CC BY
65
УДК 622.271 К90
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.12
Кулецкий В.Н.
К90 Формирование угольного разреза нового технико-технологи-
ческого уровня: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельные статьи (специальный выпуск). — 2013. — № 8. — 36 с.— М.: издательство «Горная книга»
ISSN 0236-1493
Даны методические подходы и принципы формирования угольного разреза нового технико-технологического уровня, реализация которых обеспечивает существенное повышение эффективности и безопасности производства. Определены основные технико-технологические параметры и представлены результаты формирования разреза нового уровня в ОАО «Разрез Тугнуйский».
Для руководителей и специалистов предприятия, как руководство по организации труда и производства.
УДК 622.271
ISSN 0236-1493 ©
©
©
В.Н. Кулецкий, 2013 Издательство «Горная книга», 2013 Дизайн книги. Издательство «Горная книга», 2013
ВВЕДЕНИЕ
Используемые при проектировании угольных разрезов нормы, созданные в условиях централизованной плановой экономики, устарели. Они ориентированы на среднеотраслевые показатели производительности оборудования, достижение которых не обеспечивает высокий уровень конкурентоспособности и инвестиционной привлекательности угольного разреза.
В течение последних 4 лет ОАО «Разрез Тугнуйский» решает задачу формирования разреза нового технико-технологического уровня.
Одним из важнейших условий в решении поставленной задачи является активное участие всего коллектива ОАО «Разрез Тугнуйский». Значительный вклад в освоение новых технико-технологических решений внесли руководители и специали-сты:А.И. Каинов, Т.И. Федоркевич, А.Б. Рыбинский, Д.В. Попов, А.Ф. Ковальчук, С.Н. Каширина, И.Д. Трофимова, В.Д. Красиков, Ю.М. Хоружий, М.В. Томашевская, начальники участков и их заместители: А.В. Горохов,А.Г. Жилкин, В.В. Моисе-енко, Н.С. Хохряков, и другие; в опробование и внедрение: Л.П. Баннова, В.Н. Белоусов, Н.М. Винниченко, С.А. Войтенко, М.Л. Гаврилин, О.Г. Голендухина, Д.Г. Громов, Д.В. Зверев, Л.А. Иванова, С.В. Федоркевич и др. Заинтересованное участие в достижении высокой производительности проявили бригадиры машинистов экскаваторов: А.В. Каширин, А.М. Самбуров, О.Г. Шустов; бригадиры водителей БелАЗ: С.В. Мухин, А.Г. Овчинников, С.Н. Ярлыков; а также специалисты горнотранспортного участка и производственной службы: В.К. Малков, С.В. Канце-бура, С.М. Шамарина.
Разработка подходов и принципов, а также осмысление опыта формирования разреза нового технико-технологического уровня осуществлялось на научно-методической базе НИИОГР.
1. ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗРЕЗА НОВОГО ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ
В течение 20 лет в угледобывающей отрасли была проделана колоссальная работа по ее реструктуризации, которая позволила предприятиям перейти из состояния дотационных в рентабельные и инвестиционно привлекательные. Существующий этап развития отрасли характеризуется ужесточением конкуренции на рынках энергоносителей, капитала и труда. При увеличении спроса на энергоресурсы конкуренцию пока еще выигрывает газ, а не уголь (рис. 1).
На рынке капитала - преимущество имеют компании, на которых устойчиво эффективное и безопасное производство. На рынке труда - многими компаниями и предприятиями практикуется найм иностранных менеджеров.
Добыча Выработка
Уг0ль, тыс.т/мес. ■ Электроэнергия, млн. Квт*час/мес.
Рис. 1. Динамика добычи энергоресурсов и выработки электроэнергии в месяц в РФ1
1 [Электронный ресурс] // http://minenergo.gov.ru 4
Для повышения своей конкурентоспособности угольные компании приобретают и осваивают оборудование высокой единичной мощности, поскольку оно может обеспечивать более мобильную отработку запасов для своевременного реагирования на изменение спроса на уголь. Однако высокая стоимость такого оборудования увеличивает капиталоемкость производства и, как следствие, долю амортизации в себестоимости продукции угледобывающих предприятий (УД I). На рис. 2 представлена доля амортизации в себестоимости основных процессов добычи в ОАО «Разрез Тугнуйский».
Основным условием применения новой техники должно быть обеспечение максимального уровня использования рабочего времени, поскольку существует прямая связь между удельной производительностью оборудования и функциональным временем его работы (рис. 3).
Отечественные и зарубежные угольные предприятия работают в одной конкурентной среде. Практика функционирования предприятий в рынке показывает, что для достижения приемлемой себестоимости, обеспечивающей нормальную конкурентоспособность и высокую инвестиционную привлекательность, необходима месячная производительность экскаваторов на уровне 30—35 тыс. м3/м3 емкости ковша и карьерных автосамосвалов - 1,6-2,0 тыс. т на автотонну грузоподъемности при расстоянии транспортирования 1,8-2,2 км. Зависимость себестоимости от удельной производительности экскаваторов представлена на рис. 4. Расчеты показывают, что величинам 35 тыс. м3/м3 и 2,0 тыс. т на автотонну соответствует 500 машино-часов функциональной работы.
