Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Анализ современного состояния применения новых технологий производства маркшейдерских работ
1.1 Современное состояние горнодобывающей промышленности России 12
1.2 Проблема организации маркшейдерских служб в условиях повышения объемов добычи горного производства 15
1.3 Анализ методов производства маркшейдерских работ с применением электронных тахеометров 20
1.3.1 Задание направления горным выработкам в вертикальной плоскости 20
1.3.2 Задание направления в горизонтальной плоскости 23
1.3.3 Съемка горных выработок 26
1.3.4 Разметка буровзрывных вееров 27
1.3.5 Анализ факторов, влияющих на точность выполнения основных маркшейдерских работ с использованием электронных тахеометров в безотражательном режиме 30
1.4 Анализ современного состояния изученности вопросов применения электронных тахеометров для решения маркшейдерских задач в подземных горных выработках 36
Выводы по первой главе 39
ГЛАВА 2 Влияния расположения прибора и геометрических параметров подземных горных выработок на погрешность определения координат точек, выносимых в натуру при проведении маркшейдерских работ 41
2.1 Экспериментальный полигон 41
2.2 Влияние удаленности расположения прибора от выносимой точки при задании направления горным выработкам 43
2.2.1 Моделирование операций задания направления горным выработкам в горизонтальной и вертикальной плоскостях 45
2.2.2 Аналитическое исследование факторов, влияющих на точность координат выносимых точек 49
2.3 Влияние расстояния от прибора до кровли горной выработки (высота прибора) на погрешность положения выносимой в натуру точки 55
2.3.1 Экспериментальные исследования по определению координат точек в кровле выработки при изменении высоты прибора. 55
2.3.2 Математический анализ влияния высоты прибора на точность координат выносимых точек 59
2.4 Влияние расстояния между прибором и стенкой выработки на дальность проведения съемки горных выработок 61
2.4.1 Моделирование операции съемки подробностей горных выработок с изменением величины расстояния между прибором и стенкой выработки. 61
2.4.2 Аналитическое исследование зависимости влияния расстояния между прибором и стенкой выработки на предельное расстояние съемки 65
2.5 Влияние неровности поверхности стенок горных выработок на возможность проведения их съемки 67
2.5.1 Аналитическое исследование зависимости влияния неровности поверхности выработок на предельное расстояние съемки 68
Выводы по второй главе 71
ГЛАВА 3 Реализация методов производства подземных маркшейдерских работ с помощью электронных тахеометров в везотражательном режиме измерений 73
3.1 Методика производства подземных маркшейдерских работ электронными тахеометрами 73
3.2 Анализ затрат времени маркшейдерского обеспечения горных работ 75
3.2.1 Классификация рабочего времени (работника) исполнителя 75
Выводы по третьей главе 80
ГЛАВА 4 Обоснование методики расчетачисленности штата маркшейдерских служб предприятий в условиях применения электронно – оптических приборов 82
4.1 Анализ существующих методик расчета численности штата маркшейдерской службы для производства подземных горных работ на примере рудников АО «Апатит» 83
4.1.1 Методика расчета численности штата, приведенная в сборнике МЦМ СССР «Типовые структуры управления и типовые штаты ИТР и служащих горных подразделений» 83
4.1.2 Методика, приведенная в сборнике «Типовые структуры управления и типовые штаты ИТР и служащих подземных рудников (шахт) и карьеров» 84
4.1.3 Методика, приведенная в «Проекте производства маркшейдерских работ на рудниках АО «Апатит» 85
4.1.4 Методика, приведенная в «Инструкции по производству маркшейдерских работ» 86
4.2 Разработка методики расчта численности штата маркшейдерской службы на подземных работах в условиях модернизации средств и методов измерений 89
Выводы по четвертой главе 92
Заключение 94
Список литературы 96
- Анализ методов производства маркшейдерских работ с применением электронных тахеометров
- Влияние удаленности расположения прибора от выносимой точки при задании направления горным выработкам
- Анализ затрат времени маркшейдерского обеспечения горных работ
- Методика, приведенная в «Проекте производства маркшейдерских работ на рудниках АО «Апатит»
Введение к работе
Актуальность работы. Постоянно увеличивающиеся темпы
отработки месторождений полезных ископаемых предполагают
наличие соответствующего уровня маркшейдерского обеспечения
горного производства. В данных обстоятельствах традиционные
методы маркшейдерских измерений и построений, основанные на
применении оптико-механических приборов и угломерно-
рулеточных методик, уже не могут обеспечить надлежащую
оперативность маркшейдерских работ. Попытки же обеспечить
соответствие маркшейдерского обеспечения современным
требованиям горного предприятия простым увеличением штатов
сотрудников маркшейдерских служб являются неэффективными.
