Оценка и повышение эффективности технологии добычи угля на малых разрезах севера
На правах рукописи
ВОРСИНА Елена Владимировна
ОЦЕНКА И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ УГЛЯ НА МАЛЫХ РАЗРЕЗАХ СЕВЕРА
Специальность: 25.00.22 – Геотехнология
подземная, открытая и строительная
А в т о р е ф е р а т
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Нерюнгри - 2006
Работа выполнена на кафедре "Горное дело" Технического института (филиала) ГОУ ВПО "Якутский государственный университет им. М.К. Аммосова" в г. Нерюнгри
Научный руководитель
доктор технических наук, профессор Квагинидзе Валентин Суликоевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Костромин Михаил Витальевич
кандидат технических наук, доцент Зыков Николай Васильевич
Ведущая организация
Открытое акционерное общество холдинговая компания "Якутуголь", г. Нерюнгри
Защита состоится 19 октября 2006 г. в 14.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Читинском государственном университете по адресу: г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, зал заседаний ученого совета.
Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30,
ЧитГУ, ученому секретарю совета Д 212.299.01
Факс: (3022) 26-43-93; Web-server: www.chitgu.ru; E-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Читинского государственного университета
Автореферат разослан "__" ___________ 2006 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
канд. геол.-минерал. наук, доцент Н.П.Котова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Минерально-сырьевой основой Южно-Якутского ТПК является крупное Нерюнгринское месторождение, отрабатываемое открытым способом ОАО ХК "Якутуголь" с производительностью около 8 млн. т/год. Месторождение расположено в наиболее детально изученном Алдано-Чульманском угленосном районе (АЧУР) Южно-Якутского каменноугольного бассейна. Район г. Нерюнгри в экономическом плане считается освоенным, но до полной отработки вышеупомянутого месторождения остается не более 20 лет. В связи с проблемой восполнения выбывающих в будущем мощностей на Нерюнгринском разрезе и дальнейшего использования объектов производственной и социальной инфраструктуры, все больший интерес в регионе приобретает добыча углей малыми разрезами.
Отработка небольших месторождений имеет ряд своих преимуществ: небольшие сроки разведки при малых затратах на нее; существенно меньшие капиталовложения на строительство при быстром вводе предприятий в эксплуатацию; применение простых технологических схем разработки; легко демонтируемое геологоразведочное, горное, обогатительное и вспомогательное оборудование с возможностью перемещения и использования на новых месторождениях; небольшой срок отработки месторождений; несложная организация работы вахтовым методом; более благоприятная экологическая обстановка с небольшими затратами на нее; наиболее гибкое реагирование на изменение экономической и рыночной конъюнктуры.
В настоящее время, в восточной части АЧУРа действуют несколько малых разрезов с проектной мощностью 100-400 тыс.т / год. Но, очевидно, что для наиболее полной компенсации выбывающих в будущем мощностей на Нерюнгринском разрезе, объемов угля добываемых этими предприятиями недостаточно.
Тема исследования, направленная на повышение экономической эффективности и конкурентоспособности малых разрезов Севера, актуальна и результаты ее будут способствовать более широкому и эффективному освоению небольших угольных месторождений, не только в АЧУРе, но и в восточных регионах России со схожими условиями разработки.
Цель работы – разработка методологических положений оценки уровня эффективности технологии добычи угля на малых разрезах Севера и организационно-технологических мероприятий повышающих этот уровень.
Идея работы заключается в обосновании организационно-технологических мероприятий, повышающих уровень эффективности функционирования малых разрезов Севера на основе его оценки по единичным и комплексному показателям и использования установленных зависимостей этого уровня от значимых факторов.
Объект исследования – предприятия открытой угледобычи с производственной мощностью до 500 тыс. т / год ("малые разрезы") АЧУРа Южно-Якутского каменноугольного бассейна.
Предмет исследования – эффективность эксплуатации угольных месторождений малыми разрезами в условиях Севера.
