автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.04, диссертация на тему:Совершенствование организации горнопроходческих работ при строительстве горизонтальных и наклонных выработок

введение.

1. состояние вопроса, цель и задачи исследований.

1.1. Анализ существующих методов исследований в области интенсификации горнопроходческих работ.

1.2. Оценка организационно-технического уровня ГПР.

Актуальность работы. Техническое развитие предприятий угольной промышленности Российской Федерации в последние годы осуществляется в условиях старения шахтного фонда. Так, на шахтах Кузбасса из-за отставания в реконструкции и подготовке новых горизонтов более 40 % шахт практически не имеют запасов на действующих горизонтах и отрабатывают прирезанные поля соседних шахт или, зачастую, ведут работы в уклонных полях по временным схемам.

Вместе с тем анализ современного уровня производства показывает, что основные технико-экономические показатели горнопроходческих работ остаются пока низкими - средняя скорость строительства выработок буровзрывным способом и производительность труда проходчиков составляет:

- квершлаги и полевые штреки - 30-50 м/мес., производительность труда 0,55-1,35 м /чел.-см.;

- наклонные стволы, соответственно 35-40 м/мес и 0,8-1,3 м3/чел.-см.;

- уклоны с подрывкой - 40-50 м/мес., 0,9-1,2 м3/чел.-см.;

- уклоны по породе - 15-35 м/мес., 0,5-1,1 м3/чел.-см.

Анализ этих показателей за последние 15 лет выявил устойчивую тенденцию к снижению (в 1,5-2 раза), что в большей мере объясняется низким уровнем организации и производства горнопроходческих работ.

Значительный резерв увеличения скорости строительства выработок заложен в повышении производительности труда проходчиков за счет совершенствования организации выполнения технологических операций проходческого цикла. В этой связи представляется актуальной задача совершенствования организации горнопроходческих работ горизонтальных и наклонных горных выработок.

Основу диссертационной работы составляют результаты экспериментальных исследований, выполненных автором в проходческих забоях действующих и реконструируемых' шахт Кузбасса с использованием накопленных ранее научных и практических материалов, а также кино-, видео хрономегражных наблюдений. Исследования выполнялись в соответствии с тематическим планом НИР КузГТУ. 5

Цель работы - повысить эффективность ведения горнопроходческих работ за счет совершенствования их организации.

Идея работы заключается в использовании структурных взаимосвязей трудовых элементов, входящих в технологические процессы горнопроходческих работ, для сетевого моделирования их на уровне операций и приемов.

Задачи исследований:

1. Разработать структурно-технологические модели процессов строительства горизонтальных и наклонных горных выработок на уровне операций и приемов.

2. Установить зависимость эффективности ведения работ в забое от физической напряженности проходчиков, участвующих в трудовых процессах.

3. На основе структурно-технологических моделей трудовых процессов, усовершенствованных на уровне операций и приемов, составить карты эффективного выполнения работ в проходческом забое.

Методы исследования:

1. Экспериментальные исследования организации горнопроходческих работ, проводимые с использованием видеосъемки.

2. При исследовании организации горнопроходческих работ применен метод сетевого моделирования технологических процессов на различных их структурных уровнях.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Увеличение скорости ведения горнопроходческих работ при строительстве горизонтальных и наклонных выработок в среднем в 2 раза достигается за счет совершенствования их организации на основе сетевого моделирования работ, выполняемых без применения средств механизации, с учетом структуры операций и приемов.

2. Зависимость эффективности ведения работ в забое от физической напряженности проходчиков, участвующих в трудовых процессах, имеет полиномиальный характер; совершенствование технологических процессов на основе их сетевого моделирования на уровне операций и приемов позволяет повысить 6 основные показатели эффективности ведения горнопроходческих работ в среднем в 1,5 раза при сохранении физической напряженности рабочих в пределах допустимых значений.

3. Использование карт эффективного выполнения работ, составленных на основе структурно-технологических моделей трудовых процессов, усовершенствованных на уровне операций и приемов при строительстве горизонтальных и наклонных выработок, позволяет повысить производительность труда проходчиков в 1,7 раза.

Научная новизна работы заключается :

- в разработке алгоритма структурного анализа и сетевого моделирования горнопроходческих работ на уровне операций и приемов;

- в установлении влияния коэффициента тяжести труда (показателя физической напряженности проходчиков) на эффективность выполнения ими работ в забое;

- в разработке карт эффективного выполнения работ, усовершенствованных на уровне операций и приемов, повышающих производительность труда проходчиков.

