Выбор стратегических направлений обновления шахтного фонда Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

----------------------------------------- © В.В. Агафонов, В.А. Абрамов,

П.В. Шавров, 2006

УДК 622.411.33:533.17

В.В. Агафонов, В.А. Абрамов, П.В. Шавров

ВЫБОР СТРАТЕГИЧЕСКИХ НАПРАВЛЕНИЙ ОБНОВЛЕНИЯ ШАХТНОГО ФОНДА

Семинар № 15

Гехнология подземной разработки угольных месторождений представляет собой чрезвычайно сложную совокупность производственных процессов, работ и операций, осуществляемых в весьма разнообразной горно-

геологической обстановке.

Учитывая этот фактор, в последнее время все решительнее утверждается правильная концепция непрерывного совершенствования, технического переоснащения и модернизации, организационного и финансового аспектов процесса обновления шахтного фонда, как необходимого условия поддержания на конкурентоспособном уровне технико-экономических показателей и безопасных условий ведения горных работ на угольных шахтах.

Следует отметить, что выбор основных стратегических направлений обновления шахтного фонда (закрытие (консервация), реконструкция, поддержание производственных мощностей и техническое переоснащение и модернизация) априори должен базироваться на привлечении методов объективного и целенаправленного анализа современного состояния шахтного фонда, оценки условий работы и результатов производственно-хозяйственной

деятельности с обязательной оценкой технического уровня основных технологических систем и подсистем угольных шахт, технического оснащения технологии угледобычи (научно-тех-нический прогресс). Отдельной оценке подвергаются надежность и безопасность ведения горных работ с позиций газовой и геоме-ханической составляющей.

При этом исходный набор оценочных показатели, характеризующих различные аспекты и стороны качества функционирования технологических схем угольных шахт обычно является критериальным, т.е. каждый из них позволяет оценить относительную прогрессивность и экономичность процесса угледобычи. На данном этапе развития техники, технологии, соци-ально-эконо-мических требований к труду одним из наиболее распространенных подходов к решению многокритериальных задач является метод построения на базе квалиметрии, теории принятия сложных решений и теории полезности единого интегрального функционала, который дает возможность объективно связать воедино результаты работы с горногеологическими, производственно-техническими, социально-экономическими

условиями работы, техническим уровнем схем вскрытия и подготовки, техническим прогрессом и выразить их взаимосвязь количественно.

Концепция всесторонней оценки шахтного фонда, составляющей основу информационного обеспечения обновления шахтного фонда, включает в себя расчет четырех составных частей оценки качества работы угольных шахт:

- обобщающая оценка условий горного производства (технологичность горногеологических условий разработки, производственно-технические условия и социально-экономические условия),

- обобщающая оценка техникоэкономической эффективности ( произ-

водственно-технический и экономический уровень результатов работы),

- качество функционирования схем вскрытия и подготовки шахтных и выемочных полей, как основных технологических подсистем угольных шахт, предопределяющих реконструкцию, оценка технического оснащения технологии (уровень научно-технического прогресса).

Оценка производится на базе статистической отчетности действующего шахтного фонда, которая включает в себя плановые, нормативные и фактические показатели в натуральном, относительном и объемном измерениях.

Таким образом, расчет интегральных

функционалов Кинт.гг, Кинт.п.т.ус, Кинт.с,

К К К К К

-^инт.в.у.? -^'-инт.п.т.ур.? -1'-инт.э.? -^инт.т.э.? -^'-инт.в.п.?

Кинт.н.т.п. приводит к формированию большого объема содержательной информации, анализ которой требует определенной последовательности и позволяет выявить и строго обосновать основные стратегические направления обновления шахтного фонда.

На базе проведенной оценки производится формирование структурноопределенных групп шахтного фонда на базе ранжирования и группирования шахт по количественным значениям интегральных функционалов, а рассмотрение определенных сочетаний интегральных показателей условий и результатов работы, качества схем вскрытия и подготовки, научно-технического прогресса позволяет выделить группы интегральных показатели, формирующих стратегические направления обновления и совершенствования шахтного фонда.