Единственным выходом из сложившейся ситуации является
повышение производительности труда маркшейдеров за счет
применения высокопроизводительных электронно-оптических
приборов и соответствующих методик производства работ.
Как показывает практика маркшейдерских работ, основным классом приборов, которые при обеспечении требуемой точности и доступности в цене позволяют повысить производительность труда, являются электронные тахеометры. Повышение технических характеристик современных электронных тахеометров (повышение точности измерения длин линий в безотражательном режиме, появление функций непрерывного определения координат точек и измерение недоступных расстояний (высот) и т.п.) позволило перейти от угломерно-линейных к координатным методам производства съемочных и разбивочных работ. В этой связи появилась возможность повысить эффективность работ по заданию направлений горным выработкам или съемке недоступных объектов.
Проблемам применения электронно-оптических приборов для
выполнения маркшейдерских работ в условиях горного
производства были посвящены работы В.И. Снеткова, Т.Н. Малика, А.В. Бурцева, Т.Ю. Терещенко, С.Я. Петровского, А.Л. Тригера, В.А. Гордеева, А.В. Гальянова, О.С Раевой, М.Е. Рахымбердиной, М.В. Шпакова, В.Д. Латенко, В.К. Носова, J. Peck, J. Hopfield. Однако вопросы обоснования методов маркшейдерских работ при использовании методик непосредственного получения координат
маркшейдерских построений и съемок на основе учета влияния геометрических параметров подземных горных выработок и оптимальных схем размещения приборов на точность результатов либо не рассматривались, либо рассматривались не достаточно полно. На ряду с вышеизложенным, применение современных электронных приборов и методов обусловливает изменение норм времени и выработки на выполнение маркшейдерских работ. Тем не менее, данное обстоятельство не нашло должного отражения в современной маркшейдерской нормативной литературе. Все это указывает на необходимость проведения научных исследований методик применения электронно-оптического оборудования при производстве маркшейдерских работ в условиях подземных горных выработок. Таким образом, обоснование методов маркшейдерского обеспечения проходки горных выработок с использованием электронно-оптических приборов при подземном способе добычи полезных ископаемых является актуальной проблемой.
Цель работы. Повышение точности и эффективности маркшейдерского обеспечения при решении горнотехнических задач, возникающих в процессе эксплуатации подземного пространства горнодобывающих предприятий.
Идея работы. Переход от методов линейно-угловых измерений
к методам непосредственного получения координат при
производстве подземных маркшейдерских работ электронно-оптическими приборами.
Основные задачи исследований:
1. Анализ и оценка существующих способов решения
маркшейдерских задач по заданию направления подземным горным
выработкам в вертикальных и горизонтальных плоскостях и съемке
выработок.
2. Выявление и исследование факторов, влияющих на точность
определения координат точек, выносимых в натуру: приборы,
методика измерений, геометрические параметры горных выработок.
3. Обоснование методических рекомендаций и требований к
точности производства работ для решения маркшейдерских задач по
заданию направления подземным горным выработкам и выполнения
съемки выработок электронно-оптическими приборами в
безотражательном режиме.
4. Анализ натурных данных производства работ по заданию
направления подземным горным выработкам электронно-
оптическими приборами.
5. Анализ затрат времени на производство подземных
маркшейдерских работ традиционными и предлагаемыми методами
посредством проведение фотографии рабочего дня маркшейдеров.
Методы исследований:
1. Анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта
применения электронно-оптических тахеометров для целей решения
задач маркшейдерского обеспечения подземных горных работ.
