Разработка системы контроля использования резцов в шахтах Кузбасса

УДК 622.232.72

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗЦОВ В ШАХТАХ КУЗБАССА

Показано, что использование комбайновых резцов в шахтах Кузбасса в настоящее время находится на низком уровне контроля и организации из-за отсутствия соответствующей системы. Разработаны научные положения для выстраивания системы резцепользования шахты, постановка которой позволяет управлять расходом резцов и затратами на отбойку угля и породы.

Ключевые слова: ШАХТА, КОМБАЙН, РЕЗЕЦ, СИСТЕМА, БЕЗОПАСНОСТЬ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ, РЕЗЦЕПОЛЬЗОВАНИЕ

С.А. Прокопенко B.C. Лудзиш

д-р техн. наук, проф., ведущий научный сотрудник д-р техн. наук, проф., ведущий научный сотрудник

АО «НЦ ВостНИИ», профессор ЮТИ ТПУ АО «НЦ ВостНИИ»

П.А. Шлапаков

инженер, заведующий лабораторией АО «НЦ ВостНИИ»

Современное тяжелое финансовое положение угольных предприятий вынужденно влечет урезание расходов по всем статьям, в том числе и необходимым. Так, например, даже приобретение требуемого для производства горного инструмента (комбайновые резцы, буровые коронки и т.п.) ведется по сокращенным нормам. Подаваемые горными участками месячные заявки на материалы и инструмент при рассмотрении финансистами сокращаются, закупается заведомо меньшее количество ресурсов, а рабочим ставится задача безусловного выполнения производственного плана. В результате рабочие вынуждены использовать резцы и коронки сверх регламентного срока, что влечет дополнительные нагрузки на силовые органы машин, повышение вероятности поломки оборудования, усиление

фрикционного искрения в забоях. Все это снижает уровень безопасности при выполнении подземных горных работ. «Урезание средств» действующими руководителями шахт используется как простой метод повышения эффективности производства. При этом не налажен действенный контроль над расходом резцов по комбайнам, участкам, видам горных работ и шахте в целом. Степень бережливости в обращении комбайновых бригад с горным инструментом не отслеживается; ресурсоэффективность различных марок не оценивается; лучшие результаты в шахте не поощряются; лучшие резцы не изыскиваются.

Основные технологические и многие вспомогательные процессы в угольных шахтах к настоящему времени разработаны до уровня системы, что обеспечивает им упорядоченность,

безопасность, эффективность, управляемость. На шахтах созданы системы: вентиляции, безопасности, электроснабжения, ремонта, водопользования, недропользования и проч. Однако главный процесс до настоящего времени выпал из поля зрения ученых и практиков. Речь идет о процессе резцепользования шахты, который до сих пор не выстроен как система. Существующее низкоэффективное резцепользование шахт обусловлено и отношением к резцам, как к чему-то малозначительному, третьестепенному. Однако именно с резца начинается целевая функция шахты - отбивать от массива полезное ископаемое и выдавать его на поверхность.

Фактически сложившееся состояние использования в шахтах Кузбасса (и других угольных бассейнов) комбайновых резцов не обеспечивает необходимого в современных глобальных конкурентных отношениях темпа повышения эффективности и безопасности угледобычи [1]. Текущий уровень контроля использования резцов сдерживает шахты в их выходе на необходимый для долгосрочной конкурентоспособности и инвестиционной привлекательности уровень технико-экономических показателей. В настоящее время понятие «система резцепользования» на самих шахтах отсутствует и в обороте не используется. Для понимания и постановки ее в шахтах требуется разработка понятия и научных основ такой системы. Под системой резцепользования предлагается понимать последовательность учетных, расчетных, аналитических и руководящих функций, позволяющую управлять процессом резцепользования в направлении сокращения физических и стоимостных параметров потока резцов в шахту.

Составляющими элементами системы резцепользования шахты (СРШ) выступают:

- процесс использования (эксплуатации) резцов на комбайне;

-процесс мониторинга количества и качества расходуемых резцов;

-процесс оценки экономической эффективности резцепользования;

-процесс планирования целевых показателей и контроля их достижения.

Процесс использования резцов регламентируется техническими условиями эксплуатации шахтных комбайнов. На указанный процесс влияют горно-геологические характеристики отрабатываемого массива; требуемый фракционный состав отбиваемого угля; конструктивные требования комбайна к резцам; качество резцов и степень соответствия их физико-механических свойств горно-геологическим условиям эксплуа-

тации; надежность крепления резцов на исполнительном органе; квалификация персонала, устанавливающего и эксплуатирующего резцы [2].

