Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по экономике
На правах рукописи
ЛИННИК ВЛАДИМИР ЮРЬЕВИЧ
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С УЧЕТОМ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ
Специальность 08.00.05 - Экономика и управление народным хозяйством (экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами (промышленность)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора экономических наук
Москва - 2012
Работа выполнена на кафедре Экономика и управление в нефтегазовом комплексе ФГБОУ ВПО Государственный университет управления
Научный консультант: доктор экономических наук, профессор Афанасьев Валентин Яковлевич
Официальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор Петровский Евгений Сергеевич доктор экономических наук, профессор Гранин Игорь Владимирович доктор технических наук Мышляев Борис Константинович Ведущая организация ФГБОУ ВПО Московский государственный открытый университет им. В.С. Черномырдина (г. Москва)
Защита состоится 29 декабря 2012 года в 15-00 на заседании диссертационного совета Д.212.049.09 в ФГБОУ ВПО Государственный университет управления по адресу: 109542, г.
Москва, Рязанский проспект, д. 99, Бизнес-Центр, аудитория 211.
С авторефератом и диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Государственный университет управления.
Автореферат разослан л_______________2012 г. и размещен на официальном сайте Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации
Ученый секретарь Диссертационного совета Д.212.049.кандидат экономических наук, доцент Н.Ф. Алтухова I.
Общая характеристика работы
Актуальность исследования. Отличительной особенностью топливно-энергетического баланса России является то обстоятельство, что последние три десятилетия угольная генерация в России развивается значительно более низкими темпами, чем газовая. Кроме того, топливноэнергетический баланс страны ориентирован преимущественно на использование газа. Доля природного газа при выработке тепла и электроэнергии на ТЭС достигла почти 70 %, а доля угля упала до 27 %. Последнее, в совокупности с взятыми Россией на себя международными обязательствами по поставкам газа, резко снижает энергетическую безопасность государства. Затянувшаяся газовая пауза связана с тем, что добываемый в стране уголь неконкурентоспособен по сравнению с природным газом в силу его (угля) высокой себестоимости добычи и больших затрат на транспортировку. В значительной мере, это связано с весьма низким уровнем применяемого в настоящее время на угольных шахтах и разрезах России отечественного оборудования и технологий.
В настоящее время, в условиях истощения запасов природного газа назрела необходимость определить политику государства в продвижении к более рациональной энергетике, основанной на использовании угля при выработке электричества и тепла, ресурсы которого достаточны для обеспечения потребностей экономики России более чем на 500 лет. В этой связи, Энергетической стратегией России на период до 2030 года предусмотрено существенное наращивание объемов добычи угля и замещение им значительной доли природного газа. Однако прогнозирование более чем в 2 раза увеличения объемов добычи угля произведено без должного научного обоснования.
Разработчики Стратегии исходили только из увеличения к 2030 году предполагаемого спроса на уголь со стороны отечественной энергетики, не учитывая изменения показателей сырьевой базы, под которыми в настоящем диссертационном исследовании понимаются: горно-геологические условия залегания угольных пластов; особенности их геологического строения и характеристики разрушаемости; показатели пластов и вмещающих пород, характеризующие безопасность ведения горных работ; качественные характеристики углей и их марочный состав. Кроме этого, увеличение темпов роста добычи угля сопряжено с техническим и технологическим перевооружением горного производства, направления развития которого также необходимо учитывать при разработке стратегии развития отрасли. Для наращивания объемов добычи угля необходимы условия, при которых бы с одной стороны существенно возросла производительность добычных работ на угольных шахтах, а с другой - снизилась себестоимость добываемого угля.
Таким образом, прогноз развития угольной промышленности, немыслим без разработки методологии прогнозирования характеристик сырьевой базы и учета требований к техническому и технологическому уровню угольного производства, что является актуальным не только для угольной отрасли, но и в целом для энергетического комплекса России.
В научном плане речь идет об исследовании, имеющим двоякую направленность. С одной стороны, необходимо разработать методику и средства, позволяющие оценивать и прогнозировать показатели сырьевой базы, а с другой, сформулировать требования к техническому и технологическому уровню угольного производства, обеспечивающего требуемые объемы добычи в прогнозируемых условиях эксплуатации.
Степень научной разработанности проблемы. Вопросам прогнозирования Российской экономики и, в частности, энергетического комплекса страны посвящены научные труды таких ученых как Р.Н. Андреасяна, А.А. Арбатова, А.Б. Брагинского, Г.Г. Вахитова, А.Н. Дмитриевского, В.М. Капустина, А.А. Конопляника, А.Э. Конторовича, Н.П. Лаверова, А.М. Мастепанова, Е.С. Петровского, В.А.
Язева и других не менее известных ученых. Большой вклад в разработку проблем развития ТЭК России внесли ученые-практики: В.Ю. Алекперов, С.В. Алафинов, Ф.Т. Ахмедов, В.Л. Богданов, П.В. Семенов, Ю.П. Трутнев, Н.А. Цветков и другие.
Научные аспекты настоящего диссертационного исследования, помимо трудов вышеперечисленных ученых, формировались на основе изучения, критического анализа и переосмысления методических и практических подходов, изложенных в трудах российских ученых-угольщиков И.В. Гранина, В.Г. Гридина, Н.К Гринько, В.Е. Зайденварга, А.В. Корчака, Г.Л. Краснянского, Ю.Н. Малышева, Б.К.
Мышляева, А.В. Харченко, Б.К. Яновского и др.
Отмечая большие заслуги вышеперечисленных исследователей в разработке и развитии теории и практики прогнозирования российской угольной промышленности, вместе с тем следует отметить, что в них не учитывались факторы, связанные с показателями сырьевой базы и развитием угольного машиностроения, которые в существенной мере влияют на производительность подземной добычи угля, условия безопасности горных работ и, в конечном счете, на объемы добычи угля.
Таким образом, целью данного диссертационного исследования является теоретическое обоснование методологии прогнозирования подземной добычи угля на основе оценки показателей сырьевой базы угольной промышленности с учетом требований к техническому и технологическому уровню горного производства и, на этой основе, разработка основных направлений развития подземной добычи угля в объемах, предусмотренных Энергетической стратегией России на период до 2030 года.
Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи исследований:
- анализ существующего экономического состояния угольной промышленности России;
- определение системы факторов, влияющих на формирование прогноза развития подземной добычи угля и разработка структурной схемы их взаимодействия;
- выявление показателей сырьевой базы подземной разработки угольных месторождений, влияющих на эффективность добычи угля и разработка типизаций угольных пластов на их основе;
- оценка техническо-экономического уровня горно-шахтного оборудования;
- оценка технологического уровня подземной разработки угольных месторождений;
- разработка методологии, математической модели, базы данных и информационной системы для прогнозирования подземной добычи углей различных марок, с учетом показателей сырьевой базы;
- разработка мероприятий по развитию технического и технологического обеспечения подземной добычи угля, обеспечивающего заданные Энергетической стратегией России объемы подземной добычи угля.
Объектом исследования является угольная промышленность России и, в частности, подземный способ добычи, которым в настоящее время добывается наиболее ценные сорта угля, идущие на энергетику и металлургию и который, по сравнению с открытым, является более опасным и капиталоемким.
Предметом исследования являются факторы, влияющие на развитие подземной разработки угольных месторождений и их характеристики, обеспечивающие объемы добычи угля, намеченные Энергетической стратегией России на период до 2030 года.
Хронологические рамки исследования включают период от 1985 года прошлого века до конца 2011 года, т. е. охватывают период реструктуризации угольной отрасли, ее кризиса и становления. При этом особое внимание уделялось периоду последнего десятилетия, когда, по сути, завершилась приватизация угольной промышленности.
Теоретической и методологической основой диссертационной работы явились теоретические и фундаментальные исследования отечественных ученых в области прогнозирования экономики страны и проблем топливно-энергетического комплекса, стратегического планирования и управления, информатики и инструментария, используемого при разработке баз данных. Решение поставленных задач основывается на использовании методов сравнительного, факторного, экономического анализов и прогнозирования. При обработке и анализе статистических и экспериментальных данных использовались методы математической статистики и регрессионного анализа.
Информационной базой исследований являются: Энергетическая стратегия России на период до 2020, Энергетическая стратегия России на период до 2030 года; Долгосрочная программа развития угольной промышленности на период до 2030 года; ежегодно издаваемые ООО Росинформуголь аналитические таблицы о работе угольной промышленности России; планы и паспорта горных работ, программы развития угольных шахт; научные отчеты институтов (ННЦГП ИГД им. А.А. Скочинского, КузНИУИ, НИИОГР, ПечорНИИПроект) с изложением материалов о характеристиках разрушаемости угольных пластов и физико-механических свойств вмещающих горных работ; фактический материал по изучаемой проблеме, опубликованный в научных статьях и монографиях; экспериментальные данные, полученные автором в ходе выполнения настоящей диссертационной работы.
При подготовке данной диссертации были использованы материалы научных отчетов по теме НИР Разработка направлений развития угольной промышленности в условиях реализации энергетической стратегии России на период до 2030 года, выполняемой по контракту с Министерством образования и науки в рамках федеральной целевой программы Научные и научнопедагогические кадры для инновационной России на 2009-2013 годы, в которых автор являлся ответственным исполнителем.
Научной новизной проведенного исследования является разработка методологических подходов к прогнозированию подземной добычи угля в России на среднесрочную и долгосрочную перспективу, учитывающих:
- показатели сырьевой базы угольной промышленности, характеризующие горногеологические условия залегания угольных пластов, их характеристики разрушаемости и марочный состав, условия безопасности ведения горных работ;
- состояние и перспективы развития подземной угледобычи с точки зрения обеспеченности ее ресурсной базы на среднесрочную и долгосрочную перспективу;
- модель и методику для оперативной и прогнозной оценки подземной добычи углей различных марок на основе показателей сырьевой базы и требований к техническому и технологическому обеспечению угольной отрасли.
В рамках проведения исследования получены следующие наиболее значимые научные результаты:
1. Установлены взаимосвязи технико-экономических показателей работы угольных шахт.
2. Разработана структурная схема взаимодействующих между собой систем факторов, влияющих на эффективность подземной добычи угля.
3. Разработана классификация угольных пластов по степени их технологической пригодности для разработки.
4. Разработана экономико-математическая модель для определения стоимостных затрат, связанных с уменьшением производительности добычных машин и увеличением энергоемкости добычи угля из-за отказов забойного оборудования, которая легла в основу отраслевой инструкции по определению области рационального применения различных типов исполнительных органов угледобывающих машин.
5. Разработаны критерии оценки горных машин, с помощью которых выполнен сравнительный анализ их техническо-экономического уровня и дана комплексная оценка эффективности применения горно-добывающего оборудования.
6. Установлены корреляционные зависимости показателей эффективности применения угледобывающих комбайнов от характеристик, определяющих горно-геологические условия их эксплуатации.
7. Уточнена методика технико-экономической оценки технологических схем разработки угольных пластов.
8. Разработана методология, математическая модель, база данных и информационная система для оперативной и прогнозной оценки объемов добычи углей различных марок, с учетом показателей сырьевой базы;
9. Разработаны направления развития технического и технологического обеспечения подземной добычи угля.
Практическая значимость диссертационной работы заключается в:
- разработке базы данных показателей сырьевой базы подземной добычи углей для оперативной и прогнозной оценки условий безопасности ведения подземных горных работ, горногеологических условий залегания угольных пластов, их характеристик разрушаемости, объемов добычи угля различных марок с учетом их качественных характеристик, на которую Роспатентом выдано Свидетельство об официальной регистрации базы данных для ЭВМ 2012-620-4 от 21.05.2012;
- создании программы для ЭВМ Выбор средств выемки угольного пласта на основе установления характеристик его разрушаемости, на которую Роспатентом выдано свидетельство об официальной регистрации N 990896 от 10.12.1999 г;
- разработке направлений развития подземной добычи угля, обеспечивающих объемы его добычи, определенные Энергетической стратегией России на период до 2030 года.
Внедрение и апробация результатов исследования. Научные и практические результаты выполненных исследований нашли свое отражение при выполнении в Государственном университете управления шести этапов научно-исследовательской работы Разработка направлений развития угольной промышленности в условиях реализации энергетической стратегии России на период до 2030 года (номер Государственной регистрации 01201057072), выполнявшейся по Государственному контракту № 02.740.11.0724 от 5 апреля 2010 г. с Министерством образования и науки в рамках федеральной целевой программы Научные и научно-педагогические кадры для инновационной России на 2009-2013 годы. Результаты выполненных исследований используются Министерством образования и науки российской Федерации для определения приоритетных направлений при финансировании научноисследовательских и проектно-конструкторских работ и ООО Управляющая компания Шахтострой для стратегического планирования работ по строительству шахт в России. База данных условий безопасности ведения подземных горных работ, горно-геологических условий залегания угольных пластов их характеристик разрушаемости, объемов добычи угля различных марок с учетом их качественных характеристик передана Министерству энергетики для оперативной и прогнозной оценки добычи угля подземным способом. Отраслевая инструкции по выбору шнековых исполнительных органов очистных комбайнов, утвержденная Генеральным директором компании Росуголь, используется энерго-механическими службами шахт для выбора типа исполнительного органа применительно к конкретным условиям эксплуатации.
Результаты исследований, полученные при выполнении данной работы, использованы в Государственном университете управления при корректировке учебных программ для студентов, обучающихся по специальности Международный топливно-энергетический бизнес, и чтении лекций по дисциплинам Технологические основы топливно-энергетического комплекса и Разведка и использование топливных ресурсов, а также при разработке новой образовательной программы Менеджмент организации топливно-энергетического комплекса по направлению Менеджмент для подготовки бакалавров по курсу Основы добычи, транспорта и использования угля.
Основные результаты диссертационной работы на различных этапах исследований были доложены, обсуждены и опубликованы в сборниках статей международных и всероссийских научно-практических конференциях, в том числе: Научный симпозиум Неделя горняка (Москва, 2012 г), 22-й международной конференции л22nd World Mining congress and expo (Стамбул, 2011 г.), Всероссийской конференции молодых ученых Реформы в России и проблемы управления - 2011, 16-й Всероссийской научно-практической конференции Актуальные проблемы управления - 2011.
Публикации. Результаты исследований автора диссертации изложены в 42 публикациях, в том числе в трех монографиях, общим объемом 34 п.л., из которых лично автору принадлежит 32 п.л. Основные положения диссертационной работы нашли свое отражение в 24 научных статьях в рецензируемых журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией (ВАК), общим объемом 21 п.л.
Структура работы определяется целью и поставленными задачами исследований. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованных источников, приложений. Работа содержит 303 страницы основного текста, 8 приложений, 100 таблиц, рисунков, библиографический список включает 110 наименований использованных источников.
II. Основное содержание работы
1. Дана общая характеристика угледобычи в России, оценено состояние шахтного и карьерного фондов, дан анализ сырьевой базы отрасли, определены технико-экономические показатели работы угольной промышленности.
В отечественной угольной промышленности, по состоянию на 01.01. 2012 г., действовало 211 угледобывающих предприятий, в том числе 130 разрезов и 81 шахта, которые, в общей сложности, добыли в 2011 году порядка 336 млн. т. угля.
Действующие шахты и разрезы на территории России размещены неравномерно. В европейской части добычу ведут всего 15 шахт и 3 разреза. Значительное количество шахт и разрезов расположено в Западной Сибири в Новосибирской и Кемеровской областях. В Восточной Сибири находятся 1 шахта и 27 разрезов, размещенных во всех субъектах этого региона. Угли КанскоАчинского угольного бассейна разрабатывают 7 разрезов. Как правило, это крупные разрезы, добывающие энергетические угли, имеющие особое значение для обеспечения топливом и населения Восточной Сибири и Дальнего Востока. Из 37 разрезов расположенных на Дальнем Востоке угли Южно-Якутского бассейна разрабатывают 5 разрезов. В Якутии находятся 10 разрезов, а на Сахалине и Приморье находятся 12 и 6 разрезов, соответственно. За полярным кругом свою производственную деятельность осуществляют 2 разреза: Юньягинский и Кайерканский.
