Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние комплексной механизации добычи угля из пологих пластов . 7
1.1. Общие сведения 7
1.2. Состояние и результаты работы комплексно-механизированных забоев на шахтах США 9
1.3. О комплексной механизации очистных работ на шахтах Китая, Австралии, ЮАР и Германии. 15
1.4. Состояние и результаты работы комплексно-механизированных забоев на шахтах РФ 19
Выводы 28
Глава 2. Современные очистные комбайны 29
2.1. Очистные комбайны для пологих пластов средней мощности и мощных 30
2.2. Технико-экономические показатели работы очистных комбайнов 37
2.3. Повышение эффективности применения очистных комбайнов 42
Выводы 51
Глава 3. Современные забойные конвейеры 53
3.1. Забойные конвейеры для пластов средней мощности и мощных 53
3.2. Повышение эффективности применения забойных конвейеров 56
3.3. Коэффициент полезного действия забойных конвейеров 61
Выводы 68
Глава 4. Современные механизированные крепи 69
4.1. Механизированные крепи для пластов средней мощности и мощных 69
4.2. Роль и значение механизированных крепей в усложнённых условиях эксплуатации на шахтах РФ 73
4.3. Повышение эффективности применения крепей 78
Выводы 85
Глава 5. Критерии оценки эффективности применения очистной техники 87
5.1. О техническом уровне машин в условиях индивидуального производства и рыночных отношений. 87
5.2. Критерии оценки эффективности и безопасности применения очистной техники 89
5.3. Оценка эффективности применения очистного оборудования 104
Выводы 117
Заключение 118
Литература 120
Приложение 124
- О комплексной механизации очистных работ на шахтах Китая, Австралии, ЮАР и Германии.
- Технико-экономические показатели работы очистных комбайнов
- Повышение эффективности применения забойных конвейеров
- Роль и значение механизированных крепей в усложнённых условиях эксплуатации на шахтах РФ
Введение к работе
Актуальность работы. В основных угледобывающих странах мира, включая Китай, США, Австралию, ЮАР, РФ и Германию, при выемке пологих угольных пластов преимущественное применение получили комбайновые угледобывающие комплексы оборудования, работающие в длинных очистных забоях, в которых отсутствуют идентичные условия эксплуатации.
На выбор и результаты использования очистного оборудования влияет огромное разнообразие - не менее 25-30 горно-геологических и горнотехнических факторов. Отсюда повсеместно очистное оборудование для высокопроизводительных комплексно-механизированных забоев (КМЗ) разрабатывается и выпускается по индивидуальным заказам для конкретных условий эксплуатации, на основе ранее апробированных конструкций с улучшением или доработкой отдельных элементов или составных частей машины и обеспечением полной ответственности поставщика за выходные параметры оборудования, которые должны быть выше параметров оборудования конкурентов или применяемого в условиях данной шахты.
В связи с этим, разработчику необходимы критерии оценки машин комплекса для выбора оптимальной конструкции и рациональной схемы выемки, обеспечивающих высокие производительность и безопасность работ и минимизацию затрат по оборудованию в себестоимости угля в заданных условиях, а также для определения его конкурентоспособности.
Данные критерии необходимы и потребителю для выбора рационального состава комплекса и отдельных машин под конкретные условия эксплуатации, а также выбора наиболее целесообразных схем выемки.
Цель диссертационных исследований - выбор показателей оценки угледобывающего комплекса для определения оптимальных конструктивных схем машин комплекса и рациональных схем выемки угля, повышающих эффективность его применения.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использован комплексный, системный подход в реализации проблемы оценки эффективности механизации очистных работ на пологих пластах, включаю- щий исследования, анализ и научное обобщение опыта создания отечественных и зарубежных угледобывающих комплексов и результаты работы очистного оборудования в разнообразных условиях с использованием ЭВМ, методов математической статистики для обработки теоретических и экспериментальных данных и экспертных оценок с применением методов теории вероятности.
Научные результаты, выносимые на защиту, и их новизна. зависимость теоретической производительности очистного комбайна от мощности привода, энергоемкости выемки угля и режимов резания угля с учетом вынимаемой мощности пласта; зависимость технической производительности очистного комбайна от теоретической производительности с учетом влияния вынимаемой мощности пласта, диаметра шнека и схемы выемки пласта; зависимость технической производительности забойного конвейера от технической производительности очистного комбайна, длительности режима работы конвейера при концевых операциях и схемы выемки пласта; зависимость интенсивности нагрузки на забой от удельной энерговооруженности забоя, энергоемкости выемки пласта, коэффициента машинного времени комбайна и схемы выемки пласта.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается корректным использованием апробированных методов теории вероятности и математической статистики; совпадением теоретических рекомендаций и практических данных; удовлетворительной сходимостью расчётных показателей с фактическими (расхождение не превышает ±6%).
