Методические основы определения предельной нагрузки на очистной забой по газовому фактору на шахтах Карагандинского бассейна

Перспективы развития экономики Республики Казахстан в значительной степени определя­ются тремя ключевыми внутренними факторами экономического роста — повышением произво­дительности труда, модернизацией производства и снижением его материало- и энергоемкости. Чтобы эти факторы работали, необходим ежегодный заметный рост объема инвестиций в отече­ственную экономику.

Однако получение инвестиций — это важный, но все же внешний фактор развития экономи­ки. Главное, задействовать внутренние факторы — добиться роста производительности труда, снижения материалоемкости продукта, преодолеть сложившуюся тенденцию падения фондоотда­чи, а в перспективе добиться ее повышения [1, 7].

Важнейшим фактором повышения эффективности производства является производительность труда [2-7]. Особенно актуальна проблема роста производительности труда в горной промышленно­сти, которая относится к числу трудоемких отраслей. Это значит, что производство продукции горно­добывающих предприятий (добыча полезного ископаемого) требует больших затрат живого труда. Выражением этого являются большие затраты на заработную плату в себестоимости продукции гор­ных предприятий и относительно меньший выпуск продукции на единицу затрат труда по сравнению с другими отраслями промышленности. Все это определяет важность изучения вопросов использова­ния живого труда в отраслях горной промышленности [8-14].

В горной промышленности производительная сила труда определяется многосложными об­стоятельствами: квалификацией рабочего, уровнем развития науки и степенью ее технологиче­ского применения, общественной комбинацией производственного процесса, размерами и эффек­тивностью средств производства и природными условиями.

В угольной промышленности объективными факторами производительности труда являются горно-геологические условия месторождения, техника и технология производства, квалификация труда работающих, организация производства и труда, формирование в отрасли рыночных отно­шений.

Горно-геологические условия месторождения характеризуют свойства главного предмета труда угольного производства. Обстоятельствами этого фактора являются: марка, средняя плот­ность и крепость угля; структура, мощность, угол падения, газообильность, пыльность пласта, склонность его к самовозгоранию, внезапным выбросам угля и газа; крепость и температура гор­ных пород и склонность их к горным ударам; нарушенность, обводненность и размеры запасов месторождения.

На современном уровне научно-технического прогресса величина производительности тру­да рабочего по добыче угля пока еще предопределяется главным образом горно­геологическими условиями как при подземном, так и при открытом способе добычи. Это связано с тем, что большинство обстоятельств горно-геологического фактора производительности труда при данных технике и технологии производства оказывает существенные непосредственное и косвенное влияния на трудоемкость большинства процессов угледобычи и, следовательно, на производительность труда рабочего по добыче угля. И вместе с тем часть горно-геологических условий оказывает влияние на выбор способов добычи угля (подземный или открытый) и при данном способе на выбор техники и технологии производства.

Обстоятельства горно-геологического фактора не являются постоянными не только в про­странственном (различные бассейны, различные месторождения, различные участки одного и то­го же месторождения), но и во временном аспекте. Изменчивость обстоятельств горно­геологического фактора обусловлена не только различием данных самой природой свойств, но также техникой и технологией производства, поскольку реакция предмета труда с данными его природными свойствами различна при различных орудиях воздействия па него в процессе труда для достижения одной и той же цели.

Обстоятельства горно-геологического фактора изменяются в целом в направлении, снижаю­щем производительную силу труда. Темпы и степень изменения неодинаковы, если их рассмат­ривать в масштабе страны, бассейна, месторождения; наибольшие изменения за равный промежу­ток времени возможны в масштабе конкретной шахты.

Изменить обстоятельства горно-геологического фактора в направлении, повышающем про­изводительную силу труда, можно лишь негативным путем, т.е. путем отказа от разработки от­дельных пластов, части запасов шахтного поля, целых месторождений с неблагоприятными гор­но-геологическими условиями.

В отношении целых месторождений такой путь может оказаться экономически целесообраз­ным и возможным в аспекте народнохозяйственной эффективности производства вообще и эф­фективности живого труда в частности. Условием этого является возможность замены угля иным, более дешевым видом энергии и сырья для тех или иных отраслей промышленности.

В отношении уже действующих шахт этот путь является негативным: за временное улучше­ние (преимущественная отработка участков пласта и целых пластов с наиболее благоприятными условиями) приходится «расплачиваться» последующим, гораздо более длительным ухудшением производственных и экономических показателей.

