Улучшение планирования развития горных работ (на примере ОАО «Разрез Тугнуйский»)

- © А.И. Каинов, 2014

УДК 622:658.512.6

А.И. Каинов

УЛУЧШЕНИЕ ПЛАНИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ГОРНЫХ РАБОТ

Описан подход к решению научно-практической задачи совершенствования планирования развития горных работ по критериям эффективности и безопасности производства. Обоснована необходимость при планировании горных работ учитывать повышение уровня их технологичности и концентрации для достижения целевых параметров эффективности и безопасности производства. Предложены показатели для оценки технологичности и концентрации горных работ. Доказано существенное влияние на эффективность производства таких факторов как удельный грузооборот, удельная производительность добычного и вскрышного фронтов горных работ. Для повышения качества планирования предложено расширить состав применяемых показателей и изменить существующий порядок планирования развития горных работ. Представлены результаты применения описанного подхода в ОАО «Разрез Тугнуйский».

Ключевые слова: планирование горных работ, технологичность горных работ, эффективность производства, безопасность производства.

Усиление конкуренции между углепроизводителями неизбежно приводит к необходимости непрерывного повышения эффективности и безопасности производства. Возможности такого повышения закладываются при проектировании и планировании ведения и развития горных работ [1]. В то же время в практике планирования развития горных работ сохраняются подходы, ориентированные, прежде всего, на объемные показатели деятельности, при этом эффективность и безопасность угледобычи являются только ограничивающими условиями и не применяются как целевые показатели деятельности. Следовательно, требуется изменение подхода к планированию горных работ - его необходимо дополнить составляющими, направленными на подготовку таких условий ведения горных работ, при работе в которых будут достигнуты целевые показатели эффективности и безопасности производства.

Повышение эффективности и безопасности производства должно обе-

спечиваться на основе формирования и поддержания параметров горных работ, позволяющих достигать требуемый уровень использования оборудования и труда персонала, снижать риск его травмирования посредством упорядочения производственных процессов.

Требуемые параметры горных работ достигаются соответствующей подготовкой рабочих зон и площадок, формированием транспортных коммуникаций. Важным при планировании горных работ является обеспечение необходимой технологичности и концентрации работ. Под технологичностью горных работ понимается ведение работ со стандартными (рациональными) параметрами [2, 3], обеспечивающими рациональную последовательность операций, наибольшее удобство работы оборудования и персонала, минимальное время на вспомогательные операции [3]. Под концентрацией - сосредоточение горно-транспортного оборудования и рабочей силы, обеспечивающее повыше-

ние технологичности и позволяющее вследствие этого увеличить производительность оборудования [2, 4, 5].

Технологичность горных работ целесообразно оценивать по следующей формуле:

Кт - Кпрп  Кфив ,

где КТ, КПРП, КФИВ - соответственно, коэффициенты технологичности, подготовленности рабочих площадок, функционального использования времени оборудования;

К

прп

I Ррп

I рп

где I ррп - суммарное количество рабочих площадок с рациональными параметрами за анализируемый период; I РП - суммарное количество рабочих площадок за анализируемый период;

т

К = ТФ

ТК ,

где Тф, ТК - соответственно, функциональное [3, 6] и календарное время

оборудования за анализируемый период.

Целенаправленное повышение уровня технологичности как на стадии планирования, так и на стадии ведения горных работ на разрезе «Тугнуйский» позволило за период с 2009 г. по 2013 г. (5 лет) уменьшить в 7 раз количество площадок с нерациональными параметрами. В 2009 г. количество площадок с рациональными параметрами составляло 7%, а в 2013 г. - 46% (табл. 1).

Рационализация и упорядочивание технологических процессов экскавации и транспортирования в этот период позволили увеличить уровень функционального использования времени оборудования с 0,35 до 0,470,54 (табл. 2).

Для оценки концентрации горных работ целесообразно применять коэффициент (Кконц), рассчитываемый по формуле:

К

1

5 -15

Р ¿—I о-

Таблица 1

Динамика коэффициента подготовленности рабочих площадок в ОАО «Разрез Тугнуйский» за период 2009-13 гг.

