О методах технико-экономической оценки систем разработки, применяемых в условиях Прокопьевско-Киселевского угольного месторождения Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.272.004.15

Ю.М. Филатов (кандидат технических наук, советник генерального директора ОАО «НЦ ВостНИИ»)

Ли Хи Ун (доктор технических наук, ученый секретарь ОАО «НЦ ВостНИИ»)

О методах технико-экономической оценки систем разработки, применяемых в условиях Прокопьевско-Киселевского угольного месторождения

Приведены основные показатели технической оценки систем разработки и их экономическая эффективность.

Ключевые слова: МЕТОД ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ, СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ, ПОЖАРООПАСНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ, АВАРИЙНОСТЬ, ТРУДОЕМКОСТЬ, ЗАТРАТЫ, УЩЕРБ, СРОК ОКУПАЕМОСТИ

Изучение состояния вопроса показало, что перспектива развития месторождений Прокопь-евско-Киселевского района во многом зависит от того, насколько правильно в сложившихся условиях производства будет определена эффективность применяемых систем разработки и выбраны рациональные направления их совершенствования и развития.

В горнотехнической литературе как отечественными, так и зарубежными исследователями предложено большое количество методов технико-экономической оценки систем разработки, начиная от простейших, основанных на частных показателях работы забоя, участка, и заканчивая сложными, базирующимися на показателях добычи угля по шахте в целом.

Обзор этих методов показывает, что общим для них является требование безопасности, которое лежит в основе всех факторов, определяющих жизненность и прогрессивность систем разработки. Однако при анализе степени безопасности разные исследователи определяют ее по-разному. Одни, характеризуя безопасность, анализируют абсолютное количество тяжелых и несчастных случаев, другие - относительное - на один забой или на 1 млн т добычи.

В первом случае не учитывается объем производства и его трудоемкость, которые неодинаковы по системам разработки; во втором - усредняются забои с разным фронтом работ, с разной насыщенностью рабочей силой, рассматривается безопасность искусственно созданной забой-системы. Отнесение несчастных случаев на 1 млн т добычи является также неправильным, так как при этом усредняются горно-геологические условия, отражающиеся, в конечном счете, на трудоемкости работ.

Опасности подвергаются не системы, забои или добываемый уголь, а люди, непосредственно работающие в этих забоях. Поэтому для сравнения систем по производственному травматизму будет правильным определять количество тяжелых и смертельных несчастных случаев,

приходящихся на 1000 отработанных выходов, что способствует международной практике оценки безопасности работ.

Из других технических факторов достаточно подробно рассматривались пожароопасность и полнота извлечения запасов, опасность по прорывам глины и горным ударам, производительность забоя и т.п.

Однако работ, в которых техническая оценка систем разработки давалась бы по совокупности факторов с учетом влияния горных работ, недостаточно.

Решающее значение при определении эффективности систем разработки имеет оценка по экономическим факторам. Экономическая оценка является, по сравнению с технической, более трудной как с точки зрения получения и выявления достоверных фактических показателей и расчетных значений, так и в отношении выбора критерия оценки.

Исследования показали, что из всего разнообразия существующих методов экономической оценки можно выделить два основных направления: оценку по участковым затратам и оценку по общешахтным затратам.

Первое направление оценки не отражает всех затрат, связанных с системами разработки. В нем не полностью учитываются затраты на проведение подготовительных выработок при подготовке выемочного участка и совсем не учитываются экономическое влияние потерь, затраты, связанные с пожарами, а также общешахтные затраты в той части, в которой они зависят от систем разработки. Второе направление заключается в учете всех затрат, прямо или косвенно влияющих на эффективность систем разработки в масштабе шахты. Наиболее полно оно разработано в исследованиях КузНИУИ, которые учтены при разработке комплексного метода оценки.

Комплексный метод оценки основан на положении, что рациональными системами разработки угольных месторождений считаются такие, которые в условиях народного хозяйства обеспечивают высокую безопасность горных работ, максимальную полноту извлечения запасов, высокую производительность труда, высокое качество угля и минимальные издержки производства.