В результате оценки объективно выделяются следующие группы шахт: шахты, у которых сравнительный уровень величин интегральных показатели условий работы (ранги) совпадает с уровнем величин интегральных показателей результатов работы; шахты, у которых уровни значений интегральных показателей условий работы (ранги) не совпадают с уровнем интегральных показателей результатов работы.

При наличии хороших условий и результатов работы (интегральные показатели условий и результатов работы стремятся к минимуму) можно не предпринимать значительных изменений в их технологии, если качество схем вскрытия и подготовки, а также уровень научно-технического прогресса также хорошие (интегральные показатели качества схем вскрытия и подготовки, научно-технического прогресса стремятся к минимуму), в противном случае можно считать актуальной задачу их развития, благодаря чему работа шахт станет еще более эффективной, т.е. шахты данной группы можно отнести к направлению поддержания мощности на достигнутом уровне и ограничиться мероприятиями текущего перспективного планирования ведения горных работ.

При наличии плохих условий и результатов работы (интегральные показатели условий и результатов работы стремятся к максимуму) молено ставит вопрос об их закрытии (консервации) при одновременно плохих уровнях качества схем вскрытия и подготовки и научно-технического прогресса (интегральные показатели качества схем вскрытия и подготовки, научно-техни-ческого прогресса стремятся к максимуму), - при различии уровней качества схем вскрытия и подготовки, а также научно-технического прогресса с уровнями условий и результатов работы можно ставить вопросы рассмотрения направлений реконструкция и технического переоснащения и модернизации производства, - так при наличии средних значений интегральных функционалов условий и результатов эти шахты однозначно следует рассматривать как резерв совершенствования шахтного фонда, - при этом особенно актуально ставить на реконструкцию шахты, у которых величина интегральных функционалов качества схем вскрытия и подготовки, технического прогресса большая, т.е. их качество низкое. Аналогичная процедура отбора шахт, подлежащих закрытию (консервации), реконструкции, поддержанию производст-

венной мощности и техническо-му переоснащению и модернизации присуща и при рассмотрении других сочетаний интегральных показателей условий и результатов работы, качества схем вскрытия и подготовки, а также уровня научно-технического прогресса.

Таким образом, положив в основу процедуры принятия решений о реконструкции, технического перевооружения и модернизации приоритет благоприятных условий разработки угольных пластов, степень старения технологических решений по вскрытию и подготовке и т.д., т.е. приоритет возможных резервов улучшения технологических схем действующих угольных шахт, можно ранжировать шахты по очередности их полного или частичного обновления.

После выполнения процедуры выделения различных групп шахт с различными направлениями обновления их технологических схем, следует отдельно рассмотреть направления их развития, -единственное направление, которое не подвергается тщательному и детальному рассмотрению это поддержание производственной мощности на достигнутом уровне, т.к. это направление не требует дополнительных инвестиций.

При закрытии (консервации) шахт следует обязательно производить оценку экологического состояния закрывающихся шахт (Кинтэкол). Анализ интегральных функционалов экологического состояния позволяет обосновать размер дополнительных инвестиций на процесс уменьшения и локализации негативных тенденций при их закрытии и обосновать процесс выбора способа консервации («сухой» или «мокрый»). При применении «сухого» способа консервации следует обосновать выбор путей использования подземного пространства закрывающихся шахт (перепрофилирование производства) и произвести выбор и обоснование технических решений в области извлечения оставшихся запасов в границах целиков различного функционального назначения (выбор

средств механизации и оценка экономической эффективности извлечения целиков в динамической постановке) и др.