Доля амортизации в себестоимости основных процессов, %
14
12 10 8
6
Год
2008 2009 2010 2011 2012
Рис. 2. Доля амортизации в себестоимости основных процессов добычи в ОАО «Разрез Тугнуйский»
4
2
Время функциональной работы, маш.-ч/месяц 550 500 450 400 350
Удельная производительность, тыс. м /м
39,3
высокая конкурентоспособность ть 1 —1________________
средняя ♦ Л _♦_ * —
250 200 150 100 50
8,0 10,0-11,0 12,0-12,5
15,0
24,0-33,0
^ среднемесячное время функциональной работы экскаваторов в России; ^ среднемесячное время функциональной работы экскаваторов за рубежом; О среднее время функциональной работы по группе экскаваторов в России
35,7 32,1 28,6 25,0 21,4 17,9 14,3 10,7 7,1 3,6
41,3
Емкость ковша, м3
Рис. 3. Время функциональной работы и удельная производительность экс-каваторов-мехлопат в 2011 г (отечественные и зарубежные УДП)
Себестоимость, руб/м3
Расчетные значения
Экскаваторы РС 1250, РС 2000 О Фактические месячные значения
- Экскаваторы ЭШ 40/85
- Экскаваторы ЭШ 20/90
Экскаваторы Висугш 485 ИБ
Рис. 4. Связь удельной производительности экскаваторов с себестоимостью работ в ОАО «Разрез Тугнуйский»
Вместе с тем, анализ проекта разреза в ОАО «Разрез Тугнуй-ский» показал, что в нем предусмотрена удельная производительность экскаваторов в месяц 11-20 тыс. м3/м3 (табл. 1), что в 1,7-3,2 раза меньше производительности, обеспечивающей стабильные конкурентные позиции.
С целью выявления возможностей роста производительности в ОАО «Разрез Тугнуйский», была проведена серия хрономет-ражных наблюдений за работой машинистов экскаваторов. В результате наблюдений определена структура среднемесячного фонда времени работы машиниста с использованием критерия функциональное время (рис. 5). Под функциональным временем работы понимается время осуществления основной функции оборудования с рациональными параметрами рабочего цикла2.
Таблица 1
Характеристика проектной производительности оборудования (на примере проекта разреза «Тугнуйский», 2008 г.)
Марка Проектная Удельная произ- Функциональ-
экскаватора производительность, водительность, ное время рабо-
годоваягыс[ ммесячная тыс.м'/м'/мес. ты, маш.-ч/мес.
Вскрышные экскаваторы
ЭШ-40/85 6600 550 13,8 230,7
ЭШ-20/90 4000 333 16,7 310,6
ЭШ-10/70 2400 200 20,0 335,5
ЭКГ-8И 1600 133 13,3 187,5
ЭКГ-15 3000 250 16,7 262,6
ЭШ-40/100 5700 475 11,9 221,3
ЭКГ-12,5 2500 208 16,7 223,7
ЭКГ-10 1700 142 14,2 199,2
ЭКГ-8И 1550 129 16,1 188,8
Добычные экскаваторы
ЭКГ-8и 1267 106 10,6 148,5
РС 1250 1507 126 18,7 157,8
ЭКГ-6,3УС 1096 91 14,5 189,5
ЭКГ-4У 856 71 14,3 170,3
2 Жуков А.Л. Оптимизация параметров рабочих площадок разрезов при подготовке запасов угля к выемке: Дис. ... канд. техн. наук. - Екатеринбург, 2008. -121 с.
а) экскаватор ЭКГ-15
(732 маш.-ч)
Внеплановые простои 89,8 маш.-ч (12,3%)
Режимные простои 68 маш.-ч (9,3%)
ППР и капитальные
ремонты_
123 маш.-ч (16,
Праздничные "2 маш.-ч (0,3%)
Щ
Резервное время $238,2 маш.-ч (32,5%) /
БВР
12 маш.-ч (1,6%) Перегон
11 маш.-ч (1,5%) Обмен автосамосвалов * * '31,3 маш.-ч (4,3%)
Время выполнения основной функции* 156,7 маш.-ч (21,4%)
б) машинист ЭКГ-15
(183 ч)
ППР и ремонты 41Г6 "ч-(22;7%) —
Прочие 10,5 ч (5,7%
Праздничные '1,1 ч (0,6%)
Целосменные, климатические, .межсезонные простои 3,4 ч (1,8%)
V
Личные надобности 12,5 ч (6,8%)_
.Охрана 1,1 ч (0,6%)
БВР /3,0 ч (1,6%) Перегон 4,5 ч (2,5%) *\Обмен автосамосвалов 7,8 ч (4,3%)
* Рассчитано при емкости ковша в целике 11,1 м3; времени цикла экскавации 30
с; среднемесячной производительности 208,8 тыс.м3;
** Время обмена - 20 % от времени выполнения основной функции.
Рис. 5. Структура среднемесячного фонда времени экскаватора ЭКГ-15 и машиниста в ОАО «Разрез Тугнуйский» в 2008 г.
Анализ структуры времени работы машинистов экскаваторов показал, что во времени выполнения основных операций, которое составляет 61,4 %, доля нефункционального времени значительна и составляет до 62 %. Это может свидетельствовать о неудовлетворительной регламентированности операций экскавации, организации производства и является резервом роста производительности оборудования.
Такая структура времени работы характерна для горнотранспортного оборудования большинства угольных предприятий и приводит к тому, что средний уровень функционального времени работы в месяц составляет: по 180-280, по буровым станкам - 200-300, экскаваторам-мехлопатам — 150-250, драглайнам - 180-280, автосамосвалам - 280-360 часов.
Оценка значений проектной производительности экскаваторов в ОАО «Разрез Тугнуйский» показывает, что ей соответствует только 149-336 часов функционального времени его работы из 720-744 часов календарного месячного фонда времени. Для достижения значений удельной производительности, обеспечивающей нормальную конкурентоспособность, требуется не менее 500 часов функционального времени работы. Решение этой задачи в рамках разработанного проекта невозможно. Необходима более высокая концентрация и технологичность горных работ, которые обеспечиваются соответствующей конструкцией рабочей зоны и достигаются освоением соответствующих типовых технологических схем и стандартов осуществления производственных процессов.
Следовательно, для обеспечения высокой конкурентоспособности и инвестиционной привлекательности необходимо формирование разреза нового технико-технологического уровня - разреза, в проекте которого заложены параметры, обеспечивающие не только текущую деятельность на требуемом уровне конкурентоспособности и инвестиционной привлекательности, но и возможности его повышения для достижения более высокого уровня эффективности и безопасности производства.