Задачи исследований:
- провести анализ условий и эффективности разработки угольных месторождений малыми разрезами Севера;
- разработать методику оценки уровня эффективности технологии добычи угля на малых разрезах Севера;
- исследовать влияние внешних факторов на эффективность технологии добычи угля на малых разрезах Севера;
- разработать комплекс рекомендаций организационно-технологического характера по повышению эффективности работы малых разрезах Севера;
- провести экономическую оценку эффективности разработанных мероприятий.
Методы исследований: анализ и обобщение литературных, геологоразведочных и практических данных, безэкспертный метод оценки, обработка данных и получение зависимостей с помощью методов математической статистики и аппарата теории вероятности, производственный эксперимент.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Разработанная математическая модель позволяет оценить уровень эффективности работы малых разрезов Севера по единичным и комплексному показателям.
2. Эффективность работы малых разрезов Севера находится в полиномиальной зависимости от календарного месяца года, в экспоненциальных зависимостях от угла падения угольного пласта и от вместимости ковша добычного экскаватора и в степенной зависимости от мощности разрабатываемых угольных пластов.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, полученных в диссертации, подтверждаются обобщением достаточного объема исследуемого материала по нескольким малым разрезам, сходимостью полученных с помощью методов математической статистики результатов оценки работы малых разрезов с показателями их практики, положительными результатами внедрения предложенных для малых разрезов Севера рекомендаций в производственных условиях.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
1. Проведен анализ условий и эффективности разработки угольных месторождений малыми разрезами Севера.
2. Разработана методика оценки уровня эффективности технологии добычи угля на малых разрезах Севера.
3. Определены факторы, наиболее влияющие на уровень эффективности работы малых разрезов Севера.
4. Разработан и экономически оценен ряд рекомендаций по применяемому выемочно-погрузочному оборудованию, совершенствованию системы его технического обслуживания и ремонта и оптимизации буровзрывного способа подготовки пород к выемке на малых разрезах Севера, повышающий уровень эффективности их работы.
Практическая ценность состоит в том, что:
- внедрение предложенных мероприятий позволило повысить эффективность работы малых разрезов, ведущих разработку в условиях Севера в среднем на 20 %;
- отдельные разделы диссертации используются в ТИ (ф) ГОУ ВПО "ЯГУ им. М.К. Аммосова" при чтении лекций по дисциплинам: "Открытая разработка угольных и рудных месторождений в условиях Севера", "Процессы открытых горных работ", "Горные машины и механизмы", "Эксплуатация и ремонт горного оборудования в условиях Севера".
Личный вклад автора, состоит в:
- сборе, обобщении и анализе достаточно большого объема материала условий и эффективности разработки угольных месторождений малыми разрезами Севера;
- разработке методики оценки уровня эффективности работы малых разрезов Севера;
- определении зависимостей эффективности работы малых разрезов Севера от влияния погодно-климатических условий разработки, угла падения и мощности разрабатываемых угольных пластов, вместимости ковша добычного экскаватора;
- разработке и реализации комплекса организационно-технологических мероприятий по оптимизации буровзрывного способа подготовки пород к выемке, системы ремонта и технического обслуживания горного оборудования, а также рекомендации по рациональному выбору выемочно-погрузочного оборудования на малых разрезах Севера.
Реализация работы. Разработаны и внедрены на малых разрезах Нерюнгринского района (ООО СП "Эрэл", АОЗТ разрез "Олонгринский", ЗАО "Малые разрезы Нерюнгри", ОАО УДП "Денисовское") рекомендации по применяемому выемочно-погрузочному оборудованию, по совершенствованию буровзрывной подготовки горных пород к выемке и системы технического обслуживания и ремонта экскаваторов. Отдельные разделы диссертационной работы используются при обучении студентов ТИ (ф) ГОУ ВПО "ЯГУ им. М.К. Аммосова" в г. Нерюнгри по специальности 130403 65 "Открытые горные работы".