Фронт горных работ Год

2009 2010 2011 2012 2013

ХРП РП К ЕРП РП К ЕРП РП К ЕРП РП К ЕРП РП К

Вскрышной план 120 2 0,02 140 5 0,04 132 64 0,49 114 64 0,56 119 89 0,75

факт 120 11 0,09 140 23 0,16 132 46 0,35 113 59 0,52 110 51 0,46

Добычной план 42 3 0,07 48 0 0,00 57 14 0,25 24 11 0,46 24 11 0,46

факт 48 1 0,02 48 3 0,06 57 16 0,28 35 11 0,31 24 10 0,42

Итого план 162 5 0,03 188 5 0,03 189 78 0,41 138 75 0,54 143 100 0,70

факт 168 12 0,07 188 26 0,14 189 62 0,33 148 70 0,47 134 61 0,46

" 1.РП - количество рабочих площадок в год, РП п - количество рабочих площадок, подготовленных с рациональными параметрами в год, Кпрп - коэффициент подготовки рабочих площадок.

Таблица 2

Динамика коэффициента функционального использования времени оборудования в ОАО «Разрез Тугнуйский» за период 2009-13 гг.

Наименование Год

2009 2010 2011 2012 2013

Экскаваторы: функциональных маш.-ч/мес. КФИВ 259 0,35 251 0,34 389 0,53 368 0,5 342 0,47

Автосамосвалы: функциональных маш.-ч/мес. КФИВ - - 354 0,48 397 0,54 399 0,54

где ^ - суммарная фактическая площадь рабочих площадок с рациональными параметрами, м2; 5р - площадь разреза; ^ 5отк - суммарная фактическая площадь откосов, м2.

Планомерное повышение концентрации горных работ, обусловленное увеличением в 1,6 раза ширины рабочих площадок, а также более рациональным формированием рабочих зон позволило увеличить коэффициент концентрации работ с 0,1 до 0,2 и тем самым обеспечить уменьшение в 1,5 раза сети транспортных коммуни-

каций, увеличить провозную способность дорог, создать и реализовать возможность повышения их качества (табл. 3, рис. 1, 2). Повышение эффективности использования горнотранспортного оборудования составило 1,5 раза.

Концентрация ведения горных работ позволяет уменьшить количество пространства, в котором безнадзор-но может находиться персонал и тем самым подвергать себя повышенной опасности. Технологичность горных работ достигается при рациональных

Таблица 3

Параметры горных работ в ОАО «Разрез Тугнуйский»

Показатель Пласт Год

2008 2013

Длина добычного фронта горных работ, м Пласт 6-8 3500 1900

Пласт 18 участок 1 2650 2100

Пласт 18 участок 2 1400 1700

Итого 7550 5700

Длина вскрышного фронта горных работ, м Пласт 6-8 3600 2100

Пласт 18 участок 1 2700 2200

Пласт 18 участок 2 1900 1900

Итого 8200 6200

Ширина рабочих площадок (добыча), м Средневзвешенная 50 80

Ширина рабочих площадок (вскрыша), м Пласт 6-8 25 160

Пласт 18 участок 1 100 220

Пласт 18 участок 2 180 480

Средневзвешенная 85 280

параметрах рабочих зон и стандартных производственных операциях. Ее повышение означает рост количества стандартных операций в стандартизированных условиях.

Повышение концентрации и технологичности горных работ обусловливает рост их интенсивности, которую целесообразно оценивать показателями удельной производительности

Рис. 2. План горных работ в ОАО «Разрез Тугнуйский» в 2013 г. 282

добычного и вскрышного фронтов работ. Эти показатели необходимо использовать при анализе и планировании горных работ. Удельная производительность добычного фронта (УПДФ, т/м2) рассчитывается по формуле (5), вскрышного (УПВФ, м3/м2) -по формуле (6):

упдф =

V

1фпМпп ,

где Уа - объем добычи за период, т; Lфд - длина добычного фронта работ, тыс. м, Мпл - мощность пласта (обнаженного), м;

УПы =

U M

где Ув - объем вскрыши за период, м3; Lфв - длина вскрышного фронта работ, тыс. м; Мв - мощность вскрыши, м.

Анализ результатов деятельности предприятий угольной отрасли показал, что на современных отечественных разрезах значения удельной производительности добычного фронта изменяются в широких границах: от 50 до 200 т/м2 в год, на передовых зарубежных превышают 300 т/м2 в

год. Соответственно, вскрышного фронта - от 45 до 180 м3/м2 в год и свыше 250 м3/м2.

Оценка связи предложенного показателя планирования горных работ - удельной производительности добычного фронта с себестоимостью единицы продукции угольного разреза осуществлялась на основе анализа статистических данных работы гидравлических экскаваторов РС 1250, РС 2000 в ОАО «Разрез Тугнуйский» за период январь-декабрь 2012 г. (рис. 3).

Полученная зависимость имеет вид убывающей степенной функции и с высокой статистической вероятностью позволяет утверждать, что в условиях ОАО «Разрез Тугнуйский» для снижения себестоимости добычи 1 т угля на 10% необходимо обеспечить повышение удельной производительности фронта добычных работ на 15%.