Обоснованность и достоверность научных положений. выводов и рекомендаций подтверждается:

- представительными экспериментальными исследованиями в проходческих забоях горизонтальных и наклонных горных выработок с использованием видеосъемки, позволяющей получить достоверную, объективную и надежную информацию о реальных условиях выполнения работ;

- достаточной сходимостью расчетных и экспериментальных данных (расхождение в пределах ±10 %);

- положительными результатами, полученными при использовании основных положений диссертационной работы в строительстве путевого наклонного ствола западной прирезки шахты «Заречная» филиала «Ленинскуголь», обеспечившими повышение скорости проходки и производительность труда в 1,7 раза. 7

Личный вклад автора заключается:

- в проведении хронометражных наблюдений технологических процессов в проходческих забоях горизонтальных и наклонных горных выработок;

- в подготовке и проведении экспериментальных исследований организации проходческих работ в забое путевого наклонного ствола;

- в разработке структурно-технологических моделей горнопроходческих работ;

- в разработке карт эффективного выполнения работ на основе сетевых моделей трудовых процессов, усовершенствованных на уровне приемов и использовании их в реальных условиях проведения наклонного путевого ствола;

- в установлении влияния физической напряженности проходчиков на эффективность выполнения ими работ в забое выработки.

Научное значение работы заключается в разработке методики анализа и сетевого моделирования технологических процессов строительства горизонтальных и наклонных горных выработок на уровне операций и приемов, позволяющей повысить уровень организации горнопроходческих работ.

Практическая ценность работы состоит: в разработке карт эффективного выполнения работ, с использованием сетевых моделей технологических процессов, усовершенствованных на уровне приемов, применение которых обеспечивает повышение скорости строительства горизонтальных и наклонных горных выработок в среднем в 2 раза, производительность труда в 1,7 раза.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Содержащиеся в диссерта ции результаты исследований включены в следующие документы:

1. Исследование производственных процессов строительства наклонных стволов с применением видеосъемки: Методические рекомендации /ННЦ ГП ИГД им. А. А. Скочинского - Кузбас. гос. техн. ун-т; Сост.: С. В. Гордеев, А. Д. Рубан, В. К. Разин (ННЦ ГП ИГД им. А. А. Скочинского), В. В. Першин, А. Н. Садохин, А. В. Дементьев (КузГТУ), П. В. Разин (МГГУ). - Москва-Кемерово, 1998.-28 с.

2. Рационализация технологических процессов строительства горных выработок: Методические рекомендации /ННЦ ГП ИГД им. А. А. Скочинского 8

- Кузбас. гос. техн. ун-т; Сост.: А. Д. Рубан, С. В. Гордеев (ННЦ ГП ИГД им. А. А. Скочинского), В. В. Першин, А. Н. Садохин, А. В. Дементьев, А. И. Копытов (КузГТУ), В. А. Минин (НПФ «Монолит»), - Москва-Кемерово, 1999. - 34 с.

3. Научные выводы и практические результаты диссертационной работы используются в Кузбасском государственном техническом университете при чтении учебных дисциплин по технологии строительства горных выработок магистрам по направлению 550600 «Горное дело» и студентам специальности 09.04.00 - «Шахтное и подземное строительство».

Область применения. Горнопроходческие работы при строительстве горизонтальных и наклонных выработок.

Апробаиия работы. Основные положения и результаты работы докладывались на: международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии угледобычи и углепереработки» (г. Кемерово, 1998 г.); международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах» (г. Кемерово, 1998 г.); международной научно-практической конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (г. Новокузнецк, 1998 г.); ежегодных научно-практических конференциях, проводящихся в КузГТУ (г. Кемерово, 1995-1999 гг.); на техническом совете НПФ «Производственные системы» (г. Ленинск-Кузнецкий, 1998 г.).

Публикаиии. Основные положения диссертационной работы и результаты выполненных исследований опубликованы в 4 печатных работах.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и приложения. Изложена на 153 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков, 30 таблиц и список литературных источников из 74 наименований.

Выводы

1. На основе полученных сетевых моделей, используя методику [38, 41], рассмотрены примеры разработки карт эффективного выполнения работ исследуемых процессов проходческого цикла проведения путевого наклонного ствола западной прирезки ш. «Заречная».

