автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Технологическое обеспечение устойчивости функционирования угольных шахт

Введение.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Характеристика объекта исследований.

1.2. Анализ состояния вопроса исследований устойчивости функционирования угледобывающих предприятий.

1.3. Цель, задачи и методы исследований.

Выводы.

2. МАТЕМАТИКО-СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

УСТОЙЧИВОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УГОЛЬНЫХ

ШАХТ.

2.1. Обоснование комплекса факторов, определяющих устойчивость функционирования угледобывающих предприятий.

2.2. Разработка и реализация методики многофакторного математико-статистического моделирования.

ВЫВОДЫ.

3. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ УСТОЙЧИВОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ.

3.1. Обоснование решений по обеспечению устойчивого поддержания производственной мощности шахт в условиях ограниченности их ресурсного потенциала.

3.2. Основные принципы надежного воспроизводства очистного фронта, обеспечивающего устойчивое функционирование шахт.

3.3. Обоснование технологических решений по обеспечению ритмичной работы комплексно-механизированных очистных забоев

Выводы

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Разработка технологических рекомендаций по повышению устойчивости функционирования шахты.

4.2. Технико-экономическая эффективность реализации результатов исследований.

Выводы.

Переход экономики Украины на путь рыночных отношений предопределил постановку перед ее угледобывающей отраслью ряда, весьма серьезных задач. В силу жесткого дефицита дотационного и бюджетного финансирования, роста стоимости потребляемых ресурсов значительно ухудшились технико-экономические показатели работы шахт, что привело к резкому спаду объемов добычи угля в целом по отрасли: с 179,2 млн. т. в 1990 г. до 69,9 млн. т. в 1999 г. Несмотря на то, что цены на уголь в большинстве угледобывающих районов являются свободными, они не могут компенсировать затраты шахт на его добычу.

Число действующих очистных забоев на шахтах отрасли имеет тенденцию к сокращению, так, только в 1999 г. оно сократилось на 58 и составило 618. Та же ситуация наблюдается и в отношении динамики среднедействую-щей линии очистных забоев. Несмотря на то, что в истекшем году на шахтах было пройдено 732,4 км горных выработок, в том числе 536,7 км вскрывающих и подготавливающих, что даже несколько больше, чем в 1998 г., намеченная годовая программа по проведению выработок не была выполнена. Отсюда и исходит несвоевременность подготовки очистного фронта на угольных шахтах в полном объеме.

Практика показывает, что обеспеченность предприятия на длительную перспективу промышленными запасами различной степени готовности к выемке является доминирующим фактором обеспечения устойчивости функционирования шахты без потерь добычи полезного ископаемого.

Нестабильность процесса очистных работ, выражающаяся прежде всего в низкой среднесуточной нагрузке на забой (313 т.),также отрицательно сказывается на ритмичности и качестве выполнения годовых программ развития производства на угольных шахтах. Во многом это связано с низким техническим уровнем очистного оборудования, недостаточностью его моторесурса, высокой аварийностью, что приводит к нестабильному и малопроизводительном} функционированию очистных забоев.

Старение шахтного фонда угольной промышленности Украины также является серьезным тормозом в обеспечении устойчивого режима работы горных предприятий и, естественно, отрасли в целом. Целесообразность строительства новых шахт очевидна, но ограниченность инвестиций не дает приоритета их направления в сферу шахтного строительства. Поэтому на первый план выходит проблема сохранения и поддержания действующего шахтного фонда, его структурной и технологической перестройки, а также технического перевооружения и реконструкции.

Существенную значимость приобретают вопросы обеспечения устойчивости работы шахт за счет поддержания их мощности на требуемом уровне при рациональном управлении их ресурсным потенциалом. Технологической реализацией г;ри этом могут явиться экономически обоснованные решения по прирезке балансовых запасов, а также по вовлечению в отработку резервных и забалансовых запасов. В итоге это позволит добиться положительных сдвигов в направлении повышения финансовой устойчивости предприятия.

Таким образом, учитывая вышеизложенное, можно достаточно объективно утверждать о значительной актуальности исследований путей эффективного технологического обеспечения устойчивости функционирования угольных шахт.

Идея работы заключается в повышении эффективности использования производственного и ресурсного потенциала при устойчивом режиме выполнения шахтой обоснованных заданий по добыче угля за счет адекватного реагирования технологической системы на изменения характеристик внутренней и внешней ссзд'ы функционирования предприятия.