По сравнению с 2000 г. общая добыча угля к 2011 г. увеличилась на 62,1 млн. т. или на 19,4 % (см. рисунок 1). Причем, прирост произошел как за счет увеличения добычи угля подземным способом, так и открытым. Прирост достигнут, в основном, за счет увеличения объемов добычи угля в Сибирском (Западная Сибирь) и Дальневосточном Федеральных округах. Рост добычи угля произошел, главным образом, за счет каменных углей, на которые приходится две трети от общего объема угледобычи в России. Общее увеличение добычи каменных углей в целом по России на 82,4 млн. т.
произошло, главным образом, за счет роста производства угля на предприятиях Кузбасса и Восточной Сибири. Удельный вес добычи угля в Кузбассе в общей добыче угля по России вырос с 43,9 % до 60,2 %. Добыча бурых углей за этот период несколько снизилась и стабилизировалась (за исключением 2009 года) на уровне 70-75 млн. т., что явилось следствием снижения спроса на данные угли. Также стабильна и динамика добычи антрацита.
Доминирующее положение Кузнецкого бассейна в добыче угля определилось, прежде всего, наличием значительных геологических запасов высококачественных каменных углей, пользующихся большим спросом у потребителей как внутри страны, так и за ее пределами, наиболее эффективных добывающих мощностей по добыче угля и развитой железнодорожной сети. Кроме этого, угольными компаниями Кузбасса проводится политика, направленная на развитие технологии подземной добычи угля с преимущественным использованием механизированных комплексов нового технического уровня.
Рост добычи угля в России в период 2000 - 2011 годов связан с ростом экономики страны и в первую очередь с ростом потребления угля электростанциями и увеличением объема экспорта угля. Причем объемы добычи угля растут темпами, превышающими рост добычи нефти и газа.
Доля подземной добычи угля в общей угледобыче, составляет примерно 35-36 % и составляет около 100 млн. т. ежегодно.
Прогнозные ресурсы углей Российской Федерации составляют порядка 3 928 млрд. т., что свидетельствует о лидирующих позициях России в мире по угольным ресурсам. Однако, несмотря на огромный потенциал прогнозных ресурсов угля, вовлечение их в промышленное освоение в перспективе до 2030 года будет затруднено рядом обстоятельств, в том числе большой отдаленностью разведанных месторождений от экономически освоенных районов, потребителей и транспортных магистралей, а также отсутствием трудовых ресурсов, большой глубиной залегания, превышающей нижнюю экономически обоснованную границу рентабельного освоения.
Запасы угля категории А+В+С1 в Российской федерации, учитываемые Государственным балансом (балансовые запасы) по состоянию на 1 января 2009 года составляют 193 240,8 млн. т., категории С2 - 79 552,3 млн. т., забалансовые - 50 186 млн. т. Большая их часть сосредоточена в Сибирском федеральном округе.
млн т млн т 200 350 326,184,320,182,4 181,8 181,312,307,174,300,298,180 166,284,158,0 300 276,269,257,1253,144,Ев.часть и Урал 131,2127,7 222,140 Западная Сибирь 219,204,113,9 199,194,Восточная Сибирь 193,1183,3 182,2174,Дальний Восток 167,0 166,100 86,83,79,76,1 75,3 75,73,5 73,71,9 167,80 65,107,9 108,6 107,103,5 104,101,7 100,95,93,90,86,135,34,34,4 32,4 32,4 32,31,3 32,28,27,40 26,Всего Подземный способ 24,9 24,5 Открытый способ 26,25,6 25,9 25,8 25,24,3 24,20,19,0 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 2008 2009 2010 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 20млн т млн т 350 350 350 3326,6 326,3312,6 312,307,5 307,300,6 300,298,3 298,300 300 300 3284,1 284,276,5 276,269,3 269,3 257,3 257,257,9 244,3 244,0 257,253,4 241,253,4 240,6 240,4 239,233,228,250 223,0 250 250 2214,209,206,0 207,204,196,189,1 190,176,200 Всего 200 200 2170,161,Каменный Всего Бурый Энергетический 150 150 150 1Антрацит Коксующийся 86,83,1 81,79,74,7 74,8 75,100 73,3 1100 74,4 170,2 71,3 72,67,6 69,1 69,5 69,66,64,63,1 62,61,0 61,50 50 10,1 9,7 9,3 8,1 7,9 8,9,3 9,7 9,9 9,6,0 0 2000 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 2008 202000 г. 2001 г. 2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 2008 20Рисунок 1 - Динамика добычи угля в России в период с 2000 по 2011 гг.
Запасы угля разведаны в основном до глубины 600-700 м. от поверхности земли, а в Ростовской области (Восточный Донбасс) до глубины 1500 м и более.
По марочному составу балансовые запасы угля распределяется следующим образом. В запасах промышленных категорий (А+В+С1) преобладают бурые угли, составляющие 52,4% от суммарных запасов по России. На долю каменных приходится 44,1%, антрацитов -3,5%. В запасах каменных углей преобладают угли марок Д, Г, Ж, Т, которые соответственно составляют 22,9, 13,7, 12,8, 9,3% от суммарных разведанных запасов каменных углей по России. Балансовые запасы коксующихся углей категории А+В+С1 составляют 20,5% от всех запасов или 46,6% от запасов каменных углей и сосредоточены они в основном в Сибирском федеральном округе Ч 80,3%.
Наибольшие запасы особо ценных марок каменных и коксующихся углей залегают на значительной глубине и поэтому могут добываться только подземным способом. Напротив, 92,5% запасов бурых углей предназначены для добычи открытым способом.
На территории России в освоение вовлечены 12,2% балансовых запасов угля категории А+В+С1, в том числе на 91 строящемся предприятии (1,8%), на 334 подготовленных к освоению участках (40,7%), 45,3% разведанных запасов угля не подготовлены к освоению и находятся на перспективных для разведки участках.
Запасы углей, учтенные Государственным балансом, разделены на распределенный и нераспределенный фонды. К распределенному фонду отнесены запасы угля участков недр, предоставленных в пользование для целей разведки и добычи. Запасы угля участков недр переданных для геологического изучения отнесены к нераспределенному фонду. Из общего количества учтенных запасов угля в распределенном фонде числятся 15,4%, причем 79,1% этих запасов находилось на 109 действующих шахтах и 178 разрезах, 11,4% - на 90 строящихся объектах, 7,9% на резервных участках, а остальные запасы (1,9%) на разведываемых объектах.
Согласно разработанной долгосрочной программе развития угольной промышленности России на период до 2030 года, в таблице 1 приведена динамика и оценка спроса на российские угли, откуда видно, что прогнозируемый спрос на уголь внутренним потребителем существенно ниже уровней содержащихся в Энергетической стратегии России на период до 2030 года. Последнее связано с вероятностью сохранения тенденции ограниченного ввода новых электрогенерирующих мощностей на угле, по сравнению с параметрами Генеральной схемы размещения объектов электроэнергетики России до 2020 года с учетом перспективы до 2030 года.
Таблица 1 - Динамика и оценка спроса на российские угли, млн. т.
Годы Направления использования 2007 2008 2009 2015 2020 2025 20(факт) (факт) (факт) ТЭС 91,6 108,3 91,6 110 105 115 1Нужды коксования 44,3 42,5 37,5 42 42 40 Ком.-быт, население, АПК 26,3 25,9 24,4 20 18 16 Прочие 29,7 24,4 23,0 20 30 40 в т.ч. глубокая - - - - - 10 переработка Экспорт 98,6 101,2 107,4 140 150 155 1в т.ч. энергетические 88,6 87,6 94,1 115 115 115 1Коксующиеся 10 13,6 13,3 25 35 40 Всего - ресурсы угольной 289,8 302,3 283,9 327 350 365 3продукции Оценивая в целом состояние угольных ресурсов Российской Федерации, следует отметить его как удовлетворительное. Однако при достаточно высоких объемах балансовых запасов углей, величина благоприятных для освоения запасов невелика, а степень их разведанности - низкая.
Технико-экономический уровень развития угольной промышленности России оценивался на основе фактических данных о работе шахт и разрезов отрасли за последние 10-15 лет. Анализ данных (см. рисунок 2), позволил сделать следующие выводы:
В среднем по шахтам В среднем по разрезам В среднем по шахтам В среднем по разрезам 400 250320032150210011500 Годы Годы (а) (б) В среднем по шахтам В среднем по карьерам В среднем по шахтам В среднем по разрезам 1800 181600 161400 141200 121000 10800 8600 6400 4200 20 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 20Годы Годы (в) (г) Рисунок 2 ЦИзменение технико-экономических показателей работы угольных шахт и разрезов по годам эксплуатации труда рабочего, т рабочего по добыче угля, руб Среднемесячная заработная плата Среднемесячная производительность Отпускнаяя цена угля, руб/т Себестоимость добычи 1 т. угля, руб 1. Производительность комплексно-механизированных очистных забоев существенно выше, чем в целом по отрасли, однако ее средний уровень до настоящего времени все еще значительно ниже, чем в передовых угледобывающих странах (США, Германия).
2. Начиная с 1995-1996 гг., с ростом производительности шахт и разрезов увеличивается производительность труда шахтеров и связанный с ней уровень заработной платы. Вместе с тем видно, что, при примерно равном уровне заработной платы, производительность труда рабочих на разрезах примерно в 3 раза выше, чем на шахтах.
3. В последнее десятилетие отмечается устойчивый рост себестоимости добычи угля на разрезах и, особенно, на угольных шахтах, что негативным образом отражается на отпускных ценах на уголь. Уровень себестоимости угля на шахтах существенно (в 1,6-1,9 раза) выше, чем на разрезах, что объясняется более сложными условиями эксплуатации на угольных шахтах и связанными с этим затратами на обеспечение требований безопасности ведения горных работ и другими факторами.
4. С ростом себестоимости закономерно возрастает и отпускная цена на угль, уровень которой в среднем по отрасли на шахтах несколько выше, чем на разрезах. Связано это с тем, что на разрезах в основном добывают малоценные сорта бурого угля.
Оценка состояния шахтного фонда показала, что по сравнению с 2000 годом он претерпел существенные изменения. Из 120 действующих тогда шахт подавляющее их большинство (96) работали с годовой производительностью до 1200 тыс. т. Они добывали 44,0% подземной добычи.
ишь 24 шахты обеспечивали производительность более 1200 тыс. т. в год, обеспечивая 56% всей добычи угля. К 2011 г. картина резко изменилась. Уже 32 шахты работают с производительностью более 4000 тыс. т. угля в год, а 14 с производительностью 1000-1800 тыс. т. Решающее воздействие на рост производительности очистного забоя оказало влияние уровень его механизации и существенное обновление за последнее десятилетие основных фондов. Косвенным подтверждением вышесказанному является также структура объемов добычи угля. Так, если в 2000 году из очистных забоев было добыто 80,0 млн. т. угля, из них добыча из комплексно механизированных забоев (КМЗ) составила 75,0 млн. т. или 93,8% от всей очистной добычи, то к 2011 г объем добычи угля из КМЗ еще больше увеличился и составил около 96 %. По мере наращивания уровня комплексной механизации шахт увеличивается и длина очистного забоя. Так если в 2000 г она составляла в зависимости от угольного бассейна 156 - 187 м, то к концу 2010 г она возросла до 212 - 2м или на 14,4 - 38,0% по отношению к 2000 г.
2. Выполнен анализ системы факторов, влияющих на эффективность подземной добычи угля и разработана структурная схема их взаимодействия.
Реализация комплексной параметрической оценки возможных уровней развития угольной промышленности на перспективный период основывается на сценарном развитии экономики России, т.е. на темпах роста валового внутреннего продукта (ВВП), динамике и масштабах изменения производства электроэнергии, размере снижения энергоемкости ВВП, эффективном использовании угольных ресурсов в различных сферах экономики, рентабельности производства угольных ресурсов. Для осуществления прогноза были отобраны факторы, влияющие на эффективность развития подземной добычи угля, обоснование которых осуществлялось посредством их систематизации, установления веса и влияния на изменение величины прогнозируемого показателя, разработки факторной модели для практического использования.
Оценка значимости показателей (Зj) устанавливалась на основании балльной аналитической зависимости:
(1) Зj = Эj j, где Эj Цстепень влияния изучаемого показателя на эффективность принимаемого решения (незначительное - 1 балл, среднее - 2 балла, значительное - 3 балла); j - вероятность изменения значимости изучаемого показателя (возможное Ч 0,1-0,2; вероятно возможное - 0,5;
маловероятно - 0,8).
Средняя балльная оценка степени значимости изучаемых показателей определялась по формуле:
n ЭЗj (2) j Зjср =, nэ где nэ - число экспертов.
Степень согласованности мнений экспертов об ожидаемом значении показателей устанавливается на основе коэффициента вариации - относительного среднеквадратичного отклонения:
V 100%, (3) K j где 2 - дисперсия оценки ожидаемых значений прогнозируемого показателя:
n (Зi З)2 К j i (4), n К j i где Kj - исследуемый показатель; n - количество показателей.
Расчеты, выполненные по формуле 1, позволили сформировать перечень факторов, оказывающих наибольшее влияние на процесс формирования прогноза добычи угля с учетом состояния сырьевой базы угольной промышленности России. Структурная схема взаимодействия указанных факторов представлена на рис. 3.
Согласно представленной на рис. 3 схеме, процесс формирования прогноза добычи характеризуется следующими параметрами:
1. Группа входных параметров [A], являющихся характеристиками сырьевой базы, включающая три подгруппы:
a) горно-геологические характеристики пластов и характеристики их разрушаемости (A1);
b) условия, характеризующие безопасность ведения горных работ (A2);
c) качественные характеристики угля (A3), в зависимости от которых происходит разделение углей по их марочному составу;
2. Группа регулирующих параметров [Y], описывающих технический уровень оборудования для добычи угля:
a) показатели технического уровня очистного оборудования (Y1);
b) показатели технического уровня проходческого оборудования (Y2).
3. Регулирующие воздействия [X] описывающие технологический уровень ведения очистных и подготовительных (проходческих) работ.
4. Группа выходных параметров [Z], сформированная с учетом совокупного влияния всех вышеперечисленных параметров. Они формируют прогнозные данные по объемам добычи углей различных марок в типовых условиях эксплуатации и технико-экономические показатели горнодобывающих машин, обеспечивающие заданные объемы.
Первичное и наибольшее влияние на объемы добычи угля при прочих равных условиях оказывают параметры угледобывающей техники, в частности угледобывающих комбайнов, на эффективность применения которых влияет огромное разнообразие показателей сырьевой базы, включая:
геологическую и вынимаемую мощность пласта; углы наклона пласта по падению и простиранию;
устойчивость непосредственной кровли и прочность непосредственной почвы пласта; наличие ложной кровли; тяжесть проявления горного давления; сопротивляемость пласта резанию и наличие в нем твердых включений и породных прослоев; наличие геологических нарушений пласта и замещений угля породой; газоносность пласта; систему отработки пласта, длину лав и выемочных столбов; производственная мощность шахты и т.д. В этой связи угледобывающее оборудование для высокопроизводительных КМЗ разрабатывается и выпускается по индивидуальным заказам шахт для конкретных условий эксплуатации. Поэтому для выбора той или иной конструкции машины и объективной оценки его конкурентоспособности необходима система показателей, обеспечивающих наименьший вес затрат связанных с эксплуатацией оборудования в себестоимости угля в заданных условиях.
ВХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ [A] (показатели сырьевой базы) Горно-геологические Условия Качественные характеристики пластов характеризующие характеристики угля и и показатели их безопасность ведения характеристики разрушаемости горных работ вмещающих пород A1 A2 AYXПроцесс формирования прогнозных данных YXZ1 Z2 Z3 Z4 ZВЫХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ *Объем добычи по марочному составу *Объем добычи по типовым условиям применения *Объем добычи по категориям безопасности ведения горных работ *Объем добычи по условиям залегания Рисунок 3 - Схема взаимодействия факторов, влияющих на формирование прогноза развития подземной добычи угля При оптимизации эффективности функционирования (операции) обычно применяют критерий минимума затрат (потерь) или максимума полезного эффекта в результате функционирования технической системы. При этом под эффективностью функционирования понимается не просто способность давать какой-то целевой результат, а именно действенность (результативность) такой способности, соотнесенная с затратами всех видов ресурсов и времени.
Данное положение требует системного подхода к исследованию эффективности функционирования угледобывающих машин, при котором эффективность характеризуется не только полезным эффектом (целевым результатом) но и затратами ресурсов и времени.
Согласно изложенному выше, в качестве обобщенного критерия эффективности применительно к выбору конструкции (из числа существующих) угледобывающей машины и определению области ее рациональной эксплуатации следует принимать удельный стоимостной показатель Су.э, определяющий величину разности между ценой тонны добываемого угля и удельными стоимостными затратами, связанными с применением данной конструкции машины.
Выражение для Су.э в общем случае имеет вид:
технического уровня технического уровня оборудования РЕГУЛИРУЮЩИЕ ПАРАМЕТРЫ Показатели очистного проходческого оборудования Показатели определяющая РЕГУЛИРУЮЩИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ определяющая очистных работ проходческих работ технологический технологический уровень ведения уровень ведения Группа показателей Группа показателей n Cу.э Цуг Суi max, руб / т, (5) i где Цуг - отпускная цена тонны угля, руб/т; Суi - удельные стоимостные затраты, связанные с эксплуатацией и восстановлением работоспособности угледобывающей машины, руб/т; n - количество факторов, по которым определяются стоимостные затраты.
Под эксплуатационными затратами в данном случае понимаются: удельные затраты на электроэнергию; удельные затраты, связанные с расходом деталей и узлов угледобывающей машины при их замене; удельная стоимость устранения отказов (сумма удельных затрат по замене деталей и узлов, транспортировке их к месту восстановления работоспособности машины, ее ремонту); удельная стоимость убытков, связанных со снижением производительности угледобывающей машины при восстановлении ее работоспособности.
3 Выполнен анализ показателей сырьевой базы угольной промышленности, включающих горно-геологические условия залегания угольных пластов, качественные характеристики углей, характеристики разрушаемости и геологического строения пластов, условия безопасности ведения горных работ и др. Обоснован и предложен критерий для интегральной оценки характеристик разрушаемости угольных пластов с которым установлена связь показателей эффективности функционирования угледобывающих комбайнов. Разработана классификация угольных пластов и предложена их типизация по степени пригодности к эффективной разработке.
В период с 2000 по 2010 гг. в отработку были вовлечены более 207 пластов. По состоянию на 01.01.2011 г в разряд рабочих отнесено 209 шахтопластов. Анализ показал (таблица 2), что подавляющее их большинство (69,6%) приходится на полого-наклонные, из которых 40,6 % составляют пласты средней мощности (мощность пласта 1,8-3,5 м), 38,2 % мощные (более 3,5 м) и лишь 4,3% тонкие пласты. Доля крутопадающих (более 45 град.) и круто-наклонных (36-45 град.) пластов в общем объеме разрабатываемых подземным способом составляет 30,4 %. Однако такие пласты разрабатываются исключительно в Прокопьевско-Киселевском районе Кузбасса без применения средств комплексной механизации. Анализ данных о распределении шахтопластов России за последние 10 лет показал, что по всем основным угледобывающим районам наблюдается увеличение геологической мощности пластов. Связано это с тем, что в рассматриваемый период происходило постепенное замещение неперспективных шахт с неблагоприятными горногеологическими условиями новыми шахтами с более мощными угольными пластами.
Таблица 2 - Распределение шахтопластов по мощности и углу падения Количество шахтопластов Мощность пласта, м Угол падения пласта, градус Всего, шт. Удельное участие, % до 35 36-45 свыше до 1.2 12 - - 12 5,1,21-1,8 26 3 5 34 16,1,81-3,5 64 4 17 85 40,более 3,5 45 4 31 80 38,Всего 147 11 53 209 1Удельное участие, % 69,6 5,2 25,2 100 - Максимальная глубина разработки угольных пластов на шахтах России колеблется от 45-метров в Дальневосточном районе до 1200 м. в Восточном Донбассе. Тонкие пласты мощностью до 1,8 залегают преимущественное на значительной глубине, превышающей в среднем 500 м. В основном это шахты Восточного Донбасса и Печерского угольных бассейнов. Напротив, пласты мощностью 1,8 - 3,5 м и мощные залегают в основном на небольшой глубине (от 100 до 400 м) и разрабатываются преимущественно шахтами Кузбасса, Восточной Сибири и Дальнего Востока.
Шахты России работают в весьма неравнозначных горно-геологических и горнотехнических условиях, определяющих уровень безопасности ведения горных работ (таблица 3).
Таблица 3 - Распределение шахт России по категориям газовой опасности Всего Категории шахт по газу Угольные районы шахт нега- I кат. II кат. III кат. сверх- опасные по России зовые кате- внезапным горная выбросам Северный 7 - - 1 1 2 Северо-Кавказский 11 11 - - - - - Урал 1 - - - 1 - Западная Сибирь 59 - 6 9 16 17 Восточная Сибирь 3 - 3 - - - - Дальний Восток 9 - 7 1 - 1 - В целом по России 90 12 16 11 18 20 В целом по России угольные шахты представлены всеми 6-ю категориями по газовой опасности: негазовые, I, II и III категории, сверхкатегорные и опасные по внезапным выбросам угля и газа. Негазовыми являются 13,3 % шахт России, 17,8% отнесены к I категории, и 12,2% - ко II категории. Таким образом, суммарная доля предприятий, осуществляющих добычу угля подземным способом в относительно благоприятных по газовой опасности условиях, практически исключающих необходимость выполнения дегазационных работ, составляет 43,3%. Достаточно стабильной остается группа шахт, отличающихся высокой степенью метаноопасности, представленная шахтами III категории, сверхкатегорными и пластами, относящимися к опасным по внезапным выбросам угля и газа. Их суммарная доля в общем количестве шахт составила 56,7%.
Большинство разрабатываемых пластов (52,0%) имеют повышенную (16-25 м3/т) и высокую (свыше 25 м3/т) природную газоносность, что негативным образом влияет на работу шахты и требует проведения значительных по трудоемкости и капитальным затратам мероприятий по дегазации пластов. Остальные шахтопласты имеют относительно невысокую газоносность (до 15 м3/т), что способствует увеличению уровня технологичности работы очистных забоев.
Очень высоким уровнем газовой опасности характеризуются шахты Кузбасса, на территории которого действуют 19 из 25 в целом по России шахт, опасных по выбросам угля и газа (76,0%), 15 из 19 сверхкатегорных шахт (79,0%). Большинство удароопасных пластов (75,8%) также разрабатывается в Кузбассе. При этом абсолютно все шахты опасны по газу. Наиболее благоприятными условиями по газу отличается Северо-Кавказский регион (Восточный Донбасс), где все 12 шахт являются негазовыми. Высоким уровнем опасности по данному фактору отличаются шахты Северного региона, где доля шахт с высоким уровнем газовой опасности составляет почти 100%.
Природная газоносность пластов в существенной мере определяет также уровень опасности пластов по внезапным выбросам угля и горным ударам. Установлено, что из 208 обследованных шахтопластов 44,7 % не опасны по внезапным выбросам угля. Напротив, 17,8% и 37,5% шахтопластов относятся к угрожаемым и опасным по внезапным выбросам угля соответственно. По опасности проявления горных ударов пласты распределяются следующим образом: 30,9% шахтопластов не опасны, 43,8 % - угрожаемы и 25,2% опасны по горным ударам.
Подавляющее большинство пластов, разрабатываемых в России, являются опасными по взрывам угольной пыли, при этом значительное их количество относится к опасным, склонным и весьма склонным по самовозгоранию угля. Большинство из них также отрабатывается на шахтах Кузбасса, число которых составляет108 или 85,7% от общего по России количества шахтопластов.
Результаты анализа горно-геологических условий залегания угольных пластов легли в основу уточнения ранее предложенной типизации угольных пластов по степени их пригодности к эффективной отработке. В соответствии с ней все пласты делятся условно на высокотехнологичные (рентабельность 20-35%), технологичные (рентабельность 10-25%) и нетехнологичные (рентабельность менее 10% или равная нулю). Характеристика типовых условий по степени пригодности к эффективной разработке приведена в таблице 4.
Анализ показал, что на шахтах, отрабатывающих высокотехнологичные пласты нагрузка на очистной забой составляет более 4000 т/сутки, а технологичные и нетехнологичные пласты - менее 4000 и от 350 до 100 т/сутки соответственно.
Таблица 4 - Характеристика горно-геологических условий залегания угольных пластов с различным уровнем технологичности отработки Группы запасов по тех- Угол паде- Вынимаемая Разрывная Газоносность Опасность по нологичности разра- ния ласта, мощность нарушенность, пласта, м3/т выбросам угля ботки град пласта, м м/га и газа Высокотехнологичные менее 21 1,7-5,0 менее 5,0 менее 15 неопасные Технологичные менее 21 0,9-1,7 и >5,0 менее 5,0 любая угрожаемые 21-35 1,7-5,0 и >5,0 менее 5,0 любая угрожаемые Нетехнологичные более 35 0,9-4,0 до 120,0 любая любая При существующей технологии и технике очистных работ нетехнологичные пласты характеризуются: высокой природной газоносностью 20-25 м3/т; значительной сопротивляемостью пласта резанию (200-300 Н/мм) и малой (0,9-1,4 м) геологической мощностью; опасностью пласта по внезапным выбросам угля и газа.
Далее были проанализированы пласты по управляемости пород кровли, их устойчивости и прочности пород почвы. Анализ показал, что на шахтах Кузбасса преобладают породы кровли средней устойчивости и устойчивые (41%) и прочные породы почвы (57%). Трудноуправляемые породы кровли встречаются в 36% случаев. Ложная кровля на значительной площади (более 30%) встречается в 35 % случаев. В Печорском бассейне наиболее распространены следующие сочетания боковых пород: ТНП - 23,1 %; ТУП - 53,8. Из всего количества шахтопластов, разрабатываемых на шахтах Восточного Донбасса 75 % относится к пластам с труднообрушаемыми породами основной кровли и 75 % пластов с прочной почвой.
Анализ качественных характеристик угольных пластов позволил установить следующее:
1. Бурые угли, сосредоточенные в основном в Челябинском и Дальневосточном районах, которые в отличие от других марок отличаются высокой зольностью (от 25 до 34%), очень высоким содержанием влаги - от 21,5% до 57,6%, достаточно высоким уровнем выхода летучих (от 27% до 45%), низкой теплотой сгорания (от 6683 до 7300 ккал/кг) и повышенным содержанием серы (в основном более 1,2%).
2. Из всего разнообразия каменных углей наибольшее количество их марок представлено длиннопламенными и газовыми углями, а также группой спекающихся и слабоспекающихся углей коксовых марок.
3. Группа длиннопламенных и газовых углей, относящихся к каменным, добыча которых в основном сосредоточена в Кузбассе, характеризуется низким содержанием влаги (от 2,9 до 10,5%), невысокой пластовой зольностью (в основном 5-15%), высоким выходом летучих (от 35 до 49,8%) и соответственно высокой теплотой сгорания.
4. Ценные сорта группы спекающихся и слабоспекающихся углей коксовых марок также в основном добываются в Кузбассе. Их качество характеризуется низким содержанием влаги (от 1,3 до 10,2%) и невысоким содержанием серы (в основном от 0,3 до 0,6%). Выход летучих по данной группе углей составляет от 16,8 до 38,3%.
Значительными ресурсами коксующихся углей располагает также Печорский угольный бассейн. Коксующиеся угли разведаны на Воркутинском и Воргашорском месторождениях. По своему составу они относятся к ценным маркам Ж, реже К и характеризуются средним содержанием золы 14-20%, низким содержанием серы - 0,5-0,7%.
5. Антрациты, добываемые в основном на шахтах Восточного Донбасса обладают самой высокой из всех марок угля теплотой сгорания (от 8000 до 8560 ккал/кг) и очень низким выходом летучих (от 2,8 до 5,8%). В силу этих отличительных особенностей антрацит в основном используется в коммунально-бытовом секторе и в энергетике. Они обладают также низким содержанием влаги, что характерно для каменных углей, достаточно высоким содержанием серы (до 2,6%) и повышенной пластовой зольностью.
Для решения вопросов, связанных эффективной выемкой угля, а также с эксплуатацией угледобывающих машин, необходимо знание ряда показателей, которые характеризуют пласт как объект разрушения. С этой целью учеными в области разрушения угольных пластов предложен ряд показателей (сопротивляемость угля и пласта резанию, крепость породных прослойков и твердых включений и их удельной содержание в пластах, абразивность пласта и др.). Однако исполь зование этих показателей в отдельности, дает оценку пласта лишь по какой либо одной из ее физических характеристик, используемых для решения частных вопросов, связанных с эксплуатацией и оценкой надежности угледобывающих машин. Для определения же требуемых параметров угледобывающих машин и технологий выемки, которые бы обеспечивали заданные объемы добычи угля в прогнозируемых горно-геологических условиях залегания пластов с требуемой производительностью, важно выявить такой критерий оценки угольных пластов, который бы, с одной стороны, интегрально учитывал все влияющие характеристики пласта, а с другой, был бы достаточно чувствителен к изменению каждой из них. Для установления такого критерия был использован способ, сводящийся к тому, что на основе физической модели исследуемого процесса, исходя из инвариантных характеристик свойств пласта, был получен обобщенный показатель, полностью удовлетворяющий предъявленным выше требованиям. Проведенный анализ и выполненные расчеты показали, что в качестве обобщенной характеристики свойств угольных пластов может быть выбран показатель Аэ, представляющий собой комбинацию сопротивляемостей пласта резанию Апл и обобщенного показателя содержания и свойств неоднородностей А*, имеющих размерность н Н/мм. Поэтому Аэ был назван показателем эквивалентной сопротивляемости пласта резанию. Для общего случая, когда наряду с чистыми пластами имеют место и пласты сложного строения он равен Аэ = Aпл А* kн, (6) н Для практического использования показателя Аэ, например, для выбора параметров угледобывающих машин, необходимо было изыскать достаточно простой и точный метод расчета коэффициента k, который представляет собой вероятность появления (или долю) внезапных отказов элементов угледобывающих машин при наличии в пласте неоднородностей, характеризуемых показателем А*, Н/мм, т.е.
н k 1, (7) где можно рассматривать как вероятность безотказной работы (в смысле появления внезапных отказов) угледобывающих машин при наличии в пласте неоднородностей (вероятность выживания системы).
Как всякая вероятность, равна отношению числа исходов, благоприятных тому, что внезапный отказ не произойдет, к общему числу исходов. Применительно к процессу разрушения угольного массива сложного строения, содержащего помимо угля крепкие породные прослои и твердые включения, возможно предположить Aпл Aуг, (8) А* н где Aпл А - часть показателя Апл, формирующего средние нагрузки на угледобывающей мауг шине, образованная за счет содержания в пласте прослоев и твердых включений. Поскольку известно, что средние нагрузки влияют на постепенные отказы, то они могут рассматриваться как благоприятное событие тому, что внезапный отказ не произойдет. Показатель А*, в данном слун чае, может рассматриваться как сумма событий (как благоприятных, так и неблагоприятных внезапному отказу), связанных с наличием в угольном пласте неоднородностей.