2. В результате использования карт эффективного выполнения работ трудовых процессов при проведении путевого наклонного ствола расчетная скорость его проходки увеличилась в 2 раза и составила 117 м/мес., производительность труда проходчиков по сравнению с базовой увеличилась в 1,7 раза и составила 4,9 м3/чел.-см.

146

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации изложены научно обоснованные технологические решения по совершенствованию организации горнопроходческих работ на базе сетевого моделирования трудовых процессов строительства горных выработок на уровне приемов, использование которых позволяет повысить скорость проходки, производительность и безопасность труда рабочих.

Основные научные выводы и практические рекомендации этих исследований сводятся к следующему.

1. Технологический процесс строительства горной выработки описывается взаимосвязями между отдельными его элементами, определяющими его структуру и продолжительность. Результативность горнопроходческих работ определяется эффективностью выполняемых рабочими отдельных приемов, входящих в структуру операций, связанных с ручным трудом.

2. Разработанные методы анализа и сетевого моделирования проходческих процессов при строительстве горизонтальных и наклонных горных выработок, основанные на проведении экспериментальных наблюдений в забоях с использованием видеосъемки, позволяют повысить основные показатели эффективности выполнения работ в среднем в 1,5 раза.

3. Установлен характер изменения работоспособности проходчиков на протяжении рабочей смены, в результате чего выработка рабочих колеблется в пределах 57-162 %. Снижение производительности и уровня безопасности труда при утомлении проходчика связано с изменением структуры трудового процесса, появлением ошибочных действий исполнителя.

4. Установлена зависимость основных показателей эффективности труда от физической напряженности проходчиков, выполняющих работы по нормативному и разработанному на основе структурно-технологических моделей графикам организации работ.

5. Установлено, что при существующем уровне развития техники и технологии при проведении горизонтальных и наклонных горных выработок, где доля ручных работ составляет 40-60 %, целесообразно проводить сетевое моделирование процессов проходческого цикла, с целью совершенствования организации

147 труда, на уровне приемов. В результате этого основные показатели эффективности выполнения работ проходческого цикла увеличиваются в 1,3-2 раза.

6. На основе структурно-технологических моделей трудовых процессов, усовершенствованных на уровне приемов, составлены карты эффективного выполнения работ, в результате применения которых при строительстве путевого наклонного ствола западной прирезки ш. «Заречная» расчетная скорость его проходки составила 117 м/мес., производительность труда проходчиков по сравнению с базовой увеличилась в 1,7 раза и составила 4,9 м3/чел.-см.

7. Предполагаемый экономический эффект внедрения результатов выполненных исследований при строительстве путевого наклонного ствола западной прирезки ш. «Заречная» составил 735 руб./м в ценах 1998 г.

148

1. Армашин И. П., Васильев И. Н., Быстрые методы статистической обработки и планирования экспериментов. - Л.: ЛГУ, 1975. - 76 с.

2. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах. М.: Недра, 1988.-272 с.

3. Воробьев Б. М., Бурчаков А. С., Шибаев Е. В. Надежность технологических схем и процессов угольных шахт. М.: Недра, 1975. 237 с.

4. Верхотуров В. С., Сенников Г. Г. Интенсификация строительства горных выработок. М.: Недра, 1989. 200 с.

5. Вылегжанин В. Н., Егоров П. В., Мурашов В. И. Структурные модели горного массива в механизме геомеханических процессов. Новосибирск: Наука, 1990.-295 с.

6. Вылегжанин В. Н. Физические и геомеханические основы оптимизации угольных шахт. Новосибирск: Наука, 1981.- 207 с.

7. Вылегжанин В. Н., Витковский Э. И., Потапов В. П. Адаптивное управление подземной технологией добычи угля. Новосибирск: Наука, 1987. 232 с.

8. Гелескул М. Н., Каретников В. Н. Справочник по креплению капитальных и подготовительных выработок. М.: Недра, 1982. 475 с.

9. Гойзман Э. И. Моделирование производственных процессов на шахтах. М.: Недра, 1977.- 192 с.

10. Единые правила безопасности при взрывных работах. М.: НПО ОБТ, 1992.-237 с.

11. Единые нормы и расценки. Сб. Е36. Горнопроходческие работы. Вып. 1. Горнопроходческие работы при строительстве шахт и карьеров. М.: Недра, 1988.-208 с.

12. Ерофеев Л. М., Мирошникова Л. А. Повышение надежности крепи горных выработок. М.: Недра, 1988. 208 с.