2. Теоретические методы (методы наименьших квадратов и
теории ошибок измерений), методы математической статистики,
математическое моделирование.
3. Методы моделирования (физическое, планирование
экспериментов).
Научная новизна:
-
Выявлена зависимость погрешности определения координат точек, выносимых в натуру, от геометрических параметров горных выработок – ширины(d), удаленности от электронного тахеометра до выносимой точки (L), длины опорной стороны (Lисх), расстояния от кровли выработки до горизонтальной оси прибора (h).
-
Определено соотношение L и Lисх , при котором средняя квадратическая погрешность (СКП) положения координат выносимых в натуру точек остается постоянной.
3. Установлена зависимость максимального расстояния съемки в
безотражательном режиме работы электронного тахеометра от
геометрических параметров выработок и степени неровности их
поверхности.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Точность определения координат точек при съемке и задании
направления горным выработкам с помощью электронно-
оптических приборов в безотражательном режиме зависит: от
расстояния между прибором и выносимой точкой (L), длины
опорной стороны (Lисх), расстояния между кровлей выработки и
горизонтальной осью прибора (h).
2. При равенстве горизонтального расстояния от прибора до
проектной (L) и исходной точек (Lисх) погрешность положения
выносимой точки не зависит от изменения этих величин, а
обусловливается паспортными характеристиками прибора и ошибкой определения дирекционного угла опорной стороны.
3.Максимальная длина видимой зоны измерений при производстве съемки горных выработок электронно-оптическими приборами в безотражательном режиме прямо пропорциональна величине удаления прибора от стенки выработки (d) и обратно пропорциональна параметрам коэффициента неровности стенок выработок (K).
Практическое значение работы:
-
Разработаны методические рекомендации к проведению работ по заданию направлений подземных подготовительных горных выработок электронно-оптическими приборами в безотражательном режиме.
-
Установлены предельные значения расстояний между точкой стояния тахеометра и выносимой в натуру точкой при задании направления горным выработкам и съемке выработок.
3. Определены оптимальные схемы расположения приборов в
выработке для производства подземных маркшейдерских работ, при
которых достигается наибольшая точность получаемых результатов.
-
Определены числовые значения норм времени и выработки на производство маркшейдерских работ по заданию направлений подземным подготовительным горным выработкам и их съемке с помощью электронного тахеометра.
-
Выведен поправочный коэффициент для расчета численности штата маркшейдерской службы, учитывающий внедрение электронно-оптических приборов в практику подземных маркшейдерских работ.
Результаты диссертационной работы рекомендуется применять при планировании и проведении подземных маркшейдерских работ по заданию направлений подземным подготовительным горным выработкам и съемке выработок на горных предприятиях.
Достоверность и обоснованность научных положений и
результатов работы подтверждаются согласованностью
теоретических исследований с результатами экспериментальных
исследований, полученными при задании направлений горным
выработкам в вертикальных и горизонтальных плоскостях и
осуществлении съемки выработок электронно-оптическими
приборами в безотражательном режиме.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались
на 54ой Международной научной конференции Краковской горно
металлургической академии (г. Краков, Польша, декабрь 2013), на
Международной конференции Фрайбергской горной академии
«Innovations in Mineral Ressource» (г. Фрайберг, Германия, июнь
2014), на XXIII Международном научном симпозиуме «Неделя
горняка-2015» (г. Москва, МСИС, январь 2015), на Международной
научно-практической конференции, посвященной 110-летию
горного факультета «Горное дело в XXI веке: технологии, наука, образование» (г. Санкт-Петербург, Горный университет, октябрь 2015) и на заседаниях кафедры маркшейдерского дела Горного университета (2013-2016 гг.).
Личный вклад автора. Сформулированы цели и задачи
исследований, обоснованы методики работы, проведены
экспериментальные и аналитические исследования по производству
подземных маркшейдерских работ электронно-оптическими
приборами в лабораторных условиях и на рудниках предприятия АО «Апатит», обобщены результаты исследований, сформулированы основные научные положения, зависимости и выводы.