Подставляя в формулу (6) значение коэффициента k, выраженное через (8) и произведя необходимые преобразования, окончательно имеем Аэ Ауг А* (9) н Анализ последнего выражения показывает, что показатель Аэ всегда либо равен A (для уг пластов простого строения), либо больше A, причем тем больше, чем больше неоднородностей уг в пласте и чем больше разница между собственно сопротивляемостями резанию угля и неоднородностей, слагающих угольный пласт. Физический же смысл этого показателя Аэ состоит в том, что он оценивает способность угольного пласта вызывать средние нагрузки, влияющие на посте пенные отказы, характеризуемые показателем A, и пиковые нагрузки, влияющие на внезапные уг отказы элементов угледобывающей машины (характеризуемые величиной А* ) н Для проверки правомерности выбора показателя Аэ в качестве основной характеристики, дающей интегральную оценку прочностных свойств угольного массива, были построены зависимости межремонтного ресурса исполнительных органов угледобывающих комбайнов Rм.ш в функции от Аэ. Проверка значимости взаимосвязи Rм.ш и Аэ, показала, что индекс корреляции зависимости составляет 0,88, а критерии Стъюдента и Фишера составляют соответственно 39,8 и 4,5. Эти данные свидетельствуют о достаточно тесной взаимосвязи показателей, что подтверждает правомерность выбора Аэ в качестве интегральной характеристики свойств пласта.
Далее были выполнены исследования, направленные на установление зависимостей показателей эффективности функционирования угледобывающих комбайнов от показателя Аэ, в результате которых были получены эмпирические выражения, позволяющие рассчитывать:
- среднюю теоретическую производительность при работе комбайна в конкретных условиях эксплуатации по показателю Аэ 3 kмк Нв Вз nоб уг qср ; (10) А0,9 nрл э - максимально возможную теоретическую производительность комбайна 66,2 kмк kp Нв Вз nоб уг qmax ; (11) A1,36 nрл э - техническую производительность комбайна 180 Нв Вз Кмк nоб уг, (12) qтех Vп Тн А0,9 nрл э L где kмк, kр - коэффициенты, определяющие влияние на толщину стружки установленной мощности комбайна Рк (кВт) и радиального вылета резца lр (мм) соответственно; Нв - вынимаемая мощность пласта, м; В3 - ширина захвата исполнительного органа, м; nоб - частота вращения исполнительного органа комбайна, об/мин; - плотность угля, т/м3; nрл - число резцов в линии резания на исполнительном органе; Vп - скорость подачи комбайна, м/мин; L - длина лавы, м; Тн - суммарное время непроизводительной работы лавы за цикл, обусловленное конструкцией и надежностью комбайна, мин.
На рисунке 4 (а) и (б) приведены расчетные зависимости средней и максимально возможной теоретической производительности угледобывающих комбайнов 1К101У, 1ГШ68 и К500 в зависимости от показателя Аэ, анализируя которые видно, что с увеличением показателя Аэ средняя и максимальная производительность комбайнов всех типов гиперболически снижается.
Полученные выражения для определения теоретической производительности комбайна следует учитывать при прогнозировании параметров угледобывающих комбайнов исходя из прогнозных оценок характеристик разрушаемости угольных пластов на период до 2030 г.
Систематизация данных о шахтопластах по особенностям их геологического строения и характеристикам разрушаемости послужила основой для разработки классификации угольных пластов как сред, разрушаемых исполнительными органами угледобывающих комбайнов. В целом классификация базируется на типизации строения пластов в зависимости от наличия в них различных типов породных прослоев и твердых включений, а также разделении пластов по категориям разрушаемости в зависимости от сопротивляемости угля резанию и его хрупко-пластических свойств.
qср, т/мин qm ax, т/мин 7.0 15.6.0 12.5.0 10.4.0 7.3.0 5.2.0 2.1.0 50 100 150 200 250 Aэ, Н/мм 50 100 150 200 250 Aэ, Н/мм (а) (б) Рисунок 4 - Зависимости средней qср (а) и максимально возможной qmax (б) теоретической производительности комбайнов 1К101У, 1ГШ68 и К500 Ю (кривые 1, 2, 3 соответственно) в зависимости от показателя Аэ Описания типовых условий по особенностям строения пластов и разрушаемости приведены в таблицах 5 и 6.
Таблица 5 - Типизация угольных пластов по особенностям геологического строения Группа Обобщенный показатель сложности Характеристики строения пласта содержания и свойств нестроения однородностей А* Н пласта Пласты с чистыми углями и с прослоями углистого аргиллита или (и) ар0 гиллита с сопротивляемостью резанию Апп<200 Н/мм или (и) с раздробленными твердыми включениями удельным содержанием до 1% 2,Пласты с прослоями аргиллита или (и) углистого аргиллита, или (и) 1 1алевролита с 200<Апп400 Н/мм или (и) с раздробленными твердыми вклю- чениями содержанием более 1%, или не раздробленными и консолидирован34,ными - до 2,5 % Пласты с прослоями алевролита, известняка и песчаников с Апп>44 4Н/мм или (и) не раздробленными твердыми включениями содержанием бо- лее 2,5% и консолидированными любого содержания 39,Таблица 6 - Типизация угольных пластов по разрушаемости Категория разрушаЗначение показателей сопротивляемости угля резанию Aуг (Н/мм) и степени его емости хрупкости Е I Вязкие угли (Е<2.1) с Aуг <150 или хрупкие с Aуг < 2II Вязкие с Aуг = 151 - 240 или хрупкие с Aуг = 201 - 3III Вязкие с Aуг > 240 или хрупкие с Aуг > 3Кроме типизаций по особенностям строения и разрушаемости все пласты по назначению были разделены на подлежащие рассортировке и обогащению и рядовые угли.
Для решения прикладных задач, используется матрица (таблица 7), каждое окно, которой соответствует определенным условиям по разрушаемости и может приниматься в качестве классификационного показателя.
Таблица 7Ц Классификация угольных пластов по сложности геологического строения и характеристикам разрушаемости угольных пластов Группы сложности геологического Категории разрушаемости пласта строения пласта I II III 1 1-I 1-II 1-III 2 2-I 2-II 2-III 3 3-I 3-II 3-III 4. Определены основные показатели работы угольной промышленности РФ в области механизации очистных работ при подземном способе добычи угля. Выполнен анализ и сравнительная оценка технического уровня очистного оборудования и дана комплексная оценка эффективности его применения. Определены основные показатели работы угольной промышленности в области механизации горно-подготовительных работ. Выполнен сравнительный анализ технического уровня и эффективности применения проходческого оборудования.
В таблице 8 приведены значения основных показателей работы очистных забоев за последнее десятилетие.
Таблица 8 - Основные показатели работы очистных забоев шахт Российской Федерации в период 2001-2009 годов Показатели Годы 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 20Добыча подземным спосо- 95,2 86,6 93,2 101,7 103,5 107,9 108,6 104,0 104,3 100,бом, млн. т.* Добыча из КМЗ, млн. т. 81,6 73,0 78,8 85,0 86,2 90,0 91,3 88,1 88,5 87,Количество очистных за- 225 203 183 169 157 149 131 123 122 1боев, всего* Количество КМЗ** 163 151 128 113 104 103 92 85 88 Среднесуточная добыча 1192 1233 1365 1671 1722 1986 2076 2211 2403 26из одного очистного забоя, т.
Среднесуточная добыча 1485 1567 1759 2330 2410 2760 2854 3060 3303 35из КМЗ, т.
*) включая добычу из подготовительных забоев **) на конец года Из таблицы видно, что основной объем подземной добычи угля приходится на забои, оборудованные средствами комплексной механизации очистных работ (КМЗ). Так из 100,8 млн. т подземной добычи угля 87,6 млн. т. приходится на КМЗ, в том числе в Кузнецком угольном бассейне - 65,7 млн. т., Донецком - 4,2 млн. т., Печорском - 11,8 млн. т. Видно также, что при сокращении более чем в два раза количества очистных забоев среднесуточная добыча угля как в целом по забоям, так и по КМЗ возросла в 2,2-2,4 раза.
Рост нагрузки на очистной забой достигнут, в основном, за счет концентрации очистных работ на базе современных средств комплексной механизации. Показатель концентрации очистных работ за 2010 г. составил 0,134 забоев на 100 тыс. т. очистной добычи, а в КМЗ он был доведен до 0,099 очистных забоев на 100 тыс. т. очистной добычи. Таким образом, из одного забоя в среднем за год добывали около 746 тыс. т. угля, а в КМЗ - 1010 тыс. т. угля.
Распределение добычи угля из действующих очистных забоев в зависимости от мощности и углов залегания угольных пластов показало (таблица 9), что более 97 % угля (88 очистных забоев) добывается на полого-наклонных пластах и только около 3 % из круто-наклонных и крутых пластов. При этом доля тонких пластов составляет менее 2 %. Основная добыча приходится на полого-наклонные пласты средней мощности и мощные.
Таблица 9 - Распределение добычи угля из действующих очистных забоев в зависимости от мощности и углов залегания угольных пластов Углы залегания Добыча угля из дей- Удельный вес добычи угля в зависимости от мощности плапласта, град. ствующих очистных ста, м забоев, млн. т.
0,71-1-20 1,21-1,80 1,81-3,50 свыше 3,до 35 88,6 1,67 6,9 47,51 43,36-45 0,2 - - 100 - более 45 2,3 0,11 5,36 22,17 72,Всего 91,1 1,62 6,85 46,98 44,Многообразие горно-геологических условий разработки угольных пластов на шахтах Российской Федерации определило применение различных типов и типоразмеров механизированных комплексов как отечественных, так и зарубежных. Анализ 138 очистных забоев показал, что из общего их количества находившихся в работе, 53 было оборудовано крепями импортного производства.
Еще более высоко присутствие техники зарубежного производства в парке действующих угледобывающих комбайнов, что свидетельствует о низком техническом уровне машин отечественного производства. Из 133 работавших в 2010 г очистных комбайнов 88 приходились на комбайны, изготовленные в Западной Европе (Польша, Германия, Чехия) и США и 18 на комбайны производства Украины, производство которых было начато еще 20-30 лет назад.
На рисунке 5 приведены данные о динамике применения импортных крепей и угледобывающих комбайнов на шахтах России.
Видно, что в последнее десятилетие наблюдается устойчивое увеличение доли забойной техники импортного производства на шахтах России. При этом, если для крепей доля зарубежных к 2010 г составляла около 38% и наметилась тенденция к выполаживанию кривой, то для комбайнов эта доля возрастает и к 2010 г. составила около 80%. В этой связи был выполнен анализ технического уровня и эффективности применения отечественного и зарубежного добычного оборудования. Показатели, характеризующие технический уровень горной машины были объединены в три группы:
(а) (б) 35 30 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 201998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 20Годы Годы Рисунок 5 - Доля механизированных крепей (а) и угледобывающих комбайнов (б) зарубежного производства в общем количестве работающих по годам - технические, включая рациональность и оптимальность конструкторских решений, энерговооруженность, уровень системы управления, соответствие машины условиям эксплуатации, создание безопасных условий работы, удобство управления и обслуживания машины, габариты и масса машины и т.д.;
- технико-экономические, включая производительность и ресурс машины;
- экономические, включая первоначальную стоимость машины и затраты на обеспечение надежности ее работы до исчерпания ресурса.
Первую группу показателей практически невозможно оценить экономически, но эти показатели являются основой обеспечения технико-экономических и экономических показателей, которые следует рассматривать как критерии качества машины, характеризующие его техническое совершенство.
С учетом вышеизложенного, под понятием технический уровень горной машины понимается относительная технико-экономическая характеристика машины по сравнению с применяемой в данных условиях или аналогами-конкурентами, предназначаемыми для тех же условий эксплуатации. В таком понимании технический уровень горной машины - категория экономическая.
В качестве критерия оценки технико-экономического уровня очистного оборудования принята величина удельных затрат на добычу угля, связанных с его покупкой, эксплуатацией и ремонтом в конкретных горно-геологических условиях. Этот показатель является обобщенным, учитывающим производительность, ресурс и затраты на приобретение и обеспечение нормальной работы оборудования. Он позволяет оценивать конкурентоспособность машины по сравнению с другими в конкретных условиях эксплуатации.
Доли, % Доли, % В общем случае удельные затраты на добычу определяются по формуле Цуд Соб 1 аз.ч ат.о RQ,руб/т, (13) где Соб Цстоимость оцениваемого оборудования, млн. руб; RQ - гарантированный ресурс оборудования в объемах добытого угля по горной массе, млн. т; аз.ч;ат.о - доля затрат на запасные части и доля трудозатрат на техническое обслуживание и ремонт от первоначальной стоимости оборудования, соответственно.
Учитывая, то обстоятельство, что ресурс крепи зависит от ее типоразмера и вынимаемой мощности пласта проф. Мышляевым Б.К. его величину предложено рассчитывать по формуле, млн. т, (14) RQ 0,9HmaxlсрLкр 1где Hmax - максимальная конструктивная высота секции крепи, м; lср - средняя длина лав, намечаемых для отработки данной крепью, м; Lкр - общее подвигание крепи до исчерпания ресурса, м; - объемный вес добываемого угля, т/м3.
Суммарные удельные затраты по очистному комплексу определяются из равенства:
Цу.комп.=КY(Цу.к. + Цу.конв. + Цу.кр.), руб./т, (15) где Цу. к., Су.конв, Су.кр. - удельные затраты на очистной комбайн, забойный конвейер и крепь соответственно; КY = - коэффициент, учитывающий стоимость вспомогательного оборудования, его величину предложено принимать для пластов вынимаемой мощности 2,0; от 2,0 до 3,5 и более 3,м равным 1,1; 1,07 и 1,05 соответственно.
Технико-экономический уровень механизированных крепей Для выяснения причин столь значительного объема применения импортных крепей была выполнена оценка эффективности их применения в сравнении с лучшими образцами крепей отечественного производства при работе в различных горно-геологических условиях. Сравнение производилось при эксплуатации примерно в равных условиях по вынимаемой мощности пластов.
При этом для большей объективности сравнивались крепи эксплуатировавшиеся в комплексе только с зарубежными комбайнами. Анализ показал, что при практически одинаковой средней мощности пластов, лавы, оборудованные отечественными комплексами имели среднесуточную нагрузку в 1,13 раза выше по сравнению с польскими и в 2,28 раза ниже, чем английского и германского производства.
Ниже в таблице 10 приведены технико-экономические показатели импортных крепей в сравнении с лучшими отечественными образцами, откуда следует, что стоимость крепей американской и германской фирм JOY и DBT существенно выше, чем крепей аналогичных типоразмеров российского производства. Связано это, прежде всего, с более высокой надежностью американских крепей. Так, если гарантированный ресурс первых в среднем составляет 49,5 и 53,7 млн.
т., то ресурс российских составляет всего от 20 до 25 млн. т.
Таблица 10 - Сравнительные данные о ресурсе и стоимостных затратах при работе отечественных и зарубежных механизированных крепей Страна-производитель Отпускная Ресурс до капитального ремонта Удельные за- Область (тип крепи) цена по металлоконструкциям траты на до- применетыс. руб. тыс. циклов млн. т. бычу, руб/т ния по от-до мощности пласта, м.