Из отмеченных особенностей обстоятельств горно-геологического фактора следует, что для обеспечения неуклонного роста производительности труда при любом способе добычи угля важ­ное значение имеет своевременное, постоянное, как можно более полное изучение известных и вновь появляющихся обстоятельств этого фактора и количественная оценка их влияния на трудо­емкость процессов угледобычи. Следует подчеркнуть, что соответствующие познание и учет из­меняющихся обстоятельств горно-геологического фактора требуются не только в процессе про­изводственной деятельности, но и при проектировании угледобывающих предприятий.

Такое многообразное и многоплановое влияние обстоятельств горно-геологического фактора определяет высокую трудоемкость продукции в угольной промышленности.

Эти особенности при изменении в целом обстоятельств горно-геологического фактора в на­правлении, снижающем производительную силу труда и экстенсивную составляющую затрат труда, на современном этапе рыночных преобразований ставят проблемы роста производительно­сти труда в ряд важнейших социально-экономических задач не только отрасли, но и народного хозяйства в целом.

Указанные особенности производственного процесса добычи угля подземным способом пре­допределяют как постоянную генеральную линию развития угледобычи вообще и главное на­правление решения проблемы роста производительности труда в частности, всемерное повыше­ние технической вооруженности труда. Оно означает необходимость непрерывного технического совершенствования угольных шахт с темпами, обеспечивающими рост производительности тру­да, превышающий неблагоприятное влияние на нее изменения обстоятельств горно­геологического фактора.

Техническая вооруженность труда повышается вследствие развития и внедрения новой тех­ники и прогрессивной технологии. Значит, в угольной промышленности в свете реализации Стра­тегии индустриально-инновационного развития Казахстана в 2003-2015 гг. [15] необходимо в дальнейшем:

  • ускорить разработку и освоение серийного производства высокопроизводительных ком­плексов оборудования для выемки угля в сложных горно-геологических условиях;
  • расширить создание и внедрение автоматизированных средств добычи угля на шахтах без постоянного присутствия людей в очистных забоях;
  • увеличить производственные мощности отечественного угольного машиностроения, с тем чтобы полностью удовлетворять потребности шахт и разрезов в высокопроизводительном надежном горно-шахтном оборудования и в запасных частях к нему;
  • улучшать условия труда и технику безопасности;
    • обеспечить прирост объема добычи и переработки угля в основном за счет повышения производительности труда.

Новая очистная техника обеспечивает не только рост производительности труда рабочего на очистных работах. В результате реализации заложенных в новой очистной технике значительных потенциальных возможностей по увеличению нагрузки на очистной забой создаются предпосыл­ки к снижению трудоемкости работ на подземном транспорте, содержании и ремонте горных вы­работок, прочих подземных процессах и при определенных условиях (когда рост нагрузки на очи­стной забой сопровождается увеличением добычи по шахтам) работ на поверхности.

Таким образом, в современных условиях значение технического перевооружения очистных забоев для роста производительности труда рабочего по добыче в большой мере зависит от того, насколько внедрение новой горной техники сопровождается ростом нагрузки на очистной забой. Исходя из этого в настоящее время имеется тенденция увеличения суточной нагрузки на очист­ной забой с 1-1,5 тыс. т до 5-6 тыс. т. По существу, это волюнтаристское решение, основанное на экономических и коммерческих побуждениях, не обоснованное по газовому фактору; при этом вопросы безопасности как бы игнорируются. В конечном счете, все это приводит к катастрофам (примеры: взрывы метана на шахтах «Шахтинская», им. Ленина и «Абайская» Угольного депар­тамента (УД) АО «Арселор Миттал Темиртау»).