Научное значение работы заключается в установлении - зависимости теоретической производительности очистного комбайна от мощности привода, энергоемкости выемки угля и режимов резания угля с учетом вынимаемой мощности пласта; зависимости технической производительности очистного комбайна от теоретической производительности с учетом влияния вынимаемой мощности пласта, диаметра шнека и схемы выемки пласта; зависимости технической производительности забойного конвейера от технической производительности очистного комбайна, длительности режима работы конвейера при концевых операциях и схемы выемки пласта; зависимости интенсивности нагрузки на забой от удельной энерговооруженности забоя, энергоемкости выемки пласта, коэффициента машинного времени комбайна и схемы выемки пласта.
Практическое значение работы заключается в разработке рекомендаций по повышению теоретической и технической произво-дительностей очистных комбайнов за счет применения конструктивных схем комбайнов с тремя и четырьмя исполнительными органами для челноковой выемки мощных пластов с постоянноуступньш забоем и двухсторонней выемки пластов двумя комбайнами с односторонним расположением одного или двух исполнительных органов; рекомендаций по повышению технической производительности забойного конвейера при применении двухкомбайновой выемки угля и (или) привода с плавным изменением скорости движения скребковой цепи в зависимости от загрузки; - рекомендации по повышению интенсивности нагрузки на забой за счет интенсивности резания угля, коэффициента машинного времени ком байна и схемы выемки пласта.
Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований использованы при разработке «Концепции развития очистного, проходческого, транспортного и бурового оборудования на период до 2020 г.», выполненной ННЦ ГП-ИГД им. А.А. Скочинского по договору с Минпром-энерго РФ в 2005 г.
Апробация диссертации. Результаты диссертационной работы докладывались на Международных семинарах-конференциях "Неделя горняка" в Московском государственном горном университете в 2003, 2004, 2005 и 2006 гг., на международной выставке-ярмарке "Уголь-2004", г. Новокузнецк, в ННЦ ГП-ИГД им. А.А. Скочинского в марте 2005 г. и на Ученом Совете ННЦ ГП-ИГД им. А.А. Скочинского в 2005 г.
Публикации. По результатам выполненных в диссертационной работе исследований опубликовано 5 статей и получены 2 патента РФ на полезную модель по очистным комбайнам для выемки мощных пластов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения: содержит 30 рисунков, 28 таблиц, список литературы из 53 наименований.
Выражаю искреннюю благодарность за постоянные консультации и общее руководство при выполнении работ по диссертации заведующему кафедрой информатики и компьютерного сервиса МГУС профессору, доктору технических наук В.М. Артюшенко.
О комплексной механизации очистных работ на шахтах Китая, Австралии, ЮАР и Германии.
Австралия добывает более 80 млн. т. в год из 36 длинных забоев, оснащенных современным оборудованием Германии, США, Великобритании. Горно-геологические условия обработки угольных пластов весьма благоприятны.
