Введение
Актуальность исследования. В условиях развития рыночных отношений особую значимость для угледобывающих предприятий приобретает повышение их рентабельности и конкурентоспособности угольной продукции. Важнейшими факторами в решении этой проблемы являются всемерное снижение трудоемкости добычи угля и рост концентрации горных работ за счет увеличения нагрузки на лаву.
По уровню этих показателей угольная промышленность России существенно (в несколько раз) отстает от основных угледобывающих стран. Несмотря на достигнутое в результате реструктуризации в угольной отрасли существенное повышение нагрузки на комплексно-механизированный очистной забой (КМЗ) с 719 т/сут в 1993 г. до 1485 щ т/сут в 2001 г. [5] (более чем вдвое), производительность труда рабочего по добыче на шахтах за этот же период возросла всего на 4% - с 66,3 до 68,8 т/мес.
Такое положение обусловлено не только недостаточной концентрацией горных работ, но и, среди других факторов, " существенными недостатками в организации труда в очистных забоях, в том числе отсутствием научно-обоснованного соотношения численности основных и вспомогательных рабочих.
Вместе с тем исследования и нормативно-методические разработки в области изыскания резервов повышения эффективности труда на шахтах в последние годы практически полностью свернуты. Указанные вопросы не получают должного освещения в горно-экономической литературе.
В настоящее время более 95% добычи угля на шахтах приходится на длинные очистные забои пологого и наклонного падения, оборудованные гидрофицированными механизированными
комплексами с ручным управлением машин и механизмов. Эффективность использования этого высокопроизводительного оборудования в значительной мере зависит от своевременности и качества обслуживания техники. Перспективным направлением снижения трудоемкости очистных работ и повышения нагрузки на очистные забои является автоматизация управления
механизированными комплексами.
Вместе с тем, до настоящего времени не разработаны научно-обоснованные методы оценки трудоемкости и соотношения численности на основных и вспомогательных работах в КМЗ как с ручным, так и с автоматизированным управлением.
Такая методика необходима, в первую очередь, при проектировании организации работ в высокомеханизированных забоях и выборе |-элементов технологии очистных работ, обеспечивающих максимальную ч ее эффективность при наименьших затратах труда. Второе направление j ее использования — обоснование эффективности решений о переводе * механизированных комплексов в режим автоматического управления.
Все это свидетельствует об актуальности и значимости избранной -" темы исследования для обеспечения эффективного и устойчивого использования высокопроизводительной горной техники в очистных забоях и на этой основе - снижения себестоимости добычи угля и повышения его конкурентоспособности.
Цель работы состоит в экономическом обосновании параметров и разработке методических рекомендаций по установлению рациональных соотношений трудоемкости основных и вспомогательных операций технологии отработки пологих пластов длинными очистными забоями с комплексно-механизированными и автоматизированными комплексами.
Связь работы с планами научно-исследовательских работ. Диссертационная работа выполнена в соответствии с отраслевым
6
планом НИР в рамках исследований, проводимых ФГУП ННЦГП-ИГД им. A.A. Скочинского и ФГУП ЦНИЭИуголь в области социально-экономического развития угледобывающего производства и экономики труда.
Основная научная идея диссертационной работы заключается в установлении экономически рациональных соотношений трудоемкости основных и вспомогательных операций при выемке пологих угольных пластов механизированными комплексами с тем, чтобы потенциальные возможности комплексов использовались бы в полной мере.
Методы выполнения исследований. При подготовке диссертации использованы методы технико-экономического анализа,
хронометражных наблюдений за трудовыми процессами, математической статистики, экспертных и инженерных оценок. ^
Объектами______исследования являются комплексно-
механизированные забои угольных шахт. ~v : ,
Предметом исследования является трудоемкость основных и вспомогательных операций при работе механизированных комплексов на шахтах.