Основные научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна: объективная оценка устойчивости функционирования угольной шахты обеспечивается при использовании предложенного коэффициента, являющего собой характеристику технологического и организационного уровня предприятия и обеспечивающего направленный поиск и своевременность реализации эффективных мер по коррекции хода выполнения годовой программы развития производства; наибольшее позитивное влияние на уровень устойчивости функционирования шахты оказывают ее среднесуточная добыча и среднемесячное под-вигание линии очистных забоев, варьируя значениями которых, как интегральных технологических характеристик, можно обеспечить ритмичное выполнение программ развития производства; обязательными условиями обоснования эффективных технологических решений по обеспечению устойчивости функционирования угольных шахт посредством поддержания их мощности, эффективного воспроизводства очистного фронта и стабильной отработки запасов является полнота использования ресурсного потенциала и динамическое резервирование процессов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: представительным объемом статистической информации о работе 11 шахт государственной холдинговой компании «Укрзападуголь» в 1990-1999 гг.; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований с данными практики добычи угля (расхождение не превышает 10 %); принятием предложенных технологических решений по обеспечению устойчивой работы шахт к использованию при перспективном планировании развития производства на шахте № 10 «Великомостовская».

Научное значение работы заключается в установлении зависимостей устойчивости функционирования угольных шахт от комплекса факторов, которые могут быть использованы для обоснования технологических решений по повышению ее уровня.

Практическое значение результатов исследований состоит в разработке рекомендаций по эффективному технологическому обеспечению устойчивого функционирования угольных шахт.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Предложенные в диссертации технологическая схема вскрытия и подготовки загсбросовой части поля шахты № 10 «Великомостовская» (гор. 550 м, пласт ^ «Сокальский»), технологическая схема двухфронтальной отработки запасов выемочного участка (гор. 508, пласт «Тонкий») и технологическое решение по повышению устойчивости работы шахты на основе включения в транспортную цепь аккумулирующих углеспускных гезенков приняты к использованию при разработке программ перспективного развития горных работ шахты № 10 «Великомостовская» государственной холдинговой компании «Укрзападуголь».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на научном симпозиуме, проводимом в МГГУ в рамках «Недели горняка» (Москва, 1999), на технических советах ГХК «Укрзападуголь» (Сокаль, 1999) и шахты № Ю «Великомостовская» (Червоноград, 1999), а также на научном семинаре кафедры «Подземная разработка пластовых месторождений» МГГУ (Москва, 2000).

Основные выводы, научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. На основе анализа состояния угледобывающей отрасли Украины и ГХК «Укрзападуголь» установлено, что несмотря на сложное финансовое положение угледобывающих предприятий и низкий уровень показателей эффективности ведения горных работ, проблеме повышения устойчивости функционирования шахт придается серьезная значимость, но пути успешного ее решения определяются на декларативном уровне.

2. Анализ изученности проблемы устойчивости функционирования угольных шахт показывает многоплановость и высокую сложность решаемых задач, что и предопределяет отсутствие должного теоретического обоснования вопросов технологического обеспечения устойчивости и высокопроизводительной работы горных предприятий.

3. Осуществлено обоснование номенклатуры факторов для математико-статистического моделирования устойчивости функционирования угольных шахт.

Обоснована приемлемость в качестве критериального признака при разработке многофакторных регрессионных моделей коэффициента устойчивости функционирования угольных шахт, представляемого в виде соотношения фактической годовой добычи угля и установленного задания по добыче в рамках годовой программы развития производства на каждом предприятии.

4. В качестве исходной статистической совокупности при математико-статистическом моделировании использовался информационный массив, характеризующий работу 11 шахт ГХК «Укрзападуголь» в течение 10 лет

5. В результате математико-статистического моделирования была разработана и принята к исследованию многофакторная модель устойчивости функционирования шахты линейной формы как наиболее статистически значимая и адекватно характеризующая исходный информационный массив.

6. Анализ результатов математико-статистического моделирования показал, что наибольшее влияние на уровень коэффициента устойчивости функционирования шахты наибольшее позитивное влияние оказывают ее среднесуточная добыча угля и среднемесячное подвигание линии очистных забоев.

Действительно, эффективно управляя этими параметрами технологической системы шахты, можно выйти на режим устойчивого выполнения годового задания по добыче угля и программы развития производства в целом.

7. Результаты математико-статистического моделирования позволяют осуществить объективную разработку комплекса мероприятий по технологическому обеспечению устойчивости функционирования шахт на основе поддержания на требуемом уровне производственных мощностей, эффективного воспроизводства очистного фронта, стабилизации режима использования во времени и ресурсного потенциала очистных механизированных комплексов.

8. Осуществлено научное обоснование технологических решений, обеспечивающих устойчивое поддержание производственной мощности шахт в условиях ограниченности ресурсного потенциала.

