Анализ и прогнозирование технического уровня горнопроходческих работ на шахтах Подмосковного угольного бассейна

В условиях современного научно-технического прогресса необходимость разработки прогнозов для целей планирования ощущается особенно остро. В социалистической системе народнохозяйственного планирования прогнозирование становится важнейшей стадией, предшествующей разработке планов. Еще ХХУ съездом партии была поставлена задача: «повысить обоснованность прогнозов научно-технического прогресса и социально-экономических процессов, расширить использование этих прогнозов при разработке народнохозяйственных планов» (I).

Прогноз должен не просто констатировать возможные пути развития объекта, но и устанавливать оптимальные из них. Разработанные прогнозы необходимо периодически корректировать по мере накопления новой информации. Только в этом случае они будут действенным инструментом научно-технического прогресса.

Направления и задачи по повышению эффективности всех отраслей народного хозяйства на основе их интенсивного развития посредством повышения технического уровня производства в составе пятилетних планов были определены постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР $ 695 «Об улучшении планирования и усилении воздействия хозяйственного механизма на повышение эффективности производства и качества работы» (2).

Планом экономического и социального развития СССР на 1981;85 годы и на период до 1990 года предусматривается сохранение высоких темпов добычи угля, дальнейшее техническое перевооружение угледобывающих предприятий, оснащение их высокоэффективным оборудованием, комплексная механизация и автоматизация производственных процессов.

Б период до 1990 года «. успехи всего народного хозяйства во многом будут зависеть от повышения эффективности добывающей промышленности. Путь к этому — ускорение научно-технического прогресса» (3).

Классиками марксизма-ленинизма научно-технический прогресс (НТП) определяется как закономерный исторический процесс совершенствования орудий труда, технологии и методов организации производства, в результате которого повышается уровень общественной производительности труда.

Совершенствование управления НТП является главной задачей одиннадцатой пятилетки и последующих годов (3).

Основой прогнозирования в любой области является знание объективных законов и закономерностей их действия в конкретных условиях. На современном этапе особое значение приобретают среднесрочное и долгосрочное прогнозирование НТП как основы для установления наиболее вероятных путей развития сложного, многоотраслевого хозяйства страны.

Научно-технический прогресс в угольной промышленности предъявляет все возрастающие требования к подготовительным работам — важнейшему технологическому звену в общем комплексе подземной добычи угля. Проведение подготовительных выработок предопределяет развитие очистного фронта и обеспечение нормальных условий работы лав. В угольной промышленности ежегодно проходится свыше 6,3 тыс. км подготовительных выработок. Однако этот объем, а также скорости проведения выработок не в полной мере обеспечивают своевременную и качественную подготовку очистного фронта и воспроизводство отработанных запасов. Эффективность работы шахт во многом зависит от технического уровня горнопроходческих работ. Поэтому повышение технического уровня (ТУ) горнопроходческих работ (ГПР) имеет важнейшее значение для НТП угольной промышленности.

В связи с этим на современном этапе особую актуальность приобретают вопросы прогнозирования развития ГШ? на основе единого методического подхода к оценке их технического уровня. В связи с определившимся разрывом технических уровней очистных и подготовительных работ особую актуальность приобретают вопросы прогнозирования и планирования технического уровня горнопроходческих работ.

Многие авторы занимаются исследованием состояния ГПР с позиций обоснования перспектив развития техники и технологии, совершенствованием и разработкой прогрессивных технологических схем, обоснованием методических положений среднесрочного и долгосрочного прогнозирования показателей ГПР. Так, в работах Э. Э. Нильвы, направленных на научное обоснование и разработку технологических решений, обеспечивающих значительное повышение технико-экономического и социального уровня ГПР на угольных шахтах, в масштабах отрасли решались задачи по разработке комплексной методологии их исследования, совершенствования и прогнозирования технологического процесса, определению рекомендаций по улучшению существующих и разработке новых технологических схем проведения подготовительных выработок, прогнозирования технологии проходки горных выработок и ожидаемых технико-экономических показателей ГПР на дальнюю перспективу.

Решались задачи пооперационных расчетов трудоемкости ГПР и разработки на этой основе комплексного критерия для оценки качества механизации, а также совершенствования способов оценки показателей ГПР на. уровне предприятия и отрасли в целом, разработки долгосрочного црогноза показателей ГПР с учетом комплексного влияния факторов, нашли отражение воцросы прогнозирования направлений развития технологии цроведения в отрасли основных подготовительных выработок.