Основные научные положения, раскрывающие результаты выполненного исследования и выносимые на защиту, заключаются в следующем:
- обоснование параметров трудоемкости обслуживания и ремонта очистных механизированных комплексов при оптимальном соотношении численности рабочих на основных и вспомогательных операциях позволит существенно повысить эффективность использования высокопроизводительной горной техники и работы шахт в целом;
- граничные условия эффективности применения автоматического управления комплексами должны устанавливаться на базе анализа
.
7
трудоемкости полного восстановления их работоспособности в горно-геологических условиях работы (близких к паспортным) при усредненных показателях надежности;
- потенциальные возможности автоматизированного комплекса в снижении трудоемкости работ на выемочном участке угольной шахты определяются соответствием технических решений экономико-технологическим требованиям по всему диапазону элементов технологии, включая и вспомогательные.
Личный вклад автора заключается в разработке методических рекомендаций по установлению экономически рациональных соотношений трудоемкости основных и вспомогательных операций при работе механизированных комплексов на угольных шахтах, способствующих росту эффективности производства и повышению конкурентоспособности угольной продукции.
Научная новизна работы заключается в следующих положениях:
обоснована необходимость установления рациональных соотношений трудоемкости основных и вспомогательных операций при работе механизированных и автоматизированных комплексов, обеспечивающих область максимально возможного снижения трудоемкости работ по выемочному участку в целом;
- предложен показатель критического уровня механизации операций технологического цикла в очистном забое и способ определения его величины, ниже которой нецелесообразен перевод механизированных комплексов на автоматическое управление;
при определении трудоемкости полного восстановления работоспособности комплекса предложено учитывать не только штатные операции сервиса, но и ликвидацию усредненного числа отказов, что способствует повышению эффективности использования механизированных комплексов;
•
8
- разработан пакет экономико-технологических требований к созданию автоматизированных комплексов, определяющий степень соответствия технических решений по элементам технологии потенциальным возможностям автоматизированного комплекса в снижении трудоемкости работ на выемочном участке шахты.
Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается анализом отечественного и зарубежного опыта и нормативных документов в области трудоемкости основных и вспомогательных операций обслуживания и ремонта при отработке пологих пластов длинными очистными забоями с автоматизированными комплексами, использованием представительного объема
статистической информации об условиях и результатах работы КМЗ за последние 15 лет (первичная информация собиралась по 245 очистным забоям шахт с обработкой 2014 хронокарт), корректным применением методов экономического анализа и экономико-математического моделирования, положительными результатами апробации разработанных методических рекомендаций.
Практическая значимость работы состоит в разработке методических рекомендаций по установлению экономически рациональных соотношений трудоемкости основных и вспомогательных операций при работе механизированных комплексов на угольных шахтах, а также пакета экономико-технологических требований к созданию автоматизированных комплексов, определяющего степень соответствия технических решений их потенциальным возможностям в снижении трудоемкости работ на выемочном участке.
Реализация работы в промышленности. Разработанные методические рекомендации по установлению экономически рациональных соотношений трудоемкости основных и вспомогательных операций при работе механизированных комплексов на угольных
9
шахтах, и пакет экономико-технологических требований к созданию автоматизированных комплексов, определяющий степень соответствия технических решений их потенциальным возможностям в снижении трудоемкости работ на выемочном участке, использованы ФГУП ННЦГП-ИГД им. A.A. Скочинского при проектировании технологических схем отработки пологих пластов угольных шахт и разработке технических заданий на проектирование выемочных комплексов.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на научных семинарах ФГУП ННЦГП-ИГД им. A.A. Скочинского и ФГУП ЦНИЭИуголь (Москва, 2000-2003 гг.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 7 научных работ общим объемом 3,4 печатных листа [14-18, 45,46].
10
Глава 1. Трудоемкость очистных работ и технический прогресс в длинных забоях пологих угольных пластов
1.1. Анализ состояния разработки пологих пластов
За последние годы в мировой практике угледобычи преобладающее внимание уделяется совершенствованию технологии и техники для разработки пологих пластов, что объясняется подавляющим большинством вскрытых и рентабельных в выемке запасов угля в них. На этих пластах широко применяются механизированные комплексы. По сравнению с наклонными или крутыми пластами здесь намного выше нагрузки на лаву, больше производительность труда, а добыча угля в большинстве случаев экономически эффективна, что имеет решающее значение в рыночных условиях.