До 80-х годов здесь широко применялось камерно-столбовая система разработки пластов, которая постепенно вытесняется более экономичной системой отработки длинными лавами. Низкая себестоимость добычи угля позволило Австралии занять первое место в мире по экспортным поставкам угля [9]. В ЮАР эксплуатируются всего 4 длинных лавы, из которых добывается 12 млн. т. угля в год. Это 10% от общего объёма подземной добычи [10]. Однако опыт внедрения лав на шахте «Матла» при выемке мощного пласта представляет определенный интерес. Для отработки пласта мощностью 5,5 м был приобретён у фирмы ДБТ очистной комплекс для лавы длиной 130 м (Рис. 2) в составе механизированной крепи с высокой несущей способностью, углового забойного конвейера, комбайна типа SL500 с общей энерговооруженностью 1900 кВт и штрековой дробилки мощностью 350 кВт. Секции механизированной крепи с автоматизированной системой управления с шагом установки 1,75 м обеспечивали сопротивление более 10 МН, имели массу 38,9 т; срок службы крепи - 10- лет; ресурс крепи - не менее 30 тыс. циклов передвижки секций. Очистной комбайн массой 120 т снабжен шнеками диаметром 2,75 м с захватом 1,0 м, работает по двухсторонней схеме выемки. Угловой конвейер, обеспечивающий работу комплекса без перегружателя, имел два привода мощностью по 630 кВт и линейные рештаки PF-5, наиболее массивные среди конвейеров ДБТ, допускает выход комбайна на штрек. В конвейєре применена цепь калибром 48 мм; разворот конвейера на 90 обеспечивается блоком роликовых дисков диаметром 2,2 м. Комплекс работает с нагрузкой 15-18 тыс. т/сут. и интенсивностью на-грузки до 25 т/сут. м при двухсменном режиме. В более сложных условиях шахт Германии по сравнению с шахтами США средняя длина лав 250-300 м, из которых добывается до 6 тыс. т в сутки товарного угля. В 1998-99 годах на шахте «Фридрих Генрих/Рейнланд» [11] была проведена эксплуатация КМЗ длиной 430 м на пласте мощностью с породными прослоями - 2,86 м и по углю 2,36 м с целью повышения среднесуточной на-грузки до 13,0 тыс.т. рядового угля (10,6 т/сут. м забоя) или до 10 тыс. т/сут. товарного и снижения весомости затрат на проходку штреков. Состав комплекса (Рис.3): - очистной комбайн SL300, энерговооруженность 680 кВт; - забойный конвейер PF4-1132 с четырьмя приводными блоками мощностью по 800 кВт, цепью калибром 48 м и скоростью цепи 1,59 м/с; - механизированная крепь с сопротивлением 640 кН/м , работа которой обеспечивается 4 насосными станциями «Хаухинхо» производительностью по 300 л/мин, и рабочим давлением жидкости до 35 МПа; - перегружатель PF4-1332 с двумя приводными блоками мощностью по 200 кВт, цепью калибром 34 мм и скоростью цепи 2,05 м/с; - штрековая дробилка энерговооруженностью 315 кВт; - участковый ленточный конвейер с шириной ленты 1400 мм, скоростью ленты 2,5 м/сек, производительностью 2500 т/час. Стоимость очистного комплекса по экспертной оценке составляет 35-38 млн. д.; суммарная энерговооруженность - 5200 кВт. При отработке выемочной панели длиной 2,0 км были встречены пять не выявленных ранее нарушений пласта, которые приводили к значительным снижениям нагрузки на забой, составившей в среднем за время эксплуатации 6139 т/сут. товарного угля. Эти нарушения в дальнейшем явились причиной серьезных отказов очистного оборудования и значительных финансовых потерь шахтой. Намечаемые цели не были достигнуты из-за сложных горногеологических условий проведения эксплуатации в сверхдлинном забое. Анализ результатов работы КМЗ на шахтах РФ в 2004 выполнен с разделением (условно) на два региона - Европейский, включая Урал, и Кузбасс (без учета шахт Востока). В Европейском регионе рассмотрено 65 КМЗ, из которых один оснащен струговой установкой 1СН-99 с конвейером СП202 (шахта им. Чиха). Средние показатели в этом регионе следующие: мощность пласта - 2,2-2,4 м; длина лавы - 170-175 м; нагрузка на забой - 1700 т/сут., интенсивность нагрузки на забой 3,5-4,0 т/сут. м2. Наиболее высокие показатели достигнуты в КМЗ на шахтах «Северная», «Аяч-Ага», «Воргашорская», «Восточная», «Гуковская», «Ростовская», «Капитальная» (Урал).
Анализ состава комплексов, применявшихся в Европейском регионе, показывает, что в них использовались: 26 типов крепей от 9 поставщиков; 19 типов комбайнов от 8 поставщиков; 17 типов конвейеров от 8 поставщиков. Основным поставщиком крепей является ПО «Кран», который поставил 9 крепей третьего поколения и 20 типа ОКИ. Из всех типов комбайнов, применяющихся в этом регионе, подавляющее большинство (50) составляют комбайны устаревших конструкций (основной поставщик Горловский машиностроительный завод) и лишь 9 представлены современными конструкциями, из которых 7 производства ведущих зарубежных фирм. Основным поставщиком забойных конвейеров, в основном устаревших конструкций, (37 комплектов) является завод «Свет шахтера» и только 19 конвейеров («Анжера-26» и «Анжера-30») имеют конструктивные решения, отвечающие современному техническому уровню.