Характер полученной зависимости объясняется действием «операционного рычага» производительности, в основе которого влияние соотношения постоянных и переменных расходов на финансовые результаты деятельности угледобывающего предприятия.

Рис. 3. Зависимость удельной себестоимости добычи угля от удельной производительности фронта добыпным работ

Для оценки эффективности технологических решений на угольных разрезах с автотранспортом целесообразно использовать показатель удельного грузооборота, определяемый отношением всего грузооборота горной массы к объему добычи угля.

Удельный грузооборот (УГ, ткм/т) рассчитывается по формуле:

V

УГ =

V , (7) где V. - грузооборот (объем перевозок на определенное расстояние) за период, ткм.

Значения удельного грузооборота варьируют в границах от 10 до 50-80 ткм/т. Уменьшение удельного грузооборота обеспечивает рост эффективности горных работ.

Зависимость удельных затрат на добычу угля от удельного грузооборота, полученная на основе анализа статистических данных работы парка автосамосвалов ОАО «Разрез Тугнуй-ский» за период 2009-12 гг., представлена на рис. 4.

Полученная зависимость имеет вид возрастающей логарифмической

функции и с высокой статистической вероятностью позволяет утверждать, что в условиях ОАО «Разрез Тугнуй-ский» при снижении удельного грузооборота на 10% себестоимость добычи 1 т угля снижается на 6%. Характер полученной зависимости объясняется снижением доли высокозатратной транспортной работы, необходимой для добычи 1 т угля. Затраты на транспортирование горной массы достигают 20-25% в себестоимости угля.

Использование установленных зависимостей при планировании позволяет определять параметры горных работ, при которых может быть достигнут требуемый уровень себестоимости единицы продукции, следовательно, и эффективности производства угольного разреза.

Важным аспектом при планировании горных работ является обеспечение безопасности производства. В исследовании [3] установлена зависимость частоты травмирования (Кч) от коэффициента функционального использования времени оборудования. Она имеет ступенчатый вид: при

Рис. 4. Зависимость удельных затрат на добычу угля от удельного грузооборота

Таблица 4

Критерии и показатели для планирования горных работ

Критерии

Эффективность Безопасность

применяемые при планировании 1. Объем производства. 2. Качество продукции. 3. Состав оборудования. 4. Кадровый состав. 5. Производительность. 6. Себестоимость. 1. Затраты на СИЗы. 2. Затраты на мероприятия по безопасности. 3. Мероприятия по работе в опасной зоне. 4. Целевые комплексные проверки соблюдения требований безопасности на рабочих местах

В а п а а о С предлагаемые в дополнение для повышения качества планирования 1. Использование рабочего времени оборудования. 2. Использование рабочего времени персонала. 3. Коэффициент концентрации горных работ. 4. Удельный грузооборот. 5. Удельная производительность добычного фронта работ. 6. Удельная производительность вскрышного фронта работ. 1. Перечень опасных производственных ситуаций по категориям (уровням риска). 2. Комплекс мероприятий по снижению уровня риска опасных производственных ситуаций. 3. Затраты на реализацию комплекса мероприятий

КфИВ < 0,2 Кч на 1 млн т находится в границах 9-10, на 1000 трудящихся - 7,5-8,0, при КфИВ = 0,4-0,6 Кч на 1 млн т = 1-2, на 1000 трудящихся = 3,0-4,5, при КфИВ = 0,8-1,0 Кч на 1 млн т и на 1000 трудящихся = 0,1-0,2.

Исходя из установленной зависимости следует планировать соответствующее целевым показателям эффективности и безопасности производства функциональное время работы оборудования. Кроме того, уже на стадии планирования, специалисты могут выявлять опасные ситуации, которые могут привести к авариям либо травмам. Их (ситуации) следует фиксировать в особом перечне - приложении к плану. По каждой такой ситуации должны быть разработаны и утверждены мероприятия по снижению уровня риска.

Изложенные доводы позволяют автору предложить дополнить применяемые при планировании показатели рядом новых, отражающих неучиты-

ваемые ранее аспекты горных работ (табл. 4).

На основе предложенных показателей планирования горных работ с использованием критериев эффективности и безопасности производства предложено внести изменения в порядок планирования развития угольного разреза (рис. 5).

