициент

крепости 4 4 5 7 6 7

(по шкапе

Протодьяконова)

б. Скорость

передвижения 6,78 3 3,4

комбайна,

м/мин

7. Габаритные

размеры, мм:

длина 6750 6000 10500 12600 10500 ' 15200

ширина 1470 1250 1600 2500 1650 2700

высота 1740 1300 1600 2100 2400 1600

8. Масса, тн 13 10,5 21 45 40 50

9. Суммарная 108,5 74 225 215 237,2

мощность

электродвигат

елей, кВт

!0. Изготовитель Копейский Копейский Копейский Ясиноватый Пермский Ясиноватый

машиностроите л ьный машиностроительный машиностроительный машиностроительный машиностроительный машиностроительный

завод завод завод завод завод завод

подготовку запасов с учетом рыночного фактора, а именно в условиях рыночной нестабильности интенсивности их подготовки (табл. 2).

В отечественной и зарубежной практике подготовки запасов угля наибольшее распространение получили два основных способа разработки забоя и погрузки разрушенной массы: комбайновый и буровзрывной. Тенденция последних лет - все больший объем применения комбайнового способа подготовки запасов угля при сокращении объемов применения буровзрывного способа. Свыше 95% комбайного способа подготовки запасов угля на шахтах

1. Малкин А.С., Пучков Л.А. и др. Проектирование шахт: - М.: Издательстве академии горных наук, 2000 г.,

2. Бурчаков А.С., Ярунин С.А., Жежелевский Ю.А. Технология и механизация подземной разработки пластовых месторождений: - М.: Недра, 1989

3. Доугерти К. Введение в эконометрику: - М.:

России и почти в такой же пропорции на угольных шахтах зарубежных стран применяется с использованием комбайнов избирательного действия с исполнительным стреловидным органом [4].

В табл. 3 приведены разработанные и применяемые в настоящее время в отечественной угольной промышленности типы проходческих комбайнов, технические характеристики которых позволяют осуществлять работу в различных горно-геологичес-ких условиях и в условиях интенсивности подготовки запасов угля с учетом фактора рыночной нестабильности.

----------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ИНФРА - М, 2001 г.

4. Клорикъян СХ, Старичнев В.В, Сребный МА. и др. Машины и оборудование для шахт и рудников: Справочник. - М.: Издательство Московского горного государственного университета, 2000. 471 с.

— Коротко об авторах ------------------------------------

Несин К.Б. — аспирант, Московский государственный горный университет.