Общие требования к методу при оценке систем разработки следующие:

- определение эффективности систем разработки должно производиться в сопоставимых условиях места и времени;

- оценка должна основываться на данных результатов практического применения систем;

- эффективность систем должна определяться не по одному какому-нибудь свойству, а по всему комплексу технических и экономических свойств;

- оценка экономической эффективности систем разработки должна исходить из учета всех затрат вспомогательных звеньев шахты, прямо или косвенно зависящих от них.

Сущность метода заключается в том, что эффективность систем разработки определяется на основе их полной технической и экономической оценки.

Основными показателями технической оценки систем разработки являются:

1 Пожароопасность - возможность возникновения пожаров на участке пласта или выемочном поле.

Пожароопасность определяется как степенью склонности угля к самовозгоранию, так и внешними условиями, способствующими или нет возникновению пожара. Поэтому при одинаковой склонности угля к самовозгоранию пожароопасность различных систем различна. Пожароопас-

ность по системам Кпж, пож./1 млн т, определяется на основании фактических данных о количестве возникших пожаров Ыпж К добыче угля Д по системе за истекший период:

У N

К _ ^ пж

Л пж Д • V1/

2 Безопасность систем разработки по производственному травматизму Кт, случ./1000 вых.,

,г0

получена делением количества тяжелых и смертельных несчастных случаев в очистных NТ и подготовительных N^ забоях на количество отработанных выходов рабочих В за рассматриваемое время:

У (N0 + NП)

Кт_^К т-------— (2)

У В

3 Аварийность - неожиданное, внезапное нарушение ритмичной работы участка, вызывающее потери добычи угля и наносящее материальный ущерб, а иногда и угрожающее безопасности людей.

Аварийность по системам разработки КА, ч/год, определяется на основании данных о количестве аварий и их продолжительности:

П + ^ а

Ка_—-----------------------------------------^, (3)

где Па - количество аварий по системе за исследуемый период;

4 - продолжительность одной аварии, ч;

( - продолжительность исследуемого периода, лет.

4 Полнота извлечения запасов Кп, %, характеризуется объемом добываемого угля Ди теряемого при эксплуатации Пэ. В качестве измерителя полноты извлечения запасов приняты эксплуатационные потери угля:

ПЭ -100

Кп_ ПЭ . (4)

Д + ПЭ

5 Учет абсолютного и удельного объемов подготовительно-нарезных выработок производится, как правило, в метрах. Такая практика учета является недостаточно верной, так как не отражает влияния главного фактора - площади сечения выработок, от чего зависит объем выдаваемой горной массы, а следовательно, и трудоемкость работ. Поэтому в настоящих исследованиях характеристика систем разработки по объему подготовительно-нарезных работ приведена в м3 /1000 т.

Объем проведения подготовительно-нарезных работ по каждой системе определяется расчетным путем на основании типовых схем ведения горных работ и фактических горнотехнических параметров.

6 Показатель среднемесячного объема добычи угля по системе разработки в большинстве случаев исчисляется на один недействующий забой. Такое исчисление является недостаточным при характеристике и практическом выборе систем разработки, так как не отражает уровня концентрации горных работ в пределах выемочных полей. Так как при разных системах разработки одновременно может действовать разное количество очистных забоев, то добычу угля по системе в

целом следует рассматривать по сумме забоев, а не по одному забою. Такой принцип сохраняет условия сопоставимости и является особенно важным при оценке многозабойных систем разработки.

Предлагается среднемесячную добычу угля по системам разработки определять в расчете на один забой и по сумме возможного количества их, то есть с учетом возможной концентрации очистных работ внутри выемочных полей с соблюдением сопоставимости по горнотехническим факторам.