Повышение эффективности и безопасности производства должно обеспечиваться на основе формирования и поддержания параметров горных работ, позволяющих увеличивать время функциональной работы посредством упорядочивания производственных процессов. Увеличение функционального времени работы оборудования повышает его среднемесячную производительность и снижает риск травмирования персонала.
С использованием собственных наблюдений, а также данных, представленных в исследованиях Сывороткина А.Н, Баскакова В.П., Килина А.Б., Галкина А.В. построена зависимость частоты травмирования от упорядоченности процесса, измеряемой коэффициентом использования времени (рис. 6). Коэффициент рассчитывается как отношение функционального времени работы к календарному фонду времени. При увеличении доли функционального времени работы с наиболее характерных значений 200-250 (Кив = 0,27-0,34) до 500 часов (Кив = 0,68) в месяц коэффициент частоты общего травмирования на 1 млн т снижается в 7-9 раз, коэффициент частоты общего травмирования на 1000 трудящихся - в 2,5-3,5 раза.
А - Коэффициент частоты на 1 млн. т ^ - Тренд коэффициента частоты на 1 млн. т % - Коэффициент частоты на 1000 чел. ... - Тренд коэффициента частоты на 1000 чел.
Рис. 6. Зависимость коэффициента частоты травмирования (Кч) от коэффициента использования времени работыг оборудования (Кив) (по данныгм автора, Сывороткина А.Н., Килина А.Б., Баскакова В.П, Галкина А.В.)
Таким образом, необходимость формирования разреза нового технико-технологического уровня обусловлена решением задачи обеспечения существенного повышения эффективности и безопасности угледобычи.
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО ПОДХОДА И ПРИНЦИПОВ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗРЕЗА НОВОГО ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ
Обобщение передового опыта горнодобывающих предприятий, а также анализ процесса улучшений производственной деятельности в ОАО «Разрез Тугнуйский» позволил сформировать методический подход к формированию разреза нового технико-технологического уровня, который представлен в виде схемы на рис. 7.
Рис. 7. Схема методического подхода к формированию разреза нового технико-технологического уровня
Время, Ч
720
Рис. 8. Схема к определению технологического максимума функционального времени работыг экскаватора (на примере Биеугш 495 ИБ в ОАО «Разрез Тугнуйский»)
Для обеспечения устойчиво высокого уровня конкурентоспособности и инвестиционной привлекательности угледобывающего предприятия одной из ключевых становится задача оценки технологического максимума функционального времени работы
горного и транспортного оборудования - максимально доступного времени выполнения оборудованием основных и вспомогательных операций с рациональными параметрами рабочих циклов, обусловленного применяемой технологией.
Определение и оценку технологического максимума функционального времени работы целесообразно осуществлять по схеме представленной на рис. 8. Схема показана на примере экскаватора Вису1и 495 ИБ при 30-ти дневном календарном месяце.
Достижение технологического максимума функционального времени работы экскаватора на практике возможно только при условии минимизации потерь рабочего времени оборудования, связанных с внутренними и внешними причинами. Внутренние причины обусловлены сбоями непосредственно в рабочем процессе. Внешние причины - сбоями в смежных (обеспечивающих) рабочих процессах. Следовательно, при проектировании технико-технологических и организационных параметров угольного разреза наряду с технологическим максимумом функционального времени работы горного и транспортного оборудования целесообразно использовать критерий максимум функционального соответствия основного и вспомогательного оборудования - это такое комбинирование используемого оборудования, которое обеспечивает минимизацию потерь рабочего времени в основных и вспомогательных рабочих процессах.
В ОАО «Разрез Тугнуйский» доля затрат на транспортные работы автосамосвалами и драглайнами достигает 50 %. Поэтому необходимо также применять критерий минимум транспортной работы - организация работы автосамосвалов и экскаваторов-драглайнов, обеспечивающая минимальные затраты ресурсов на транспортирование горной массы.
С использованием предложенных критериев определены технико-технологические и организационные параметры рабочей зоны угольного разреза, позволяющие организовать функционирование разреза с требуемым уровнем эффективности и безопасности производства (табл. 2).
Таблица 2
Формулы расчета и значения параметров рабочей зоны
Параметр Формула Мехлопаты Драглайны
РС-1250 ЭКГ-15* В- 495* ЭШ 10/70 ЭШ 20/90 ЭШ 40/85
Часовая производительность оборудования при работе с рациональными параметрами рабочего цикла (<2ч), м /ч, т/ч, пог. м/ч ^ 3600 л вч = Т * Ррц , (1) Т рц где Трц - время рабочего цикла оборудования с рациональными параметрами, с; Ррц - результат за рабочий цикл, м , т, пог. м 736 1249 3440 596 1 073 2 388
Объем горной массы, требуемый для обеспечения функционального времени работы экскаватора (Ут), тыс м Тфункц.э ' вч ут = ^ 4-, (2) т 1000 ^ } где Тфункцэ - функциональное время работы экскаватора, маш. — ч Для 500 ч функционального времени работы в месяц
398 625 1720 298 537 1194
Удельная площадь (5уд.) на 1 м3 емкости ковша, тыс. м2/м3 5 уд = Ут х Кз, (3) уд- к • (1 + Кп )• Ек 3'К> где к - высота уступа, м; Кп - коэффициент переэкскавации (Кп = Уперек / Уес1р); Ек - геометрическая емкость ковша экскаватора, м3; Кз - коэффициент запаса. Кз = 1,1; Упереж. - объем переэкскавируемой горной массы, м ; Увскр. - объем вскрыши, м Для 500 ч функционального времени работы в месяц**
5,58,5 3,03,5 3,03,5 0,81,0 0,7-0,9 0,81,0
Окончание табл. 2
Параметр Формула Мехлопаты Драглайны
PC-1250 ЭКГ-15* В- 495* ЭШ 10/70 ЭШ 20/90 ЭШ 40/85
Удельный объем буре, 3 ния на 1 м емкости ковша (Ууд.б), пог. м/м3 = Е " , (4) 7 • (1 + Кп) • Ек где у - выход горной массы с 1 пог. м, м /пог. м Для 500 ч функционального времени работы в месяц
833 833 458518 412466 357*** 459519
Примечания. * - при использовании технологической схемы с 2-мя подъездами; ** - при различной высоте уступа; *** - при работе двух экскаваторов на одном уступе.