При реконструкции обязательно привлекается оценка качества схем вскрытия и подготовки шахтных и выемочных полей (Кинт.в.п.) для обоснования реконструкции с изменением схем вскрытия и подготовки или без их изменения. Также производится обязательная оценка основных технологических подсистем (очистные и подготовительные работы, транспорт-подъем, вентиляция и технологический комплекс поверхности) для выделения подсистем, сдерживающих рост угледобычи (анализ величин интегральных функ-

ци°наЛ°в Кинт.о., Кин.п., Кинт.т.п., Кинт.в.,

Кинт.т.к.п.)- Для выявления конкретных «узких мест» в процессе функционирования основных технологических подсистем производится анализ относительных отклонений интегральных функционалов. Конечным этапом анализ данного направления является разработка рекомендаций по совершенствованию шахтного фонда с обоснованием укрупненных размеров инвестиций на реконструкцию (обоснование промышленных кондиций запасов угля, оптимизация раскройки шахтных полей, внедрение обратного порядка отработки и т.д.).

При рассмотрении направления техническое переоснащение и модернизация производится оценка оснащенности технологии (научно-технического прогресса) Кинт.н.т.п.- Здесь рационально рассмотреть замещение оборудования и механизмов в трех вариантах:

Таблица 1

Конструирование эталона шахты сравнения и ввод коэффициентов важности:

Наименование горно- Условное обо- Символичес- Коэффициент Оптимум Значения характери- Относительные

геологических характеристик значение кое обозначе- важности, стик для шахты отклонения

ние -^т. 8ф.

1 2 3 4 5 6 7 8

Средневзвешенная мощность пластов, м т .тг- 18,50 max 1,66 1,38 0,115

Плотность угля, т/м3 7 Т2гг. 10,00 max 1,95 1,86 0,026

Объём промышленных запасов, млн.т. 7 ^пр Тзгг- 12,00 max 114256 8632 0,922

Число рабочих пластов Ппл Т4гг- 8,00 max 5,00 2,00 0,500

Теплота сгорания, ккал/кг 0.Т т5гг- 6,50 max 0,93 0,73 0,138

Средневзвешенный угол падения, ° а Тбгг- 17,00 min 2,50 19,40 0,606

Средневзвешенная глубина разработки, м Н т7гг- 12,00 min 172,00 827,00 0,526

Газоносность пластов, м3/т Ч_ш Т г-г. т8 15,00 min 0,00 0,00 0,000

Нарушенность запасов угольных пластов, наруш./км Кн т г. г. т9 7,50 min 0,00 0,00 0,000

Средневзвешенная зольность угля, % Ас т г.г. т10 6,50 min 12,00 28,80 0,326

Водообильность месторождения, м3/т т Т г.г. Т11 5,50 min 108,00 391,00 0,251

Энерговооруженность труда кВт/чел Э ^п.т.ус. 12,50 max 43,40 17,40 0,557

Удельный вес добычи из ком-

плексно-механизирован-ных У ^ кмз ^п.т.ус. 10,00 max 100,00 0,00 1,000

забоев %

Уровень мех проходки подготовительных выработок % У ^ мп ТзП.т.ус. 5,00 max 100,00 26,10 0,603

Уровень комб. проходки подготовительных выработок % У ** кп т п.т.ус. ^4 6,00 max 54,70 0,00 1,000

1 2 3 4 5 6 7 8

Среднедействующая линия очистных забоев м 1о.з. ^п.т.ус. 13,00 max 1781 1083,00 0,328

Коэффициент резерва подготовленных запасов Кр.п.з. т п.т.ус. зб 13,00 max 2,32 0,39 0,832

Напряженность плана на очистных работах впр ^п.т.ус. 6,00 max 1,31 1,00 0,153

Удельная протяженность транспортных магистралей м/1000т.г.д. 1тм. т п.т.ус. з8 10,00 min 11,25 57,10 0,440

