Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в России на открытый способ приходится свыше 70 % всего объема добычи угля. При этом 30 % составляют бурые угли.
Разрезы, разрабатывающие буроугольные месторождения, в пределах лицензионных участков, располагают огромными запасами при сравнительно небольших коэффициентах вскрыши и горизонтальном или пологом залегании пластов большой мощности.
Поэтому такие разрезы действуют продолжительное время (свыше пятидесяти лет) и для них в силу технического прогресса характерна временная динамика технологий разработки, обусловленная внедрением нового и более производительного оборудования. В связи с этим, с определенной периодичностью происходит модернизация и техническое перевооружение предприятий. При этом, резкое изменение горно-геологических условий невозможно учесть перспективными проектными решениями, предопределяя их постоянную корректировку. Все это протекает в условиях ограниченного внутреннего рынка бурых углей, что диктует соответствующим предприятиям обеспечивать рост своей операционной эффективности.
В таких условиях при модернизации предприятий, требующей серьёзных инвестиций, необходимо уметь обосновано выбирать комплексы оборудования и обосновывать технологию горных работ, обеспечивающих резкое увеличение производительности при повышении эффективности разработки месторождения в целом, в кратчайшие сроки. Однако, отсутствие необходимых для этого результатов научных исследований, позволяющих принять соответствующие решения, и определяет актуальность темы настоящей работы.
Степень разработанности. Основные принципы обоснования технологии разработки месторождений открытым способом были заложены в трудах Анистратова Ю.И., Арсентьева А.И., Астахова А.С., Брюховецкого О.С, Васильева М.В., Виницкого К.Е., Воронюка А.С., Егина Б.А., Коваленко B.C., Кузнецова К.К., Мельникова Н.В., Новожилова М.Г., Подэрни Р.Ю., Ржевского В.В., Симкина Б.А., Томакова П.И., Трубецкого К.Н., Хохрякова B.C., Шешко Е.Ф. и др. В них приведены рекомендации для выбора комплексов горного и транспортного оборудования, а также показана целесообразность создания новых типов на основе технологических предпосылок и сформулированы принципы рациональности технологии горных работ.
Признавая значительный вклад основоположников отечественной горной
науки, их учеников и последователей в создании методов формирования структуры комплексной механизации, следует отметить, что применяемые методы позволяют определять структуру парка на так называемый расчетный год и не решают эту задачу в динамике. При этом они не учитывают всего многообразия современной техники, представленной на рынке в настоящее время.
Для дальнейшего развития открытых горных работ на основе интенсификации и повышения производительности труда в современных условиях необходима более современная методология обоснования новых комплексов горного и транспортного оборудования, а также модернизации разрезов при их применении.
Исходя из этого, автором выполнены исследования в направлении обоснования технологии и комплексов оборудования для разработки крупных буроугольных месторождений при модернизации разрезов, и полученные результаты отражены в научных положениях представленной работы.
Цель работы - повышение эффективности разработки крупных буроугольных месторождений при модернизации мощных разрезов.
Идея работы состоит в том, что повышение эффективности разработки крупных угольных месторождений при модернизации мощных разрезов обеспечивает технология, основанная на применении экскаваторно-автомобильных комплексов оборудования, параметры которых учитывают пространственную изменчивость условий разработки и временную динамику показателей работы оборудования.
Основные задачи исследования:
1. Анализ динамики условий и технологии открытой разработки крупных
буроугольных месторождений;
2. Исследование изменения эффективности работы мощного горного
оборудования в зависимости от времени его эксплуатации;
3. Разработка методики обоснования комплексов горного оборудования при
модернизации мощных угольных разрезов;
-
Обоснование технологии разработки и организации работ при замене комплексов оборудования на модернизируемых мощных угольных разрезах;
-
Оценка экономической эффективности технологии при модернизации мощных буроугольных разрезов.
Научная новизна работы:
1. Установлены закономерности влияния модели экскаватора на эффективность разработки природно-технологических зон.
2. Выявлен характер влияния срока службы горного оборудования на
затраты по его приобретению и содержанию.
3. Получена зависимость индекса доходности инвестиций в модернизацию от
количества блоков, которыми разрабатывают крупное угольное месторождение.
Теоретическая и практическая значимость результатов исследований:
1. Выполнен анализ динамики условий и технологии открытой разработки
крупных буроугольных месторождений.
2. Исследовано изменение эффективности работы мощного горного
оборудования в зависимости от времени его эксплуатации.
3. Разработана методика обоснования комплексов горного оборудования при
модернизации мощных буроугольных разрезов.
-
Обоснована технология разработки и организации работ при замене комплексов оборудования на модернизируемых мощных буроугольных разрезах.
-
Выполнена оценка экономической эффективности технологии при модернизации мощных буроугольных разрезов.
Результаты исследований использованы при оценке инвестиций для модернизации Бородинского разреза. Установлено, что использование разработанных рекомендаций при модернизации Бородинского разреза позволит снизить эксплуатационные затраты и увеличить объемы добычи при минимальном объеме инвестиций. Экономический эффект от внедрения в ценах 2013 г. составит свыше 315,0 млн. руб./год.
Методология и методы исследований. В работе использованы методы и методология системного, структурно-функционального и факторного анализа, научного обобщения, математической статистики и горно-графического моделирования с применением программного обеспечения ЭВМ.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. При модернизации мощного разреза выбор комплекса горно
транспортного оборудования для разработки крупного месторождения следует
осуществлять с учетом пространственной изменчивости условий разработки и
временной динамики показателей работы оборудования, используя в качестве
экономического критерия индекс доходности инвестиций за нормативный срок
службы комплекса оборудования, обеспечивающего заданную
производственную мощность разреза.
2. Повышение эффективности разработки крупных угольных
месторождений при модернизации мощных разрезов обеспечивает применение
экскаваторно-автомобильных комплексов большой единичной мощности при
делении фронта работ на блоки, имеющих примерно одинаковое строение продуктивной толщи при их оптимальном количестве, соответствующем максимуму индекса доходности инвестиций в модернизацию разреза.
3. При блочной разработке крупных угольных месторождений рабочую зону разреза с внутренними отвалами целесообразно связывать скользящими съездами, выходящими на кровлю отвала и нарезаемыми, для вскрытия вскрышных и добычных уступов, в торце блока с наибольшей мощностью угленосной толщи, а для вскрытия добычных уступов - по фронту отвала.
Степень достоверности научных выводов и рекомендаций подтверждается их соответствием данным практики и положительными результатами внедрения разработанного комплекса решений; достаточным объемом экспериментальных исследований и оценкой результатов по критериям математической статистики; широкой промышленной апробацией результатов исследований.
Апробация результатов работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Открытые горные работы» ИГДГиГ Сибирского федерального университета (г.Красноярск, 2010-2013гг.); на Неделе горняка в Московском государственном горном университете (г.Москва, 2009-2013 гг.); на научно-практической конференции «Открытые горные работы в XXI веке» (г. Красноярск, 2011).
По результатам выполненных исследований опубликовано 7 печатных работ в изданиях, рекомендованных ВАК.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и 2 приложений, изложена на 149 страницах машинописного текста, включает 17 таблиц, 59 рисунков, и список использованной литературы из 94 наименований.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю докт. техн. наук, проф. Косолапову А.И., постоянное внимание, идеи и помощь которого способствовали успешному выполнению работы, а также генеральному директору НТЦ «Горное дело», канд. техн. наук Анистратову К.Ю. за практические советы при написании работы.
Похожие диссертации на Обоснование технологии и комплексов оборудования для модернизируемых мощных буроугольных разрезов