Расчетами определено, что для обеспечения 500 часов функциональной времени работы вскрышных экскаваторов-мехлопат целесообразная удельная площадь рабочей зоны на каждый кубометр емкости ковша должна составлять в месяц 3,0-3,5 тыс.м2/м3, экскаваторов-драглайнов - 0,7-1,0 тыс.м2/м3; добычных гидравлических экскаваторов с обратной лопатой - 5,5-8,5 тыс.м2/м3; удельный объем бурения наиболее типичных пород 9 и 10 категорий при диаметре скважин 250-280 мм - 830-850 п.м/м3 для экскаваторов-мехлопат и 350-550 п.м/м3 для экскаваторов-драглайнов
Рассмотрим пример расчета значений параметров рабочей зоны для Биоуш 495 ИБ.
Исходные условия:
- высота уступа, к = 15 м;
- геометрическая емкость ковша, Ек = 41,3 м3;
- коэффициент экскавации, Кэ = 0,745;
- время цикла экскавации, Трц= 30 с;
- автотранспорт БелАЗ 75306;
- объем горной массы в целике в кузове автосамосвала, Qк= = 86 м3;
- выход горной массы с 1 п.м, у =50-60 м3/п.м;
- коэффициент запаса, Кз = 1,1.
1. Определяем часовую производительность экскаватора Ш м3/ч:
1.1) Объем ковша в целике:
41,3 м3 х 0,745 = 30,77 м3.
1.2) Количество ковшей в автосамосвале:
86 м3 / 30,77 м3 = 2,79.
Округляем и принимаем значение равное 3.
1.3) Количество погруженных автосамосвалов в час при использовании технологической схемы с 2-мя подъездами:
3600 с / (3 х 30 с) = 40 автосамосвалов.
1.4) Часовая производительность экскаватора:
86 м3 х 40 автосамосвалов = 3440 м3/ч.
2. Определяем объем горной массы (УТ), требуемой для обеспечения времени функциональной работы 500 часов:
500 ч х 3440 м3/ч = 1720 тыс. м3.
3. Определяем удельную площадь (5^) на 1 м3 емкости ковша:
(1720 тыс. м3 / (15 м х 41,3 м3)) х 1,1 = 3,1 тыс. м2/м3.
4. Определяем удельный объем бурения (Ууд) на 1 м3 емкости ковша:
(1720 тыс. м3/ (55 м3/п.м. х 41,3 м3)) х 1,1 = 833 п.м/м3.
Использование критериев-максимум функционального соответствия, а также максимум функционального времени работы горного и транспортного оборудования позволило подобрать необходимый комплект горнотранспортного и вспомогательного оборудования. Так в производственном процессе работы экскаватора Ви-оуги8 495 ИБ целесообразно применять колесный бульдозер Кота-18и WD-600 для планировки подъездов к экскаватору, для поддержания технологических дорог — тяжелый грейдер САТ-24М либо две единицы ДЗ-98, на приемке грунта - тяжелые бульдозеры ЫеЬЬегг РЯ 764. Использование колесного бульдозера вместо гусеничного обусловлено тем, что необходимо минимизировать простои экскаватора и самосвалов при выполнении бульдозерных работ. Это позволяет существенно сократить время на зачистку забоя.
Для определения целесообразных параметров горных работ и направления их изменений методами математического моделирования и аналитических расчетов установлена зависимость между параметрами рабочей зоны и себестоимостью производства горных работ (рис. 9).
ВисугиБ 495ИР ЭКГ-20 ЭКГ-15
рациональная удельная площадь рабочей зоны
Рис. 9. Зависимость себестоимости производства горных работ от параметрами рабочей зоны разреза
Эта зависимость характеризуется убывающей функцией. Из представленного рисунка видно, что формирование рабочей зоны с рациональными параметрами (для экскаваторов-мехлопат 3-4 тыс. м3/м3) позволяет обеспечить достаточно высокую производительность оборудования и низкую себестоимость. Эту зависимость можно использовать как в организации работ на разрезе, так и в процессе его проектирования.
Исходя из общих принципов организации производства, для эффективного функционирования угольного разреза необходима его ритмичная работа, обеспечивающая равномерную загрузку оборудования и персонала в планируемом производственном цикле.
Недоиспользование технических возможностей эксплуатируемой высокопроизводительной техники зачастую связано с низкоэффективными технологическими схемами и организацией производства, а также с отсутствием системы учета и контроля, которая позволяла бы своевременно фиксировать отклонения от требуемых параметров технологического процесса в течение часа, смены и суток и вносить соответствующие корректировки в деятельность. Для организации процесса учета отклонений необходимо рассчитать рациональное количество рабочих циклов в часе для основных видов горно-транспортного оборудования.
Расчеты среднечасового количества рабочих циклов целесообразно осуществлять по следующей формуле:
N = 3600 Тфункц.
ц ^т ^т , (5)
1 рц 1 КФВ
где: 3600 - количество секунд в часе; ТКФВ - фонд времени за период, ч.
На основе расчетов было установлено, что рациональное количество рабочих циклов в часе для электрических экскаваторов-мехлопат на вскрышных работах составляет 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.
Пример расчета среднего количества циклов для экскаваторов Биоуш 495 ИБ.
Исходные данные:
Трц = 30 сек.;
ТфуНКЦ. = 500 ч;
Ткфв = 720 ч.