Мониторинг количества и качества расходуемых резцов требует разработки учетной модели, удобной в применении на горном участке по каждому комбайну. В качестве модели предусматривается использование специального месячного журнала для отражения условий и результатов эксплуатации резцов.

Оценку экономической эффективности СРШ предлагается осуществлять по показателю «удельные затраты за период». Годовые удельные затраты шахты на резцы можно рассчитать по следующей формуле:

Зуд = —-^-, р/м3;

т/д + ЬБ

где Ыр - количество резцов /-ой марки, израсходованных шахтой за год на очистных работах, шт;

Ц - цена резцов /-ой марки для очистных комбайнов, р/шт;

Ыпрох - количество резцову-ой марки, израсходованных шахтой за год на проходческих работах, шт;

Ц - цена резцов у-ой марки для проходческих комбайнов, р/шт;

п - количество марок резцов, использованных на очистных комбайнах за год, ед.; / - количество марок резцов, использованных на проходческих комбайнах за год, ед.; т - масса добытого за год угля, т; 0> - объемный вес угля, т/м3; Ь - протяженность пройденных за год выработок, м;

Б - среднее сечение пройденных за год выработок, м2.

Годовые удельные затраты резцов на очистных работах шахты можно рассчитать по формуле:

3Уд = ,-> р/м3;

и (=1 ¿-1

где / - количество очистных участков на шахте, шт.;

р - количество комбайнов на I -ом участке, шт.

По аналогичной формуле рассчитываются удельные затраты резцов на проходческих работах шахты.

Расчет по формуле (1) для условий ОАО

«Шахта Заречная» по итогам 2010 г. показал, что удельные затраты резцов составили 0,75 р. на 1 м3 отбитой горной массы. Или 1 рубль, вложенный шахтой в закупку резцов, позволил отбить от массива недр 1,4 м3 горной массы.

Для оценки уровня эффективности СРШ предлагается использовать шкалу (таблица 1), предусматривающую 5 уровней на основе анализа динамики общих и удельных затрат шахты на резцы. Высший уровень эффективности СРШ достигается при одновременном снижении за период общих затрат шахты на резцы и затрат в расчете на единицу отбитой горной массы. При одновременном росте значений указанных показателей уровень эффективности характеризуется как низкий.

Коэффициент эффективности резце-пользования шахты можно рассчитать через эффективность данного процесса на производственных участках (комбайнах) по формуле:

и

где к - фактическое количество участков (комбайнов) с Т-уровнем эффективности, шт.; Б- балльная оценка уровня эффективности, баллы;

К - общее количество участков (комбайнов) на шахте, шт.

Приведенные выше научные положения позволили разработать технологию функционирования системы резцепользования шахты (рис. 1).

Для постановки системы в изучаемом процессе к существующим функциям пользования и учета резцов требуется освоение блока расчетных функций и блока управленческих функций. Из 15 необходимых для системы функций в настоящее время на шахтах выполняются лишь 5

начальных. Отсутствие расчетных и аналитических процедур не позволяет руководству шахты владеть полной и глубокой картиной этого процесса для управления его состоянием.

С использованием приведенного выше математического аппарата освоение расчетных процедур не представляет сложности. В качестве отчетного периода в блоке расчетных функций вначале целесообразно принять квартал, а на последующих этапах довести эти функции до исполнения по результатам месячного периода.

Для выполнения оценки эффективности СРШ требуется регулярное получение исходной информации о количестве, типах и ценах закупки резцов шахтой, типах и количестве выданных резцов подземным участкам, расходе резцов участками и комбайнами. Информационными уровнями в этой системе выступают:

1.Уровень закупок резцов (ОМТС).

2. Уровень выдачи резцов в пользование (склад МТР).

3.Уровень пользования и расходования резцов (горные участки).

Информация о марках и расходе резцов комбайнами от звеньевых через горных мастеров поступает на участки, где ежесменно фиксируется в журналах мониторинга. Журнал мониторинга, заверенный начальником участка, не позднее 5 числа следующего месяца передается главному инженеру. В эти же сроки перед главным инженером отчитываются заведующий складом и бухгалтер своей информацией. Аккумулированная главным инженером информация обобщается, рассчитываются показатели эффективности, выполняется анализ. В последующем, после постановки и освоения СРШ, расчет-но-аналитическая функция выполняется одним из инженеров шахты. Отчет директору шахты предоставляется не позднее двух недель по прошествии квартала.