Как правило, очистные забои оборудуются механизированными крепями, которые имеют определенное сечение рабочего пространства (F). Скорость движения воздуха по очистному за­бою (V) регламентируется Правилами безопасности. Максимальная скорость не должна превы­шать 4 м/с. А это значит, что, применив какой-либо механизированный комплекс, мы уже имеем заранее определенное предельное количество воздуха (QB), которое можно подать к очистному забою и пропустить его через него:

                (1)

Правилами безопасности регламентируется и предельное содержание вредных газов в горных выработках. Самым распространенным и обязательно присутствующим в угольных шахтах газом яв­ляется метан. Его содержание в очистном забое и на исходящей из него не должно превышать 1 %. Отсюда можно определить объем максимально допустимого выделения метана в очистной забой

             (2)

Сегодня учет фактора газовыделения при оптимизации основных элементов очистной выем­ки имеет особое значение для шахт Карагандинского бассейна. Дело в том, что метаноносность угленосной толщи в бассейне очень высока, что обусловливает  высокую газообильность  уголь­ных шахт. В настоящее время все шахты УД АО «Арселор Миттал Темиртау» отнесены к  сверх-категорным или опасным по внезапным выбросам угля и газа.

Расчеты метанообильности призабойных пространств основываются на определении дебита воздуха, средней относительной газообильности и среднесуточной производительности очистных забоев.

С повышением мощности угольных комбайнов, а следовательно, интенсивности их работы все большее значение в газовом балансе забоя приобретает количество газа, выделяющегося из добываемого угля.

Для газовых шахт должен решаться вопрос не столько о допустимой длине лавы по условиям проветривания, сколько о рациональной длине забоя по условиям газовыделения. Дело в том, что величина газовыделения с поверхности забоя зависит не только от его длины, но и от промежутка времени между выемкой каждой новой полосы. Этот промежуток времени играет немаловажную роль в степени отжима угля, который во многом определяет удельные энергозатраты и скорость подачи комбайна. Поэтому с точки зрения газовыделения и отжима угля небезразлично, вынута ли данная площадь короткой лавой с большой скоростью подвигания (большое количество цик­лов) или длинной лавой с малой скоростью подвигания (малое количество циклов). Чем больше длина лавы, тем меньше ее удельное газовыделение с поверхности забоя за период между выем­кой каждого цикла. Однако при этом растет абсолютное газовыделение в связи с увеличением

общей поверхности забоя. Следовательно, задача заключается в установлении оптимального со­отношения между длиной забоя и скоростью подвигания (числом циклов) по газовому фактору.

Значительное влияние на интенсивность газовыделения оказывает и ширина захвата вы­емочной машины. Таким образом, надо решить вопрос не только о рациональном соотношении длины лавы и скорости ее подвигания по газовому фактору, но и о рациональной ширине захвата комбайна. Дело в том, что уменьшение ширины захвата повышает использование мощности дви­гателя комбайна и вследствие этого увеличивает производительность комбайна за единицу вре­мени, что снижает относительное газовыделение и, следовательно, облегчает условия проветри­вания очистного забоя.

Таблица

Результаты расчетов для известных механизированных крепей, применяемых в очистных забоях угольных шахт