Трудность проветривания кВт/м3/с Р пр. т п.т.ус. з9 8,00 min 2,90 9,83 0,340

Удельный объем поддерживаемых гор. выр м3/1000 т. г. д. Удельная протяженность поддерживаемых гор. выр. м/1000 т. г.д. 1п.в. т п.т.ус. з10 14,50 min 343,20 967,40 0,260

Уг,. т п.т.ус. з11 11,50 min 44,90 138,20 0,303

Уровень мат. стимул рабочих У мс Зс 10,00 max 0,44 0,08 0,735

Средний разряд рабочего по добыче гср. 3/ 10,00 max 4,11 3,69 0,054

Зарплата руб. З '-'пл. Зс 10,50 max 5682,00 3318,00 0,269

Средний возраст рабочего по добыче, лет Т ср. з: 7,50 max 42,11 37,88 0,055

Средний стаж работы рабочего по добыче, лет 1ср. Л5с 9,00 max 10,60 7,24 0,224

Удельный вес рабочих очистных работ в пром. произ- У ^ о.з. Збс 15,00 max 0,35 0,25 0,208

водственном персонале.

Степень укомплектованности основных техноло- С т з7с 13,00 max 100,00 99,93 0,000

гических процессов.

1 2 3 4 5 6 7 8

Уровень образования рабочих У о.р. 38с 7,00 max 0,76 0,44 0,291

Уровень текучести кадров % У ^ т.к. 39с 12,00 min 5,30 14,30 0,354

Производственная мощность шахты млн. т. год Аш.г. 31п.т.ур. 18,50 max 1,53 0,51 0,574

Нагрузка на очистной забой т. сутки Ао.з. 32п.т.ур. 17,50 max 1171 219 0,720

Подвигание очистного забоя м. Уо.з. З3п.т.ур. 8,00 max 144,40 61,10 0,450

Темпы проведения подготовительных выработок м/мес Уг.в. 34п.т.ур. 8,50 max 1051,20 168,00 0,724

Машинное время час. Тм 35п.т.ур. 10,00 max 2,68 2,17 0,135

Потери угля % Zп т п.т.ур. зб 5,00 min 0,00 39,00 1,000

Энергоемкость добычи кВтч/т Эд т7п.т.ур. 7,00 min 25,20 87,10 0,486

Производительность труда т/мес Р тр. ТЭ 18,50 max 58,80 20,80 0,514

Рентабельность% я Т2Э 19,50 max 28,50 -18,00 -2,435

Фондовооруженность руб/чел. Фвоор. ТЭ 10,00 max 35890 14399 0,468

Оптовая цена руб/т Ц Т4Э 11,50 max 27,53 18,32 0,228

Отношения активной части оф к оф Ф/Фо Т5Э 9,00 max 0,45 0,25 0,333

Себестоимость добычи руб/т С Тбэ 15,50 min 13,65 28,68 0,285

Основные фонды тыс. руб. Фо Т7Э 16,00 min 9653 29611 0,138

Фондоемкость руб/т. Фёмк. Т8Э 14,50 min 24,30 57,60 0,300

Приведенные фонды руб/т Фпр. Т9Э 16,00 min 16,08 34,44 0,298

I тэт _ тф I

Приведение всех показателей к сопоставимому виду: $ _ I 1 а \

У утах

Горно-геологические условия:

5гг7=0,5261

5гг2=0,0256 5гг8=0,0000

5ГГ3=0,9225 5гг9=0,0000

5гг4=0,5000 5ГГ10=0,3262

5гг5=0Д376 5ГГП=0,2509

5ГГ6=0,6057

Производственно-технические условия:

5птус1=0,5567 5птус7=0,1535

5птус 2=1,0000 5 птус 8=0,4402

5птус з=0,6028 5 птус 9=0,3397

5птус 4=1,0000 5птус10=0,260

5 птус 5=0,3277 5птус„=0,302

5птус 6=0,8319

Социальные условия:

5е !=0,7347 5С6=0,2083

5с2=0,0543 5 с7=0,0004

5С3=0,2692 5с8=0,2909

5с4=0,0547 5с9=0,3543

5с5=0,2240

Производственно-технические результаты работы:

5птур!=0,5737 5птур 5=0,1349

5 птур 2=0,7201 5птур6= 1,0000

5 П1-ур з=0,4500 дп.т.ур7=0,48бз

дпт.ур 4=0,7244

Экономические результаты работы:

5Э!=0,5142 5Э6=0,2850

5э2=-2,4346 5 э7=0,1380

5эз=0,4682 5э8=0,2997

5э4=0,2277 5э9=0,2981

6Э5=0,3333

Таблица 3

Из данных столбца коэффициента важности вычисляется среднее значение

Г орно-геологические условия:

П

Ре? =~ = 10,773

______________ п_____________________________

Производственно-технические условия:

П

«>„=-^ = 9,955 ______________ п_____________________________

Социальные условия:

П

=—— = 10,444 ______________ п_____________________________

Производственно-технические результаты работы:

П

—=10,64:;

______________ П________________________

Экономические результаты работы:

П

=-=1— = 14,500 п

Таблица 4

Расчет интегральных показателей

Г орно-геологические условия:

П

КГГ' = У

-/V инт. / \

( \ 8^

V 11

СП V !=1

= 1,5977

Производственно-технические условия:

К

-П.Т.УС. . инт._/

Г

т.

2=1

<Рг

У

V (PoPJ

Ч’ср V 2=1

= 1,9650

Социальные условия:

К

I

;=1

4>г

V

= 0,9502

Производственно-технические результаты работы:

К

П.Т.УР. инт._/

I

<Рг

V

1

Фар

т<к>)г

= 1,7846

Экономические результаты работы:

П

К3 = У

-/V инт. / А

Г > *.-2-

V Ху

= 3,4123

Таблица 5

Вычисление обобщающих интегральных показателей условий и результатов работы и построение гистограмм

кусл.=\1(кГГ)2+(к ) + (кс )2 =2-705

-4 V инт.] V \-4 V инт / \ л V инт I \ инт 1

~эфф _ I/ ту-П.Т.КР.\2 / Э \2

1\. инт.у \1 \-l\~ инт I \J\uHmJ

Гистограмма

= 3,8508

Производим сравнение полученных результатов и делаем выводы

г^эфф т^усл

-/V инт > -/V инт

Вывод: Сравнительный уровень величин интегральных показателей условий работы (ранги) не совпадает с уровнем величин интегральных показателей результатов (производственнотехнических и экономических) работы. Высокий уровень интегральных показателей условий и сравнительно низкий уровень интегральных показателей результатов работы (шахта имеет сравнительно благоприятные условия работы и низкие производственные и экономические результаты работы). Требуется модернизация и техническое перевооружение производства с привлечением дополнительных инвестиций среднего масштаба

- применение отечественного оборудования,

- применение импортного оборудования,

- применение смешанного оборудования.

Анализ производственно-техничес-ких и экономических результатов применения различных групп комплектаций механизмов и оборудования с оценкой надежности

и безопасности ведения горных работ позволяют разработать рекомендации по повышению уровня научно-технического прогресса в технологии угледобычи и т.д.

В математическом плане постановка и реализация задачи оценки условий и результатов работы шахтоуправления или газеты Луганская Правда (в оценке участвовали 35 шахт Донецкого бассейна) приведена в табл. 1-6.

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

Агафонов В.В. - кандидат технических наук,

АбрамовВ.А., Шавров П.В.,

Московский государственный горный университет.

----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА - МЕЖОТРАСЛЕВОЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ВНИМИ

НОРВАТОВА Оксана Игоревна Методика прогноза гидрогеологических условий затопления угольных шахт на базе численного моделирования геофильтраци-онных процессов (на примере Восточного Донбасса) 25.00.16 к. т. н.