Основные показатели экономической эффективности следующие:

1 Трудоемкость Т, вых./1000 т, определяется по сумме затрат на очистные Точ, подготовительные Тпн работы и по общешахтным цехам и вспомогательным производствам Тош :

Т= Точ + Тпн + Тош. (5)

2 Трудоемкость очистных работ устанавливается по фактическим данным шахтной отчетности Точ, вых./1000 т, как средневзвешенная по группе забоев исследуемой системы разработки для данных горно-геологических условий:

П

ИВ

Тч_ -П— • <6)

У Д,

1

где В1 - число выходов по очистному забою данной группы рабочих, вых.;

Д1 - добыча угля по системе разработки, т.

3 Трудоемкость подготовительных работ определить непосредственно по данным шахтной отчетности невозможно, так как производимые объемы работ несопоставимы во времени. Причиной этого является существующий разрыв между подготовкой запасов к выемке и непосредственно выемкой, обусловленный технологическими схемами систем разработки. Кроме того, на ряде шахт подготовительные работы производятся специализированными бригадами, обслуживающими несколько добычных участков, вследствие чего выделить трудовые затраты на конкретный выемочный участок при существующей системе учета затруднительно. Поэтому трудоемкость по подготовительно-нарезным работам определяется расчетным путем на основе типовых схем подготовки и фактических затрат на проведение подготовительных выработок.

Для расчета трудоемкости монтажных работ по щитовой системе разработки Т, вых./1000 т, по фактическим данным были найдены уравнения зависимости ее от горно-геологических условий:

для арочных щитов

для бессекционных щитов

для секционных щитов

2

где площадь щитового перекрытия, м ;

М 5105

тМ =-----------------; (7)

а шїЩ (1 - Р)

ТМ = 5(430 + 446) ; б шік] (і - р) ;

М 5 (720 -1526 +1862)

тМ =---------------------------------------------------і (9)

с шЩ(1 - Р)

Ь - размер щита вкрест простирания, м; т - мощность пласта, м;

I - размер щита по простиранию, м. к - высота щитового столба, м; у - плотность угля,т/м ;

Р - коэффициент потерь угля.

4 Трудоемкость по общешахтным цехам и вспомогательным производствам определяется путем отнесения ее по каждому цеху на систему по признакам, аналогичным себестоимости угля. При этом для соблюдения сопоставимости расчетов производственной мощности шахт, концентрации производства, организации труда и другим признакам, влияющим на затраты по общешахтным цехам, были собраны данные по наиболее представительным шахтам и по ним определена следующая зависимость трудовых затрат от показателей разработки:

(9,75* + 0,078у + 0,32 г + 0,046Л + 0,012В + 0,044Д) • 10-3 Тош = —------- -------- ------- --------- -------- ----—------------------, (10)

Г~1

где * - количество дней работы забоя;

V - объем горной массы, выдаваемой с участка, м3 ;

г - число выходов рабочих по смене, вых.;

Л - расход лесных материалов по системе, м ;

В - расход взрывчатых материалов по системе, кг;

Д- фактическая добыча угля по системе, т.

5 Полная себестоимость угля С, руб/т, определяется суммированием затрат на подготовку запасов Спод, на очистные работы Соч и дополнительные затраты Сдоп:

С= Спод + Соч + Сдоп . (11)

6 Затраты Спод, руб/т, по подготовке запасов к выемке включают капитальные затраты на разведку и доразведку месторождений, строительство общешахтных зданий и сооружений на поверхности, проведение капитальных выработок, амортизируемых по потонной ставке Ккап; затраты на подготовку выемочных участков Кпод; монтаж и демонтаж машин и установок Кмд; общешахтные затраты Кобщ и прочие денежные расходы Кпр в той части, в которой они относятся к подготовительным работам:

Спод Ккап + Кпод Кмд + Кобщ + Кпр. (12)

Затраты Кпод, руб/т, на проведение горных выработок в пределах выемочного поля включают в себя затраты по заработной плате Ззп, на материалы Зм, энергию Зэ и амортизацию За:

Кпод = Ззп+ Зм+Зэ+За . (13)

Определение затрат на проведение подготовительных выработок по указанным элементам, а также на монтаж щитовых перекрытий производится расчетным путем по аналитическим формулам, составленным на основании типовых схем ведения работ и фактических затрат на их производство.