Россия (2У-16/33; 4У- от 4846 до 30,0 от 10,0 до 33,2 от 0,29 до 0,34 от 1,6 до 16,5/35; 4У-22/42; 2Ш- 8500 5,26/53; КМ700/800 и КМ1000) Украина (МКД 90Т) 1540 30,0 4,5-7,4 0,23 0,9-1,США (JOY) 16000 50,0-80,0 30,1-88,6 0,30 1,8-5,Германия (DBT) 16800 50,0-80,0 16,7-88,6 0,34 1,0-5,Польша (Fasos 22/45; 6200 30,0 от 9,4 до 28,2 от 0,30 до 0,39 От 1,5 до Tagor; Glinik) 4, Сравнивая крепи по удельным стоимостным затратам на добычу установлено, что, имея значительно более высокую цену и соответственно больший ресурс, удельные затраты на добычу тонны угля при использовании крепей фирм JOY и DBT примерно такие же как и при применении российских крепей сопоставимых типоразмеров 4У-22/42 и 2Ш-26/53 производства Юргинского машиностроительного завода и более, чем в 1,6 раза ниже по сравнению с крепями КМ700/800 и КМ1000. Польские крепи как по цене, так и по ресурсу, а следовательно и по удельным затратам на добычу угля примерно равнозначны российским аналогичных типоразмеров.
Ввиду большой стоимости зарубежных комплексов, применение которых, как показывает практика, не окупается значительным приростом добычи, следует ориентироваться на применение отечественных крепей нового технического уровня.
Технико-экономический уровень очистных комбайнов Обращаясь к рисунку 5б видно, что интенсивность роста объемов применения импортных комбайнов существенно выше, чем механизированных крепей, что свидетельствует о том, что темпы модернизации первых существенно отстают от вторых. Доказательством этому служат данные о сравнительной оценке их технического уровня. Так, например, среднесуточная нагрузка на забой по лавам, оборудованным комбайнами EDW-300/600 фирмы Eickhoff (шахта им 7 Ноября) в 1,7 раза выше по сравнению с отечественным К500Ю.
Сравнение данных по надежности показало (таблица 12), что гарантированный ресурс комбайна К500Ю сопоставим с ресурсом комбайнов производства Украины и Чехии, в 1,6 раза ниже, чем комбайнов польского производства и более чем в 4 раза ниже, чем комбайнов производства США и Германии. Удельные стоимостные затраты комбайна К500Ю в 1,25 раза выше, чем комбайна сопоставимого типоразмера 1КШЭ украинского производства, примерно такие же как при эксплуатации чешских и польских комбайнов, в 1,24 и в1,8 раза ниже по сравнению с комбайнами американского и германского производства.
Большое разнообразие применяемых на отечественных шахтах типов и типоразмеров очистных комбайнов говорит об отсутствии единой технической политики в отрасли, которая должна функционировать в целях обеспечения эффективности и безопасности горных работ. Для этого необходимо разработать и внедрить типовые технические решения на основе технологических схем высокопроизводительной разработки полого-наклонных (до 350) угольных пластов.
Таблица 12 - Сравнительные данные о ресурсе и стоимостных затратах при работе очистных комбайнов различных стран - производителей Страна производи- Отпускная цена с Гарантированный Вынимаемая Удельные затраты тель(тип НДС, млн. руб. ресурс до капиталь- мощность на добычу угля, комбайна) ного ремонта, млн. т пласта, м. руб./т Россия (К500Ю) 36,3 5 1,6-3,5 7,Украина (1К101, РКУ10, от 7,4 до 29,0 от 3 до 5 от 0,78 до 4,3 от 2,5 до 5,2ГШ68Б, 1КШЭ, УКД 200250) США (серияLS) от 84,5 до 180,0 20 от 1,15-4,3 от 4,2 до 9,Германия (серии SL и ЕL от 205 до 328 от 20 до 30 от 1,8 до 6,0 от 10,2 до 13,Польша (серии KGS и от 42,9 до 69,7 от 8 до 10 от 1,4 до5,2 от 5,2 до 7,KSW) Чехия (серия MВ) от 29,4 до 53,3 от 5 до 8 от 1,8 до 5,0 от 5,9 до 6,Технико-экономический уровень забойных конвейеров Из отечественных конвейеров наименьшие удельные затраты на добычу при эксплуатации имеют конвейеры Анжера-34Л, гарантированный ресурс рештачного става которых наибольший по сравнению с другими образцами. Остальные конвейеры в силу их относительно низкого гарантированного ресурса до капитального ремонта сопоставимы по стоимостным затратам с конвейерами производства украинских заводов-изготовителей. Напротив, сравнение отечественных конвейеров с конвейерами ведущих фирм Германии и США показало (таблица 13), что удельные затраты при применении последних в среднем в 1,6 раза ниже по сравнению с российскими. Связано это в основном с высоким ресурсом импортных конвейеров, который в 2,5-7 раз выше ресурса отечественных конвейеров.
Таблица 13 - Сравнительные данные о ресурсе и стоимостных затратах при работе забойных конвейеров различных стран - производителей Тип конвейера, страна про- Приведенная к 200 м Гарантированный ресурс до Удельные затраизводитель цена, млн. руб. капитального ремонта, млн. т ты, руб./т Россия (серия Анжера, Юр- от 81,3 до 146,8 от 3,0 до 8,0 от 22,5 до 27,га 850) Украина (серия СПЦ-) от 42,5 до 75,2 от 2,0 до 2,5 от 21,7 до 30,Польша (серия Rybnik) от 92,2 до 95,7 от 5,0 до 8,0 от 12,0 до 18,США (JOYсерия AFS) 283,8 20,0 14,Германия (DBT серии PF4 и от 244,1 до 315,6 20,0 от 15,8 до 12,НВ) Чехия (CSK 228/732 ) 91,15 5,0 18,Низкие технико-экономические показатели отечественных забойных конвейеров связаны с тем, что:
- фактическая техническая производительность отечественных комбайнов значительно ниже теоретической;
- загрузка конвейера одним комбайном производится неравномерно;
- коэффициент машинного времени (КМВ) конвейера обычно на 5-15% выше КМВ комбайна.
Комплексная оценка эффективности применения в очистного оборудования Для окончательных выводов об эффективности применения отечественного и зарубежного очистного оборудования были выполнены расчеты, с использованием вышеприведенных формул.
Установлено (таблица 14), что при практически равных удельных затратах на добычу угля по крепям и сопоставимых затратах по комбайнам, из за высоких удельных затрат при применении отечественных конвейеров суммарные удельные затраты по всему комплексу российского очистного оборудования существенно выше чем по комплексам производства ведущих зарубежных фирм (DBT, JOY ) и немного ниже по сравнению с украинскими.
Таблица 14 - Комплексная оценка эффективности применения комплектов очистного оборудования Страна производи- Комплект забойного оборудования Удельные затраты на добычу угля, руб./т тель Россия (Юргинский крепь 2Ш-26/53; комбайн К500Ю; кон- 0,34(крепь)+7,26 (комбайн)+25,10 (конвейер)= машзавод) вейер КСЮ - 271 32,Украина крепь КД90Т; комбайн УКД 200-250; 0,23(крепь)+3,92(комбайн)+15,78(конвейер)= конвейер СПЦ - 230 34,Германия (DBT) крепь DBT; комбайн SL500; конвейер 0,34(крепь)+12,3(комбайн)+25,10 (конвейер)= RF4 28,США (JOY) крепь JOY; комбайн 7LS3; конвейер AFS 0,30(крепь)+9,00(комбайн)+14,19(конвейер)= 23,Польша крепь Glinik; комбайн KSW1140E; кон- 0,30(крепь)+6,97(комбайн)+18,44(конвейер)= вейер Rjbnik 25,По данным сравнительного технико-экономического анализа результатов работы комплексов отечественного производства и ведущих западных фирм, выполненного проф. Мышляевым Б.К., было установлено, что, несмотря на более высокий технический уровень импортных комплексов по энерговооруженности, надежности и ресурсу, их применение из-за высокой стоимости, даже без учета затрат на прохождение таможни и транспортировку, приводит в ценах 2004 г к потере шахтами до 30 млн. руб. на каждый млн. т. добытого угля. Расчеты показали, что кроме этого применение импортных машин приводит к следующим потерям при добыче одного миллиона т.
угля: по забойному транспорту - до 14 млн. руб.; очистным комбайнам - до 10 млн. руб.; механизированным крепям - до 7 млн. руб. В 2004 г. шахтами Кузбасса, применявшими зарубежные комплексы, потеряно не менее 0,7 млрд. руб., а общие потери шахт с учетом затрат от применения разнообразного оборудования составили порядка 1,7 - 2,0 млрд. руб. Кроме этого применение импортного оборудования приводит к устойчивой потере рабочих мест в стране. Так, каждый млн. т.
угля, добытый импортным комплексом приводит к потере 120-150 квалифицированных рабочих мест в машиностроении страны в течение одного года. По экспертной оценке в 2004 г. за счет применения в Кузбассе импортной очистной техники потеряно, в первую очередь в Кемеровской области, не менее 3-х тысяч рабочих мест в машиностроении и электротехнической промышленности.
Технико-экономический уровень проходческого оборудования Подготовительные работы (проведение горных выработок различного назначения) на шахтах играют исключительно важную роль, так как позволяют осуществить доступ к угольным пластам, обеспечивают рациональную раскройку шахтного поля и обеспечивают возможность ведения очистной выемки.
В последние годы на шахтах России проводится порядка 531,0 км горных выработок. Из них более 400 км вскрывающих и подготавливающих и около 90 км нарезных, для чего было задействовано от 507 в 2010 г. до 706 в 2001 г. подготовительных забоев и около 300 проходческих комбайнов. Соотношение объема вскрывающих и подготавливающих к общему объему проводимых выработок на шахтах Кузбасса составляют 0,791, Печорского бассейна - 0,865 и Донбасса - 0,643. Последнее свидетельствуют о недостаточном удельном весе вскрывающих и подготавливающих выработок в общем объеме проведения выработок на шахтах Кузнецкого и особенно Донецкого бассейнов, и находится в пределах допустимого уровня на шахтах Печорского бассейна.
Таблица 15 - Динамика изменения объемов удельного проведения подготовительных выработок на 1000 т добычи угля (всего/вскрывающих и подготавливающих) Бассейны Годы, м 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2008 2009 20Минэнерго РФ 8,5 7,5 6,9 6,7 6,3 6,1 5,3 5,7 5,1 5,5,9 5,6 5,3 5,2 4,9 4.8 4,0 4,4 4,0 3,Кузнецкий 11,0 9,8 8,7 7,9 7,1 6,8 5.7 6,3 5,3 5.8,3 7,3 6,8 6,2 5,6 5.3 4,2 4,9 4,2 4,Печорский 3,4 3,3 3,0 2,7 2,6 3,4 3.3 3.2 3,9 3,3,1 2,9 2,6 2,3 2,4 2.9 2,9 2.7 3,4 3,Донецкий 6,6 5,3 5,6 5,1 4,5 3,9 3,8 3,5 4,3 3,3,9 3,1 2,7 3,4 2,9 2,7 2,8 2,7 3,2 2,Анализ динамики удельного проведения вскрывающих и подготовительных выработок за последние 15 лет показал (таблица 15), что как в целом по отрасли, так и по отдельным угольным регионам отмечается снижение объемов проведения выработок приходящихся на 1000 т добычи угля. Исключение составляет Печорский угольный бассейн, где этот показатель достаточно стабилен.
Для проведения горных выработок применяются в основном два способа: комбайновый и буровзрывной (рисунок 6а).
(а) (б) всего забоев 6478 с погрузкой угля и породы 54проходческими 400 2комбайными 3погрузочными машинами 2скреперами 100 вручную 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 20Годы Рисунок 6 - Распределение способов проведения горных выработок на шахтах РФ(а) и динамика удельного веса (в % к общей длине проведения выработок) проведения подготовительных выработок проходческими комбайнами (б) На шахтах Донецкого бассейна основным способом проведения горных выработок является буровзрывной, в Печорском - комбайновый. На шахтах Кузнецкого бассейна комбайновый способ применяется более чем в 60 % проводимых выработках при еще значительном объеме применения буровзрывного способа.
Основу парка проходческих комбайнов составляют комбайны производства Копейского Доли машзавода типов: ГПКС (40%) и КП21 (21%). Так же как и по очистной технике за последнее десятилетие отмечается рост числа импортных проходческих комбайнов, применяемых на шахтах России. Прирост происходит как за счет комбайнов производства Украины (с 84 в 2005 г до 104 в 2010 г), так и комбайнов производства ведущих западных фирм (с 10 до 32).
Эффективность ведения горно-подготовительных работ зависит от темпов проведения подготовительных выработок. Поэтому в качестве характеристики, по которой оценивалась эффективность функционирования проходческого оборудования, наряду с их гарантированным ресурсом и удельными затратами на проходку, была принята величина среднемесячной скорости проходки.
Анализ показал (таблица 16), что среднемесячные темпы проходки выработок зарубежными комбайнами за период их эксплуатации составляют 100,1 м/мес., а на отдельных шахтах колеблется от 55 до 285 м/мес.
При этом наивысшей производительности комбайны достигают на 2-ой год работы, что свидетельствует о низком уровне организации труда и сервисного обслуживания. Приведенные данные свидетельствуют о том, что как отечественные, так и зарубежные проходческие комбайны Таблица 16 - Эффективность применения проходческих комбайнов зарубежных фирм на шахтах РФ Комбайн (фирма, страна) Количество комбай- Пройдено всего, м Среднемесячное понов в работе двигание, м Joy 15 58537 От 41, до 285,3 1911 213,MD1100, Dosko Eickhoff 3 1026 От 55 до 15 2521 От 45,7 до 126,Серия АМ50z, Альпине- Майнер П-110 (Украина) 18 9102 93,КСП-32, КСП-33 (Украина) 10 3089 64,используются, в основном, еще недостаточно эффективно. Средние темпы проведения выработок комбайнами не достигли рациональной величины, которая должна быть не менее 200 - 300 м/мес.
При этом в среднем за год для обеспечения необходимого фронта очистных работ надо проходить более 4 км всех выработок и более 3 км вскрывающих и подготавливающих. Причиной тому являются несовершенные технологические схемы, планирование и организация работ.
В таблице 17 приведены сравнительные данные о некоторых технико-экономических показателях проходческих комбайнов различных стран производителей, из анализа которых видно, что по заявленному производителями гарантированному ресурсу проходческие комбайны среднего типа российского производства аналогичны комбайнам производства Украины и уступают комбайнам АМ75 и MD1100 производства Австрии и Англии Таблица 17 ЦТехнико-экономические показатели проходческих комбайнов Страна производитель, тип Отпускная Гарантированный Предел проч- Типоразмер Удельные комбайна цена с ресурс, тыс. м3 ности на сжа- комбайна по затраты, НДС, млн. тие породы, весу руб./мруб.
, Мпа сж Россия (1ГПКС 01), 10,024, 110 70 легкого типа 91,Россия (КП 21 00) 19, 980 120 100 среднего 166,Украина (П110.01, КСП32.01, 25,1- 27,8 120 100 среднего 209,2КПД) 231,Австрия (АМ50) 43,5 150 50 легкого 290,Австрия (АМ75) 72,65 150 75 среднего 483,Австрия (АМ105) 130,5 200 105 тяжелого 652,Англия (DoskoMD1100) 53,12 150 н.д. среднего 354,Отличительной чертой отечественных комбайнов является их низкая цена и соответственно низкие удельные затраты на разрушение 1 м3 горной породы. Если по сравнению с комбайнами производства Украины удельные затраты при применении комбайна среднего типа КП21 в среднем ниже в 1,3 раза, то по сравнению с АМ75 и MD1100 - в 2,9 и 2,1 раза соответственно. Последнее, по-видимому, и явилось причиной широкого распространения на шахтах России морально и технически устаревших комбайнов 1ГПКС и КП21 (61%) по сравнению с комбайнами ведущих зарубежных фирм.
Увеличение темпов проведения горных выработок станет возможным на основе внедрения прогрессивной технологии, более надежных и производительных отечественных проходческих комбайнов, в том числе нового технического уровня, комплекcного использования проходческого оборудования в сочетании со скребковыми, ленточными конвейерами, монорельсовыми и напочвенными дорогами, средствами механизации вспомогательных и такелажно-транспортных работ, пакетно-конвейерной доставки материалов.