Публикации. Основное содержание исследований отражено в 4 печатных работах, из них 3 – в журналах, включенных в перечень ведущих рецензируемых научных изданий ВАК Минобрнауки России.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 108 страницах машинописного текста, содержит 4 главы, введение, заключение, библиографический список из 107 наименований. В работе 40 рисунков и 19 таблиц.
Автор выражает благодарность научному руководителю, доценту Киселеву Владимиру Алексеевичу, сотрудникам кафедры маркшейдерского дела, сотрудникам Научного центра геомеханики и проблем горного производства, сотрудникам предприятий АО «Апатит» и КГМК «Норильский Никель» за всестороннюю помощь при подготовке и проведении исследований по теме диссертации.
Анализ методов производства маркшейдерских работ с применением электронных тахеометров
Рост объемов добычи сопровождается увеличением количества горных выработок, необходимых для эффективной работы предприятия. Это в свою очередь обусловливает рост объемов работ по обеспечению их проходки, в том числе и маркшейдерских. Современное состояние маркшейдерского обеспечения горнодобывающих предприятий характеризуется увеличением объемов маркшейдерских работ. Так, например, скорость проходки горизонтальных подготовительных горных выработок на некоторых предприятиях достигает 1500 м/мес [58]. Согласно требованию маркшейдерской инструкции отставание маркшейдерских точек от забоя не должно быть более чем 40 м [29, 31]. Следовательно, маркшейдер должен выполнять данную работу 38 раз в месяц. Общее количество забоев, одновременно находящихся в проходке, достигает 20 шт. А для задания направления горной выработки в горизонтальной плоскости требуется 30 минут [51]. Следовательно, на выполнение только задания направления требуется 19 ч/мес. Очевидно, что маркшейдерская служба предприятия в условиях применения оптико-механических приборов и традиционных методов производства маркшейдерских работ может выполнять требуемые объемы работ только при условии увеличения штата сотрудников маркшейдерской службы.
В подтверждение данного положения были выявлены основные виды маркшейдерских работ, на которые в месяц имелось наибольшее количество заявок, которыми являются: задание направления горным выработкам в вертикальных и горизонтальных плоскостях, а так же съемка горных выработок (таблица 1.6). Таблица 1.6 – Основные виды работ на «Кировском» руднике АО «Апатит» [51]
Наименование работ Количествозаявок вмесяц, шт Доля отобщегоколичества,% Задание направления горным выработкам в вертикальной плоскости 27 16,1 Задание направления горным выработкам в горизонтальной плоскости 31 18,5 Съемка горных выработок 81 48,2 Разметка буровзрывных вееров 18 10,7 Передача высотных отметок на подэтажи 9 5,3 Замер глубины скважин 2 1,2 Примечание – данные о видах выполняемых работ и их количестве были взяты из журнала технологических нарядов участка №3 «Кировского» рудника.
На основании фотографии рабочего дня [54] по формулам (1.1) и (1.2) были рассчитаны нормы выработки и нормы времени для выполнения маркшейдерских работ существующими и предлагаемыми методиками выполнения работ соответственно [72]. Результаты расчетов представлены в таблице 1.7. Hвыр = (Тн – Тп.з.)/((tо + tв)(1+0,01Потд)), (1.1) Нвр= Тсм/Hвыр, (1.2) где Hвыр – норма выработки на выполнение маркшейдерских работ, ст. (станций); Тн – нормальная продолжительность рабочего дня, мин.; Тп.з – затраты времени на выполнение подготовительно-заключительных операций, мин.; Tо – затраты времени на выполнение основных операций на единицу продукции, мин.; tв – затраты времени на выполнение вспомогательных операций на единицу продукции, мин.; Потд – норматив времени на отдых в процентах от оперативного времени; Нвр – норма времени, мин.; Тсм – продолжительность рабочей смены, мин. Для работников маркшейдерской службы на Кировском руднике установлен 7-ми часовой рабочий день, следовательно Тн = 420 мин. Время на подготовительно-заключительные операции и технологические перерывы (Тп.з и Ттп) берется из нормального баланса рабочего дня , при этом учитывается время на переходы и непредвиденные перерывы.