Апробация работы. Основное содержание работы и ее отдельные положения докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на техническом совете ОАО ХК "Якутуголь", на технических советах малых разрезов Нерюнгринского улуса РС (Я) (ООО СП "Эрэл", АОЗТ разрез "Олонгринский", ЗАО "Малые разрезы Нерюнгри", ОАО УДП "Денисовское"), на научном семинаре ТИ (ф) ГОУ ВПО "ЯГУ им. М.К. Аммосова", на V региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (Нерюнгри, 2004 г.), на VII межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 50-летию ЯГУ им. М.К. Аммосова (Нерюнгри, 2006 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 статей.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 107 наименований и приложения. Работа содержит 147 страниц машинописного текста, включает 9 рисунков и 23 таблицы.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Диссертационная работа содержит:
Введение, в котором обоснована актуальность работы и объекта исследования, изложены цель и идея работы, задачи и методы исследований, научные положения, достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, научная новизна и практическая ценность работы, личный вклад автора, а также реализация и апробация работы.
Глава 1 посвящена анализу экономико-географических, климатических, гидрогеологических, горно-геологических и горнотехнических условий разработки и показателей работы малых разрезов Нерюнгринского района.
В главе приведены общие требования к открытым горным работам и обзор литературы (Анистратов Ю.И., Арсентьев А.И., Брюховецкий О.С., Виницкий К.Е., Кутузов Б.Н., Манкевич В.В., Мельников Н.В., Молчанов П.В., Новожилов М.Г., Орлов Е.И., Репин Н.Я., Ржевский В.В., Родионов Л.Е., Симкин Б.А., Томаков П.И., Хохряков В.С., Хронин В.В., Шестаков В.А., Щадов М.И. и др.) по технологии открытой разработки, в т. ч. на угольных разрезах и в сложных условиях.
Критический анализ работ по этим вопросам показал, что недостаточно рассмотрены вопросы разработки угольных месторождений в северных условиях, добычи угля из маломощных и сложного строения пластов, с учетом последних достижений техники и технологии открытых горных работ, а описанные направления совершенствования технологии добычи угля в большинстве научных трудов устарели. При этом отсутствует методика оценки эффективности применяемой технологии на действующем горнодобывающем предприятии. На этой основе сформулированы цель и задачи работы.
Глава 2. В этом разделе приведена предлагаемая безэкспертная методика, позволяющая оценить уровень эффективность работы малых разрезов Севера по единичным и комплексному показателям с определением достижимого уровня. Установлены зависимости комплексного показателя эффективности работы малых разрезов от величины удельных показателей и от уровня эффективности по единичным показателям.
Глава 3, в которой исследованы климатические, горно-геологические и горнотехнические факторы, оказывающие наибольшее влияние на эффективность работы малых разрезов Нерюнгринского района.
Глава 4. Приведены основные направления и принципы совершенствования технологии добычи угля на малых разрезах. Разработан комплекс рекомендаций для малых разрезов Севера по применяемому выемочно-погрузочному оборудованию, совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта горного оборудования и оптимизации буровзрывного способа подготовки пород к выемке. Приведено описание производственного эксперимента и экономически оценен эффект от внедрения предложенных рекомендаций.
Заключение содержит основные научные и практические результаты диссертационной работы.
На основе выполненных исследований обоснованы следующие защищаемые научные положения:
1. Разработанная математическая модель позволяет оценить уровень эффективности работы малых разрезов Севера по единичным и комплексному показателям.
Для оценки уровня эффективности применяемой технологии добычи угля на малых разрезах Севера используются функциональный критерий, удельные величины базовых, единичных и комплексных показателей.
Оценка эффективности технологии добычи на действующем малом разрезе, за основу которой принята безэкспертная методика оценки качества горных машин, разработанная на кафедре "Технология и комплексная механизация" МГГУ, предусматривает следующую последовательность выполнения работ:
1. Определение функционального критерия малого разреза Севера.
Под термином функциональный критерий понимается количественная мера оценки добычи угля малым разрезом в конкретных условиях эксплуатации месторождения.
