Влияние энерговооруженности горно-шахтного оборудования на эффективность и надежность производственных процессов в шахте

УДК 622.242 Д.И. Жмуровский

ВЛИЯНИЕ ЭНЕРГОВООРУЖЕННОСТИ ГОРНО-ШАХТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ШАХТЕ

ТУ современных условиях интен-

X# сивного освоения запасов угольных месторождением с использованием высокопроизводительного дорогостоящего горно-шахтного оборудования вопросы эффективности и надежности производственных процессов в шахтах приобретают особое значение. Существенно возросшие геометрические размеры выемочных полей сопровождаются большим разнообразием горно-геологических условий в пределах выемочных столбов, в частности, значительным количеством геологических нарушений различных типов. Высокопроизводительная отработка запасов угля, основанная на эффективных и надежных технологических процессах требует изыскания решений по существенному росту отмеченных характеристик технологических процессов по добыче угля.

Анализ опыта высокопроизводительной отработки выемочных полей показал, что одним из направлений повышения эффективности и надежности технологических процессов по добыче угля является рост энерговооруженности горно-

шахтного оборудования.

В то же время энерговооруженность отечественных очистных механизированных комплексов (ОМК), которыми в основном оснащены шахты России находится в пределах 1000-1200 кВт, зарубежных - 2000-2500 кВт.

В сравнении с зарубежными аналогами технический ресурс до первого капиталь-

ного ремонта очистных комбайнов России и Украины в 2-3 раза ниже.

Учитывая то, что 88 % мощности электродвигателей очистных комбайнов тратится на разрушение угля, повышение энерговооруженности оборудования напрямую сказывается на его производительности.

Важным вопросом в балансе мощностей оборудования является сбалансированность их производительностей.

В зарубежной практике баланс энергетических мощностей ОМК распределяется следующим образом: комбайн, забойный конвейер, участковый транспорт в пересчете на один км длины распределяется, примерно, по 30% для каждого вида при равной технической производительности, что обеспечивает надежную работу всей технологической цепи выемочного участка.

В табл. 1 приведены данные по энерговооруженности, ресурсу и производительности комплектов оборудования выемочных участков шахт Центрального района Кузбасса. Анализ данных показывает, что комплектация оборудования далека от оптимально сбалансированной. Особенно отстают по уровню энерговооруженности транс-портные линии.

В отдельных случаях мощность комбайна не удовлетворяет эффективности технологического процесса. Нарушение этого баланса является основной причиной того, что в реальных условиях не

Данные по энерговооруженности оборудования выемочных участков шахт Ленинского района Кузбасса

Тип оборудования Кол-во эл. двигателей на машине Общая мощность эл. двигателей на машине Техническая производительность, т/час % от максимальной производительности Общая энерговооруженность комплекса % от общей энерговооруженности Ресурс до кап. ремонта, тыс. т

«Джой» SL-300 AFC 2х112 2х275 2х35 1х75 2х300 224 627,5 600 1000 1000 100 100 2206,5 10,2 28,4 27,2 3500 4500

SBL 1х150 1х150 300 1000 100 - 13,6 4500

«Гварек-1200» 2х200 1х55 455 1000 100 - 20,6 -

М-144 2х90 2х3 186 - - 1151 16,1 -

1КШЭ-У 2х200 2х27 454 540 75 - 39,4 600

«Анжера-26» ПТК-1 3х110 1х55 330 555 720 360 100 50 - 28,6 4,7 1500 500

«Гварек-100» 2х55 1х16 126 650 90,2 - 10,9 -

М-142 2х90 2х3 186 - - 1572 11,8 -

КГС-445 2х250 1х60 560 1000 100 - 35,6 1200

«Рыбник-255» «Грот» 2х250 1х200 500 200 1000 1000 100 100 - 31,8 12,7 2500 2500

«Гварек-100» 2х55 1х16 126 650 65 - 8 -

М-138 2ГШ-68 «Анжера-26» ПСП-26 1ЛТ-1000А 2х55 2х160 3х110 2х110 4х55 110 320 330 220 220 300 720 720 712 41,6 100 100 98,8 1200 9,1 26,6 27,5 18.3 18.3 500 1500 1500

Затраты на техническое обслуживание и ремонт очистных механизированных комплексов шахт Ленинского района Кузбасса

Тип комплекса Стоимость в млн руб. Энерговооруженность, кВт Средние эксплуатационные затраты в год за срок службы, тыс. руб. % от стоимости комплекса

Запасные части Техническое обслуживание Капитальный ремонт Всего

«Джой» л 25-85 170,95 2032,5 0,83 0,43 - 1,26 0,7

КМ-144 Л 809 101,14 1055 1,18 0,83 8,48 10,49 10,9

КМ-142 Л 13-59 123,12 1436 1,43 0,83 6,80 9,06 8,7

КМ-138 Л 1733 75,55 850 0,82 0,22 5,76 6,81 9,4

достигается проектная производительность комплекса в целом, снижается коэффициент машинного времени, изменяется динамика работы очистных забоев.