Время на отдых в фактическом балансе рабочего дня (при отсутствии обеденного перерыва в подземных условиях) составляет 10%.
На основании полученных значение норм выработки и времени при использовании оптико-механических приборов [87, 88], было рассчитано количество человек, необходимое для выполнения данного объема работ. Расчет штата маркшейдерского отдела выполнялся на базе определения числа участков обслуживаемых маркшейдерами – основной категории работников маркшейдерской службы горных предприятий [52]. Под одним участком понимается число очистных и подготовительных забоев, которые может обслужить один маркшейдер с необходимым штатом вспомогательного персонала. Общее число маркшейдерских участков по предприятию вычислялось по формуле: N = N! + N2, (1.3) где N} и N2 - число маркшейдерских участков по объему соответственно текущих и основных маркшейдерских работ. В том случае, если основные маркшейдерские работы выполняются специализированными организациями: N = N} (1.4) Число маркшейдерских участков по объему текущих подземных маркшейдерских работ Nj определяется из следующего выражения: Ni=HepneblI/(Tn.3), (1.5) где Нвр - месячная норма времени, необходимая для обслуживания горных выработок, мин; пвЫр - среднедействующее число очистных, основных и вспомогательных горных выработок; Т- месячный бюджет рабочего времени одного маркшейдера, мин; ґиз. - время, затрачиваемое маркшейдером в течении месяца на подготовительно - заключительные операции, мин. Численные значения величин пвыр и Т были взяты из календарного плана развития горного предприятия [51]. Остальные параметры - из фотографии рабочего дня. Количество маркшейдерских участков по объему текущих и основных маркшейдерских работ, выполняемых при использовании оптико-механических приборов составило: Nj = 30,5 х 85,3/( 420 - 309,7 ) = 23,6 24 шт. В соответствие с правилами по технике безопасности [53] маркшейдер не может один ходить в шахту, кроме того некоторые виды работ выполнить одному невозможно. В этой связи, к численности штата были добавлены еще горнорабочие на маркшейдерских работах из расчета 1 горнорабочий приходится на 1-го участкового маркшейдера. Для выполнения работ по созданию и пополнению горно-графической документации в штате маркшейдерской службы был предусмотрен техник картограф. Поскольку участковых маркшейдеров более четырех, в помощь технику – картографу был добавлен чертежник из расчета один на четыре участковых маркшейдера [51]. В соответствии с выполненными расчетами для «Кировского» рудника при использовании оптико-механических приборов численность штата составила 55 человек. На момент выполнение расчетов (2015 г.) на «Кировском» руднике численность штата составляла 28 человек. Следовательно, для обеспечения качественного выполнения маркшейдерских работ в условиях повышения объемов горного производства, требуется увеличить численность штата маркшейдерской службы почти в два раза. Однако в сложившихся экономических условиях выполнение этого нерационально. Исходя из вышеизложенного, следует сделать вывод о том, что на сегодняшний день в маркшейдерской службе горных предприятий на лицо – противоречивая ситуация. Для ее разрешения следует повышать производительность труда маркшейдеров. А это возможно только за счет внедрение в практику высокопроизводительных электронно-оптических приборов и изменения методик выполнения маркшейдерских работ [85, 90]. Однако конструктивных общепринятых документов, отражающих требования на применение вышеуказанных обстоятельств в маркшейдерской практике, нет.
Влияние удаленности расположения прибора от выносимой точки при задании направления горным выработкам
Для определения оптимального положения прибора в выработке, при котором возможно получить максимальное расстояние съемки с учетом значения критического угла Зкр, было проведено аналитическое моделирование. За основное выражение для моделирования была принята формула (2.10), составленная на основе рисунка 2.17 - б. sin (дкр)= d/ LMax (2.10) где LMax - максимальное расстояние съемки, м; d - расстояние между прибором и стенкой выработки, м; Зкр - значение критического угла съемки, град. После преобразования получено следующее выражение: LMax = d/ sin (Зкр) (2.11) В процессе исследований было выбрано наиболее предпочтительное положение прибора - посередине выработки. Так как габариты выработок на разных предприятиях различны и колеблются в интервале от 2 до 6 м, для моделирования в расчетах, было принято значение ширины действующих на предприятиях АО «Апатит» выработок - 5 м [51]. Таким образом, расстояние между прибором и бортом выработки составило d = 2,5 м.