Технико-экономические показатели работы очистных комбайнов
В работах [22, 25, 28] отмечается, что переход на применение в одной лаве двух комбайнов с односторонним расположением рабочих органов позволяет перейти на новый уровень механизации очистных работ с широким внедрением систем дистанционного и автоматического управления машинами комплекса из операторской кабины на штреке или на поверхности. Для отработки пластов мощностью 2,5-5,0 м — это применение двух одношнеко-вых машин.
Анализ показывает, что КИ одношнекового комбайна (Рис. 96) приближается к 0,9. Применение двух одновременно работающих одношнеко-вых комбайнов по сравнению с одним двухшнековым комбайном, работающим по двухсторонней схеме, позволяет повысить КИ в 1,25-1,8 раза в зависимости от диаметра шнеков.
Наиболее сложными для однослойной выемки являются пласты мощностью 5,0-6,0 м из-за возможного повышения интенсивности отжима угля из забоя и обрушения кровли в призабойном пространстве [46, 47]. Известно, что интенсивность отжима можно снизить при опережающей выемке угля в наиболее вероятной зоне проявления отжима - примерно на высоте, равной 0,6-0,65 м от вынимаемой мощности пласта. Выемку этих пластов предлагается рассмотреть с применением комбайнов с двумя, тремя и четырьмя исполнительными органами, в том числе с односторонним расположением двух исполнительных органов. Применение двухшнекового комбайна (Рис. 9а) обеспечивает при двухсторонней схеме выемки отработку пласта мощностью до 6,0 м с применением шнеков диаметром 2,0-2,4 м. На шахте «Матла» при отработке пласта мощностью 5,5 м применен шнек диаметром 2,75 м. Выше отмечался положительный опыт отработки на этой шахте мощного пласта с обратным направлением выемки. Однако даже при наличии крепкого и вязкого угля отжим угля, как показано в работе [17], проявлялся резко. Отечественный опыт выемки двухшнековым комбайном пластов мощностью более 5,0-5,5 м одним слоем практически отсутствует. Однако, по нашему мнению, следует считать, что для создания максимально безопасных условий выемки пластов более 3,5 м обосновано применение постоянноустуттного забоя с опережением не менее одного захвата выемки. Комбайн с тремя исполнительными органами, известен по конструктивной схеме и по конструкции - комбайн К58М, который разрабатывался как челноковая машина. В более поздние времена известны переделки комбайнов для увеличения вынимаемой мощности пласта непосредственно на шахте, в том числе на базе комбайна типа 1КШЭ за счет установки на его корпусе третьего исполнительного органа, например на шахте им. Вахрушева. По эксплуатационным данным и по использованию установленной мощности привода этот комбайн при двусторонней выемке не имеет преимуществ перед двухшнековым. Однако при обеспечении опережающей вы 44 емки угля верхним рабочим органом по отношению к нижним, например, на величину захвата, такая конструкция имеет ряд положительных качеств: - при опережающей выемке уступа в зоне интенсивного отжима угля обеспечивает наименьшие энергозатраты на выемку угля; - при опережающей выемке верхней части уступа при движении комбайна в направлении «сверху-вниз» обеспечивает передвижку крепи в этом же направлении и передвижку конвейера при движении комбайна «снизу-вверх», т.е. наиболее рациональный технологический режим работы комплекса. КИ комбайна с тремя исполнительными органами с одинаковой установленной мощностью на каждом органе при двухсторонней выемке зависит от соотношения энергозатрат на выемку верхней и нижней частей пласта. При соответствующем подборе диаметров барабана и шнеков, а также соотношения верхней и нижней частей пласта можно обеспечить равномерную загрузку всех двигателей исполнительных органов. В этом случае КИ одного исполнительного органа при движении в одном направлении будет составлять 0,65-0,7. Такой комбайн запатентован с участием автора данной работы [23]. Конструктивная схема комбайна представлена на рис. 9г. Применение комбайна с четырьмя исполнительными органами с нормальной компоновкой для двухсторонней выемки пласта нецелесообразно, так как поочередно не используются два исполнительных органа. Применение такого комбайна при обеспечении опережающей выемки верхней пачки пласта, например, на величину