В качестве функционального критерия целесообразно использовать показатель, характеризующий основное функциональное назначение объекта. Главным назначением угледобывающего предприятия является добыча угля. Но основное содержание открытых горных работ составляет способ удаления покрывающих пустых пород, представляющий собой часто более сложный и трудоемкий процесс, чем непосредственно извлечение полезного ископаемого. Поэтому при расчете функционального критерия малого разреза необходимо учитывать фактические объемы как добычи угля (Vд, т), так и вскрышных работ (Vв, м3) за какой либо период времени. Для общей технической оценки горной породы как объекта разработки используется показатель трудности разрушения породы по В.В. Ржевскому (Пр), определяющий относительное сопротивление горной породы при воздействии внешних усилий, характерного для всех процессов открытых горных работ. Функциональный критерий малых разрезов можно выразить следующим образом:
= 0,05 kвтек [kтр (сж + сдв + р) + 10-3 g], м3/т,
где kвтек - текущий коэффициент вскрыши, м3/т; kтр – коэффициент, учитывающий трещиноватость горных пород; сж, сдв, р – пределы прочности породы при одноосном сжатии, сдвиге и одноосном растяжении, МПа; – плотность, кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2.
2. Формирование номенклатуры показателей для оценки технологии добычи угля.
Качество оценки эффективности технологии добычи угля на малых разрезах во многом зависит от номенклатуры используемых показателей. Показатели, принятые для оценки (Р), определяются методом ранговой корреляции, как наиболее значимые из числа пригодных для оценки эффективности технологии добычи. В соответствие с этим методом на основании опросных анкет составляется и преобразовывается матрица рангов единичных показателей, строится гистограмма ранжирования и определяется уровень значимости. Наиболее значимыми показателями выявлены прибыль предприятия и себестоимость добычи 1 т угля.
3. Определение удельных величин показателей (Р), принятых для оценки:
где i – порядковый номер параметра из числа (n) принятых для оценки эффективности технологии добычи на малых разрезах Севера; j – порядковый номер малого разреза из числа выбранных для оценки.
4. Выбор базовых показателей эффективности добычи угля на малых разрезах.
Для качественной оценки применяемой технологии добычи угля на малом разрезе необходимо иметь эталон – модель малого разреза, принятого за эталон (базу) с таким уровнем эффективности технологии добычи, к которому следует стремиться. Базовые показатели эффективности технологии добычи на малом разрезе определяются по удельным показателям qij, значения которых заносятся в таблицу-матрицу. Из полученных i-тых столбцов таблицы-матрицы выбираются наилучшие (наименьшие или наибольшие) значения удельных величин параметров. Совокупность данных величин представляет собой базовую динамическую модель малого разреза, обладающего наиболее высокими показателями, уже достигнутыми различными предприятиями, но не имеющими аналогов в виде одного малого разреза:
.
5. Определение уровня эффективности технологии добычи по единичным показателям, представляющий собой степень соответствия достижимому уроню по одному из наиболее значимых показателей:
для увеличивающих показателей:
; 
для уменьшающих показателей:
; 
6. Определение уровня эффективности технологии добычи по комплексному показателю.
Для определения комплексных показателей эффективности технологии добычи угля на малых разрезах по совокупности выбранных единичных показателей необходимо определить коэффициент и долю участия каждого единичного показателя в их общей сумме для рассматриваемого j-го малого угледобывающего предприятия.
Доля участия aij каждого единичного показателя эффективности технологии добычи угля рассматриваемого малого разреза в их общей сумме при n выбранных показателях определяется по формуле:
Доля участия каждого единичного показателя эффективности применяемой технологии добычи угля базового малого разреза равна:
С целью исключения влияния количества выбранных для сравнения показателей определяем коэффициент участия yij каждого единичного показателя в значении комплексного показателя эффективности технологии добычи угля на малом разрезе:
Коэффициент участия каждого единичного показателя базового малого разреза в значении комплексного показателя эффективности yiб = 1.
Суммарное значение единичных показателей эффективности технологии добычи j-того малого разреза с учетом его коэффициентов участия при сложении их по правилу векторов в n-мерном пространстве подсчитывается по формуле:
Суммарное значение единичных показателей эффективности технологии базового малого разреза:
Комплексный показатель эффективности применяемой технологии добычи угля представляет собой степень соответствия уровня эффективности рассматриваемого объекта наиболее достижимому уровню:
7. На основании проведенных исследований были установлены зависимости комплексного показателя эффективности технологии добычи угля на малых разрезах Севера от уровня эффективности по единичным показателям и от величины удельных показателей (табл. 1) вида:
Kij = akij + b,
где a, b, c и d – коэффициенты, определяемые путем решения системы нормальных уравнений.
