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

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

А.М. Иманбекова

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. труд персонал горный

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;

o 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 (Q_B), 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

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. Петров А.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. -- Т?ркістан: Х?ТУ «Т?ран» 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.

Размещено на Allbest.ru