захвата за счет удлиненных верхних рабочих органов обосновано для челноковой отработки пласта. В этом случае имеем определенное преимущество данного комбайна перед выше рассмотренными. Комбайны с четырьмя исполнительными органами также известны: комбайн К120 для выемки мощных пластов с наклонным забоем в верхней части пласта и комбайн К105 для выемки пластов средней мощности. Комбайны с опережающей выемкой постоянного уступа — это принципиально новое решение проблем однослойной челноковой выемки мощных пластов. Учитывая значительные сложности по выполнению концевых операций с косым заездом комбайна на новую ленту, применение такой машины целесообразно при работе в лавах длиной более 150 м. КИ комбайна с четырьмя исполнительными органами, работающего по челноковой схеме, будет приближаться к КИ двухшнековой машины, также работающей по челноковой схеме при выемке пластов мощностью 2,5-3,0 м, и будет составлять 0,7-0,8 в зависимости от диаметров рабочих органов комбайна. Комбайн (Рис. 9д) также запатентован [24] с участием автора работы. Комбайн с двумя односторонне расположенными исполнительными органами (Рис. 9в), обеспечивающий постоянный уступ забоя предпочтителен для пластов мощностью 3,5-6,0 м. В таблице 10 приведены результаты расчетов, выполненные для различных схем работы комбайнов при выемке пластов различной мощности. Таким образом, по результатам анализа эффективности использования мощности приводов комбайнов выявлено следующее: - комбайны с традиционной конструктивной схемой имеют КИ, которое приближается к 0,80-0,90; - двухшнековые комбайны с автономными приводами при челноковой схеме выемки обеспечивает КИ на уровне 0,75-0,85, а при односторонней 0,4-0,5 и при двухсторонней - на уровне 0,4-0,65; - комбайны с тремя исполнительными органами с опережающей выемкой постоянного уступа по двухсторонней схеме имеют КИ на уровне 0,5-0,6, а при челноковой - 0,65-0,7.
Повышение эффективности применения забойных конвейеров
За прошедшие пятьдесят лет со времени начала активного создания и внедрения механизированных крепей в отечественную практику ведения очистных работ пройден огромный путь от первых простых по конструкции серийно выпускаемых образцов крепей вначале 1-го поколения: типа М81, М87, М88, МК97, ОМКТ, 1МК, 2МК и др., а затем П-го поколения: типа МТ, М103, КД80, ОКП70 и др., работоспособных в благоприятных условиях пологих пластов мощностью от 1,0 до 2,5-3,0 м с сопротивлением до 400-600 кН/м2, скоростью крепления 1,5-2,5 м/мин., металлоемкостью 2,5-4,5 т/м длины забоя и удельным расходом материала крепи 1,2-2,0 кг/т добытого угля, с ресурсом 1,5-2,0 тыс. циклов выемки, до современных крепей, разрабатываемых под конкретные условия эксплуатации, обеспечивающих надежное крепление и управление кровлей в усложнённых условиях пологих пластов мощностью от 0,8 до 5,0 м с сопротивлением до 1300-1500 кН/м2, скоростью крепления до 6,0-7,5 м/мин, металлоемкостью 8-16 т/м длины забоя, удельным расходом материала 0,3-0,8 кг/т угля, с ресурсом 6-8 тыс. циклов выемки и высоким уровнем безопасности работ в лаве.
В течение последних двадцати лет преимущественное распространение в основных угледобывающих странах получили поддерживающе-оградительные крепи, так называемые механизированные щитовые крепи, в наибольшей степени соответствующие сложным условиям эксплуатации по состоянию боковых пород пласта, по тяжести проявления горного давления, по обеспечению безопасности ведения очистных работ, но ресурсу и надежности работы.
Применение на шахтах РФ механизированных щитовых крепей типа М138, М142, М144, КМК700/800 - крепей Ш-го поколения, обеспечил значительный рост показателей работы КМЗ, что показано в работах [25,28, 43].
По техническому совершенству отечественные крепи Гипроуглемаша и ПНИУИ уступают зарубежным по системам управления и ресурсу, который будет рассмотрен в данной работе.
На рис. 18 и 19 представлены последние разработки Гипроуглемаша по крепям типа М144Б и М174, а в таблицах 16 и 17 даны технические характеристики этих крепей. Основное отличие этих крепей - разная несущая способность. Крепь М144Б предназначена для работы в условиях легких и средних кровель по проявлению горного давления, а крепь Ml74 - для тяжелых кровель.