Таблица 1
Расчетные зависимости К = f (П)
| № | Показатель, П | Уравнение | Коэффициент корреляции, R |
| 1 | k1 | K = 0,7628 k1 + 0,1285 | 0,92 |
| 2 | k2 | K = 0,7543 k2 + 0,0497 | 0,51 |
| 3 | q1 | K = - 0,2806/q1 + 0,7881 | 0,89 |
| 4 | q2 | K = 5,2669/q2 + 0,0488 | 0,51 |
Основные результаты расчетов по методике для малых разрезов Севера приведены в табл.2.
Таблица 2
Основные результаты расчетов при оценке эффективности технологии добычи угля на малых разрезах Севера
| Преприятие | Функциональный критерий, | Удельные показатели | Уровень эффективности по единичным показателям | Доля и коэффициент участия единичного показателя в значении комплексного | Комплексный показатель, Кij | |||||
| q1 | q2 | k1 | k2 | a1 | y1 | a2 | y2 | |||
| ООО СП "Эрэл": - участок "Угольный" - участок "Инаглинский" | 60,1 55,4 | 4,271 7,896 | 6,972 7,313 | 0,541 0,999 | 1,000 0,953 | 0,351 0,512 | 1,298 0,976 | 0,649 0,488 | 0,702 1,024 | 0,702 0,976 |
| АОЗТ разрез "Олонгринский" | 57,1 | 0,399 | 10,849 | 0,051 | 0,643 | 0,073 | 1,854 | 0,927 | 0,146 | 0,094 |
| ЗАО "Малые разрезы Нерюнгри" | 38,3 | 7,900 | 12,189 | 1,000 | 0,572 | 0,636 | 0,728 | 0,364 | 1,272 | 0,728 |
| ОАО УДП "Денисовское", участок открытых горных работ | 44,7 | 4,305 | 13,247 | 0,545 | 0,526 | 0,509 | 0,983 | 0,491 | 1,017 | 0,535 |
2. Эффективность работы малых разрезов Севера находится в полиномиальной зависимости от календарного месяца года, в экспоненциальных зависимостях от угла падения угольного пласта и от вместимости ковша добычного экскаватора и в степенной зависимости от мощности разрабатываемых угольных пластов.
Анализ влияния погодно-климатических условий Севера на объемы добычных и вскрышных работ (рис. 1) по данным годовых обобщений наглядно показал уменьшение последних на анализируемых малых разрезах в период года с отрицательной температурой окружающей среды (с октября по март). В летний же период года наблюдается значительное повышение объемов добычи и вскрыши, приближающееся к достижимому уровню.
 | ў – уголь; Ї– вскрышные породы; 1, 2 – линия тренда добычных и вскрышных работ, соответственно. |
Рис. 1. Характер изменения объемов вскрыши и добычи угля в течение года на малых разрезах Севера
В течение календарного года изменения объемов добычи и вскрыши описываются, соответственно, следующими зависимостями:
Qдоб = –0,0063М6 – 0,0023М5 – 10,341М4 +
+ 260,52М3 – 2420,6М2 + 11466М + 1052,8, (R = 0,63);
Qвскр = 0,0002М6 – 0,006М5 + 0,0759М4 –
- 0,3156М3 – 4,1859М2 + 51,758М + 7,424, (R = 0,71);
где Qдоб – месячный объем добычи, т; Qвскр – месячный объем вскрыши, тыс. м3; М – порядковый номер месяца в году; R - коэффициент корреляции.
График зависимости объемов добычи от угла падения угольного пласта для малых разрезов Севера (рис. 2) показывает, что больший угол падения снижает эффективность работы разреза, согласно экспоненциальной зависимости вида:
Qдоб = 348,94е - 0,033, (R = 0,94),
где - угол падения пласта, град 
Рис. 2. Зависимость объемов добычи угля от угла падения пласта на малых разрезах Севера
Следовательно, при современном уровне развития техники и технологии горнодобывающей промышленности, разработка наклонных и крутых угольных пластов в условиях Севера является неэффективной и дорогостоящей. Поэтому в северных регионах, при равных экономико-географических факторах, предпочтение следует отдавать, прежде всего, разработке угольных месторождений или их участков с горизонтальным и пологим залеганием пластов.