Резюме

Улучшение планирования развития горных работ заключается в следующем:

1) планирование необходимо начинать с определения целевых показателей эффективности и безопасности производства, отражающих преимущественно качественные, а не объемные характеристики результатов;

2) для повышения качества планирования горных работ целесообразно применяемые показатели дополнить следующими: коэффициентами функционального использования рабочего времени оборудования и персонала,

Существующийпоря док Предлагаемые добавления а п ланирование

планирования

Определение технико-экономических показателе й

Рис. 5. Существующие порядок планирования развития угольного разреза и предлагаемые изменения

удельными производительностями добычного и вскрышного фронта работ, удельным грузооборотом, показателями концентрации и технологичности горных работ, а также перечнем

опасных производственных ситуаций, комплексом мероприятий по снижению в них уровня риска и затратами на реализацию комплекса этих мероприятий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Соколовский А. В. Методология проектирования технологического развития действующих карьеров: Дис. ... д-ра техн. наук. - Челябинск, 2009. - 276 с.

2. Галкин В. А. Технологические основы проектирования и планирования грузопотоков на рудных карьерах с автомобильным транспортом: Дис. ... д-ра техн. наук. - Магнитогорск, 1987. - 290 с.

3. Кулецкий В.Н. Разработка комплекса решений по формированию разреза нового технико-технологического уровня: Дис. ... канд. техн. наук. - Магнитогорск, 2013. -146 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ_

4. Гавришев С.Е., Бурмистров К.В., Ко-лонюк А.А. Интенсивность формирования рабочей зоны глубоких карьеров. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013. - 187 с.

5. Сидоренко В.Н. Повышение эффективности эксплуатации глубоких карьеров с автомобильным транспортом формированием зон концентрации горных работ: Дис. ... канд. техн. наук. - Магнитогорск, 1987. - 187 с.

6. Жуков А.Л. Оптимизация параметров рабочих площадок разрезов при подготовке запасов угля к выемке: Дис. ... канд. техн. наук. - Екатеринбург, 2008. -140 с. 1ГШ

Каинов Александр Иванович - технический директор, e-mail: KainovAI@suek.ru, ОАО «Разрез Тугауйский».

UDC 622:658.512.6

IMPROVEMENT OF MINE EXPANSION PLANNING

Kainov A.I., Technical Director, e-mail: KainovAl@suek.ru, Tugnuisky Open Pit Mine.

The article describes the approach to the scientific-and-practical problem of mine expansion planning improvement based on the mine efficiency and safety criteria.

The author substantiates the requirement of accounting for higher technological efficiency and increased concentration of mining operations during mine planning in order to attain the target efficiency and safety. The factors for estimation of technological efficiency and concentration of mining operations are offered. It is proved that production efficiency is deeply influenced by such factors as specific freight traffic, specific mineral output and overburden removal rate. Aimed at better quality of mine planning, it is suggested to expand the range of the used factors and to change the existing mine planning sequence. The described approach is exemplified in terms of the Tugnuisky Open Pit Mine.

Key words: mine planning, technological efficiency of mining, production efficiency, production safety.

REFERENCES

1. Sokolovskii A.V. Metodologiya proektirovaniya tekhnologicheskogo razvitiya deistvuyushchikh kar'erov (Methodology of planning technological development of operating open pit mines), Doctor's thesis, Chelyabinsk, 2009, 276 p.

2. Galkin V.A. Tekhnologicheskie osnovy proektirovaniya i planirovaniya gruzopotokov na rudnykh kar'erakh s avtomobil'nym transportom (Technological basis for freight traffic planning in open pit mines using automobile transport), Doctor's thesis, Magnitogorsk, 1987, 290 p.

3. Kuletskii V.N. Razrabotka kompleksa reshenii po formirovaniyu razreza novogo tekhniko-tekhnologich-eskogo urovnya (Development of a solution package for an open pit mine of a new technical-and-technologi-cal level), Candidate's thesis, Magnitogorsk, 2013, 146 p.

4. Gavrishev S.E., Burmistrov K.V., Kolonyuk A.A. Intensivnost' formirovaniya rabochei zony glubokikh kar'erov (Intensity of work zone formation in deep open pit mines), Magnitogorsk, Izd-vo Magnitogorsk. gos. tekhn. un-ta im. G.I. Nosova, 2013, 187 p.

5. Sidorenko V.N. Povyshenie effektivnosti ekspluatatsii glubokikh kar'erov s avtomobil'nym transportom formirovaniem zon kontsentratsii gornykh rabot (Enhancement of operating efficiency of deep open pit mines using automobile transport by forming zones of concentration of mining operations), Candidate's thesis, Magnitogorsk, 1987, 187 p.

6. Zhukov A.L. Optimizatsiya parametrov rabochikh ploshchadok razrezov pri podgotovke zapasov uglya k vyemke (Optimization of job site parameters in preparation of coal for open pit mining), Candidate's thesis, Ekaterinburg, 2008, 140 p.