Повышение эффективности очистных работ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Д.Б. Никишичев, 2002

УДК 622.51

Д.Б. Никишичев

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТНЫХ РАБОТ

П овышение эффективности подземного способа добычи угля определяется постоянным снижением удельных затрат на основном производстве, своевременным проведением технического перевооружения, обеспечением более высокой степени централизации и специализации вспомогательных производств, рациональной ценовой и тарифной политикой.

В современной угледобывающей отрасли России наметилась тенденция к сокращению удельных затрат за счет концентрации и интенсификации горного производства - сокращения числа очистных забоев действующих шахт, повышения нагрузки на очистные забои. При освоении новых перспективных запасов на благоприятных участках предусматривается внедрить [1]:

• наиболее рациональную технологию по принципу «шахта-лава»;

• высокую степень концентрации горных работ, обеспечивающую производственную мощность шахты одной лавой с нагрузкой до 10000 т угля в сутки;

• безусловную надежность всей технологической цепочки шахты;

• соответствующие условиям концентрации своевременную технику, систему организации управления производством.

Такие прогрессивные решения позволяют, в соответствии с проектными расчетами, получить высокие технико-

та технологии, производственного процесса;

• оптимальность (сравнительную эффективность) принятых решений, параметров технологи;

• качество и прогрессивность работы действующей технологической

схемы;

• коммерческую конкурентоспособность продукции, получаемой при эксплуатации данной шахты.

Направления достижения поставленных целей могут быть определенны при сравнении показателей добычи в Кузбассе - ведущем бассейне Российской Федерации и передовых угледобывающих стран, приведённые в табл. 1 [2] Рассмотрение данных табл. 1 показывает, то при примерно равных горно-геологических условиях (исключая США) технико-экономические показатели России и других стран существенно отличаются. Это объясняется рядом причин, которые в данной статье не рассматриваются. Обратим внимание только на два показателя.

Длина лавы и выемочного столба, которые превышают средние по Кузбассу в 1.5-2.5 раза. Анализ проектов строящихся шахт и работы отдельных лав, значительной протяженности [1, 3], показывает, что при соответствующих организационнотехнических мероприятиях, технико-экономические лав длиной 300-400 м значительно превосходят таковые для лав длиной 150200 м Поэтому рекомендации, приведенные в [2], где для Кузнецкого бассейна на перспективу определена длина лавы 150200 м, а длина выемочного столба 300-2000 м, нуждаются в корректировке и более глубокой проработке.

Второй не менее важной проблемой является соответствие применяемой техники увеличению протяженности очистного забоя, в первую очередь это относится к конвейеру лавы, нагрузка на который вследствие увеличения его длины существенно возрастает, что потребует повышения мощности приводов и неко-

Показатели Кузбасс ФРГ Великобритания США Польша

Средняя производственная мощность шахты, т/сут. 2176 11615 5050 1800 8985

СрЗ’дмЭДРйубина горных работ, м 341 940 555 150 539

Средняя мощность разрабатываемых пластов, м 2.89 1.88 1.75 2.18 2.28

Средняя длина лавы, м 115 275 227 233 175

Средняя длина выемочного столба, м 770 1216 2240 - -

Средняя нагрузка на лаву, т/сут 934 2134 2200 7200 1470

Призводительность труда ГРОЗ, т/вых 13.3 32.1 35.0 210.0 22.0

Средняя энерговооруж.комбайна,кВт 250 662 335 - -

экономические показатели: производительность труда 500-800 т на человека в месяц, производственную себестоимость около 8 долларов США.

В общей проблеме оценки эффективности работы действующих шахт необходимо выделить и оценить:

• эффективность функционирования конкретного элемен-

торого изменения конструктивных элементов конвейера.

Сказанное позволяет сделать вывод о том, что одним из решений для достижения высоких технико-экономических показателей работы шахт является значительное увеличение длины лавы и выемочного столба.

Учитывая современную тенденцию развития подземного способа угледобычи по схеме «шахта-лава» необходимо определить взаимное влияние длины лавы и выемочного столба.

Число этажей(п) 2 4 6 8 10 12

S’ш.п., км 7.4 6.0 5.3 4.9 4.8 4.6

$»Щ.П„ км , 1 Таблица.1 9.7 7.1 5.0 3.4 2.5 1.8

Для шахт, разрабатывающих месторождения, представленные пологими и наклонными пластами средней мощности Кузбасса, на базе аналитической модели акад. Л.Д. Шевякова в [4] предложены формулы для графического определения протяженности шахтного поля (выемочного столба):

«Ш.я. = Jс2 + ^

сі с\П

^'' и

£ ш .п . =-------5— (2)

С3Я + С4

где С1;С2;С3;С4;С5 - постоянные величины, получаемые в результате моделирования затрат, связанных с отработкой шахтного поля; п - число этажей (столбов) по падению.