5. Дана оценка технологического уровня подземной разработки угольных месторождений. Проанализированы технологические схемы отработки угольных пластов с применением механизированных комплексов. Выполнен технико-экономический анализ различных вариантов комплектации очистного оборудования. Определено влияние длины лавы и столба на технико-экономические показатели работы КМЗ и обоснованы размеры выемочных штреков.
Выполненный анализ технологического уровня подземных работ на шахтах основных угольных регионах России позволил выявить общие тенденции, которые состоят в следующем:
1 Принятые на шахтах раскройка шахтного поля и планировочные решения во многом определяют последующие варианты подготовки угольных пластов к их отработке и системы разработки, выбор которых зависит от горно-геологических условий, среди которых важное значение имеет угол падения пласта. При прочих равных условиях определяющим для выбора наиболее рационального способа подготовки угольного пласта и его варианта в конкретных горногеологических условиях является показатель возможной длины выемочного столба.
2 До недавнего времени основным способом подготовки угольных пластов с углами падения менее 10 являлся погоризонтный. В настоящее время он применяется только в 5 % в двух вариантах - с отработкой выемочных столбов по восстанию и падению. Первый вариант применяется на пластах мощностью до 1,8 м в условиях их большой обводненности и имеет меньшее распространение по сравнению со вторым вариантом. В настоящее время основными способами подготовки шахтных полей при разработке полого-наклонных (до 35) угольных пластов являются панельный, который применяется в вариантах двукрылой и однокрылой панели. Двукрылая панель (уклонная или бремсберговая) функционирует с односторонней или двусторонней отработкой ярусов в нисходящем или же восходящем порядке. Однокрылая панель (уклонная или бремсберговая) функционирует с отработкой ярусов в нисходящем и восходящем порядке.
3 Основной системой разработки угольных пластов на шахтах России является столбовая в варианте длинные столбы, удельный вес которой (по объему очистной добычи) составляет около 90%, 4 Принятые на шахтах пространственно-планировочные решения формируют структуру и определяют протяженность горных выработок. Установлено, что около трети всей протяженности вскрывающих и подготавливающих выработок приходится на уклоны и бремсберги, что говорит о сложности шахтной инфраструктуры. Данное заключение к тому же подтверждается относительно высокой удельной протяженностью вскрывающих и подготавливающих выработок на 1000 т годовой добычи подземным способом, которая составляет порядка 56 м. Поэтому необходимо изыскивать для конкретных горно-геологических условий наиболее рациональные способы подготовки и системы разработки, определяющие эффективность и безопасность подземной угледобычи.
Был выполнен анализ технологических схем разработки угольных пластов, позволивший выявить основные тенденции в их развитии, которые состоят в следующем:
1 По бесцеликовой технологии (сплошная система разработки) на шахтах России добывается немногим более 30% от общей подземной добычи угля. Только на шахтах Печорского бассейна в последние годы не наблюдается заметного снижения объема применения бесцеликовой технологии, в то время как на шахтах Кузнецкого бассейна по бесцеликовой технологии работает всего лишь около 24% забоев от их общего числа. Повсеместный переход на выемку угля с оставлением целиков угля сопровождается ростом потерь угля в недрах, что необходимо учитывать при ориентации на данную технологию.
2 Отработка полого-наклонных угольных пластов на шахтах России производится, в основном, длинными столбами по простиранию, падению и восстанию. На отдельных шахтах Кузнецкого бассейна мощные пласты разрабатываются наклонными слоями, главным образом по системе слой-пласт.
3 Параметры столбов (длины столба и очистного забоя) определяются сложившейся на шахтах инфраструктурой, включая и пространственно-планировочные решения. Наметилась тенденция увеличения длины столба и очистного забоя. Длины очистных забоев, в большинстве своем, превышают значения, предусмотренные технологической характеристикой применяемых комплексов, что стало возможным в результате создания и внедрения более надежных и эффективных забойных конвейеров. Средняя длина одного очистного забоя на шахтах РФ составила по всем забоям, включая забои на круто-падающих пластах, 164 м, в том числе на шахтах Кузнецкого бассейна - 148 м, Печорского бассейна - 236 м, Донбасса - 216 м. Длина лав высокопроизводительных забоев находится в пределах 170 Ц300 м, что существенно меньше общемирового уровня.
Расчет технико-экономических показателей различных вариантов комплектации очистного оборудования производился с учетом горно-геологических условий эксплуатации и технических параметров оборудования.
К основным расчетным показателям были отнесены техническая производительность выемочной машины, нагрузка на очистной забой, скорость подвигания очистного забоя, коэффициент машинного времени, а также годовые эксплуатационные затраты по рассматриваемым вариантам комплектации оборудования, которые определялись по формуле Смд С1 М(Nст Nкр), (16) мд где С1 - удельная стоимость монтажно-демонтажных работ, приходящаяся на 1 т. оборудования мд лавы, руб.; М - вес оборудования, т; Nст - количество отработанных выемочных столбов, шт.;
Nкр - количество капитальных ремонтов в течение периода эксплуатации.
Количество отработанных выемочных столбов рассчитывалось по выражению:
Nст 300vt / L, (17) где v - скорость подвигания очистного забоя, м/сутки; L - длина столба, м; t - период эксплуатации, лет.
С учетом вышеуказанных показателей для оценки эффективности вариантов комплектации очистного оборудования определялась себестоимость добычи угля при использовании данной схемы и альтернативной. Затем для выбранного варианта с наименьшими затратами производилось определение интегрального экономического эффекта, срока окупаемости, рентабельности продукции и рентабельности инвестиций, на основании которых принимается решение о целесообразности применения той или иной комплектации оборудования. Предложенная выше методика оценки позволяет обоснованно определять параметры КМЗ из условий минимизации затрат по очистному комплексу.
Для технико-экономического анализа сравнивались три варианта комплектации забойного оборудования:
- отечественный комплекс 2КМ144Б, оснащенный гидрофицированной крепью 2М144Б, комбайном К500Ю и конвейером СПЦ 3100;
- комплекс, оснащенный отечественной крепью 2М144Б2, импортным комбайном 6LS фирмы Джой 6LS и отечественным конвейером СПЦ 3100;
- зарубежный комплекс фирмы Джой, оснащенный крепью Джой 2х650, комбайном 6LS и конвейером Джой 1000.
Расчеты показали, что, по таким показателям как нагрузка на очистной и производительность труда, комплекс зарубежного производства фирмы Джой существенно превосходит комплекс, полностью оборудованный отечественной забойной техникой. По стоимостным затратам и, как следствие, по себестоимости добычи угля, в силу высокой стоимости зарубежного очистного оборудования, такого заметного превосходства не отмечено. Так, если удельные затраты на добычу угля по лаве, оборудованной комплексом зарубежного производства составляют 122,руб./тонну, то по лаве с отечественным комплексом они выше всего в 1,05 раза, т.е. практически равноценны. По показателю интегрального экономического эффекта вышерассмотренные варианты комплектации забойного оборудования также равноценны. Напротив, при работе комплекса, в комплект оборудования которого, наряду с крепью и забойным конвейером отечественного производства входит импортный комбайн 6LS суммарные удельные затраты и себестоимость добычи угля значительно выше по сравнению с двумя другими его комплектациями. Связано это с высокой по сравнению с комбайном К500Ю стоимостью импортного комбайна и значительными затратами на его обслуживание и запасные части.
Наблюдения за стабильно работающими КМЗ на шахтах РФ, оборудованных отечественными и импортными крепями в нормальных условиях по состоянию боковых пород пласта и отсутствию геологических нарушений, показывают, что КМВ в лавах длиной 140-180 м в среднем составляет 0,41, а в лавах длиной 180-220 м - 0,44.
Основными причинами низких КМВ на шахтах России являются затраты на прием-сдачу смены (до 5% рабочего времени) и на концевые операции в лаве (13-15% времени), а также простои комплекса составляющие 56-59% рабочего.
Выполнен анализ влияния длины лавы на технико-экономические показатели работы КМЗ.
С этой целью сравнивались комплексно-механизированные забои с длиной лавы 150, 200 и 250 м, отрабатывающие мощные угольные пласты (более 3,5 м). Было установлено:
- экономически наиболее обосновано при выемке мощных пластов ориентироваться на лавы длиной 130-180 м с площадью забоя 500-750 м2, обеспечивающие более высокую интенсивность нагрузки на забой и наименьшие удельные затраты при применении комплексов;
- наименьшие удельные затраты на добычу угля, более высокая интенсивность нагрузки на очистной забой и меньшие сроки окупаемости обеспечиваются при длине лав на уровне 150м;
- при увеличении длины лавы до 250 м и связанными с ней коэффициентом машинного времени комбайна и расчетной нагрузкой на забой увеличивается масса и соответственно стоимость комплекса. При этом резко увеличиваются затраты на запасные части, техническое обслуживание и ремонт оборудования и связанные с ними удельные затраты на добычу угля.
- для снижения удельных затрат при добыче угля из лав длиной 200 и 250 м до уровня затрат в лавах длиной 150 м коэффициент машинного времени необходимо повысить до 0,52 - 0,65.
При обосновании длины выемочного столба был выполнен анализ современного состояния по очистному оборудованию и механизации монтажных работ, который показал, что при 10-ти кратном соотношении длин столбов и лав и монтаже (демонтаже) крепи без разборки секций стоимостные затраты снижаются до 4-5%.
Анализ зарубежного опыта показал, что на шахтах США наметился переход на лавы длиной 430 м и столбов длиной до 5500 м при их почти 13-ти кратном соотношении.
Увеличение кратности длин столбов до 10-ти и более раз на шахтах РФ ограничивается горно-геологическими условиями и ресурсом применяемого оборудования. Ресурс отечественных механизированных крепей и современных забойных конвейеров позволяет иметь столбы длиной до 4-5 км по крепям и до 2,5-3,0 км по конвейерам. Применение польских комбайнов позволяет увеличить длину столбов до 2,5-3,0 км, а немецких - до 5,0 км.
При обосновании размеров выемочных штреков учитывались предусмотренные Энергетической стратегией России объемы подземной добычи угля, которые в зависимости от сценария развития составляют 120 -140 млн. т. Расчеты показали, что для обеспечения таких объемов, нагрузка на шахту должна составлять 1 млн. т. угля в год и более, При этом ширина ленты конвейера должна быть не менее 1200 мм и в конвейерном штреке необходимо размещать средства вспомогательного транспорта. Исходя из этих данных ширина конвейерного штрека в свету должна составлять порядка 5-5,5 м, ширина вентиляционного штрека - 4,5-5,0 м, высота в свету - 2,5 м.
6. Определен перечень объектов прогнозирования подземной добычи угля, для каждого из которых определен набор входных параметров необходимых для построения экономико-математической модели. Разработана модель для оперативной и прогнозной оценки объемов добычи углей различных марок с учетом показателей сырьевой базы Для разработки методологических основ прогнозирования подземной разработки угольных месторождений, были описаны объекты, по которым должен осуществляться прогноз на долгосрочную перспективу. Установлено, что его необходимо осуществлять как в виде одного значения, характеризующего добычу по отрасли в целом, так и в виде отдельных значений в разрезе каждого из объектов прогнозирования.
Описанная выше система факторов (рисунок 1) позволила сформировать полный перечень показателей необходимых для разработки модели прогнозирования подземной добычи угля, включая: горно-геологические характеристики пластов и показатели их разрушаемости; условия, характеризующие безопасность ведения горных работ; качественные характеристики углей их марочный состав; производственно-технические и экономические факторы, характеризующие добычу угля.
Прогнозирование добычи угля, осуществлялось по: марочному составу; типовым условиям применения угледобывающих машин; углам падения пласта; склонности пластов к выбросам и горным ударам.
Набор входных параметров при прогнозировании объемов добычи угля различных марок выглядит следующим образом:
количество марок угля добываемых из всех шахтопластов;
количество шахтопластов, добывающих уголь конкретной марки;
объем добычи по отдельной марке угля.
При прогнозировании добычи угля в типовых условиях применения угледобывающих машин предложены параметры, характеризующие количество пластов и объемы добычи угля по шахтопластам в каждой из 9 типовых групп по особенностям их строения и категориям разрушаемости. При этом по каждой из типовых групп учитывались следующие параметры:
количество тонких пластов и объемы добычи;
количество пластов средней мощности и объемы добычи;
количество мощных пластов и объемы добычи.
Входными параметрами при прогнозировании добычи угля в зависимости от угла падения пласта являются:
количество пластов и объемы добычи, приходящиеся на пологие и пологонаклонные пласты;
количество пластов и объемы добычи, приходящиеся на крутонаклонные пласты.
Для осуществления прогноза добычи угля в зависимости от склонности пласта к выбросам и горным ударам учитываются следующие показатели:
количество пластов и объемы добычи угля по каждой из шести категорий газовой опасности;
количество пластов и объемы добычи угля по каждой из трех категорий по склонности к внезапным выбросам угля и газа;
количество пластов и объемы добычи угля по каждой из трех категорий по опасности проявления горных ударов.
Приведенный выше перечень показателей отражает значения, характерные для отдельного объекта прогноза. Общими же для каждого объекта прогнозирования являются:
полный перечень шахтопластов участвующих в добыче на заданный момент времени (с учетом вводимых в эксплуатацию шахт);
количество рабочих дней в году.
Оценка эффективности использования энергоносителей является центральным вопросом при прогнозировании развития ТЭК. При этом одной из задач оценки эффективности использования энергоресурсов является получение количественных оценок, необходимых для принятия ре шений о целесообразности реализации инвестиционных проектов, связанных с использованием энергоносителей. С учетом сказанного, выходным параметром по каждому из принятых объектов моделирования является объем добычи угля (Q) на заданную перспективу.
В качестве ограничения в рассматриваемой модели была принята величина глубины прогноза ограниченная 2030 годом. Таким образом, ограничение задающее глубину прогнозирования, в нашем случае имеет вид:
Тн <= Tп <= Тк, (18) где Тн - начальный срок прогнозирования, принимающий значение календарного года начала прогнозирования; Тп - год на который строится прогнозная оценка; Тк = 2030 - максимальный временной порог прогнозирования.
Таким образом, глубина прогнозирования (Тг) равна Тг = Тп - Тн (19) На основе описанных объектов прогнозирования и с учетом входных и выходных параметров и ограничений, нами была разработана модель прогнозирования объемов подземной добычи угля.
Модель прогнозирования объема добычи угля выглядит следующим образом.
Для оценки объема добычи по отдельной марке угля Qм.i, с учетом (19) используется формула:
Xпл.i Qм.i = ТгТр Qср.сут.j,тыс.т., (20) j Qср.сут.j - среднесуточная добыча по j-му шахтопласту, где ТрЦ количество рабочих дней в году, тыс.т, Xпл.i - количество шахтопластов, добывающих уголь i-й марки;
Общая добыча по всем маркам Qм, как следует из (20) равна:
Xпл Qм = Qм.i, тыс. т., (21) i где Хпл - общее количество шахтопластов с учетом действующих и вводимых в эксплуатацию на заданную перспективу.
Расчет объемов добычи угля по типовым условиям применения угледобывающих машин Qk производится следующим образом:
Определяется объем добычи по отдельной типовой группе (k), по каждому (i) из трех принятых диапазонов мощностей пласта (тонкие, средней мощности, мощные):
Xм.пл.i.k Qм.пл.i.k = ТгТр Qср.сут.j,тыс.т., (22) j где Xм.пл.i.k - общее количество шахтопластов по мощности попадающих в i-й диапазон k-й группы типовых условий применения.
Определяется объем добычи по отдельной группе типовых условий Qk:
Qk = Qм.пл.i.k,тыс.т (23) k Объем добычи угля в разрезе показателя, характеризующего угол падения пласта определяется по формуле Xпi Qп = ТгТр Qср.сут.j,тыс.т (24) j где Xпi - общее количество пологих и пологонаклонных или крутонаклонных пластов.