Расчеты:
3600 500
N =---,
ц 30 720
Ыц = 83,3, принимаем 84 цикла.
Учет количества циклов, позволяет контролировать перспективу производственных показателей. Чем больше отклонение от заданных параметров, тем выше риск недостижения запланированного количества часов функционального времени работы оборудования. В результате анализа значений сменного и месячного функционального времени работы оборудования была получена зависимость функционального времени работы от величины отклонений его разброса (рис. 10).
Полученная зависимость позволяет утверждать, что для обеспечения 500 часов функционального времени работы необходимо обеспечить снижение отклонений до уровня не более 10 %. Как показывает опыт работы ряда отечественных горнодобывающих предприятий, а также горных предприятий экономически развитых
Функциональное время работы, ч 700 600 500 400 300 200 100 0
350 Ср.кв.откл/среднее, %
Рис. 10. Связь функционального времени с относительной величиной его дисперсии по экскаваторам ОАО «Разрез Тугнуйский»
стран, достижение поставленной цели возможно при упорядочении производственного процесса посредством надлежащих подготовки и планирования работ, оснащения необходимым основным и вспомогательным оборудованием, учета и контроля выполняемых операций. Из-за отсутствия ряда перечисленных факторов трудовая деятельность персонала на отечественных предприятиях сопровождается отсутствием четкого представления о правильном выполнении технологических операций и, как следствие, повышенными рисками травмирования, а также значительными потерями рабочего времени.
Освоение операторами необходимого количества рабочих циклов оборудования на разрезе достигалось посредством отбора, адаптации и формирования соответствующих технологических схем (рис. 11), концентрации горных работ, а также применения стандартов производства работ, обеспечивающих взаимосогласованное функционирование каждой единицы оборудования.
Базовыми элементами стандарта производства работ являются следующие:
• паспорт забоя;
• количество основного и вспомогательного оборудования и требования к нему;
• количество исполнителей и их квалификация;
• правила взаимодействия;
• требования к средствам индивидуальной защиты;
• карты рисков травмирования персонала, характерных для выполняемых работ;
• количество рабочих циклов в часе, смене, сутках.
Для обеспечения высокого уровня производительности оборудования были разработаны и реализованы следующие основные принципы формирования разреза нового уровня:
— планирование и достижение рекордных показателей производительности оборудования на основе расчета его технико-технологических возможностей;
— планирование и подготовка необходимого и достаточного ресурсного обеспечения;
— жесткий и непрерывный контроль сменно-суточных планов и результатов работы экскавторно-автомобильного комплекса (ЭАК) по всем уровням управления;
Экскаваторы-мехлопаты:
с двумя подъездами и использованием в каждом таком забое колесного бульдозера, что обеспечивает исключение потерь времени на обмен автосамосвалов и зачистку забоев
Гттшш нл»
Экскаваторы-драглайны:
работа двух экскаваторов на одном уступе, что обеспечивает увеличение высоты вскрышного уступа, расстояния перемещения горной массы и скорости подготовки угольного пласта к выемке, уменьшение объемов автотранспортной вскрыши и себестоимости работ
Гидравлические экскаваторы с обратной лопатой:
на добычных работах - с высотой отрабатываемого слоя, равной высоте самосвала, и погрузкой, осуществляемой ниже уровня стояния
Patpti iio jj пник А-А
Рис. 11. Типовые технологические схемы для обеспечения не менее 500 ч функционального времени работы оборудования в месяц
Рис. 12. Схема методики формирования разреза нового технико-технологического уровня
— почасовой мониторинг работы комплекса;
— выполнение ППР в полном объеме, в сжатые сроки и на основе сетевого планирования;
— высокая оплата труда за хорошие результаты;
Функциональное время, ч/мес
Рис. 13. Схема поэтапного освоения требуемых уровней функционального времени работы оборудования
— персональная ответственность за техническое состояние узлов оборудования.
Применение принципов облегчает подготовку, ранжирование и принятие управленческих решений.
На основании методических подходов и принципов разработана и апробирована методика формирования угольного разреза нового технико-технологического и организационного уровня, представленная в виде схемы на рис. 12.
В схеме методики выделены 3 блока: блок анализа, блок моделирования и разработки и блок практического освоения.
На рис. 13 представлена схема поэтапной разработки и реализации комплекса решений для формирования угольного разреза нового уровня. Каждый этап включает следующую последовательность действий: постановка задачи ^ мотивация персонала ^ разработка комплекса решений ^ реализация решений.
На каждом этапе также должны определяться:
— требуемый уровень функционального времени работы оборудования;
— площадь рабочей зоны, обеспечивающая возможность достижения заданной производительности;
— типовые технологические схемы ведения горных работ;
— расчетное рациональное количество циклов;
— порядок и принципы взаимодействия персонала.
3. РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИЧЕСКОГО ПОДХОДА И ПРИНЦИПОВ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗРЕЗА НОВОГО ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ
На этапе расчета параметров рабочей зоны были проведены хронометражные наблюдения за работой экскаваторов. Они показали, что фактическое количество рабочих циклов в часе характеризуется существенным разбросом их значений. На рис. 14 показан пример динамики количества циклов в часе для экскаватора ЭШ 40/85.
При этом продолжительность цикла работы рассматриваемых экскаваторов также характеризуется существенным разбросом их значений (рис. 15).
Количество шгк.юв в часе
б
,1а!« часов,
пд .1 Ш г~1 л.
ЗУ 31) 3*411
Количество шц. ч.: о чаое
Рис. 14. Динамика количества циклов в часе и их распределение (экскаватора ЭШ 40/85 ОАО «Разрез Тугнуйский»): а — количество циклов в часе; б — распределение часов по их наполняемости
а
Продолжительность цикла, сек.