Данные работы - это характерные представители крепей с однорядными секциями. При увязке комбайна и крепи в комплексе ее производительность определяется скоростью крепления вдоль лавы, которая должна быть не ниже-скорости подачи комбайна, т.е. равно произведению шага установки секции на время её передвижения из одного положения в новое и на количество секций, передвигаемых за единицу времени. Хронометражи скорости крепления при применении щитовых механизированных крепей, проведенные в различных условиях эксплуатации и при разных уровнях систем управления крепью, а также зарубежные данные работы КМЗ в благоприятных условиях показывают следующее: - при ручном управлении одним оператором в условиях устойчивых боковых пород средняя скорость крепления составляет 3,0-3,5 м/мин; в условиях слабых боковых пород - 2,5-3,0 м/мин; в условиях слабых боковых пород и угла наклона пласта более 10-15 - 2,5 м/мин; - при дистанционном управлении одной или группой секций крепи в условиях устойчивых боковых пород - 6,0-7,0 м/мин; - при централизованном дистанционном и автоматизированном управлении крепью в условиях устойчивых кровель и углах наклона пласта не более 10-12 - 9,0-12,0 м/мин. В работах [31, 36,44,45] показано, что уровень систем управления крепью должен соответствовать условиям эксплуатации крепи. Применение дистанционного управления в условиях со слабыми кровлями и почвами необоснованно, так как производительность крепи в данных условиях будет в 2...3 раза ниже проектной и более целесообразно — ручное управление двумя-тремя операторами. В работах [25, 28, 29, 34, 35] рассмотрены направления развития механизированных крепей, которые кратко можно сформулировать следующим образом: - преимущественное применение крепей, состоящих из двухстоечных однорядных секций, обеспечивающих рациональное взаимодействие крепей с боковыми породами пласта и более высокий коэффициент использования сопротивления крепи по сравнению с двухрядными секциями: - переход на применение жестких перекрытий, обеспечивающих по сравнению с перекрытиями с управляемыми козырьками большее в несколько раз сопротивление при поддержании призабойной полосы кровли, имеющих более простую конструкцию и более высокую надежность работы перекрытия; - применение основания катамаранного типа, при передвижке секции передвигаемого с приподъемом передней части; - применение в крепях для тонких пластов стоек двойной гидравлической раздвижности, а для пластов средних и выше - стоек с гидромеханической раздвижностью; - применение центрально расположенного домкрата передвижения секции, в том числе с обратным принципом действия; - переход на электрогидравлическую систему управления крепью, обеспечивающую по сравнению с индивидуальным управлением повышение скорости крепления при дистанционном управлении в 2,0-2,5 раза и при автоматизированном управлении - в 2,5-3,5 раза; - увеличение шага установки секций с 1,5 м до 1,75 м и более; - повышение ресурса крепи до 30 тыс. циклов выемки; - повышение срока службы крепей до 10-12 лет и обеспечение устойчивой отработки нескольких выемочных столбов общей длиной 4-5 км без выдачи крепи на поверхность для ремонта. Указанные выше предложения по крепям сформулированы на основе обобщения огромного опыта создания отечественных и зарубежных крепей, но их нельзя рассматривать, как нечто неизменное.
Роль и значение механизированных крепей в усложнённых условиях эксплуатации на шахтах РФ
На шахтах РФ и других угледобывающих стран практически отсутствует очистные забои с идентичными условиями.
На выбор и результаты использования очистного оборудования влияют не менее 25-30 горно-геологических и горнотехнических факторов, включая геологическую и вынимаемую мощности пласта, углы наклона пласта по падению и простиранию, устойчивость непосредственной кровли и прочность непосредственной почвы пласта, тяжесть проявления горного давления, гипсометрия и выдержанность пласта по мощности, крепость угля и сопротивляемость его резанию, наличие в пласте твердых породных включений и породных прослоев, их мощность и крепость, наличие геологических нарушений пласта и замещений угля породой, глубина залегания пласта, газоносность и водоприток, система отработки пласта, длины лав и выемочных столбов, сечение, форма и тип крепления подготовительных выработок и т.д.
Отсюда повсеместно очистное оборудование для высокопроизводительных комплексно-механизированных забоев (КМЗ) разрабатывается и выпускается по индивидуальным заказам для конкретных условий эксплуатации.