Объемы добычи по каждой из шести категорий газовой опасности Qг.i (i = 1..6) определяется по формуле:
Xг.i Qг.i = ТгТр Qср.сут.j,тыс.т (25) j где Хг.i - количество шахтопластов i-й группы газовой опасности.
Объемы добычи угля по каждой из трех категорий шахтопластов по склонности их к внезапным выбросам угля и газа (Qв.i) и каждой из трех категорий по опасности проявления горных ударов (Qг.уд.i) определяются аналогично, по формуле (25), при этом величина i, характеризующая количество категорий колеблется в диапазоне 1..3.
7. Разработана база данных и информационная система для прогнозирования подземной разработки угольных месторождений с учетом показателей сырьевой базы.
Результаты выполненных исследований и разработанная модель легли в основу информационной системы для осуществления прогнозных оценок подземной добычи угля и развития сырьевой базы угольной промышленности. В основу информационной системы положена база данных (БД) Горно-геологические и качественные характеристики угольных пластов, на которую Роспатентом РФ выдано Свидетельство об официальной регистрации.
База данных дает возможность выполнять расчеты по прогнозной оценке добычи угля на заданный срок, а также позволяет на перспективу оценивать работающие и вновь вводимые в эксплуатацию шахты по уровню технологичности добычи угля, в том числе в типовых условиях по характеристикам разрушаемости и особенностям геологического строения пластов. Полный перечень прогнозных оценок следующий:
прогноз по добыче угля в целом и с разбивкой по маркам по всей отрасли и отдельным регионам на указанный год;
прогноз по уровню технологичности шахт по всей отрасли и по отдельным регионам;
прогноз шахтопластов по типовым условиям эксплуатации (в целом по отрасли и отдельно по угольным регионам);
прогноз закрытия действующих шахт по причине отработки запасов угля.
Как показано на рисунке 7, информационная система для осуществления прогнозных оценок состоит из двух основных блоков: БД и пакета прикладных программ. Между этими блоками существует двусторонняя связь реализующая процесс чтения данных из базы и передачи этой информации в пакет прикладных программ для дальнейшей обработки. Кроме того связь реализует процессы редактирования записей в БД, удаления записей и создания новых.
ПАКЕТ БАЗА ДАННЫХ Чтение данных ПРИКЛАДНЫХ из базы ПРОГРАММ Модуль взаимодействия с БД.
Модули Модули определе визуализации Рабочие таблицы ния прогнозов прогнозн (таблицы, Справочные таблицы ых диаграммы Редактирование данных Запросы к базе данных данных Служебные модули Рисунок 7. - Схема взаимодействия базы данных и пакета прикладных программ Разработанная БД состоит из рабочих таблиц, справочных таблиц, запросов и служебных модулей. Рабочие таблицы хранят записи о шахтопластах России. В них хранятся данные о горногеологических условиях залегания угольных пластов, характеристиках их разрушаемости и особенностях геологического строения, показателях, характеризующих безопасность отработки пластов, данные о качественных характеристиках угля и т.д. Для хранения второстепенной (справочной) информации в БД включены справочные таблицы. Они хранят информацию необходимую для подстановки в рабочие таблицы БД. Применение этих таблиц обусловлено необходимостью исключения человеческого фактора при вводе информации в БД.
Модуль взаимодействия пользователя с БД включает набор форм для редактирования базы или для ввода новых данных. В качестве примера, на рисунке 8 представлена форма просмотра записей о горно-геологических характеристиках угольного пласта. При работе с данной формой, пользователь может редактировать, добавлять или удалять данные по шахтопластам.
Рисунок 8. - Форма ввода и редактирования данных Модуль определения прогнозных данных позволяет получить отчет по добыче угля, по уровню технологичности шахт и по типовым условиям на период, заданный пользователем. Кроме того, в данном модуле редактируется список действующих и перспективных шахт. Редактирование заключается в исключении шахт из списка действующих и имитации ввода в эксплуатацию перспективных шахт. При этом в БД, шахта помечается как действующая или выведенная из эксплуатации.
Все дальнейшие прогнозы строятся на основе списков шахт, эксплуатируемых в заданном году. Прогноз выдается пользователю в табличном виде или в виде графика (рисунок 9).
Рисунок 9. - Внешний вид интерфейса модуля выдачи прогнозов, с примером прогноза на 20год 8. Выполнен прогноз показателей сырьевой базы подземной разработки угольных угольной промышленности на период до 2030 года и скорректирован прогноз добычи угля.
Сформулированы направления развития подземной разработки угольных месторождений, обеспечивающие спрогнозированные объемы добычи угля и разработана программа развития угледобывающих комплексов. Даны рекомендации по выбору технологических схем вскрытия и разработки пологих и наклонных пластов.
Прогноз горно-геологических условий разработки и характеристик разрушаемости угольных пластов исходя из выявленного перечня закрываемых и вводимых в эксплуатацию шахт выполнен с использованием разработанной базы данных о шахтопластах и приведенной выше классификации условий применения очистных комбайнов.
Результаты такого анализа для действующих шахт и перспективных шахт, разрабатывающих пологие и полого-наклонные пласты приведены в таблицах 18 и 19.
Таблица 18 - Распределение действующих шахтопластов РФ по группам типовых условий Группы сложности Доли (%) шахтопластов по группам типовых условий Итого по группам строестроения пласта ния I II III 1 27,1 12,4 0,8 40,2 21,7 5,4 27,0,3 24,0 7,0 0,8 31,Итого по категориям разрушаемости 41,5 46,8 11,7 100,Таблица 19 - Распределение пластов перспективных шахт РФ по группам типовых условий Группы сложности Доли (%) шахтопластов по группам типовых условий Итого по группам строестроения пласта I II III ния 1 28,9 13,3 0,7 42,2 20,1 7,4 0,0 27,3 17,8 11,1 0,7 29,Итого по категориям 66,8 31,8 1,4 100,разрушаемости Сравнение данных, приведенных в таблицах показывает, что без учета крутонаклонных и крутопадающих доля легкоразрушаемых шахтопластов, как действующих так и перспективных шахт составляет довольно значительную величину - 66,6% и 69,7% соответственно. Напротив, к трудноразрушаемым относится 9,4% 8,8% пластов. Остальные пласты относятся к средним условиям по разрушаемости и особенностям строения. Однако увеличение доли легкоразрушаемых пластов к 2030 г составит по прогнозным оценкам всего 3,1% и соответственно снижение трудноразрушаемых пластов - 0,6%.
Кроме распределения пластов по типовым условия выполнен прогноз условий безопасности ведения горных работ по обрушаемости пород кровле и природной газоносности и выделены условия, которые в перспективе будут ограничивать ведение горных работ.
Выполненный прогноз ввода и выбытия мощностей и горно-геологических условий подземной разработки угольных месторождений, а также проработка изменения баланса производственных мощностей при условии максимального использования потенциала действующих и строительства новых шахт, позволили спрогнозировать динамику развития добычи углей на период до 2030 г., представленную на рисунке 10.
Вышеприведенные данные свидетельствуют о том, что удовлетворение потребности экономики страны в углях для энергетики и коксования будет связано, прежде всего, с развитием добычи угля в Кузнецком угольном бассейне.
При прогнозе развития подземного способа добычи до 2030 г. в области механизации и технологического обеспечения были приняты следующие положения:
- рассматриваются только пологие и наклонные пласты мощностью 0,9-15 м;
- для крутых пластов принималось во внимание, что совершенствование технологии их выемки должно осуществляться в следующих направлениях: поэтажное обрушение с гидродобычей;
короткие лавы (50-70 м) с мехкомплексами; скважины большого диаметра 1,2-4,0 м; горизонтальные слои с выемкой их полосами комбайном с литой закладкой;
тыс. т 10961075 1064120000 1022773100000 832800600400106131007750 14313346 131404513 12010800 13514220069993501 944589 68602006 г. 2010 г. 2015 г. 2020 г. 2025 г. 2030 г.
Печорский бассейн Восточный Донбасс Кузнецкий бассейн Дальний Восток Рисунок 10 - Динамика добычи углей на шахтах основных бассейнов России - основными технологиями будут отработка пластов длинными лавами (до 350 м и более), а в некоторых случаях короткими лавами (30-75 м) и камерно-столбовая система;
- учитывались общие мировые тенденции развития технологии, техники и автоматизации горных работ;
- принимается работа шахты по схемам лава-шахта и лава-пласт;
- нагрузка на лаву не менее 500 тыс. т/год, обеспечивающая рентабельность работы шахты.
При прогнозировании развития средств механизации горных работ в качестве основного условия было принято то, что они должны создаваться для конкретных горно-геологических условий их эксплуатации. Поэтому прогнозирование в первую базировалось на результатах анализа горно-геологических условий залегания шахтопластов, разрабатываемых в настоящее время с учетом их изменения к 2030 г. за счет вновь вводимых мощностей.
На основе прогнозируемого к 2030 г. шахтного фонда и количества разрабатываемых пологонаклонных пластов определялось число действующих лав и соответствующее очистное оборудование для нагрузок: 2,1- 3,0 млн. т./год; 1,1-2,0 млн. т./год; 0,5-1,0 млн. т./год.
Выполненный анализ технико-экономического уровня забойного оборудования и результаты их применения в различных условиях, а также изложенный выше прогноз горно-геологических условий залегания угольных пластов позволил сформулировать основные направления его совершенствования.
По очистным комбайнам:
- увеличение номенклатуры комбайнов путем налаживания выпуска комбайнов для выемки тонких пластов мощностью до 1,5 м и мощных с выше 3,5 м;
- повышение энерговооруженности машин при напряжении 1140 В;
- рабочая ширина захвата исполнительного органа - 0,8-1,2 м;
- создание дистанционной системы управления комбайном с обеспечением контроля и диагностики работы машины;
- ресурс до капитального ремонта должен составлять не менее 10-15 млн. т для комбайнов предназначенных для выемки тонких и средней мощности пластов и не менее 20 млн. т - для выемки мощных пластов;
- удельные затраты на выемку угля при применении отечественных комбайнов нового технического уровня должны быть существенно ниже, чем у зарубежных, что будет стимулировать российских потребителей к наращиванию использования техники отечественных производителей.
По механизированным крепям:
- создание крепи поддерживающего типа для работы в условиях весьма тяжелых кровель по проявлению горного давления с дистанционной системой управления;
- шаг установки секций крепи для пластов мощностью до 2,0-2,5 м должен составлять: от 1,до 3,0 м (модульные крепи), а более 2,5 м - с шагом установки 1,5 и 1,75 м;
- секции крепи должны обладать повышенной пространственной устойчивостью на пластах с углами падения более 10-120 и при слабых почвах на пластах с углами падения более 5-70;
- ресурс до капитального ремонта должен быть не ниже уровня крепей производства ведущих фирм Германии и США и составлять не менее 50 тыс. циклов нагружения, а удельные затраты на добычу угля не должны превышать 0,3 руб./т.
По забойным конвейерам:
- повышение производительности конвейера до 2,0-2,5 тыс. т/час для КМЗ со средней нагрузкой до 10,0-12,0 тыс. т/сутки, при этом производительность конвейера должна быть на 1015% выше, чем комбайна;
- применение ставов шириной до 1150 мм;
- обеспечение ресурса конвейера в зависимости от его производительности при средних скоростях на уровне 1,0 м/сек. не менее: при производительности до 1,0 тыс. т/час Ц5,0 млн. т; при производительности до 1,5 тыс. т/час - 8,0 млн. т; при производительности до 2,5 тыс. т/час - 15,млн. т;
- переход на применение регулируемого привода с плавным изменением скорости движения скребковой цепи (в диапазоне 0,2-2,0 м/сек., в зависимости от загрузки конвейера углем);
- снижения себестоимости изготовления.
Для реализации вышеизложенных направлений развития предложена программа создания и совершенствования высокопроизводительного импортозамещающего горно-шахтного оборудования на период 2011-2030 г.
Эта Программа намечает проведение работ по техническому перевооружению шахт в два этапа:
I этап, начиная с 2013-2015 гг. Создание и выпуск принципиально нового отечественного оборудования на базе регулируемого привода, обеспечивающего повышение нагрузки на забой и производительности труда не менее, чем в 3,0 раза, надежности - не менее, чем в 2,0 раза и безопасности ведения работ - не менее, чем в 5 раз при ожидаемом повышении стоимости комплекса в 1,6-1,8 раза.
II этап, начиная с 2020 года. Создание и выпуск очистного оборудования с использованием интеллектуальных роботов с максимальным выводом обслуживающего персонала из забоя, с управлением, контролем и диагностикой работы машин из операторской на поверхности с повышением нагрузки на забой не менее, чем в 4 раза, производительности не менее, чем в 5 раз, надежности работы оборудования не менее, чем в 3 раза и безопасности ведения работ не менее, чем в раз при ожидаемом повышении стоимости комплекса в 2,0-2,5 раза и снижении себестоимости добычи угля до уровня открытой добычи. При этом среднегодовые объемы производства очистного оборудования по обоим этапам должны оставаться на одном уровне.
Учитывая, что технология горных работ в существенной мере зависит от горногеологических условий разработки шахтопластов определен следующий прогноз технологии горных работ при добыче угля:
1. Схемы вскрытия и подготовки шахтных полей, система разработки длинными столбами останутся прежними. Увеличится число выемочных столбов длиной 2500 - 3000 м с длиной лавы 250 - 300 м. Длины лав будут находиться в пределах 150 - 300 м. На участках ограниченных размеров (менее 800 м) получат распространение короткие (50 - 75 м) механизированные лавы;
2. Бесцеликовые способы охраны выемочных выработок сохранятся в значительных объемах на шахтах Печорского и Донецкого (РФ) бассейнах. На шахтах Кузнецкого бассейна увеличится число отрабатываемых столбов с охраной выемочных выработок временными и постоянными целиками угля;
3. В перспективе не ожидается кардинальных изменений в технологии добычных работ.
Главенствующим будет комбайновый способ добычи угля в длинных лавах. При разработке пластов мощностью от 0,9 до 1,4 - 1,8 м в Печорском и Кузнецком бассейнах получит распространение струговая выемка угля;
4. Условия и параметры проведения выемочных выработок будут следующие:
- прочность присекаемых пород на одноосное сжатие в пластовых выработках - от 30 до 120 МПа, объем присечки породы кровли и почвы - до 70 %, угол наклона выработки от 0 до 100;
- выработки будут проходиться одинарными на длину от 300 до 1500 м и спаренными на длину 800 - 3000 м с расстоянием между ними 20Ц50 м;
- минимальная скорость проведения одинарных и спаренных выемочных выработок - 150300 м/мес., обеспечивающая трехмесячный резерв времени при разработке пластов мощностью 1,8-4,5 м лавой длиной 200-250 м с нагрузкой 1,0-1,5 млн. т угля в год.
По предварительным оценкам для реализации мероприятий по совершенствованию технической и технологической базы подземной разработки угольных месторождений, обеспечивающих предусмотренные Энергетической стратегией России объемы добычи угля необходимы удельные инвестиции порядка $ 22-25 на тонну добываемого угля. Принимая во внимание, что согласно долгосрочной программе развития угольной промышленности объемы подземной добычи угля должны составить 110 млн. т., общий объем инвестиций будет составлять $ 2,42 млрд.- 2,75 млрд.
III Заключение 1. За последнее десятилетие отмечается стабильный рост добычи угля в России с темпами, превышающими добычу нефти и газа. Темпы роста угледобычи на шахтах и разрезах зависят от состояния экономики страны и угольной отрасли в частности, от уровня их комплексной механизации. С ростом производительности шахт и разрезов увеличивается уровень заработной платы, при этом себестоимости добычи угля и цены на угль возрастают. Основными регионами добычи угля являются Западная и Восточная Сибирь, которые и в перспективе будут обеспечивать экономику России угольным топливом.