Затраты на монтажно-демонтажные работы зависят от уровня и вида механизации работ.

Для определения общешахтных затрат по первичным учетным документам были определены полные затраты каждого вспомогательного цеха и участка поэлементно: «зарплата», «материалы», «энергия», «амортизация». Эти затраты распределялись затем между очистными и подготовительными работами. При этом в каждом отдельном случае принимались во внимание специфика данной статьи расходов и степень участия данного участка, цеха в добыче угля и проведении подготовительных выработок.

Затраты на внутришахтный транспорт, подъем и откатку на поверхности распределялись пропорционально объему перевезенных грузов; по вентиляции и маркшейдерскому отделу - пропорционально числу забоев; по динамитному складу и участку взрывных работ - по расходу ВВ; по ламповой и хозяйственному цеху - пропорцией численности рабочих горных участков и всех цехов, отнесенной на соответствующие системы разработки; затраты механического цеха, электроцеха, водоотлива - пропорционально энерговооруженности забоев; лесного склада - пропорционально расходу лесных материалов; по ОТК, погрузке и обогащению - пропорционально добыче угля; по котельной - пропорционально числу рабочих; затраты участка гидрозакладки - пропорционально добыче с гидрозакладкой.

Из всех статей прочих денежных расходов детально анализировались административнотехнические расходы, регрессные иски, услуги ЦЭММ и автотранспорта, расходы на подготовку кадров и ВГСЧ.

Эти расходы распределяются между подготовительными и очистными работами следующим образом: административно-технические расходы - пропорционально числу рабочих; услуги ЦЭММ и автотранспорта - пропорционально горной массе; расходы на подготовку кадров - пропорционально численности рабочих; услуги ВГСЧ - пропорционально добыче угля.

На основании такого распределения найдена зависимость общешахтных затрат Кобщ и прочих денежных расходов Кпр от показателей по системам разработки:

на проведение подготовительных выработок:

_ К1* + 1,267ГП + 4,ИП + 8,412ЛП + 1,191ВП + 0,345ДП

Кобщ = жГР) ; (14)

К 2* +10-3 г п +10 -4 Дп +14-10 -5 V

пр Д (1 - Р) ,

где время работы забоя, дней;

УП - объем горной массы, выдаваемой из подготовительных выработок, м;

ЪП - число выходов проходчиков;

ЛП, ВП- соответственно расход лесных материалов, м3, и ВВ, кг, на проведение выработок;

ДП - добыча угля из подготовительных выработок, т;

Д - добыча угля по системе, т;

Р - коэффициент эксплуатационных потерь угля;

Кг, К2 - коэффициенты затрат, зависящих от времени работы забоя.

7 Затраты по очистным работам Соч, руб/т, складываются из затрат на заработную плату Сзп, материалы См, электроэнергию Сэ, амортизацию Са, из общеучастковых расходов Суч , расходов общешахтных цехов Собщ и прочих денежных расходов Спр, приходящихся на очистные работы:

Соч = Сзп +См +Сэ +Са +Суч +Собщ + Спр . (16)

Затраты по прямой заработной плате определяются из учтенных первичных документов шахт. Полная заработная плата рабочих рассчитывается с помощью коэффициентов, учитывающих доплаты, дополнительную заработную плату и начисления на нее.

В затратах на материалы учитывается стоимость крепи, взрывчатых материалов, инструмента, запасных частей и т.д., то есть материалов, непосредственно расходуемых на очистные работы.

Затраты на электроэнергию учитывают стоимость израсходованной энергии и оплату за установленную мощность оборудования, обслуживающего данный очистной забой.

По элементу «амортизация» выявляется вся сумма отчислений на амортизацию по действующим нормам на основное и вспомогательное оборудование, непосредственно используемое при ведении очистных работ.

Общеучастковые расходы включают полную заработную плату (с начислениями) персонала эксплуатационных участков (рабочие-повременщики), стоимость материалов и оборудования, закрепленных за этими участками (не учтенные по забою данной системы), а также расходы на энергию (электрическую и пневматическую) и отчисления на амортизацию участкового оборудования.