Последовательное изменение величин d при Зкр = 5 позволило построить график зависимости максимального расстояния съемки при учете значения критического угла от расстояния между прибором и стенкой выработки (рисунок 2.20). 70 50 30 10 012 3456 Величина отстояния прибора от стенки выработки d, м
Из графика видно, что с увеличением расстояния между прибором и стенкой выработки, максимальное расстояние съемки увеличивается. Однако стоит отметить, что для производства одновременной съемки обеих стенок выработки оптимальным является расположения прибора по центру. При таких условиях максимальная длина съемки составила Lmax= 28,68 м.
Следует отметить, что в эксперименте использовалась гладкая поверхность выработки, которая является наихудшим условием при производстве съемок электронно-оптическими приборами в безотражательном режиме. 2.5 Влияние неровности поверхности стенок горных выработок на возможность проведения их съемки В связи с особенностями проходки горных выработок одним из факторов, который может повлиять на результаты маркшейдерских съемок, является неровность поверхности стенок выработок (рисунок 2.21).
Как показывает практика горнопроходческих работ, величина неровностей колеблется от 1 до 10 – 15 см. Очевидно, что часть горной выработки, особенно на дальних расстояниях может не попасть в область съемки. В этой связи были проведены исследования по определению влияния неровностей поверхности стенок выработок на максимально возможное расстояние съемок. 2.5.1 Аналитическое исследование зависимости влияния неровности поверхности выработок на предельное расстояние съемки
Для определения влияния неровности поверхности стенок выработки на максимально возможное расстояние съемки (L жх) при разных величинах удаления электронно-оптического прибора от стенки выработки (d) были проведены аналитические исследования, в ходе которых было введено понятие «коэффициента неровности стенок выработок» - К. Поскольку неровности стенок выработок имеют сложную неоднородную форму, была введена условная линия стенки выработки, которая соответствует ее плановому контуру. Величины отклонений от этой линии характеризуются «высотой» неровности - Ь, а расстояние между двумя соседними Ъ , то есть «длина» неровности принято за / (рисунок 2.21). В соответствии с «Регламентом проходки подземных горных выработок…» величина Ъ не должна превышать 0,1 м [58]. Однако этот параметр и при значении 0,1 м может повлиять на производство съемок подробностей выработок на протяженных участках.
Отношение величины длины неровности / к ее высоте Ъ представляет собой характеристику неровности стенок выработок: т=1/Ъ (2.12) где отношение 1/Ъ : l / b = ctg(5Kp) (2.13) Схема, описывающая соотношение параметров, представлена на рисунке 2.22. В соответствии с натурными исследованиями (см. подраздел 2.4.1) значение критического угла Зкр = 5. Исходя из формул (2.12), (2.13) и в соответствии с рисунком 2.22, отношение геометрических элементов соответствует следующему выражению: b / l= d /L max (2.14) Рисунок 2.22 – Схема, иллюстрирующая влияние характеристик неровности стенок выработок («высоты» – b и «длины» – l) на максимальную длину производства съемки Используя выражение (2.12), из пропорции (2.14) выражена максимальная величина съемки в зависимости от характеристик неровности стенки выработки: L max= md (2.15) Поскольку неровность стенок выработок неоднородна и непостоянна по длине выработки, то значение величины характеристики m принималось как среднее значение. Для обозначения данного параметра был введен коэффициент неровности стенок выработок К: К=0,5 m (2.16) Принимая во внимание то, что неровностей вдоль стенки выработки может располагаться различное количество, то выражение (2.14) принимает
Анализ затрат времени маркшейдерского обеспечения горных работ
Использование современных электронно-оптических приборов и применение соответствующих методик измерения привело к повышению производительности труда маркшейдеров, что подтверждается анализом затрат времени на производство маркшейдерских работ в подземных горных выработках при использовании оптико-механических и электронно-оптических приборов. Анализ выполнялся на основе изучения работ маркшейдерской службы Кировского рудника АО «Апатит».