2. При прогнозировании добычи угля необходимо учитывать систему факторов, отражающую группы: входных параметров, характеризующих показатели сырьевой базы (горногеологические условия залегания пластов и характеристики их разрушаемости, условия, характеризующие безопасность ведения горных работ и качественные характеристики угля); регулирующих параметров, описывающих технический уровень оборудования для добычи угля; регулирующих воздействий, описывающих технологический уровень ведения добычных и подготовительных работ; выходных параметров, формирующих прогнозные данные по объемам добычи углей различных марок в типовых условиях эксплуатации и технико - экономические показатели горнодобывающих машин, обеспечивающие заданные объемы. При этом выходные параметры, определяющие объемы добычи угля различных марок, должны быть функционально увязаны с соответствующими показателями, характеризующими сырьевую базу и показателями, характеризующими технический и технологический уровень горного производства, последние из которых в свою очередь, должны рассматриваться в функции от горно-геологических условий разработки пластов (входные параметры).
3. Сырьевая база России характеризуются чрезвычайным разнообразием показателей, характеризующим как горно-геологические условия залегания пластов и характеристики их разрушаемости, так и условия безопасности ведения горных работ и качество угля. Установлено, что большинство пластов (69,1%) приходится на пологонаклонные, из которых вынимается 95,4 % всего объема добываемого подземным способом угля. На 40,6 % пологонаклонных разрабатываются пласты средней мощности (1,8-3,5 м), 38,2 % мощные (более 3,5 м) и лишь 4,3% тонкие пласты. Доля крутопадающих (более 45 град.) и крутонаклонных (36-45 град.) пластов в общем объеме разрабатываемых подземным способом составляет 30,9 % и на них приходится всего 4,6% добываемого угля.
Максимальная глубина разработки пластов на шахтах России колеблется от 45-70 метров в Дальневосточном районе до 1200 метров в Восточном Донбассе.
4. В целом по России угольные шахты представлены всеми 6-ю категориями по газовой опасности: негазовые, I, II и III категории, сверхкатегорные и опасные по внезапным выбросам угля и газа. Негазовыми являются 13,3 % шахт, 17,8% отнесены к I категории, и 12,2% - ко II-й. Суммарная доля шахт, отличающихся высокой степенью метаноопасности (III категория и сверхкатегорийные) составляет 56,7%. Очень высоким уровнем газовой опасности характеризуются шахты Кузбасса, на территории которого действуют 19 из 25 в целом по России шахт, опасных по выбросам угля и газа (76,0%), 15 из 19 сверхкатегорных шахт (79,0%). Большинство удароопасных пластов (75,8%) также разрабатывается в Кузбассе. При этом абсолютно все шахты опасны по газу.
5. Оценку угольных пластов по степени их пригодности к эффективной отработке следует производить по предложенной в работе типизации, а применительно к ведению горно проходческих работ - разработанной методикой определения категорий по разрушаемости углевмещающих горных пород.
6. Выбор угледобывающих машин необходимо осуществлять применительно к работе в типовых условиях на основе предложенной классификации угольных пластов, которая базируется на типизациях пластов по особенностям их геологического строения и разрушаемости. При этом оценка эффективности их применения и их конкурентоспособность должна производиться с использованием предложенного в работе обобщенного стоимостного показателя. который позволяет обоснованно выбрать состав очистного оборудования из условия обеспечения намечаемых технико-экономических показателей и минимизации удельных затрат при добыче угля.
7. Из-за низкого технического уровня угледобывающего оборудования, выпускаемого российскими заводами большинство забоев на угольных шахтах России оборудованы техникой импортного производства. Установлено, что при практически равных удельных затратах на добычу угля по крепям и сопоставимых затратах по комбайнам, из за высоких удельных затрат при применении отечественных конвейеров суммарные удельные затраты по всему комплексу российского угледобывающего оборудования существенно выше по сравнению с оборудованием ведущих зарубежных производителей и ниже по сравнению с украинским.
8 Узким местом в системе горных работ шахт являются горно-подготовительные работы.
Основная причина - отсутствие новых крупных технических и технологических решений сопоставимых по своей эффективности с комплексной механизацией очистных работ на пластах пологого падения. Для достижения объемов добычи угля, предусмотренной Энергетической стратегией России на период до 2030 года необходимо при мощности пласта 1 м и 4 м и нагрузке на лаву 1,0 и 3,млн. т./год обеспечить темпы проведения горных выработок не менее 300 м/мес., а выемочных штреков - 70-80 м/сут. Достижение таких показателей возможно лишь путем создания новых технологий комбайновой проходки выработок, темпы которой в 2,5-3,0 раза превышают темпы при буровзрывной технологии и обеспечивают увеличение в 1,5-2 раза производительности труда рабочих.
9. Технологический уровень подземной угледобычи существенно отстает от уровня передовых угледобывающих стран, где в отличие от шахт России, где наметился переход на лавы длиной более 400 м и выемочных столбов длиной до 5500 м при их почти 13-ти кратном соотношении. На Российских шахтах увеличение кратности длин столбов до 10-ти и более раз ограничивается горно-геологическими условиями и ресурсом применяемого оборудования. Ресурс отечественных механизированных комплексов позволяет иметь столбы длиной до 4-5 км по крепям и всего до 2,53,0 км по конвейерам. Применение польских комбайнов позволяет увеличить длину столбов до 2,5-3,0 км, а немецких - до 5,0 км.
Установлено, что коэффициент машинного времени (КМВ) в комплексномеханизированных лавах России в зависимости от их длины в среднем составляет всего 0,41-0,44.
Основными причинами низких КМВ на шахтах России являются затраты на прием-сдачу смены (до 5% рабочего времени) и на концевые операции в лаве (13-15% времени), а также простои комплекса составляющие 56-59% рабочего времени. Для снижения удельных затрат при добыче угля из лав длиной 200-250 м необходимо повысить КМВ до 0,52 - 0,65.
10. Прогнозирование подземной добычи угля необходимо осуществлять на основе предложенных в работе базы данных и модели, где в качестве входных параметров приняты показатели сырьевой базы, а выходных - объем добычи угля на заданную перспективу с учетом действующих ограничений по глубине прогноза. На базу данных и информационную систему Роспатентом выданы свидетельства об официальной регистрации № 2012-620-451 и № 990896.
11. Установлено, что удовлетворение потребности экономики страны в углях для энергетики и коксования будет связано, прежде всего, с наращиванием объемов добычи угля в Кузнецком угольном бассейне и в меньшей мере на шахтах Восточной Сибири и в Донецком бассейне.
12. Выполненный с помощью разработанной базы данных прогноз показателей сырьевой базы подземной разработки угольных месторождений показал, что на период до 2030 г. не следует ожидать улучшения горно-геологических условий с точки зрения эффективности выемки угольных пластов традиционным способом. В Кузнецком и Печорском бассейнах из-за увеличения количе ства шахтопластов с природной газоносностью более 15 м3/т, необходимо будет уделять особое внимание вопросам дегазации пластов для борьбы с внезапными выбросами и горными ударами, а также безопасной отработке самовозгорающихся углей.
13. Обеспечение требуемых объемов подземной добычи угля в условиях изменяющихся в перспективе показателей сырьевой базы не возможно без кардинального обновления технической и технологической базы угольной промышленности. Выполненный прогноз объемов добычи угля и анализ технико-экономического уровня горно-шахтного оборудования явились основанием для разработки основных направлений его совершенствования и программы создания и совершенствования высокопроизводительного импортозамещающего оборудования на период 2011-2030 г.
IV Основные публикации по теме диссертации Монографии 1. Линник В.Ю. Формирование баз данных для прогнозирования развития сырьевой базы угольной промышленности. Монография. Государственный университет управления. - М.: ГУУ, 2011. - 103 с. (6,5 п.л.) 2. Афанасьев В.Я., Линник В.Ю. Методологические основы прогнозирования подземной разработки угольных месторождений с учетом показателей сырьевой базы. Монография.
Государственный университет управления. - М.: ГУУ, 2012. Ц347 с. (19/18 п.л.) 3. Афанасьев В.Я., Балашов В.В., Линник В.Ю. и др. Теория и практика разработки целевых комплексных программ. Монография. Государственный университет управления. - М.: ГУУ, 2010.
Ц203 с. (12,1 п.л.) Статьи в журналах, рекомендованных ВАК 1. Рубан А. Д., Линник В. Ю. Описание свойств и геологии шахтопластов на основе электронного банка данных // Уголь, - М.:МГГУ, 2000. № 9. С. 56-58. (3/2 с.) 2. Шек В.М., Линник В.Ю. Расчет параметров шнеков очистных комбайнов применительно к конкретным условиям эксплуатации на основе электронного банка данных // Горные машины и средства автоматизации, - М.: Новые технологии, 2000. № 3. С 36-41.(6/4 с.) 3. Линник Ю. Н., Рязанцев С. Н., Линник В.Ю. Методика расчета основных параметров шнеков очистных комбайнов на основе интегральной оценки характеристик разрушаемости угольных пластов // Горные машины и автоматика, ЦМ.: Новые технологии, 2003. № 7. С. 20 - 27 (7/3 с.) 4. Козлов С.В., Линник В.Ю. Повышение эффективности применения очистных комбайнов при эксплуатации в типовых условиях. // Горные машины и автоматика. - М.: Новые технологии, 2004. - № 6. С 5-10. (6/5 с.) 5. Линник Ю.Н. Мерзляков В.Г., Линник В.Ю. Прогнозная оценка условий безопасности ведения горных работ на шахтах в период до 2030 года. // Маркшейдерский вестник, - М.: ФГУП Гипроцветмет, 2010. - № 4. С. 38-44. (6/4,5 с.) 6. Афанасьев В.Я., Линник В.Ю. Экономико-математическая модель выбора исполнительных органов угледобывающих машин. // Вестник университета, - М.: ГУУ, 2010. - №18. С. 64-68.
(5/4 с.) 7. Линник Ю.Н, Мерзляков В.Г., Линник В.Ю. Типизации угольных пластов применительно к выбору очистного и проходческого оборудования и степени их пригодности к эффективной разработке // Маркшейдерский вестник. - М.: ФГУП Гипроцветмет, 2010. - №4. С. 38-44. (6/4 с.) 8. Афанасьев В.Я., Линник Ю.Н.. Линник В.Ю. Состояние шахтного и карьерного фондов угольной промышленности России и их прогнозная оценка на период до 2030 года. // Вестник университета. - М.: ГУУ, 2010. - №14. С. 30-38.(9/7 с.) 9. Линник В.Ю. Методика технико-экономического анализа технологических схем разработки угольных пластов. // Вестник университета. - М.:ГУУ, 2010. - №14. С. 308-314 (3 с.) 10. Афанасьев В.Я, Линник Ю.Н., Линник В.Ю., Потемкин Р.С. Прогноз качества угля на период до 2030 года. // Вестник университета. - М.: ГУУ, 2010. - №16. С.64-68. (4/2,5 с.) 11. Линник В.Ю. Состояние и перспективы развития угольной промышленности России. // Вестник университета. - М.: ГУУ, 2010. - №24. С. 60-69. (9 с.) 12. Афанасьев В.Я, Линник Ю.Н., Линник В.Ю. Прогнозная оценка горно-геологических условий подземной разработки угольных месторождений на период до 2030 года. В сб.: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - М.: МГГУ, 2010.- № 12. С. 335-347. (12/6 с) 13. Афанасьев В.Я, Линник В.Ю. Выбор параметров исполнительных органов очистных комбайнов применительно к конкретным условиям эксплуатации. В сб.: Горный информационноаналитический бюллетень (научно-технический журнал). - М.: МГГУ, 2010.- № 12. С. 348 - 355.
(7/5 с) 14. Афанасьев В.Я, Линник Ю.Н., Линник В.Ю., Вафин К.Р. Прогноз горно-геологических условий разработки угольных месторождений в рамках Энергетической стратегии России на период до 2030 года.// Вестник университета. - М.: ГУУ, 2010. - № 14. С.21-30. (9/7 с) 15. Afanasiev Valentin, Linnik Vladimir. Information system development for the development forecasting of the raw-material base of coal industry. Special Russian сoal magazine for world mining congress. - Istanbul, 2011. (2/1,5 с) 16. Линник Ю.Н., Линник В.Ю. Расчет параметров исполнительных органов очистных машин на основе электронного банка данных о характеристиках разрушаемости угольных пластов. В ж-ле: Горное оборудование и электромеханика. - М.:Новые технологии, 2011. - № 2. С. 42-50. (9/с) 17. Линник В.Ю. Сравнительный анализ эффективности применения очистного оборудования угольных шахт. // Уголь. - М.: МГГУ, 2011. - № 7. С. 16-20.(4 с.) 18. Линник В.Ю. Анализ эффективности применения проходческих комбайнов. // Маркшейдерский вестник. - М.: ФГУП Гипроцветмет, 2011. - № 3. С. 15-18.(3 с.) 19. Афанасьев В.Я. Линник В.Ю. Прогноз горно-геологических условий залегания угольных пластов и безопасности их отработки на период до 2030 года. // Уголь. - М.:МГГУ, 2011. - № 1.
С. 61-64. (3/2 с) 20. Линник В.Ю. Показатели работы угольной промышленности в области механизации горно-подготовительных работ. // Маркшейдерский вестник. - М.: ФГУП Гипроцветмет, 2011. - № 2. С. 5 - 9. (4 с.) 21.. Афанасьев В.Я., Линник Ю.Н., Линник В.Ю.. Показатели работы угольной промышленности России в области механизации очистных работ. // Уголь М.:МГГУ, 2011. № 6. С. 4446. (3/2 с) 22. Линник В.Ю. Формирование базы данных и разработка программного интерфейса для прогнозирования развития сырьевой базы угольной промышленности. // Маркшейдерский вестник.
Ц М.: ФГУП Гипроцветмет, 2012. - № 1. С. 11-13.(3 с) 23. Линник В.Ю. Сравнительный анализ технического уровня и эффективности применения очистного оборудования угольных шахт. В ж-ле: Горное оборудование и электромеханика. - М.:
Новые технологии, 2012. № 1. С. 2-8. (7 с.) 24. Линник В.Ю. Анализ технико-экономических показателей работы отечественных и зарубежных механизированных комплексов подземной добычи угля. // Горный журнал. - М.: Руда и металлы, 2012. № 8. С. 12-25 (14 с) В прочих изданиях 1. Линник Ю.Н, Позин Е.З., Мультанов С.И., Линник В.Ю. и.др. Отраслевая инструкция по выбору шнековых исполнительных органов очистных комбайнов. М.: Ин-т горного дела им. А.А.
Скочинского, 1997. - (33/8 с.) 2. Линник В.Ю. Учет влияния геомеханических факторов при оценке прочностных свойств в призабойной части угольного массива и создании средств их разрушения. В сб.: Научные сообщения ННЦ ГП-ИГД им А.А. Скочинского.Ч М.:Ин-т горного дела им. А.А. Скочинского, 1999.
С. 182-186. (5 с.) 3. Линник Ю.Н, Линник В.Ю.. Разработка экономико-математической модели и программного обеспечения для выбора параметров шнеков применительно к типовым условиям их эксплуатации. В сб.: Научные сообщения ННЦ ГП-ИГД им А.А. Скочинского., вып. 328. Ч М.: Ин-т горного дела им. А.А. Скочинского, 2004, С. 82-93. (10/6 с) 4. Афанасьев В.Я., Линник Ю.Н., Линник В.Ю. Уголь России - состояние и перспективы. // Нефтегазовая вертикаль М.: Нефтегазовая вертикаль, 2010. № 21. С 15Ц19. (8/5 с) Свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ по результатам выполненных исследований 1. Свидетельство об официальной регистрации базы данных Горно-геологические и качественные характеристики угольных пластов 2012-620-451 от 21.05.2012 г.
2. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ Выбор средств выемки угольного пласта на основе установления характеристик его разрушаемости N 990896 от 10.12.99 г.