Одной из важнейших проблем российской угольной отрасли, которая по-прежнему является преимущественно трудозатратной, является повышение технико-экономической эффективности разработки пологих пластов. Несмотря на высокий уровень комплексной механизации добычи угля из этих пластов, средняя нагрузка на очистной забой с механизированным комплексом составляла по результатам 2001 г. 1485 т/сут, что в 2-3 раза ниже, чем в передовых угледобывающих странах.
Подземные работы в очистных забоях угольных шахт даже с использованием механизированных комплексов по данным физиологических исследований относятся к категории тяжелого физического труда. В КМЗ к негативным факторам подземного пространства прибавляется воздействие большого шума, повышенной запыленности, опасности из-за насыщенности оборудования с движущимися частями. Причем, чем выше нагрузка на лаву, тем сильнее проявляется воздействие этих факторов. В то же время, перед учеными и
11
конструкторами механизированных комплексов стоит сложная социальная задача - сделать труд шахтера производительным, интересным и безопасным.
Одним из путей решения этой задачи является комплексная автоматизация всех работ в очистном забое пологих пластов. В связи с этим, несмотря на сложное экономическое положение угольного машиностроения, в последнее время возобновляются работы по созданию автоматизированных комплексов на базе современных механизированных комплексов. К последнему из таких комплексов, воплощенном в металле и прошедшем успешные испытания на шахтах, относится автоматизированный комплекс КМ-137А, в работах по созданию которого участвовал и автор настоящей диссертации [58].
Ретроспектива развития и совершенствования технологии отработки пологих пластов показывает, что с появлением качественно новой техники в очистном забое меняется и состав трудовых операций, выполняемых в нем рабочими очистного забоя. Следует ожидать изменения порядка проведения работ и их характера в забоях с автоматизированными комплексами. Эти изменения, очевидно, будут проявляться не только в перемене количественных показателей ведения очистных работ (трудоемкости работ, стоимости их выполнения), но и в качественном преображении труда рабочих очистного забоя (появление новых профессий, например, операторов автоматизированных пультов, выводе людей с мест непосредственного исполнения процессов в очистном забое в безопасную зону и др.).
Анализ высокопроизводительной работы бригад показывает, что даже при высокой нагрузке на очистной забой другие показатели улучшаются незначительно [2], рост производительности труда отстает от роста нагрузки на забой. Очевидно, что здесь дело не только в том, какому уровню соответствует организация труда в том или ином
12
очистном забое, оборудованном механизированным комплексом. Применяемая в настоящее время технология ведения работ в очистных забоях пологих пластов с механизированными комплексами предопределяет ручное управление машинами и механизмами и не позволяет вывести рабочих из опасных мест протекания тех или иных технологических процессов. Это, в свою очередь, не дает возможности сколько-нибудь значительно снизить трудоемкость выполнения операций технологического цикла на добычном участке шахты.
Очевидно, что по мере совершенствования комплексов нужно улучшать не только технологию ведения очистных работ в забоях пологих пластов, но и изменять требования к ним и к их параметрам. Эти требования необходимо закладывать еще на стадии проектных заданий, чтобы конструкция комплексов учитывала особенности трудоемкости ведения работ в самом забое и на его сопряжениях. *
Затраты на оплату труда в себестоимости угля составляют 40-45%. По мере улучшения экономической ситуации в стране требования шахтеров к оплате своего труда несомненно возрастут. Поэтому, важнейшими факторами в решении проблемы повышения рентабельности и конкурентоспособности угольной продукции являются всемерное снижение трудоемкости добычи угля и рост концентрации горных работ за счет увеличения нагрузки на лаву.