400 -
350 300 -
Доля циклов, %
100
150 -1 100 -|
50 ■
25
50
75
100
125
15
11 р I ]
Рис. 15. Динамика продолжительности циклов и ее распределение (экскаватора ЭШ 40/85 ОАО «Разрез Тугнуйский»): а — продолжительность циклов; б — распределение циклов по их продолжительности
б
Такой разброс значений рабочих циклов приводит к существенному недоиспользованию технических возможностей оборудования за счет увеличения нефункционального времени его работы.
Результаты применения разработанных и опробованных стандартов показали, что нефункциональное время в смене при надлежащем выполнении стандарта снижается в 2-5 раз, а риски травмирования персонала снижаются в 3-5 раз. Применение соответствующих организационно-технологических схем, а также разработка и практическое освоение стандартов позволяет упорядочить производственные процессы, сделать их более эффективными, прогнозируемыми. А с точки зрения безопасности производства осуществить переход от запаздывающей реакции на происшедшие травмы к опережающему контролю ситуации.
Это можно проиллюстрировать на примере освоения экскаватора Bucyrus 495HD с емкостью ковша 41,3 м3 в ОАО «Разрез Тугнуйский». Спустя четыре месяца после ввода в эксплуатацию производительность экскаватора составляла 25,6 тыс.м3 в расчете на 1 м3 емкости ковша, что в 1,4 раза ниже требуемой удельной производительности.
На этапе постановки задачи, после проведения серии хроно-метражных наблюдений и их анализа было установлено, что при обеспечении среднего времени цикла 30 с, удельная месячная производительность может достигать 50 тыс. м3/м3 емкости ковша.
Были подготовлены и реализованы следующие технико-технологические и организационные решения:
• внедрены схемы высокопроизводительного бурения скважин станками Pit Viper;
• увеличен объем взрываемого блока для сокращения простоев из-за производства взрывных работ;
• введены паспорта производства БВР, способствующие качественной подготовке горной массы к выемке;
• применены технологические схемы погрузки с двусторонней установкой автосамосвалов БелАЗ-75306;
• использован колесный бульдозер большой мощности (WD-600) для сокращения времени подчистки рабочей площадки;
• применен тяжелый грейдер CAT-24 M для поддержания качественного состояния автодорог;
• использован тяжелый бульдозер Liebherr PR-764 на приемке горной массы в отвал;
• оптимизирована продолжительность регламентированных перерывов посредством их рационального совмещения с технологическими операциями.
Динамика взорванной горной массы в ОАО «Разрез Тугнуй-ский» представлена на рис. 16.
Объем взорванной массы, Средний объем взорванной массы в
тыс. м3 одном блоке, тыс. м3
Рис. 16. Динамика объемов взорванной горной массы в ОАО «Разрез Тугнуйский»
Наряду с укрупнением блоков для взрывания, увеличена сетка бурения скважин с 6x6 до 7x7 м на отдельных участках разреза, увеличен удельный расход ВВ с 0,83 (2009 г.) до 0,95 т/тыс. м3 (2011 г.), строится детальная структура массива на основе программно-технического комплекса Blast Marker, оптимизируется конструкция заряда в каждой взрывной скважине.
Полученный результат: уменьшено количество взрывов в месяц на 30 %; улучшено качество дробления горной массы; сокращены внеплановые простои горного оборудования в среднем за месяц с 36 до 12 маш. — ч; снижена аварийность экскаваторного парка на 7 %.
В результате выполнения ряда намеченных мероприятий и непрерывного контроля за работой комплекса «экскаватор - автосамосвалы - бульдозер», а также за состоянием дорог месячная удельная производительность составила 48,4 тыс.м3/м3 емкости ковша, что в 1,38 раза превышает требуемую (35 тыс.м3/м3), а объем отгруженной горной массы составил 2005 тыс.м3, что в свою очередь в 1,16 превысило требуемый показатель (1720 тыс. м3).
Следует отметить, что достигнутая на разрезе производительность является наивысшей в отрасли, при этом максимальным был и уровень функционального времени - более 580 ч/мес.
Опыт, полученный в процессе эксплуатации мощного оборудования, его осмысление и анализ позволяют утверждать, что освоение персоналом рекордной производительности оборудования позволяет ему преодолевать неуверенность в возможности трудиться на уровне производительности передовых угледобывающих предприятий мира.
В целом для ОАО «Разрез Тугнуйский» в результате реализации инновационных мероприятий по внедрению более мощной техники, применения критерия - «функциональное время», организации работ по удельным показателям, достигнута положительная динамика доли экскаваторов-месяцев со стандартной производительностью. С 2009 по 2012 гг. их рост составил 6,7 раза, с 7,1 до 47,6 % (рис. 17). Это позволило увеличить среднемесячное функциональное время работы экскаваторов с 200-300 до 400 часов, а удельную производительность с 17,0 до 27,8 тыс. м3 /м3 емкости ковша (рис. 17, 18). В 2014-2015 гг. планируется достижение в среднем 500-550 часов функционального времени работы в месяц (рис. 19).
Динамика производительного времени и удельной производительности карьерных автосамосвалов представлена в таблице 3. и на рис. 20.
I I - стандарт > 450 маш.-ч I I - стандарт 400-450 маш.-ч
47,6%
7,1; ...; 47,6 - доля экскаваторо-месяцев
со стандартной производительностью
Рис. 17. Динамика производительных часов работы экскаваторов ОАО «Разрез Тугнуйский»
Среднемесячная удельная производительность экскаваторов,
Себестоимость, руб/м3
-♦--средняя производительность за месяц
------- -среднемесячная производительность за год
*рассчитано за период 2009-2011 гг.