Размеры шахтного поля по простиранию, рассчитанные по формулам 1 и 2, приведены в табл. 2.

Анализ данных расчетов позволяет сделать вывод о том, что увеличение длины лавы - снижение числа этажей, столбов на рассматриваемом участке шахтного поля - приводит к возрастанию длины выемочного столба.

Однако, длина лавы, также как и длина выемочного столба, ограничивается физическими возможностями применяемой техники и изменением горно-геологических условий в границах отрабатываемого участка. При этом протяженность очистного забоя должна соответствовать некоторому критерию оптимальности, охватывающему достаточное число оптимизируемых параметров и способному реагировать на их изменение.

В наибольшей степени данным условиям соответствуют приведенные затраты, отнесенные к объему добычи за некоторый период или при отработке какой либо части шахтного поля.

(1)

Z C н (1 + E нп ) -

t = tc

Z К ti (1 + E н.п.) -1 (3)

где Sпр.i - суммарные приведенные затраты по 1-му варианту ;Сц -годовые издержки производства в 1-й год по >му варианту; Кц -капитальные вложения в 1-й год по >му варианту ; А - производственная мощность шахты; 1с и Т - период строительства и расчетный период суммирования затрат (Т = 15-20 лет); Ен - нормативный коэффициент приведения затрат по времени.

Применительно к участку шахтного поля действующей шахты эффективность его при прочих равных условиях определятся, во-первых, показателями работы очистного забоя и, во-вторых, показателями функционирования всех звеньев добычного участка шахты.

В число показателей, характеризующих эффективность работы очистного забоя, входят: нагрузка на забой, производительность труда рабочих очистного забоя, качественные характеристики угля (зольность, сера, влага), его сортность, затраты на добычу одной тонны. На эффективность работ в лаве влияют: характеристика места проведения работ, т.е. горногеологические условия; технологичность отработки угольного пласта, представляющего предмет труда; технические характе-

ристики машин и механизмов; организация работ; затраты живого и овеществленного труда.

Добычной участок наряду с показателями очистных забоев включает в себя: комплекс горных выработок, оборудование вне очистного забоя, транспортные средства и материалы, штат людей, занятых вне очистного забоя. Эффективность использования всех этих средств производства, организации производственных процессов и работ на участке отражается при помощи более широкого перечня технико-экономических показателей: все показатели по очистным забоям, производительность труда по участку, затраты на добычу одной тонны угля и общая добыча по участку, участковая рентабельность, потери полезного ископаемого и др.

В соответствии с критерием оптимальности при выборе технологии отработки части шахтного поля (панели, горизонта) необходимым является определение рациональных параметров выемочного участка - длины лавы и длины выемочного столба. При расчете длины очистного забоя нужно принимать во внимание как положительные, так и отрицательные факторы увеличения его длины.

К прямым положительным факторам увеличения длины очистного забоя можно отнести:

• сокращение протяженности и стоимость проведения подготовительных выработок на единицу запасов- Ln и Сп;

• снижение стоимости поддержания подготовительных выработок на единицу запасов - Спод;

• уменьшение стоимости концевых операций на единицу объема запасов- Ск;

• снижение стоимости монтажа оборудования на единицу запасов- См;

• снижение стоимости демонтажа оборудования на единицу запасов- Сд;

• увеличение амортизационных отчислений за период отработки в связи с ростом стоимости комплекса;

• снижение удельной стоимости оборудования на единицу запасов.

К косвенным положительным факторам увеличения протяженности лавы можно отнести рост площади выработанных пространств, что облегчает согласование в пространстве горных работ при одновременной отработке нескольких пластов в шахтном поле и выбор мероприятий по предохранению зданий и сооружений на земной поверхности.

Негативные факторы увеличения длины очистного забоя:

• разовое увеличение стоимости механизированного комплекса из-за увеличения длины конвейера лавы и количества секций механизированной крепи Скон и Скр;

• увеличение стоимости проветривания Спров;

• повышение расходов на электроэнергию Сэл в результате возрастания мощности электроприводов конвейера.

Предпочтительным является тот вариант, у которого суммарные приведенные затраты будут минимальными при одновременном обеспечении максимального или сопоставимого уровня добычи на единицу затрат.

S пр <^»пр при А ш =А»ш (4)

1Малышев Ю.Н, Трубецкой К.Н. Угольная промышленность России на пороге ХХ1 века//Уголь-Ш, 2001.

2.Рубан А.Д. Направление совершенствования технологической базы угольной промышленности// Уголь-Ы2, 2001.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3.Негода Т.А. Триста метров под землей// Уголь-Ш, 2001.

4Малкин А.С. и др. Проектирование шахт. - М.: Изд-во АГН, 2000.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Никишичев Дмитрий Борисович — зам. генерального директора ОАО «РасМин», соискатель Московский государственный горный университет.

t = 0

S

+ Е

Т

ш .г

ш .г.і