По уровню этих показателей угольная промышленность России существенно (в несколько раз) отстает от основных угледобывающих стран. Несмотря на достигнутое в результате реструктуризации в угольной отрасли существенное повышение нагрузки на комплексно-механизированный очистной забой (КМЗ) с 719 т/сут в 1993 г. до 1485 т/сут в 2001 г. (более чем вдвое), производительность труда рабочего по добыче на шахтах за этот же период возросла всего на 4% - с 66,3 до 68,8 т/мес.
¦
.
13
Такое положение обусловлено, среди других факторов, и существенными недостатками в организации труда в очистных забоях, в том числе отсутствием научно-обоснованного соотношения численности основных и вспомогательных рабочих. Вместе с тем исследования и нормативно-методические разработки в области изыскания резервов повышения эффективности труда на шахтах в последние годы практически полностью свернуты. Указанные вопросы не получают должного освещения в горно-экономической литературе.
В настоящее время более 95% добычи угля на шахтах приходится на длинные очистные забои пологого и наклонного падения, оборудованные гидрофицированными механизированными комплексами с ручным управлением машин и механизмов. В то же время нельзя не отметить, что в силу причин затянувшегося кризиса в экономике страны отечественные разработки в области механизации и автоматизации очистных работ на угольных шахтах значительно отстают от зарубежных. Причем это отставание прослеживается (как показал проведенный нами анализ [46]), главным образом, не в конструктивных или технологических решениях рассматриваемой техники, * а в прочностных параметрах сталей и материалов, в способах качественного изготовления высокопрочных узлов и деталей горношахтного оборудования. В результате истираемость рештаков, прочность стальных цепей и комбайновых траков, надежность гидравлических и механических узлов приводов машин в зарубежных комплексах в три-четыре раза выше, чем в российских. В конечном итоге показатели этих машин по наработке на отказ намного выше, чем у отечественных. А из-за отставания российского угольного и электротехнического машиностроения не удалось создать и серийного отечественного забойного оборудования, работающего на напряжении 3300 В, что позволило бы резко увеличить мощность и надежность электропривода
г
14
горных машин.
В настоящее время экономика страны в целом и в угольной отрасли (как одной из ее составляющих) постепенно стабилизируется. Хотя в угольной промышленности развитие этого процесса идет рывками и неоднозначно. После трех лет заметного прироста угледобычи (1998-2001 гг.), с 2002 г. наступил период стабилизации угледобычи на уровне 250 млн. т и, очевидно, он сохранится на этом уровне еще до 2004 г. Весь прирост угледобычи 2001 г. практически остался невостребованным потребителями, главным образом тепловыми электростанциями. Некоторые экономисты справедливо рассматривают этот процесс как признак перепроизводства угля в стране, обусловленный отставанием в 1998-2001 гг. темпов прироста производства у потребителей угля по сравнению с темпами фоста угледобычи. Причем главный из этих потребителей — РАО ЕС — имеет избыточные мощности тепловых электростанций, а «газовая пауза» в теплоэнергетике (получающей пока без ограничения газовое топливо, более дешевое, чем угольное), продолжится еще примерно 3-5 лет. Это вынужденное продление «газовой паузы»: правительство страны на фоне свободных цен на уголь проводит политику плавного повышения цен на газ, чтобы избежать резких всплесков инфляции.
Вместе с тем, несмотря на возросшее в 2002 г. число убыточных угольных компаний, общую обстановку в угольной отрасли следует рассматривать как стабилизационную, а не стагнирующую. Резко наращивается экспорт угля в дальнее зарубежье (в 2002 г. из 187 млн т добытого в России каменного угля экспортировано 41,5 млн. т или 22%). Активы угольных компаний, оставшихся еще не приватизированными, пользуются спросом. Например, активы ОАО «Воркутауголь» и ОАО «Приморскуголь» активно приобретаются крупнейшей финансовой группой МДМ. Число угольных компаний, близких по своим
15
финансовым показателям к банкротству, по-прежнему велико, но сообщений о фактическом банкротстве нет. В отрасли заканчивается период реструктуризации, характерной только закрытием убыточных шахт, и начинается период санационного структурирования с постепенным обновлением и развитием мощностей. Начало этого периода сегодня отчетливо видно только в Кузбассе, где увеличивается и общий объем добычи, и экспорт угля [112].