При разработке очистных комплексов по индивидуальным заказам наибольшие изменения связаны, в первую очередь, с крепью, а затем с комбайном и конвейером. В рыночных условиях отсутствуют возможности отработки на опытных образцах новых схемных и конструктивных решений машин; индивидуальный образец оборудования обычно разрабатывается на основе ранее апробированных конструкций с обеспечением полной ответственности поставщика за выходные параметры оборудования, которые должны быть выше параметров оборудования конкурентов или применяемого в условиях данной шахты. Себестоимость добычи угля на шахтах РФ высокая по целому ряду причин, в том числе из-за значительных затрат, связанных с применением очистного оборудования. Весомость этих затрат в себестоимости угля достигает 40% без учета затрат на проведение монтажно-демонтажных работ по очистному комплексу [37]. В связи с этим, разработчику необходима система или методические указания по оценке машин комплекса для выбора техники и технологии очистных работ, обеспечивающих высокопроизводительную работу КМЗ, безопасность ведения работ и наименьшую весомость затрат по оборудованию в себестоимости угля в заданных условиях, а также для объективной оценки его конкурентоспособности. Кроме этого, в настоящее время отсутствуют критерии сравнительной эффективности новой очистной техники, необходимые потребителю для выбора оптимальной конструкции и состава комплекса под конкретные условия эксплуатации. В условиях плановой экономики СССР для оценки уровня продукции широко применялось понятие «технический уровень продукции». По определению бывшего Госстандарта СССР - «технический уровень продукции — относительная характеристика качеств продукции, основанная на сопоставлении значений показателей, характеризующих техническое совершенство оцениваемой продукции с соответствующими базовыми значениями». Принятая оценка технического уровня по бальной системе являлась субъективной и неприемлемой для современных условий рыночных отношений. В настоящее время отсутствуют единые подходы по определению качества продукции [48]. В нашем понимании, применительно к продукции машиностроения термин «техническое совершенство продукции (машины)» в большей степени соответствует закладываемой в него сущности, чем термин «технический уровень продукции», так как «уровень» имеет верхнюю границу, а совершенствование безгранично. Здесь не предлагается отказ от принятого понятия, а предлагается уточнение применительно к индивидуальному производству. Показатели совершенства машины можно разделить на четыре вида: - технические, включая энерговооруженность, рациональность конструктивной схемы машины, оптимальность конструкторских решений, соответствие машины условиям эксплуатации, создание безопасных условий работы, удобство управления и обслуживания машины, дизайн, масса, габариты машины и т.д.; - технико-экономические, включая производительность и ресурс машины; - экономические, включая первоначальную стоимость машины и затраты на обеспечение надежности ее работы - на обеспечение её работоспособного состояния; - социальные, включая производительность труда по забою, очистному участку и шахте. Первую группу показателей, кроме энерговооруженности, практически невозможно оценить экономически, но эти показатели являются основой обеспечения технико-экономических и экономических показателей, которые следует рассматривать как критерии эффективности машины. Технические показатели закладываются в конструкцию и обеспечиваются разработчиком. Технико-экономические, экономические и социальные показатели машины закладываются качественной разработкой, обеспечивается качественным изготовлением и подтверждается качественной эксплуатацией.
Отсюда оценка этих показателей эффективности должна также производиться на трех этапах: разработки, изготовления и эксплуатации. В данной работе рассматривается оценка эффективности машин на этапе разработки, когда разработчик обязан стремиться к обеспечению высокого качества машины при минимальном уровне затрат по оборудованию в себестоимости производимой продукции, а в нашем случае, в себестоимости добычи угля,
Производительность труда - это технико-экономический показатель. Однако весомость зарплаты в себестоимости добычи угля составляет обычно не более 15-20% от общих затрат. Повышение производительности труда в 2 раза позволяет несколько снизить себестоимость угля и одновременно позволяет значительно сократить работающих в забое, на участке, в шахте и снизить вероятность травмирования и профзаболеваний, которые по угольной промышленности наиболее высокие в стране [41,42].
По нашему мнению, это социальный фактор, во-первых, показатель соответствия очистного оборудования условиями эксплуатации, и, во-вторых, показатель, характеризующий уровень безопасности ведения очистных работ - производительность труда по забою и участку, и уровень безопасности горных работ - производительности труда по шахте. На шахтах США производительность труда является главным показателем оценки безопасности ведения горных работ [51].
Похожие диссертации на Обоснование и выбор критериев оценки параметров угледобывающих комплексов с целью повышения эффективности их применения