На малых разрезах добыча угля, как правило, осуществляется из маломощных пластов. При увеличении мощности угольного пласта и количества одновременно отрабатываемых пластов, эффективность работы малых разрезов повышается, согласно установленной степенной зависимости (рис 3):
Qдоб = 8,2092m 2,1286, (R = 0,73),
где m – мощность разрабатываемого на участке угольного пласта; при нескольких пластах - суммарная мощность одновременно разрабатываемых угольных пластов, м.
Рис. 3. Зависимость объемов добычи угля от мощности разрабатываемых угольных пластов на малых разрезах Севера
Наибольшая эффективность работы малых разрезов Севера (рис. 4) достигается при использовании экскаваторов с вместимостью ковша 1,5-2,5 м3. Зависимость годовых объемов добычи на малых разрезах Севера от вместимости применяемого экскаватора имеет вид:
Qдоб = 565,48е-0,44418Е (R = 0,79),
где Е – вместимость ковша экскаватора, м3.
Рис. 4. Зависимость объемов добычи угля от вместимости ковша выемочно-погрузочного оборудования на малых разрезах Севера
Используя результаты анализа влияния внешних факторов, возможно выдвинуть ряд рекомендаций, направленных на повышение эффективности работы малых разрезов Севера.
Основной рекомендацией на ближайшую перспективу по используемому на добычных работах малых разрезах Севера выемочно-погрузочному оборудованию является эксплуатация экскаваторов с вместимостью ковша до 2,5 м3 и оборудованием "обратная лопата". Такие экскаваторы требуют небольших капитальных вложений, могут вести селективную разработку сложноструктурных и сложнозалегающих угольных пластов, мобильны. Они обладают более широким диапазоном возможностей по образованию различных форм выработок и откосов забоев, что позволяет им работать без оставления в почве пласта различных призм недобора. Нижнее черпание позволяет осуществлять опережающую выемку пласта. Все это способствует сокращению эксплуатационных потерь угля при разработке маломощных пластов.
При использовании на добыче экскаваторов типа "обратная лопата" с вместимостью ковша до 2,5 м3 эффективность работы малых разрезов в среднем на 25 % выше, чем при применении механических лопат ЭКГ-5А.
Учитывая сложные условия эксплуатации оборудования в условиях Севера, наряду с ограничением режима работы в зимний период, рекомендуется переработка годовых графиков ремонта экскаваторов на малых разрезах с учетом периода года с наиболее низкими температурами окружающей среды. Плановые ремонты экскаваторов необходимо выставлять по графикам или осуществлять в неплановом порядке в календарный период с декабря по февраль, включительно, даже при недостижении необходимой наработки машины. Данное предложение позволяет повысить эффективность работы малых разрезов на 12 %.
Корректировка графиков ТО и Р должна производится индивидуально для каждого отдельного экскаватора, эксплуатируемого на малом разрезе Севера. При этом должны учитываться следующие факторы:
- техническое состояние машины и ее фактическая наработка (тыс. м3) с начала эксплуатации (или после капитального ремонта) и от последнего текущего ремонта; машины, суммарная наработка которых от последнего аварийного ремонта является наибольшей, необходимо ремонтировать в первую очередь;
- вид и продолжительность ремонта, который при переработке графика ТО и Р должен попасть на зимний период;
- использование экскаватора на вскрыше или добыче, общее их количество, а также нахождение остальных вскрышных или добычных экскаваторов на данный период времени в ремонте;
- установленный проектом режим горных работ на разрезе и планируемый объем работ для данной машины на год;
- мощность ремонтной базы малого разреза, ее организация, наличие необходимого числа ремонтных рабочих, количества вспомогательного оборудования и запасных частей и т. п.
Условия разработки угольных пластов на всех рассматриваемых малых разрезах, за исключением разреза "Олонгринский", предполагают применение технологии с перевалкой вскрыши в выработанное пространство. Но весь объем вскрышных пород вывозится средствами автотранспорта. Переход на бестранспортную технологию вскрышных работ при использовании драглайнов с номинальной вместимостью ковша 10-20 м3, требует больших капитальных затрат, но позволяет более чем в 2 раза снизить эксплуатационные расходы и повысить производительность труда на малых разрезах, повышая тем самым общую эффективность производства в среднем на 15 %.