Для определения себестоимости по общеучастковым расходам сумма затрат эксплуатационного участка ^ Суч, выявленная на основании первичных документов по каждому участко-

месяцу, распределяется между различными забоями С 'уч, руб/т, пропорционально числу выходов забойщиков (или их численности):

где Т - общие трудовые затраты по участку за рассматриваемый месяц, чел.-смен;

Т - трудовые затраты по данному очистному забою, чел.-смен.

8 Дополнительные затраты С доп, руб/т, объединяют ущерб от потерь угля Суп, ущерб от аварий Суа, а также затраты на предупреждение и ликвидацию подземных пожаров Спж :

Определение ущерба от потерь угля является важным этапом систем разработки.

Исследования показывают, что существующие способы определения экономического ущерба от потерь угля и его влияния на результаты производственно-хозяйственной деятельности предприятий сводятся в основном к двум методам. В качестве критерия для оценки потерь угля по первому методу предлагается принимать превышение экономии от снижения себестоимости над величиной ущерба от роста потерь, по второму - соотношение условного дохода или убытка сравниваемых вариантов систем разработки.

Если первый метод оценки потерь угля уже сейчас находит широкое практическое применение, то применить второй пока невозможно из-за отсутствия методики определения оптимальной и предельной себестоимости добываемого угля.

По нашему мнению, установить связь между затратами и потерями угля весьма трудно или вообще невозможно, так как затраты определяются не уровнем потерь, а существом тех мероприятий, которые связаны с изменением полноты извлечения запасов.

Т

(17)

(18)

Оценка сравниваемых систем по полной себестоимости 1 т угля позволяет учесть все положительные и отрицательные стороны уровня эксплуатационных потерь. Поэтому при сравнении систем правильно говорить не об оценке, а об экономическом ущербе от потерь. Определение же экономического ущерба от потерь позволяет наметить конкретные мероприятия по уменьшению его и за счет этого снизить себестоимость добычи по системам разработки.

Существующие методы определения себестоимости по системам не позволяют выявить в полном объеме ущерб от потерь угля вследствие того, что не полностью учитывают затраты на подготовку запасов к выемке, в частности, не учитывается та часть затрат по общешахтным цехам, которая приходится на подготовительно-нарезные работы. Принятая в работе методика оценки систем разработки позволяет избежать этих недостатков.

Учитывая, что при всех вариантах отработки пластов коэффициент извлечения запасов стремится к единице, но не достигает ее, наличие потерь неизбежно приводит к удорожанию себестоимости угля, которое проявляется в двух случаях:

- при увеличении удельных затрат на подготовку запасов к выемке:

Р

Э7=СПод — ------- , (19)

100 - Р

где Р - эксплуатационные потери угля, %;

- при сокращении сроков отработки запасов выемочного участка:

К

Э2= кап

1 - 1

(1 + Е н)г

(1 + Ен )Т -

где Ен - нормативный коэффициент эффективности;

Т - оставшийся срок отработки выемочного участка, лет;

( - сокращение срока отработки запасов участка от потерь угля, лет;

(20)

^ (Р2 - Л)

г=—-------------,

Д • 100

где 3ву - запасы выемочного участка, т;

Д - годовая добыча угля по системе, т;

Р], Р 2 - эксплуатационные потери до и после сокращения срока отработки участка, %;

- при оценке ущерба от 0% потерь:

г =

З Р

~>ву1 2

Д -100

(21)

(22)

Суммарный ущерб от потерь угля составит:

С = С

'•-'уп '•-'под

Р

К,,

100 - Р (1 + Ен)

Т-г

1 —

1

(1 + Ен)г

(23)

Ущерб от аварий Суа, руб/т, определяется по сумме затрат на их ликвидацию Ул, материальных убытков от последствий аварий Ум и убытков от потерь угля Уд:

Суа=Ул+Ум+Уд ;

(24)

У Дат0ч • 10-3(30 + К)

ул=---------- ----------------------------------------, (25)

Г~1

где Да - потери добычи из-за аварий, т;

Точ - трудоемкость очистных работ, вых./1000 т;

3°п - затраты по заработной плате рабочих очистного забоя, руб/вых.;

К - условно-постоянные расходы по общешахтным цехам, приходящиеся на один выход рабочего очистного забоя, руб/вых.