Тип крепи

Вынимаемая мощность пласта, м

Площадь сечения очистного забоя, м2

Предельное ко­личество возду­ха, проходящее через забой, м3

Максимально допустимое вы­деление метана в забой, м3/мин

Предельно до­пустимая про­изводитель- ность комбай­на, т/мин

Предельно до­пустимая про­изводитель- ность комбай­на, т/сут

2ОКП-70

2,3-3,3

4,2-6,4

16,8-26,4

10,1-15,84

0,67-1,06

968-1520

3ОКП70Б

2,8-4,0

5,5-8,0

22-32

13,2-19,2

0,88-1,28

1267-1343

4ОКП70Б

1,6-2,2

2,5-4,0

10-16

6-9,6

0,4-0,64

576-922

1УКП

1,3-2,5

2,0-4,5

8-18

4,8-12,8

0,39-0,85

461-1227

2УКП

2,5-4,5

4,-8

16-32

9,6-19,2

0,64-1,28

922-1843

УКП4

2,4-4,1

3,8-8,1

15,2-32,4

9,12-18,44

0,608-1,4

878-2016

УКП5

2,9-4,25

5,2-8,6

20,8-34,4

12,48-20,6

0,83-13,8

1195-1981

КМ 81

2-3,2

7-10,5

28-42

16,8-25,2

1,12-1,68

1613-2419

КМ88С

1,25-1,95

2,75-4,6

11-18,4

6,6-10,04

0,44-0,67

634-965

2КМ87

1,25-1,95

2,75-4,6

11-18,4

6,6-10,04

0,44-0,67

634-965

1КМ97Д

0,7-1,2

1,5-3,4

6-13,6

3,6-8,16

0,24-0,54 I

345-784

КМ130

2-3,65

4,5-9,7

18-38,8

10,8-23,28

0,72-1,55

1037-2232

4КМ130

2,8-4,15

6,8-11,1

27,2-44,4

16,3-26,64

1,08-1,78

1567-2557

КМ138

1,4-3,2

2,9-5,15

11,7-20,6

7,03-12,36

0,47-0,82

677-1187

КМ142

2,7-5

6,4-11,8

25,6-47,2

15,36-28,3

1,02-1,89

1475-2719

1КМ144К

2,05-2,8

4,53-7,1

18,0-28,5

12,81-17,1

0,85-1,14

1230-1642

1МК85БТ

1,4-2,2

3,2-4,3

12,8-17,2

7,68-10,32

0,512-0,7

735-1008

2КМТ

1,35-2,0

3-4,7

12-16,8

7,2-10,08

0,48-0,67

691-965

1КМ87

1,05-1,95

2,3-4,6

9,2-18,4

5,52-10,04

0,37-0,67

229-965

МК75Б

1,6-2,2

2,8-4,7

11,2-18,8

6,72-11,28

0,45-0,75

648-1083

JOY

1,15-3,2

2,2-10,7

8,8-42,8

5,28-25,68

0,35-1,71

507-2463

Пиома

3,1-4

5,6-8

22,4-32

13,44-19,2

0,9-1,28

1240-1843

Г линик

0,9-2,6

1,4-5

5,6-20

3,36-12

0,224-0,8

243-1152

Фазос

1,4-3

2,4-5,8

9,6-23,2

5,76-13,92

0,39-0,93

553-1340

50W-09/17-PZ

1,05-1,6

1,6-2,7

6,4-10,8

3,84-6,48

0,256-0,432

369-622

50W-13/24-FZ

1,4-2,3

2,4-4,4

9,6-17,6

6,76-10,56

0,452-0,704

650-1014

1ОКП-70

1,9-2,5

3,25-4,6

13,4-18,4

8,04-11,04

0,54-0,74

772-1060

4КМТ130

2,8-4,15

6,8-11,1

27,2-44,4

16,3-26,64

1,08-1,78

1567-2557

 

Количество газа в призабойном пространстве определяется величиной газовыделения с по­верхности забоя, из отбитого угля и выработанного пространства. Величина газовыделения с по­верхности забоя и из выработанного пространства зависит от мощности пласта и длины лавы. Ве­личина газовыделения из отбитого угля зависит только от производительности угледобычной машины.

Следовательно, характер ограничения производительности забоя будет определяться вели­чиной соотношения между длиной забоя и производительностью угледобычных машин за еди­ницу времени [16, 99-100].

В настоящее время на шахтах УД АО «Арселор Миттал Темиртау» очистные забои оборуду­ются системой автоматического газового контроля. По правилам безопасности содержание ме- тана на исходящей вентиляционной струе из лав, оборудованных автоматической газовой защи­той, может достигать 1,3 %. Автоматизированная система при достижении концентрации метана более 1,3 % производит отключение электроэнергии с забойных машин. Комбайн останавлива­ется, содержание метана в исходящей из очистного забоя вентиляционной струе уменьшается, повторное включение комбайна возможно при снижении содержания метана до 1 %. Циклы от­ключения и включения высокогазоносных пластов повторяются многократно. Это снижает про­изводительность, нервирует рабочих, и они «придумывают» способы борьбы с отключениями. Первый способ — датчики метана снимаются с верхних точек и завернутые в фуфайки уклады­ваются на почву выработки, второй — датчики остужаются обильным поливом воды.

Мы же определим отдельно допустимую производительность очистного комбайна, исходя из условия, что весь метан при относительной метанообильности свыше 15 м3/т выделится в очист­ной забой. Мы отдаем отчет, что это не совсем точно, так как только определенная часть (от 24 до 81 %) его будет выделяться в очистном забое и на пути его движения по выработкам. Такое допущение даст определенный запас надежности, гарантирующий, что при таких нагрузках не будет загазований в очистном забое. Исходя из таких предположений определим предельно до­пустимую производительность комбайна в очистных забоях сверхкатегорийных шахтах (аmах,

Аmах)

Результаты     расчетов для      известных механизированных     крепей представлены    в таблице, из

данных которой     следует, что гарантированная безаварийная работа с нагрузкой более    2000   т/сут в

очистных забоях сверхкатегорийных шахт обеспечивают крепи, в которых сечение рабочего про­странства достигает свыше 8,1 м. Также следует отметить, что максимально допустимая нагрузка на очистной механизированный комплекс при газовыделении 15 м3/т суточной добычи составляет для комплекса КМ 1422719 т в сут, или 1,89 т/мин.