При взрывании породы в зонах контакта с маломощными пластами параметры буровзрывных работ и способы их производства должны исключать или значительно снижать разубоживание угля и способствовать максимально возможному его извлечению. Этим условиям в наибольшей степени отвечает взрывание в наклонных скважинах небольшого диаметра. Эта рекомендация не требует значительных затрат по ее внедрению, т. к. все буровые станки, эксплуатируемые на малых разрезах Нерюнгринского района по технической характеристике предназначены для бурения скважин с направлением к вертикали 0; 15 и 30°. Снизить затраты на взрывные работы возможно также частичным применением (до 70-80 % от общего расхода) ВВ местного приготовления (сибирит 1000 (1200), гранулит УП-1, гранулит РП-1).
Некоторое повышение эффективности действия взрыва в мерзлом породном массиве, достигается путем рассредоточения скважинных зарядов воздушными промежутками или с помощью инертного материала. Применение рассредоточенных зарядов повышает сложность процесса заряжания и снижает производительность труда взрывников. Но заряды ВВ с воздушными промежутками повышают равномерность дробления, до 10 раз снижают выход негабаритного материала, в 2 раза уменьшают размер среднего куска и до 10 % расход ВВ.
Применение на малых разрезах Севера наклонных взрывных скважин с рассредоточенным воздушным промежутком зарядом ВВ местного приготовления позволяет повысить эффективность основного производства в среднем на 10 %.
Внедрение предложенных рекомендаций влечет за собой увеличение удельного показателя прибыли в среднем на 14 %, комплексного показателя на 2,7 % и уменьшение удельного показателя себестоимости добычи 1 т угля на 11 %. Зависимость годового экономического эффекта от величины комплексного показателя имеет вид: Эг=21724К, (R=0,96). Величина удельного годового эффекта в среднем по предприятиям составила 65,8 руб. на 1 т добываемого угля.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертации решена актуальная научно-техническая задача разработки методики оценки уровня эффективности добычи угля на малых разрезах Севера и организационно-технических мероприятий, повышающих этот уровень.
Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:
1. Анализ условий разработки угольных месторождений малыми разрезами Севера позволил определить их как сложные. Специфика их разработки заключается в том, что месторождения находятся в суровых климатических условиях и отрабатываемые пласты сложные, небольшой мощности и требуют специальных методов выемки и подготовки к ней. На участках, разрабатываемых малыми разрезами, возможно увеличение годовой добычи.
2. Разработана методика оценки эффективности работы малых разрезов Севера, позволяющая оперативно оценить ее уровень по единичным и комплексному показателям, проанализировать варианты при изменениях технологических решений по добыче угля и выбрать из них оптимальный.
3. Проведенные исследования выявили, что основными факторами, влияющими на эффективность работы малых разрезов Севера, являются погодно-климатические условия эксплуатации месторождений, мощность, количество и угол падения разрабатываемых угольных пластов, вместимость ковша добычного оборудования.
Эффективность работы малых разрезов Севера находится в полиномиальной зависимости шестой степени от календарного месяца года, в экспоненциальных зависимостях от угла падения угольного пласта и вместимости ковша добычного экскаватора и в степенной зависимости от мощности разрабатываемых пластов. Наибольшая эффективность работы малых разрезов достигается при разработке нескольких горизонтальных или пологих угольных пластов в летний период года и при использовании экскаваторов с вместимостью ковша до 2,5 м3 типа "обратная лопата".
4. Разработаны следующие рекомендации по повышению эффективности работы малых разрезов: применение на добыче строительных экскаваторов с вместимостью ковша до 2,5 м3; переработка годовых графиков технического обслуживания и ремонта экскаваторов с учетом жесткости погодно-климатических условий; переход на бестранспортную технологию вскрышных работ (на участках "Угольный", "Инаглинский", "Китаянка") при использовании драглайнов с вместимостью ковша 10-20 м3; подготовка горной массы к выемке буровзрывным способом при использовании наклонных скважинных зарядов ВВ местного приготовления с рассредоточением воздушным промежутком.