33

9. Предложен комплексный подход к обоснованию технологических решений по воспроизводству очистного фронта, позволяющих выйти на режим устойчивого выполнения годового плана развития горных работ.

10. Исследованы основные причины нарушения стабильности функционирования комплексно-механизированных очистных забоев.

Обоснованы технологические решения по обеспечению устойчивой и высокопроизводительной работы добычных участков шахт.

И Разработаны технологические решения вовлечению в отработку резервных запасов угля, повышению надежности функционирования транспортной системы и рационализации технологической схемы отработки запасов выемочных участков шахты № 10 «Великомостовская» ГХК «Ук-рзападуголь». Практическая реализация этих решений позволит обеспечить устойчивый режим ведения горных работ, повышение производительности труда и, снижение себестоимости добычи угля при увеличении объемов реализации конечной продукции предприятия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научной квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технологические разработки, обеспечивающие повышение устойчивости функционирования угольных шахт на базе рационального использования производственного и ресурсного потенциала.

1. Авдулов П.В. Исследование и разработка научных основ оптимизации развития горных работ на угольных шахтах. Дисс. докт. техн. наук. М.: МГИ, 1972.-337 с.

2. Айвазян С.А., Бежаева З.И., Староверов О.В. Классификация многомерных наблюдений. М.: Статистика, 1974. -237 с.

3. Бурчаков A.C., Харченко В.А., Кафорин Л.А. Выбор технологических схем угольных шахт. М.: Недра, 1975.-272 с.

4. Братченко Б.Ф. и др. Способы вскрытия, подготовки, и системы разработки шахтных полей. М.: Недра, 1985. -494 с.

5. Батманов Ю.К., Бакулин Н.В., Лев Е.И. Динамическое моделирование технологических схем ведения горных работ. В кн.: Планирование и проектирование горных работ на угольных шахтах. Новосибирск: Изд-во ИГД со АН СССР, 1980. 2 ч. с.34-39.

6. Айзенберг Д.Е. и др. О каменноугольных отложениях Львовской мульды. Докл. АН СССР. Новая серия, 1956 №1

7. Бурчаков A.C., Зыков В.М. Оптимизация систем разработки на угольных шахтах. М.: Недра, 1977.-198 с.

8. Временное руководство по оценке развития горных работ на действующих шахтах Минуглепрома УССР, разрабатывающих пологие пласты. -Донецк: Изд-во Дон УТИ, 1983. 26 с.

9. Временные методические положения по применению экономико-математического моделирования для выбора оптимальных технологических решений при проектировании угольных шахт. М.: Центрогипро-шахт, 1981. - 25 с.

10. Бычков В.И., Салли В.П., Обдула Н.И. Оценка эффективности отработки пластов антрацита на шахтах с ограниченными запасами. -Уголь Украины, 1988, №6.-с.12-13.

11. Вырвич Г.Н., Дубик С.Г. и др. Каменные угли Львовско-Волынского бассейна. Львов: Вища школа, 1978 - 175 с.

12. Георгиевский В.В. Оптимальное планирование развития горных работ на шахтах. М.: Недра, 1979. - 248 с.

13. Грицко Г.П., Штеле В.И. Управление технологическим развитием угольных шахт. В кн.: Планирование и проектирование горных работ на угольных шахтах. - Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1980,- с.3-11.

14. Диколенко Е.Я. Обеспечение устойчивого и безопасного функционирования технологических систем угольных шахт. Дисс. докт. техн. наук,- М.: МГГУ, 1998.-37 с.

15. Диколенко Е.Я. Техническое перевооружение шахт в объединении «Ук-рзападуголь». Уголь Украины, 1985, №11. - с. 13-15.

16. Астахов A.C. Экономическая эффективность капитальных вложений в угольную промышленность. М.: Наука, 1984,- 214 с.

17. Енгюков И.С. Методы, алгоритмы и программы многомерного статистического анализа: Пакет ПСА. М.: Финансы и статистика, 1986. - 232 с.

18. Единая методика прогнозирования горно-геологических условий разработки угольных пластов. Л.: ВНИМИ, 1982. - 220 с.

19. Евдокимов Ф.И., Зборщик М.П., Кучер А.Т. Воспроизводство мощности угольных шахт. Киев: Техника, 1987. - 149 с.

20. Енакиев В.Л. Исследование процесса воспроизводства запасов, обеспечивающих эффективное развитие угольных шахт. Дисс. канд. техн. наук. -М.: МГИ, 1979.-220 с.