В процессе проведения оценки затрат времени была сделана фотография рабочего дня сотрудников маркшейдерского отдела рудника Кировского. Хронометрированию подлежали работы, выполняемые оптико механическими и электронно-оптическими приборами. Результаты хронометража представлены в таблице 3.1. После проверки заполнения и вычислений в полевых журналах была составлена сводка наблюдений – карта анализа (таблица 3.2).
Подготовительно - заключительные операции были разбиты на две группы. В первую группу вошли затраты времени на подготовку самого исполнителя к работе и переходы к месту работы. Во вторую группу – затраты времени на подготовку инструмента и исходных данных к работе, сборку и чистку инструмента. Указанные затраты времени вошли в норму выработки по данному виду работ. Записи продолжительности операций в каждом вертикальном столбце производились сверху вниз в порядке очередности выполнения операций. При каждом повторении операции или перерыве записи переносились в следующую колонку. По окончании разноски данных, было определено суммарное время, затраченное на выполнение каждой операции в течение рабочего дня. Основные и вспомогательные операции многократно повторялись, в этой связи «сумма времени» была получена путем сложения всех повторяющихся затрат времени. На основании суммарных затрат времени на отдельные операции были определены итоговые показатели по каждой группе операций (таблица 3.2).
Анализ полученных результатов показал, что затраты времени на производство маркшейдерских работ с использованием электронных тахеометров и соответствующих методик съемки и построений сократились в среднем в 1,6…1,9 раз по сравнению с результатами, полученными по традиционным методикам работы с оптико-механическими приборами. Кроме того, наблюдается тенденция на уменьшение затрат времени при увеличении количества повторений работ, а именно: при выполнении операции одного вида сотрудниками маркшейдерской службы более пяти раз, затраты времени становятся постоянными.
На основе результатов исследований были разработаны методические рекомендации на производство маркшейдерских работ в подземных горных выработках с применением электронных тахеометров в безотражательном режиме съемок. Так, например, для получения точных результатов при задании направления горным выработкам в горизонтальных и вертикальных плоскостях необходимо проводить с учетом расстояния между прибором и выносимой точкой, а также с учетом длины опорной стороны. Съемку горных выработок рекомендуется производить с учетом расстояния между прибором и стенкой выработки, а также с учетом неровностей стенок выработок. Оптимальным считается положение посередине выработки.
Применение электронных тахеометров в безотражательном режиме и методик работы с ними приводит к изменению норм выработки и времени на производство работ. В этой связи был проведен анализ затрат времени, необходимого для выполнения маркшейдерских работ с применением оптико-механических и электронно-оптических приборов. Анализ показал, что затраты времени на производство маркшейдерских работ с использованием электронных тахеометров и соответствующих методик съемки сократились в среднем в 1,6…1,9 раза по сравнению с результатами, полученными по методикам работы с оптико-механическими приборами. Что непосредственно позволяет повысить производительность труда сотрудников маркшейдерской службы за счет сокращения времени, необходимого на выполнение работ.
Методика, приведенная в «Проекте производства маркшейдерских работ на рудниках АО «Апатит»
На основе полученных исходных данных были рассчитаны значения численности маркшейдерской службы для каждого рудника (см. таблица 4.3). Полученные значения не согласуются со значениями реальной численности сотрудников маркшейдерских отделов АО «Апатит». Так, общая рассчитанная численность сотрудников, работающих в маркшейдерской службе, составляет на подземных работах 45 человек при фактической численности 28 человека. Исходя из полученных результатов представляется возможным сделать вывод о том, что предварительные расчеты численности штатов маркшейдерской службы на АО «Апатит» выполнены корректно, однако носят необъективный характер и требуют усовершенствования методики по расчету численности штата, которая будет учитывать факт использования современного высокоэффективного оборудования.