13. Интенсификация основа скоростного проведения выработок /А. Ф. Агафонов, А. Н. Садохин, В. В. Першин, М. В. Алексеев //Шахтн. стр-во, 1987, №8.-С. 25.

14. Исследование производственных процессов строительства наклонных стволов с применением видеосъемки: Методические рекомендации /Сост.: С. В.149

15. Гордеев, А. Д. Рубан, В. К. Разин, В. В. Першин, А. Н. Садохин, А. В. Дементьев, П. В. Разин. Москва Кемерово: ИГД им. А. А. Скочинского - Кузбас. гос. техн. ун-т, 1998. - 28 с.

16. Каретников В. Н., Клейменов В. Б., Нуджихин А. Г. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. Справочник. М.: Недра, 1989. -571с.

17. Качко Ю. Я., Саенко Г. В. Совмещение основных и вспомогательных работ на угольных шахтах. Киев-Донецк: Высшая школа, 1975. 76 с.

18. Киклевич Ю. Н. Шахтная робототехника. Киев: Техника, 1987. -160 с.

19. Конюх В. Л. Робототехника в горном деле. Кемерово, 1986. 56 с.

20. Конюх В. Л., Тайлаков О. В. Предпроектный анализ робототехнических систем. Новосибирск: Наука, СО, 1991. 184 с.

21. Курносов А. М., Захаров Е. П., Тополев В. С. Комплексный анализ опыта работы передовых бригад угольной промышленности. М.: Недра, 1982. 195 с.

22. Ляшенко И. В. Системное исследование проблем интенсификации процессов добычи угля. М.: Недра, 1983. -268 с.

23. Матчинский Ф. Организация труда на рабочих местах. М.: Машиностроение, 1984. 192 с.

24. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем /Пер. с англ. М.: Мир, 1973. - 342 с.

25. Месарович М., Такахара И. Общая теория систем: Математические основы /Пер. с англ. М.: Мир, 1978. 308 с.

26. Методика разработки пооперационных карт технологических процессов на горнопроходческих работах //В. С. Верхотуров, Г. Г. Сенников, В. В. Першин и др. Кемерово: Кузниишахтострой, 1986. 53 с.

27. Морозов А. И. Научная организация труда на горных предприятиях. М.: Недра, 1984.-373 с.

28. Научная организация управления, производства и труда на шахтах /Под ред. А. С. Астахова. М.: Недра, 1971. 312 с.

29. Нормирование труда /Под ред. Б.М. Генкина. М.: Экономика, 1985 -272 с.150

30. Нормативный справочник по буровзрывным работам. Справочное пособие. М.: Недра, 1986. 512 с.

31. Нильва Э. Э., Цейтин И. Э. Горно-подготовительные работы на угольных шахтах. М.: Недра, 1981. 248 с.

32. Основные положения по разработке и применению систем сетевого планирования и управления. М.: Экономика, 1967. 88 с.

33. Першин В. В. Интенсификация горнопроходческих работ при реконструкции шахт. М.: Недра, 1991. 136 с.

34. Першин В. В. Оценка труда в проходческом забое //Шахтное строительство. 1986,№9.-С. 18-20.

35. Першин В. В. Резервы роста производительности труда проходчиков //Повышение технического уровня строительства объектов угольной промышленности: Сб. науч. тр. /Кемерово: Кузниишахтострой, 1986. — С. 72-75.

36. Першин В. В., Алексеев М. В. Моделирование эргатических процессов строительства горных выработок /Изв. вузов. Горн. журн. 1990, №5. - С. 42-46.

37. Першин В. В., Алексеев М. В., Колмагоров А. А. О резервах интенсификации горнопроходческих работ //Шахтн. ст-во, 1988, №5. С. 6-9.

38. Першин В. В., Верхотуров В. С., Гордеев С. В. Состояние и пути интенсификации строительства наклонных столов и уклонов на шахтах Кузбасса //Вестн. Кузбас. гос. техн. ун-та, 1999, № 1. С. 43-49.

39. Першин В. В., Верхотуров В. С., Удовиченко В. М. Совершенствование нормативно-методической базы шахтного строительства. Кемерово, 1996. -113 с.

40. Першин В. В., Садохин А. Н., Дементьев А. В., Гордеев С. В. Научные основы рационализации трудовых процессов строительства наклонных стволов. Уголь, 1999, №6.-С. 61-68.

41. Повилейко Р. П. Эстетика для инженера. Кемерово: Кемеровское кн. изд-во, 1976.-144 с.151

42. Попов В. А. Проектирование строительства подземных сооружений. М.: Недра, 1983.-232 с.