В этой сложной рыночной обстановке выиграют те угольные компании, которые в большей степени, чем остальные, смогут воспользоваться преимуществами концентрации горных работ и снижением трудоемкости добычи угля. Автор настоящего исследования отдает себе отчет, что в целом по шахте удельный вес трудоемкости работ на выемочном участке составляет в среднем около 20%, то ееть не является сегодня главным' общешахтным источником роста производительности труда. Причем коэффициент использования машинного времени в КМЗ остается низким. -
Такое положение обусловлено тем, что сегодняшней угольной промышленности достались от старой системы хозяйствования последствия хронического недостатка, длившегося десятилетиями, капитальных вложений (инвестиций) на обновление основных фондов:
- на углубку стволов и своевременное структурирование горного хозяйства шахт с избавлением от продолжения разработки некондиционных (зато вскрытых) запасов;
- на прекращение работы большинства шахт по «временным» технологическим схемам из-за отставания углубки стволов при вынужденном поддержании чрезмерно длинных уклонов или бремсбергов;
- на реализацию проведения вскрывающих и подготовительных выработок увеличенным сечением (от 16 м2 и более) с совершенными
16
крепями и комбайновыми технологиями;
- на обновление парка горных машин и механизмов, степень износа которых сегодня оценивается по самым скромным оценкам в 65-70% (в том числе и механизированных комплексов) и др.
В результате три четверти угольных шахт работают уже более 20 лет без реконструкции и российский шахтный фонд занимает первое место в мире по длине поддерживаемых выработок на тысячу тонн добываемого угля.
Основное направление развития систем разработки и совершенствования горного хозяйства угольных шахт - это всемерная концентрация горных работ за счет увеличения нагрузки на лаву. Это направление — устойчивый и неизменный процесс, таков и зарубежный, и отечественный опыт. При этом количество очистных забоев на щахтах будет неизбежно сокращаться. В идеале это будет «шахта - лава», хотя при еще низкой наработке на отказ отечественных выемочных комплексов сегодня это труднореализуемо.
Чем выше будет концентрация горных работ, тем выше будет и удельный вес трудоемкости очистных работ в суммарной трудоемкости угледобычи по шахте в целом. Поэтому настоящие исследования трудоемкости очистных работ, несмотря на их пока еще малый удельный вес в общешахтной трудоемкости угледобычи, направлены на современную перспективу совершенствования техники и технологии угледобычи. Это важнейший аспект актуальности настоящего диссертационного исследования.
.
17
1.2. Ретроспектива технологических и технических решений в длинном очистном забое
Чтобы оценить динамику изменения уровня механизации операций при отработке пологих угольных пластов длинными очистными забоями, целесообразно рассмотреть ретроспективу научно-технического прогресса в данной технологии угледобычи. Постоянное совершенствование техники и технологии - вплоть до появления комплекса с автоматизированным управлением - является характерным примером последовательном замены ручного труда механизированным путем насыщения очистного забоя новыми механизмами и, как следствие этого, проявления технологических скачков в показателях по технологии в целом. Если при этом аргументом научно-технического прогресса взять временной фактор (годы), то его можно разделить на 7 технологических этапов:
I этап - 20-е годы (механизирована одна операция - доставка угля вдоль лавы, уголь разрушается отбойным молотком);
II этап - 30-е годы (в забое появилась врубовая машина и электросверла); *
III этап - 40-е года (с появлением широкозахватного комбайна механизированы тяжелые операции по отбойке и погрузке угля на конвейер);
IV этап - 50-е годы (в забое появились узкозахватные комбайны и струги);
V этап - 60-е годы (появление изгибающихся конвейеров и механизированных комплексов);
IV этап - 70-е годы (самозарубающиеся комбайны); VII этап - 80-е годы (механизирована крепь сопряжения). Все эти этапы можно проанализировать на примере действовавших очистных забоев Донбасса (табл. 1.1). |