21. Зборщик М.П., Евдокимов Ф.И., Кучер А.И. Воспроизводство очистной линии забоев глубоких шахт. Киев: Техника, 1980. 305 с.

22. Ильюшенко В.Г., Лев Е.И., Манжула С.А. Повышение стабильности работы угольных шахт (объединений) Донбасса в условиях рыночных отношений. М.: МГГУ ИАЦ ГН, 1992. - 217 с.

23. Инструкция по расчету производственных мощностей действующих промышленных предприятий Министерства угольной промышленности СССР. М.: ЦНИЭИ уголь, 1979. - 92 с.

24. Кариман С.А., Шрамко В.М. Надежность производственных процессов при подземной добыче угля. М.: Наука, 1975. - 159 с.

25. Крашкин И.С. Разработка пологих угольных пластов в неустойчивых породах. М.: Недра, 1986. - 207 с.

26. Калюжная Н.В. Совершенствование технологических систем подземного транспорта для условий поточной добычи угля на шахтах Донецкого бассейна. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Донецк: Дон УТИ, 1985. 20 с.

27. Красников Ю.Д., Постников В.И., Топорков A.A. Стабилизация работы участков горных предприятий. М.: Недра, 1995. - 119 с.

28. Кузнецов Ю.Н., Бородин В.П., Бурчакова М.А. Надежность воспроизводства очистного фронта на угольных шахтах. М.: - МГИ, 1991. - 67 с.

29. Кузнецов Ю.Н., Рыжов АА.М., Евтушенко А.Е. и др. Технология многофронтальной отработки запасов угля выемочных блоков. М.: Изд-во МГГУ, 1994,- 168 с.

30. Кузнецов Ю.Н. Направления повышения надежности воспроизводства очистного фронта угольных шахт. М.: Изд-во МГГУ, ГИАБ, вып. №3, 1999. - с. 16-18.

31. Краткий справочник горного инженера угольной шахты / Под ред. Бурчакова A.C. и Кузюкова Ф.Ф. М.: Недра, 1982. - 454 с.

32. Кузнецов Ю.Н., Только Я.И. Технологические аспекты обеспечения устойчивости функционирования угольных шахт. М.: Изд-во МГГУ, ГИАБ, вып. №1, 2000. - с. 36-37.

33. Лев Е.И. Совершенствование методов обоснования рациональных объемов горно-подготовительных работ, необходимых для устойчивого воспроизводства очистного фронта. Дисс. канд. техн. наук- Донецк: Дом УГИ, 1983.-214 с.

34. Лященко И.В. Системное исследование проблем интенсификации процессов добычи угля. М.: недра, 1983. - 268 с.

35. Малов В.И., Салли В.И. Экономическое обоснование вовлечения в отработку забалансовых запасов антрацита. Уголь Украины, 1984, №12. - с. 15-16.

36. Методические рекомендации по планированию на шахтах. М.: ЦНИЭИ уголь, 1989 - 168 с.

37. Муров В.М. Воспроизводство очистного фронта на угольных шахтах. -М.: Недра, 1994.-232 с.

38. Математические методы и модели в планировании и управлении горным производством / А.Г. Протосеня, С.А. Кулиш, Е.И. Азбель и др. М.: Недра, 1983.-268 с.

39. Нормативы удельной протяженности поддерживаемых горных выработок. М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1984. - 24 с.

40. Норма технологического проектирования угольных и сланцевых шахт. -М.: ВНТИ 1-86. МУП СССР, 1986. 62 с.

41. Нормативы нагрузки на очистные забои действующих угольных шахт при различных горно-геологических условиях и средствах механизации выемки. М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1982. - 71 С.

42. Нормативы скорости проведения подготовительных выработок. М.: МУП СССР, 1985. - 2 С.

43. Островский С.Б., Тихонов М.Е. Разработка угольных месторождений Львовско-Волынского бассейна. —М.: Недра, 1967. 188 С.

44. Оптимизация хозяйственной деятельности системы предприятий угледобывающего региона / Мазикин В.П., Решетов С.Е., Красюк H.H. и др. -М.: Изд-во МГГУ, 1995. 88 С.

45. Общая теория статистики / Под ред. А.Я Боярского, Г.Д. Громыко. М.: Изд-во МГУ, 1985.-376 С.

46. Поляков П.И. Экономико-математические модели развития промышленных предприятий. Киев: Вища школа, 1984. - 168 С.

47. Петрович С.И. Математические модели и оперативное планирование развития горных работ на шахтах. Алма-Ата: Наука, 1986. - 292 С.