Материальные убытки от последствий аварий Ум в отдельных случаях хотя и являются довольно большими, но в целом на 1 т угля по системам составляют незначительную величину:

У СпосДа , (26)

Д Да + Д

где Спос - постоянные затраты в себестоимости угля по шахте, руб.

Затраты на предупреждение и ликвидацию пожаров и их последствий Спж складываются из расходов на заработную плату, стоимость оборудования и материалов, необходимых для ликвидации пожаров, и также из стоимости теряемых материалов и оборудования в запожаренном участке, потерь подготовленных к выемке запасов угля и потерь добычи угля. Эти затраты определялись по фактическим данным.

9 Срок окупаемости дополнительных вложений Т, лет, определяется в том случае, если полная себестоимость и удельные капитальные вложения сравниваемых вариантов разнятся во взаимно противоположных направлениях:

К2 - К, ^ ±АК

2 1 Д

Т =----------^-------- , (27)

(С> - С2)

где К1 ,К2 - капитальные вложения сравниваемых вариантов, руб.;

А К - изменение капиталовложений по сметным производственным процессам в расчете на объем продукции сравниваемого варианта, руб.;

Д1, Д2, С], С2 - соответственно годовая добыча, т, и себестоимость угля, руб., анализируемых вариантов.

10 Одним из показателей, характеризующих системы разработки, является прогрессивность, которая определяется после анализа их эффективности и установления рациональной области применения в конкретных горно-геологических условиях.

Уровень прогрессивности определяется тремя основными требованиями: техническими, социальными и экономическими.

Технология работ должна быть на уровне современных достижений науки и техники и обеспечивать максимальную возможность применения комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.

Степень механизации работ Км, %, устанавливается как отношение трудоемкости работ, выполненных с помощью средств механизации, к общей трудоемкости работ по системе:

У тТ -У т

Км = ^ УТ^ * • 100, (28)

/ -< зТ

где ТзТ - трудоемкость работ по системе, вых./1000 т;

Тр - трудоемкость работ, выполняемых вручную, вых./1000 т.

В социальном отношении технология должна обеспечивать высокую безопасность работ, улучшение условий и облегчение труда рабочих.

Прогрессивность любого технологического варианта определяется не только эксплуатационно-технической характеристикой его, но, прежде всего, экономической эффективностью. Чем выше экономическая эффективность, тем более совершенна и прогрессивна новая технология, тем она полнее отвечает задачам научно-технического прогресса.

Таким образом, возможность и целесообразность внедрения новой техники и технологии определяются, в первую очередь, уровнем ее экономичности. Прогрессивно в технике то, что целесообразно экономически.

Изложенный метод оценки эффективности дает возможность определять уровень прогрессивности как применяемой, так и новых вариантов систем разработки в конкретных горногеологических условиях и предотвращать появление и использование малоэффективной технологии, тем самым исключая нерациональную разработку запасов высококачественных углей Про-копьевско-Киселевского района.

ON METHODS OF TECHNICAL-ECONOMIC EVALUATION OF DEVELOPMENT SYSTEMS USED IN CONDITIONS OF PRO-KOPIEVSK-KISELEVSK COALFIELD

Yu.M. Filatov

Main figures of development systems technical evaluation and their economic efficiency are brought.

Key words: EFFICIENCY EVALUATION METHOD, DEVELOPMENT SYSTEMS, FIRE HAZARD, SAFETY, ACCIDENT RATE, LABOR CONTENT, COSTS, DAMAGE, PAYBACK PERIOD

Филатов Юрий Михайлович Tел. 89069877448 Ли Хи Ун

e-mail: [email protected]