Особенно это сказывается на механизмах с повышенной энерговооруженностью. Технологические процессы добычи с повышенной энерговооруженностью, как правило, имеют резерв по мощности для преодоления непредвиденных осложнений горно-геологи-ческих условий, имеют высокую надежность и долговечность, минимум технического обслуживания, значительный ресурс, ремонтопригодность.

Повышение энерговооруженности процесса добычи угля и проходки выработок позволит реструктуризировать предприятие, сократив число забоев, пластов в одновременной разработке, выемочных полей, что, в свою очередь, обеспечит закрытие некоторого количества водоотливных, вентиляторных и других стационарных установок.

В балансе использования электроэнергии на шахтах 75-85 % занимают постоянные расходы от потребления энергии стационарными установками. Поэтому повышение энерговооруженности изменит баланс электропотребления со снижением общего расхода. Так на шахтах Ленинского рудника при увеличении энерговооруженности единичного комплекса с 950 кВт в 1993 г. до 1160 кВт в 2000 г., сокращением количества очистных забоев с 31 до 18 (снижение на 42 %), снижением добыча на 35 % потребление электроэнергии снизилось на 21 %. Предполагается, что на реструктуризированной шахте в балансе электропотребления, постоян-ные расходы должны составлять, примерно, 65 %.

Увеличение энерговооруженности технологического оборудования улучшает, прежде всего, динамику работы машин, повышает их надежность и долговечность. Под надежностью надо понимать свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого

промежутка времени или требуемой наработки.

Под понятием долговечность понимается свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов.

Закладывая в проекты машин высокую энерговооруженность и значительный ресурс мы тем самым существенно повышаем его надежность и долговечность.

Машины с повышенной энерговооруженностью требуют минимум затрат на техническое обслуживание в пересчете затрат на 1 т добытого угля, табл. 2. Затраты на техническое обслуживание очистного комплекса «Джой» по шахте им. Кирова составляет 0,74 % в год, комплекса КМ-144 по шахте им. 7 Ноября - 12,9 % от стоимости комплексов.

Более мощная техника оборудована, как правило, диагностической аппаратурой, которая позволяет не разбирать машину для осмотра, сокращать время поиска неисправностей, время простоя, особенно в аварийных ситуациях. Подсчитано, что время устранения неплановых ремонтов выше плановых в 1,5 раза.

Затраты на техническое обслуживание современного горно-шахтного оборудования составляет в среднем по шахтам 25 %. Поэтому, уменьшая эксплуатационные расходы можно достигнуть существенного снижения себестоимости добычи угля.

Важным является комплектования технологических комплексов оборудованием с близкими ресурсами.

Под ресурсами понимается наработка изделия до предельного состояния, определенного технической документацией. Различают ресурс до первого капитального ремонта, межремонтный ресурс, средний ресурс, остаточный ресурс.

В практике комплектования отечественных очистных комплексов с энерговооруженностью до 1000 кВт ресурсы до первого капитального ремонта, например, комбайна в 3-3,5 раза меньше, чем крепи, в 1,5-2 раза меньше лавного конвейера.

Работа такого комплекса не может быть эффективной. Поэтому комплектование современных мощных комплексов оборудования должна осуществляться с учетом ресурсов наработки, а комплексов бывших в работе по остаточному ресурсу. При этом повышение остаточного ресурса возможно через текущие и капитальные ремонты на предприятиях и специализированных организациях.

Изложенный материал подтверждает необходимость проведения детальных исследований влияния энерговооруженности горно-шахтного оборудования на надежность и эффективность производственных процессов в шахтах. Такие исследования выполнены на шахтах Центрального района Кузбасса. Их результаты изложены в последующих публикациях.

— Коротко об авторах ---------------------------------

Жмуровский Д.И. - кандидат технических наук, ОАО «СУЭК».