Годовой экономический эффект от внедрения мероприятий и рекомендаций по повышению уровня работы участков "Угольный" и "Инаглинский" ООО СП "Эрэл", АОЗТ разрез "Олонгринский", ЗАО "Малые разрезы Нерюнгри" и ОАО УДП "Денисовское" составил, соответственно: 15,20; 20,05; 4,15; 16,71; 14,24 млн. руб. или в среднем по предприятиям 65,8 руб. на 1 т добываемого угля.
Результаты диссертационной работы используются в производственной практике малых разрезов Нерюнгринского района.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Ворсина, Е.В. Актуальность добычи угля малыми разрезами в условиях Севера // Материалы V региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. - Нерюнгри, 2004. С. 37-39. (объем 0,19 п.л.).
2. Ворсина, Е.В. Особенности горнотехнических условий на малых разрезах Южной Якутии / Е.В. Ворсина, В.С. Квагинидзе // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГГУ, 2004. - № 10. - С. 19-21. (объем 0,19 п.л., авт. вкл. - 0,13 п.л.).
3. Ворсина, Е.В. Комплекс требований к открытой разработке угольных месторождений в условиях Севера / Е.В. Ворсина, В.С. Квагинидзе // Горный информационно-аналитический бюллетень. Региональное приложение Якутия. - М.: МГГУ, 2005. - № 2. - С. 38-47. (объем 0,63 п.л., авт. вкл. - 0,44 п.л.).
4. Ворсина, Е.В. Выбор показателей для оценки эффективности технологии добычи угля на малых разрезах Севера / Е.В. Ворсина, В.С. Квагинидзе // Горный информационно-аналитический бюллетень. Региональное приложение Якутия. - М.: МГГУ, 2005. - № 4 - С. 133-139. (объем 0,44 п.л., авт. вкл. - 0,31 п.л.).
5. Ворсина, Е.В. Влияние жесткости погодно-климатических условий эксплуатации на эффективность работы малых разрезов Севера / Е.В. Ворсина, В.С. Квагинидзе // Горный информационно-аналитический бюллетень. Региональное приложение Якутия. - М.: МГГУ, 2005. - № 4 - С. 140-144. (объем 0,31 п.л., авт. вкл. - 0,19 п.л.).
6. Ворсина, Е.В. Анализ применяемого оборудования на малых разрезах Севера / Е.В. Ворсина, В.С. Квагинидзе // Горный информационно-аналитический бюллетень. Региональное приложение Якутия. - М.: МГГУ, 2005. - № 4 - С. 145-150. (объем 0,38 п.л., авт. вкл. - 0,25 п.л.).
7. Ворсина, Е.В. Оценка эффективности технологии добычи угля на малых разрезах Севера / Е.В. Ворсина, В.С. Квагинидзе // Горный информационно-аналитический бюллетень. Региональное приложение Якутия. - М.: МГГУ, 2006. - № 1. - С. 151-158. (объем 0,5 п.л., авт. вкл. - 0,31 п.л.).
8. Ворсина, Е.В. Функциональный критерий, используемый при оценке эффективности технологии добычи угля на малых разрезах Севера / Е.В. Ворсина // Материалы VII межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 50-летию Якутского государственного университета им. М.К. Аммосова – Нерюнгри, 2006. – С. 32-33. (объем 0,13 п.л.).
9. Ворсина, Е.В. Исследование влияния внешних факторов на эффективность работы малых разрезов Севера / Е.В. Ворсина // Горный информационно-аналитический бюллетень. Региональное приложение Якутия. - М.: МГГУ, 2006. - № 2. - С. 114-117. (объем 0,25 п.л.).
10. Ворсина, Е.В. Рекомендации по совершенствованию системы технического обслуживания экскаваторов / Е.В. Ворсина, В.С. Квагинидзе // Горный информационно-аналитический бюллетень. Региональное приложение Якутия. - М.: МГГУ, 2006. - № 4. - С. 271-277. (объем 0,44 п.л., авт. вкл. – 0,31 п.л.).