Для разработки оптимальной методики по определению численности штата маркшейдерской службы, обслуживающей подземные горные работы, необходимо было проанализировать имеющиеся методики и выявить их недостатки. Расчеты выполнялись по методикам, представленным в нормативных документах [72,74,75]. После оценки ряда методик, наиболее приемлемой была признана методика, изложенная в «Проекте маркшейдерских работ на рудниках АО «Апатит» [53], поскольку в ней наиболее полно учитываются специфические особенности работы маркшейдерской службы на рудниках (формула (4.3)). В указанной методике определение количества специалистов маркшейдерских служб предусматривает расчт количества основной категории, определяющей группы сотрудников маркшейдерских отделов – участковых маркшейдеров. Число участковых маркшейдеров зависит от объма работ обслуживаемых участковым маркшейдером.
Внедрение современных приборов и технологий в производство полевых маркшейдерских работ (электронные тахеометры), а также использование автоматизированных систем обработки данных и создания трехмерных моделей горных выработок (программный комплекс MineScape) позволяет повысить производительность труда маркшейдеров. Как показала фотография рабочего дня (см. раздел 3.2), производительность труда на основных работах возросла на 30%.
На основании полученных результатов фиксации времени (см. раздел 3.2) по формулам (1.2) и (1.3) (см. раздел 1.2) были рассчитаны нормы выработки и нормы времени для выполнения маркшейдерских работ существующими и предлагаемыми (с помощью нового оборудования) методиками выполнения работ соответственно.
Для работников маркшейдерской службы на «Кировском» руднике [54] установлен 7-ми часовой рабочий день, следовательно Тн = 420 мин. Время на подготовительно-заключительные операции и технологические перерывы (Тп.з и Ттп) были взяты из нормального баланса рабочего дня (таблица 3.2, гл.3), при этом было учтено время на переходы и непредвиденные перерывы. Время на отдых в фактическом балансе рабочего дня (при отсутствии обеденного перерыва в подземных условиях) составляет 10% [72]. Результаты расчетов приведены в таблице 4.6.
Среднемесячное значение 0,9 30,5 1,5 18,8 Сравнительный анализ расчетов (см. таблицу 4.6) показал, что среднемесячное значение нормы времени с применением электронно оптических приборов уменьшилось 1,6 раз, а значение нормы выработки увеличилось в 1,7 раз. Исходя из полученных результатов, для учета изменения норм времени на производство маркшейдерских работ при использовании современных приборов в существующую на АО «Апатит» методику расчта численности штата участковых маркшейдеров (формула (4.3)) предлагается ввести поправочный коэффициент К1=0,7. Остальной штат сотрудников рекомендуется определять в зависимости от численности участковых маркшейдеров и задач [18-21, 43], решаемых в целом отделом маркшейдерского обеспечения горных работ.
В связи с исключением из штата маркшейдерской службы АО «Апатит» горнорабочих и требованием техники безопасности о проведении маркшейдерских работ [54] бригадой не менее двух человек, расчетное количество маркшейдеров необходимо умножить на поправочный коэффициент К2 = 1,5 (из расчта на одного участкового маркшейдера -0,5 специалиста).
Исходя из вышеизложенного, окончательно численность участковых маркшейдеров на подземных работах предлагается определять по формуле (4.5): Nn.P. = N n.p. Kj К2, (4.5) или N„.p= (0,6Ln+ 0,1 KK+0,01J+ 0,15 Lp+ 0,003- L6) КҐК2, (4.6) где Ki - поправочный коэффициент, вводимый за счет повышения производительности труда; К2 - поправочный коэффициент, вводимый для учета требований техники безопасности. В том случае, если: 1. при выполнении части маркшейдерских работ подрядной организацией, возможно уменьшение численности участковых маркшейдеров на 2 - 10%, в зависимости от объма выполняемых работ на руднике; 2. при выполнении маркшейдерских работ по контролю и примке горных выработок от подрядных организаций маркшейдерами рудника численность маркшейдеров определяется объмами выполняемых работ.
Важную роль в обеспечении высокой производительности, качества и безопасности работ выполняет маркшейдерская служба. Внедрение инновационных технологий, представляющих, в том числе, автоматизированные системы, включающие специальное программное обеспечение и высокопроизводительное маркшейдерское оборудование, обеспечивает необходимые темпы работ.