Обобщая вышесказанное, можно сформулировать следующие важные выводы в сжатой форме:

  1. Существующие механизированные крепи очистных забоев не приспособлены для высоко­производительной работы в газовых шахтах, работающих без предварительной дегазации пластов. Их совершенствование должно идти по пути увеличения сечения рабочего пространства.
  2. Необходимо создавать средства автоматизации, учитывающие газовыделение и произво­дящие регулирование скорости подачи комбайна в зависимости от газовыделения.
  3. Датчики метана должны иметь устройства, сообщающие в диспетчерскую о месте нахож­дения их по высоте выработки.
  4. Предложенные в таблице предельные нагрузки должны быть тщательно проверены и утверждены Госгортехнадзором Республики Казахстан.
  5. 5.  Превышение нагрузки показателей, указанных в таблице, всегда связано с тем, что в очи­стном забое нарушены требования Правил безопасности.
  6. Безрасчетное стремление добыть из одного очистного забоя больше, чем указано в таблице, недопустимо и преступно без принятия мер по снижению газовыделения.

Список литературы

  1.  ПетровА.Ю. Экономический анализ производительности труда: Учеб. пособие. — М.: Экономиста, 2003. — 128 с.
  2. Амосов А. Повышение производительности общественного труда // Экономист. — 2000. — № 1. — С. 53-59.
  3. Кардашевский В., Бондаренко А. Повышение производительности: европейский подход // Экономист. — 2000. — № 11. — С. 35-40.
  4. Игнатовский П. Производительность труда — двигатель развития // Экономист. — 2004. — № 11. — С. 3-13.
  5. Назаров М. Рынок и производительность труда // Вестник статистики. — 1990. — № 11. — С. 18-29.
  6. Семенов А. Производительность труда и перспективы экономического роста // Экономист. — 1995. — № 2. — С. 24-34.
  7. Щербаков А. Ориентиры производительности труда // Экономист. — 2005. — № 1. — С. 36-39.
  8. Клеткин А.Г. Резервы и стимулы роста производительности труда // Уголь. — 1984. — № 9. — С. 47-50.
  9. Добрянская Е.М., Сердюков А.И. Научно-технический прогресс и рост производительности труда на шахтах. — М.: Недра, 1982. — С. 207.
  10. Каренов Р.С. Показатели производительности труда и особенности их определения в горной промышленности // Вест­ник Караганд. ун-та. Сер. Экономика. — 2005. — № 1(37). — С. 52-60.
  11. Каренов Р.С. Производительность труда и значение ее роста в горной промышленности // «Валихановские чтения-10»: Сб. материалов междунар. науч.-практ. конф. — Кокшетау: КГУ, 2005. — С. 131-137.
  12. Каренов Р.С. Управление ростом производительности труда на горно-добывающих предприятиях в рыночных услови­ях // Доклады НАН РК. — 2005. — № 2. — С. 119-132.
  13. Каренов Р.С. Методика анализа достигнутого уровня производительности труда и прогнозирования на перспективу его динамики // Вестник Караганд. ун-та. Сер. Экономика. — 2005. — № 3(39). — С. 23-20
  14. Каренов Р.С. Методические положения по оценке динамики производительности труда на угольных шахтах // Нацио­нальные экономические системы в Центрально-Азиатском Союзе: возможности и перспективы интеграции: Материалы Междунар. конф. Ч. 1. — Түркістан: ХҚТУ «Тұран» баспасы, 2005. — С. 261-265.
  15. Указ Президента Республики Казахстан Н.А.Назарбаева «О стратегии индустриально-инновационного развития Рес­публики Казахстан на 2003-2015 годы» № 1096 от 17 мая 2003 г. — Астана.
  16.  Болгожин Ш.А., Алтаев Ш.А. Эффективность разработки пластов в сложных условиях Карагандинского бассейна. — Алма-Ата: Наука, 1978. — С. 224.
Фамилия автора: А.М.Иманбекова
Год: 2008
Город: Караганда
Категория: Экономика
Яндекс.Метрика