***значение себестоимости принято кал среднемесячное за 2009г.
О - средняя себестоимость за месяц — ' — • — -среднемесячная себестоимость за год **рассчитано за период январь-декабрь2012
Рис. 18. Динамика среднемесячной удельной производительности экскаваторов (тыс. м 3/ м 3 емкости ковша) и себестоимости экскавации (руб./м 3 )
48
45
42
39
36
33
30
27
24
21
1В
15
12
©
я к я я о я
е-я
о ^
се
■а
g
м
л
g
Таблица 3
Динамика производительных машино-часов карьерных самосвалов
332 290 453
349 295 202 203 487 490 507 479
506 405
507 454 485
476 420 494 408 83 264
291 535 14 192
484 484 287 465 527
260 343 354
дняя по марке
Средняя по парку
ар
А
Декабр
Средн
51
424
488
359
444
423 399
52
500
516
384
314
53
85
113
31
466
384
286
56
271
412
360
57
383
483
58
496
478
430
375
59
314
470
386
444
475
60
441
516
323
318
355
Средн
236
309
320
319
21
573
432
04
22
209
436
53
227
241
23
579
528
350
431
24
556
524
525
481
457
25
535
540
524
373
499
26
500
385
411
476
27
574
519
469
449
457
28
524
213
264
431
495
29
531
444
455
551
30
502
519
502
425
254
31
525
565
353
476
33
533
496
530
263
452
34
505
560
393
35
405
593
477
520
Средн
470
450
327
368
75306
201
496
202
114
292
416
75302
204
450
361
75302
205
602
515
437
548
206
75302
207
364
325
462
208
499
288
404
328
75306
209
531
501
459
437
75306
481
513
425
427
433
397
75306
563
447
328
483
578
442
544
75302
474
481
510
586
531
425
542
524 521
75306
558
517
460
563
75306
557
491
255
146
567
150
411
430
409
317
293
366
43
390
362
311
356
Я-ь «.„.ь Апрель Июль | А.сст |се„т,6рь О|пнбрь| Ноябрь |де|абрь «26-
4 56 406 3. 415 567 116
8 ИА-И 60 459 4М 390 411 4,1 377 602 244 364 „9 294 0 487
3 ГЕИЕХТЮО 662 550 446722 206 554503 414 271 402
■ 666567 42, 476 494 426 » 4»
11 ,Е,ЕХТ,100 7, 4.7 344980725 573 4» 324 312
— ■5145 - 2 ~1эГ —4444— ~450" 487 | 482 | 403 | 352 449 399 555 358 .1
• Бела 25 „6 5.1 „2 4.4 460 4» 392
,0 — 2289 443 581 576 490 438 380 41, 34. 410 —Ц|— 424
14 ■5135 34 493 4* .48 531 5.4 504 443 591 4» 476 126 305 4.0
• Я». 484 482 „2 136 118 426 2. 508 375 2, 404 399
1. ■73. 216 „9 496 488 591 407 349 323 466 Т. 489 45, 4м
2, 229
2' ■ 75306 222223 -524-Г 394 446 564 458 502 409 503
ткм/а.т,
□ Удельная производительность самосвалов, ткм/а.т
--Среднее значение удельной производительности самосвалов, ткм/а.т
О Удельная производительность самосвалов, т/а.т - - - - Среднее значение удельной производительности самосвалов, т/а.т О Расстояние среднемесячное, км
Рис. 20. Динамика показателей работы карьерных автосамосвалов по горнотранспортному участку
Опыт применения комплекса решений по формированию разреза нового технико-технологического уровня позволил повысить производительность оборудования на 40-50 % и обеспечить требуемую эффективность и безопасность добычи угля (табл. 4). Экономический эффект за 2010-2012 гг. от реализации разработанных организационно-технологических мер в ОАО «Разрез Тугнуйский» составил более 700 млн руб.
Таблица 4
Технико-экономические показатели работы ОАО «Разрез Тугнуйский»
Показатели Годы
2009 2010 2011 2012 2013 (план)
1. Объем добычи, тыс. т 5893,4 6856 10362 12521 11500
2. Объем вскрыши, тыс. м3 30034 40377 57316 60658 55100
3. Численность ППП, чел. 762 739 1227 1239 1314
4. Производительность
труда ШШ:
— горная масса 44,7 61 52,5 55,9 47,9
— уголь 47,1 63,9 55,2 59,1 50,7
5. Количество экскавато- 16 18 19 19 15
ров, ед.
6. Суммарная емкость 182,4 253,8 258,8 237,9 239,5
ковшей, м3
7. Количество а/с, ед. 38 51 55 58 65
8. Суммарная грузоподъ- 3963 5923 6806 7428 8385
емность, т
9. Удельная производи- 186,8 177,6 248,9 291,0 263,0
тельность экскаваторов,
м3/м3
10. Удельная производи- 10,4 11,3 14,5 15,4 н/д
тельность а/с,
тыс. т/автотонну
11. Цена реализации про- 540 669 851 1378 1358
дукции на внутреннем
рынке, руб/т
12. Себестоимость добы- 348,28 441,59 422,87 419,66 473,8
чи без амортизации, руб/т
13. Себестоимость добы- 368,40 513,68 486,11 479,29 543,36
чи с амортизацией, руб/т
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Для обеспечения высокой конкурентоспособности и инвестиционной привлекательности угольных разрезов с карьерным автомобильным транспортом необходимо достижение удельной производительности экскаваторов не менее 30-35 тыс. м3/м3 емкости ковша и карьерных автосамосвалов не менее 1,6-2,0 тыс. т на автотонну грузоподъемности в месяц при расстоянии транспортирования 1,8-2,2 км. Это возможно при работе каждой единицы горно-транспортного оборудования в режиме не менее 500 часов функционального времени в месяц. В проектах, как правило, закладываются технико-технологические и организационные параметры разрезов, не позволяющие в достаточной мере решить эту задачу.