43. Прогрессивные технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах. М.: Недра, 1979. 326 с.

44. Правила безопасности в угольных шахтах. Самара: Самарский дом печати, 1996 270 с.

45. Разработать структурно-технологические модели основных процессов строительства горных выработок буровзрывным способом: Отчет о НИР (про-межуточ.) № ГР 01870050334 /Кемерово: Кузбас. политехи, ин-т, 1987. 52 с.

46. Рационализация технологических процессов строительства горных выработок /В. В. Першин, С. В. Гордеев, А. Н. Садохин, А. В. Дементьев, В. А. Минин //Вестник Кузбасс, гос. техн. ун-та. 1999. - № 3. - С. 19-24.

47. Рекомендации по разработке и реализации целевых комплексных программ по сокращению затрат ручного труда в строительстве. М.: Прейскурант-издат, 1988. 142 с.

48. Рогов Е. И., Грицко Г. И., Вылекжанин В. Н. Математические модели адаптации процессов и подсистем угольной шахты. Алма-Ата: Наука, 1979. -240 с.

49. Рогов Е. И. Теория и методы математического моделирования производственных процессов в горном деле. Алма-Ата: Наука, 1973. 141 с.

50. Рогов Е. И. Системный анализ в горном деле. Алма-Ата: Наука, 1976. -207 с.

51. Рожнин О. В. Информационные методы исследования эргатических систем. М.: Энергия, 1976.-203 с.

52. Руководство по проектированию высокопроизводительных трудовых процессов строительного производства. Вып. 3. Проектирование приемов труда /ВНИПИ труда в строительстве Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1981. 40 с.152

53. Сетевые графики в планировании /И. Н. Разумов, Л. Д. Белова, М. И. Ипатов, А. В. Проскуряков //Учебн. пос. М.: Высшая школа, 1981. 168 с.

54. Скурихин В. И., Шифрин В. Б., Дубровский В. В. Математическое моделирование. Киев: Техника, 1983. 270 с.

55. Смирнов Б. А., Душков Б. А., Космолинский Ф. П. Инженерная психология: Экономические проблемы. М.: Экономика, 1983. 224 с.

56. Смирнов Е. Л. Справочное пособие по НОТ. М.: Экономика, 1986. 399 с.

57. СНиП 3.02.03-84. Подземные горные выработки /ЦИТП Госстроя СССР. М., 1985.-16 с.

58. Справочник инженера-шахтостроителя. Том. 2. Под общей ред. В. В. Белого. М.: Недра, 1983. 422 с.

59. Строительство и реконструкция угольных шахт /И. В. Баронский, Л. М. Ерофеев, Н. Р. Умнов, М. Г. Каравайцев. М.: Недра, 1983. 272 с.

60. Техника и технология горно-подготовительных работ в угольной промышленности /Под ред. Э. Э. Нильвы. М.: Недра, 1991 .-315 с.

61. Технологические схемы проведения горизонтальных протяженных горлных выработок сечением в проходке более 18-20 м и наклонных стволов. Кемерово: Кузниишахтострой, 1979. 190 с.

62. Технологические схемы проведения горизонтальных выработок буровзрывным способом. РД 12.18.071-88. Харьков: ВНИИОМШС, 1988. 139 с.

63. Технология строительства подземных сооружений. Строительство горизонтальных и наклонных выработок. 3-е изд. /И. Д. Насонов, В. И. Ресин, Н. Н. Шуплик, В. А. Федюкин. М.: АГН, 1998. 316 с.153

64. Френкель Г. Ю. Роботизация процессов в строительстве. М.: Стройиздат, 1987.- 176 с.

65. Физиологические режимы труда и отдыха горнорабочих: Обзор ЦНИЭИуголь. Сер. Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. Вып. 9. М., 1981. 42 с.

66. Человеческий фактор. Т. 1. Эргономика комплексная научно-техническая дисциплина /Ж. Кристенсен, Д. Майстер, П. Фоули и др.; Пер. с англ. М.: Мир, 1991. — 599 с.

67. Эргатические основы интенсификации строительства горных выработок /В. А. Минин, С. В. Гордеев, В. В. Першин, А. Н. Садохин, А. В. Дементьев //Вестник Кузбасс, гос. техн. ун-та, 1998, № 6. С. 57-59.

68. Яковлев Н. А. Сокращение применения ручного труда в угольной промышленности. М.: Недра, 1987. 80 с.