48. Планирование и организация воспроизводства основных фондов в промышленности / Под ред. Н.И. Иванов, A.B. Бреславцев, Е.В. Левина и др. Киев: Наукова думка, 1982. - 368 С.

49. Попов М.В., Посыльный Ю.В. Работа спаренных лав, оборудованных механизированными комплексами // Технология добычи угля подземным способом, 1973, №1. с. 9-10.

50. Постников В.И. Повышение стабильности функционирования комплексно-механизированных очистных забоев шахт Мосбасса. М.: Изд-во МГГУ, 1994. - 140 С.

51. Правила безопасности в угольных шахтах. Самара: Самар. Дом печати, 1995.- 242 С.

52. Ржевский В.В., Бурчаков A.C. Вскрытие и отработка месторождений или шахтного поля блок-стволами (методические разработки). М.: МГИ, 1984.- 54 С.61 .Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. М.: Недра, 1989. - 219 С.

53. Решетов С.Е. Обоснование комплекса технико-технологических решений по повышению интенсивности производства конкурентоспособности шахт. Дисс. канд. техн. наук М.: МГГУ, 1997. - 141 С.

54. Резниченко С.С. Математическое моделирование в горной промышленности. -М.: Недра, 1991.- 429 С.

55. Рогов Е.И. Системный анализ в горном деле. Алма-Ата: Наука Каз. ССР, 1976.-207 С.

56. Рыжов A.M. Повышение интенсивности горного производства на базе гибких технологических систем угольных шахт. Дисс. докт. техн. наук. -М.: МГГУ, 1998.- 37 С.

57. Сухарев АА.Г., Тимохов A.B., Федоров В.В. Курс методов оптимизации. -М.: Наука, 1986.-328 С.

58. Бурчаков A.C., Малкин A.C., Устинов М.И. Проектирование шахт. М.: Недра, 1985.-400 С.

59. Стариков A.B. Научные основы оптимизации развития горных работ на угольных шахтах. Дисс. докт. техн. наук М.: ИПКОН АН СССР, 1977. -373 С.

60. Решетов С.Е., Красюк H.H., Осыка Я.С. Вопросы стратегии развития угледобывающих предприятий в условиях рыночной экономики. М.: МГГУ, 1999. - 124 С.

61. Стариков A.B. Планирование концентрации и развития горных работ на угольных шахтах. М.: ИПКОН АН СССР, 1982. - 151 С.

62. Салли В.И., Малов В.И., Бычков В.И. Поддержание мощности угольных шахт при ограниченных объемах нового строительства. М.: Недра, 1994. -272 С.

63. Терминологический словарь «Горное дело». М.: Недра, 1990. - 694 С.

64. Технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах 4.1 М., 1991 -205 С.

65. Ткаченко В.Н. Проблемы рационального использования производственных мощностей угольных шахт. Донецк: Вища школа, 1985. - 128 С.

66. Устинов М.И. Выбор технологических решений при подготовке новых горизонтов и реконструкции шахт. М.: Недра, 1977. - 192 С.и

67. Штеле В.И. Имитация процессов развития горных работ на действующих шахтах. Новосибирск: Наука, СО АН СССР, 1984. - 96 С.

68. П1круль М.И., Батманов Ю.К., Лев Е.И. Оценка развития горных работ на действующих шахтах. Уголь, 1984, №10. - с.13-16.

69. Яковлев H.A. Технический прогресс и труд в угольной промышленности. -М.: Недра, 1980.- 197 С.

70. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт. М.: Недра, 1976.- 303 С.

71. Струев М.И., Исаков В.И. и др. Львовско-Волынский каменноугольный бассейн. Киев: Наукова думка, 1984,- 272 С.

72. Сребный М.А., Харченко В.А., Еремеев В.М. Развитие горных работ на действующих шахтах. М.: недра, 1980. - 184 С.

73. Требования к составлению и оформлению календарных планов развития горных работ на угольных и сланцевых шахтах и разрезах. М.: МУЛ СССР, 1980.- 8 С.

74. Еолько Я. И. Технологические решения по обеспечению устойчивого функционирования шахты №10 «Великомостовская»,- Рукоп. деп. изд. МГГУ, №319, опубл. ЕИАБ, вып. №1, 2000. 3 С.

75. Еолько Я.И. Технологическое обеспечение устойчивого поддержания производственной мощности действующих шахт,- Рукоп. деп. изд. МГГУ, №318, опубл. ГИАБ, вып. № 1, 2000. -6 с.

76. Кузнецов Ю.Н., Некрасов В.В., Постников В.И. Технологическое картографирование отработки запасов выемочных участков. М.: МГГУ, 1993,63 С.