Таблица 1 - Уровни эффективности системы резцепользования шахты

Общие затраты на закупку резцов З (р) при сравнении с предыдущим периодом Удельные затраты Зуд (р/м3) при сравнении с предыдущим периодом Уровень эффективности Т Баллы

4 4 ВЫСОКИЙ 5

—> 4 ВЫШЕ СРЕДНЕГО 4

4 —> СРЕДНИЙ 3

Т 4 НИЖЕ СРЕДНЕГО 2

Т Т НИЗКИЙ 1

Т - затраты выросли; 4 - затраты уменьшились; — - затраты не изменились.

Рисунок 1 - Технология функционирования системы резцепользования шахты

Собранная, переработанная и оцененная информация, поступая на верхний уровень руководства, выступает базой для принятия управленческих решений по выявлению мест неэффективного вложения денежных средств,

«расшивке» узких мест, поощрению эффективных начальников участков и комбайнеров, выбору поставщиков высокоресурсных и экономичных резцов, корректировке объемов закупок и т.д. Таким образом, достигается прозрачность,

Приобретение на рынке резцов i-ой марки

\

Установка резцов i-ой марки на комбайн

\ /

Отбойка горной массы комбайном

\

Снятие изношенных и установка новых резцов на комбайн

f

Подсчет количества израсходованных резцов N и объема отбитой горной массы Уза период

/

Расчет- удельных затрат резцов за период Зуд =1ЧЦ/ V; р/мЗ

_\ г

Сопоставление с лучшими достигнутыми значениями Зуд по другим комбайнам

\

Оценка уровня удельных затрат Зуд

1

Достигнутый уровень Зуд комбайна устраивает?

1

Поиск на

нет

рынке резцов

-> j-ои марки с

большим

ресурсом

да

Продолжение отбойки горной массы резцами i-ой марки

Рисунок 2 - Алгоритм совершенствования системы резцепользования шахтного комбайна

упорядоченность и эффективность процесса резцепользования в шахте.

Направленное повышение эффективности системы резцепользования шахты достигается постановкой этого процесса на каждом комбайне. На рисунке 2 представлен алгоритм повышения эффективности резцепользования шахтного комбайна (СРШК).

Ключевым этапом этого алгоритма является «расчет удельных затрат за период», позволяющий выполнить оценку эффективности резцов и принять корректирующие действия. Использование разработанного алгоритма на всех комбайнах шахты позволяет взять под контроль расход резцов, повысить ответственность рабочих за надежную их установку в резцедержатели и бережное обращение с горно-режущим ин-

струментом, инициировать поиск экономичных резцов.

Организованная таким образом СРШ выступает для директора и главного инженера шахты инструментом планирования, мотивации и контроля процесса резцепользования в направлении сокращения расхода резцов и затрат на отбойку горной массы. Достигаемая системность процесса способствует повышению эффективности, безопасности и культуры горного производства.

60

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Tashchiyan, G.O. Organizing automated dialogue on the competitiveness of science-intensive products // Applied Mechanics and Materials. - 2013 - Vol. 379. - p. 240-243.

2. Хорешок, А. А. Производство и эксплуатация разрушающего инструмента горных машин: монография / А. А. Хорешок, М. Е. Маметьев, А. М. Цехин, А. Ю. Борисов, [и др.] - Юрг. технолог. ин-т. - Томск: Изд-во Том. политехн. ун-та.- 2013. - 296 с.

CUTTER USAGE MONITORING SYSTEM DEVELOPMENT AT KUZBASS MINES

Prokopenko S.A., Ludzish V.S., Shlapakov

P.A.

It is shown that at Kuzbass mines coal-plough machine cutters usage monitoring and organization is at a low level because of the proper system lack. Scientific regulations are developed to build the mine cutter usage system, which will allow to monitor the cutter usage and spenditures for coal and rock mining.

Key words: MINE, CUTTER, SYSTEM, SAFETY, EFFICIENCY, CUTTER USAGE

Прокопенко Сергей Артурович e-mail: sibgp@mail.ru

Лудзиш Владимир Станиславович e -mail: ncvostnii@yandex.ru

Шлапаков Павел Александрович e-mail: shlapak1978@mail.ru

61