2. Для ведения вскрышных работ экскаваторами-мехлопа-тами целесообразная удельная площадь рабочей зоны на каждый кубометр емкости ковша должна составлять 3-4 тыс.м2/м3; экскаваторами-драглайнами - 1,5-2,5 тыс.м2/м3; для ведения добычных работ гидравлическими экскаваторами с обратной лопатой - 7,510,5 тыс.м2/м3; удельный объем бурения наиболее типичных пород 9 и 10 категорий при диаметре скважин 250-280 мм - 830-850 п.м/м3 для экскаваторов-мехлопат и 540-600 п.м/м3 для экскаваторов-драглайнов .
3. Рациональное количество рабочих циклов в часе для электрических экскаваторов-мехлопат на вскрышных работах составляет 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. Для реализации такого количества рабочих циклов должны быть отобраны, адаптированы и сформированы соответствующие технологические схемы и стандарты производства работ, обеспечивающие взаимосогласованное функционирование каждой единицы оборудования. Отсутствие стандартов не позволяет достигать требуемого количества рабочих циклов в часе, смене, сутках и месяце.
4. Для снижения травматизма необходимо обеспечить ритмичную и упорядоченную работу оборудования и персонала. С
увеличением функционального времени работы от наиболее характерных значений 200-250 до 500 часов в месяц коэффициент частоты травмирования на 1 млнт снижается в 7-9 раз, коэффициент частоты травмирования на 1000 трудящихся - в 2,5-3,5 раза. Более высокий уровень порядка в деятельности персонала достигается посредством формирования рабочих зон с высокой концентрацией и технологичностью горных работ, освоением соответствующих типовых технологических схем и стандартов осуществления процессов в производственной деятельности.
5. На всех стадиях проектирования разреза и при его эксплуатации, необходимо пользоваться следующими критериями: технологический максимум функционального времени работы горного и транспортного оборудования, максимум функционального соответствия основного и вспомогательного оборудования, минимум транспортной работы.
6. Основными принципами, реализация которых обеспечивает формирование разреза нового уровня и достижение заданного уровня производительности, являются: планирование и достижение рекордных показателей производительности оборудования на основе расчета его технико-технологических возможностей, планирование и подготовка необходимого и достаточного ресурсного обеспечения, почасовой мониторинг работы комплекса, жесткий и непрерывный контроль сменно-суточных планов и результатов работы ЭАК по всем уровням управления, выполнение ППР в полном объеме на основе сетевого планирования, персональная ответственность за техническое состояние узлов оборудования, высокая оплата труда за хорошие результаты.
7. Опыт применения комплекса решений по формированию разреза нового технико-технологического и организационного уровня позволил повысить производительность оборудования на 40-50 % и обеспечить требуемую эффективность и безопасность добычи угля. Экономический эффект за 2010-2012 гг. от реализации разработанных организационно-технологических мер в ОАО «Разрез Тугнуйский» составил более 700 млн руб.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Жуков, А.Л. Оптимизация параметров рабочих площадок разрезов при подготовке запасов угля к выемке: Дис. ... канд. техн. наук. — Екатеринбург, 2008. - 121 с.
2. Кулецкий, В.Н. Методика расчета операционного рычага и применения управляющей связи «производительное время — удельная производительность — себестоимость»: Отдельная статья Горного информационно-аналитического бюллетеня (научно-технического журнала) / А.В. Федоров, А.В. Великосельский, В.Н. Кулецкий, С.Ю. Миро-ненко, И.Д. Трофимова, Т.А. Коркина, Н.В. Яблонских, М.Н. Полещук, В.А. Макарова, Е.А. Куприна. - М.: Изд-во «Горная книга», 2011. - 24 с. (Сер. «Б-ка горного инженера-руководителя». Вып. 14).
3. Кулецкий, В.Н. Опыт совершенствования производства в ОАО «Разрез Тугнуйский» / В.Н. Кулецкий, А.И. Каинов, С.Ю. Мироненко, А.Б. Рыбинский //Уголь. - 2012. - №3. - С. 67-69.
4. Кулецкий, В.Н. Создание организационно-технологических условий для высокопроизводительной работы экскаваторов Bucyrus 495 HD / В.Н. Кулецкий Д.В. Попов // Уголь. - 2012. - №12. - С. 4-9.
5. Кулецкий, В.Н. Подход к повышению безопасности труда посредством стандартизации процессов и операций ремонта карьерных автосамосвалов: опыт ОАО «Разрез Тугнуйский» / В.Н. Кулецкий, А.И. Каинов, А.В. Горохов, П.П. Яньков, А.В. Галкин // Уголь. - 2013. - №7. - С. 46-49.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................3
1. ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗРЕЗА НОВОГО ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
УРОВНЯ......................................................................................................... 4
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО ПОДХОДА
И ПРИНЦИПОВ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗРЕЗА НОВОГО ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ......................................10
3. РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИЧЕСКОГО ПОДХОДА
И ПРИНЦИПОВ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗРЕЗА НОВОГО ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ ......................................23
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................33
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................35
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ
Кулецкий В.Н. - исполнительный директор ОАО «Разрез Тугнуйский».
В.Н. Кулецкий
ФОРМИРОВАНИЕ УГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА НОВОГО ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
УРОВНЯ
Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельные статьи (специальный выпуск)
Режим выпуска «молния»
Выпущено в авторской редакции
Компьютерная верстка и подготовка оригинал-макета И.А. Вершинина Дизайн обложки Е.Б. Капралова Зав. производством Н.Д. Уробушкина Полиграфическое производство Л.Н. Файнгор
Подписано в печать 19.06.13. Формат 60х90/16. Бумага офсетная № 1. Гарнитура «Times». Печать трафаретная на цифровом дупликаторе. Усл. печ. л. 2,25. Тираж 500 экз. Изд. № 2706
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ГОРНАЯ КНИГА»
Отпечатано в типографии издательства «Горная книга»
шшж
G
п
НО
L—J
119049 Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 6, иааательсгво «Горная книга» Телефон (499) 230-27-80; факс (495) 956-90-40;
тел./факс (495) 737-32-65