Однако в указанных выше работах не были решены воцросы комплексной оценки технического уровня ШР и использования обобщенного показателя ТУ для прогнозирования направлений развития техники и технологии, методически не определены и не исследованы в указанном аспекте вопросы прогнозирования.

В связи с этим необходим принципиально новый подход к оценке ТУ и прогнозированию техники и технологии цроведения горных выработок, что должно привести к упрощению цроцесса прогнозирования и повышению его обоснованности.

Целью диссертационной работы является установление тенденции совершенствования технологии горноцроходческих работ для разработки методики оценки их технического уровня и прогнозирования развития техники и технологии цроведения подготовительных горных выработок, позволяющей повысить эффективность ведения горных работ на шахтах Подмосковного угольного бассейна.

Технический уровень цроизводства — это комплексная оценка состояния развития техники и технологии, характеризующая степень использования достижений научно-технического црогресса в конкретных условиях.

Оценка состояния и развития техники и технологии проведения подготовительных горных выработок — важный элемент общего црогноза по угольной промышленности (63).

Единый методический подход к оценке и прогнозированию ТУ горноцроходческих работ позволит сформулировать новые возможности и определить перспективные направления НТП в области проведения горизонтальных и слабонаклонных горных выработок.

В связи с этим в круг задач исследований были включены:

1. Анализ известных в литературе и применяемых в практике методов прогнозирования развития науки и техники и использование их для реализации поставленных целей.

2. Выбор критериев оценки технического уровня ГПР.

3. Разработка классификации основных условий проведения подготовительных выработок с точки зрения оценки ТУ.

4. Анализ тенденций развития техники и технологии горнопроходческих работ.

5. Системный анализ и исследование процессов и операций в проходческом цикле.

6. Формирование требований к информации, необходимой для выполнения прогноза, и разработка системы информационного обеспечения.

7. Оценка и обоснование наиболее рациональных методов, применяемых для анализа и прогнозирования технического уровня ГШ?.

8. Обоснование путей совершенствования технического уровня производства ГПР на дальнюю перспективу.

Теоретической и методической основой исследования явились решения партии и правительства по вопросам планирования и прогнозирования научно-технического прогресса в народном хозяйстве, работы советских и зарубежных ученых в области перспективного планирования и прогнозирования НТП.

Выбор методов обусловлен целью и задачами работы. За основу принят метод главных компонент. В работе применялись методы математической статистики, а также системный, логический и инженерный анализ, экономико-математическое моделирование с применением ЭВМ.

В качестве исходной информации использовались ретроспективные данные работы шахт и забоев Подмосковного угольного бассейна с 1960 по 1982 гг. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обосновывается: корректным применением современных математических и инженерно-аналитических методов исследования и цредставительной по объему и содержанию исходной информации, характеризующей технический уровень шахт и подготовительных забоев Подмосковного угольного бассейнаверификацией разработанного прогноза двумя методами (прямая и инверсная верификация), показавшей хорошую сходимость результатом прогнозирования (средние отклонения не превышают 5%) — сходимостью результатов выполненных исследований с фактическими данными.

Порядок и принципы выполнения исследований представлены в приведенной блок-схеме анализа, оценки и прогнозирования технического уровня ГПР (рис.1).

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлены показатели оценки технического уровня горно-цроходческих работ, отличающиеся тем, что они основаны на использовании метода главных компонент, позволяющего осуществить синтезирование комплексного показателя;

2. Разработаны методические положения по определению минимально необходимых объемов проведения подготовительных выработок, отличающихся тем, что они учитывают количество подготовленных к выемке запасов.

3. Предложено в отличие от существующего системно-структурного подхода к анализу и прогнозированию технического уровня горнопроходческих работ учитывать взаимосвязи подготовительных и очистных работ.

4. Установлена зависимость степени влияния основных факторов, определяющих условия проходки выработок при повышении технического уровня горнопроходческих работ, на скорость проходки, отличающаяся тем, что предложено учитывать схему транспорта горной массы, вид крепи, размеры поперечного сечения выработки.: >

В результате проведенных исследований:

1. Разработаны методики: оценки, анализа и прогнозирования технического уровня ГПРопределения минимально необходимых объемов проведения подготовительных выработок.

2. Определены основные пути совершенствования технического уровня забоев и подготовительных работ в целом по шахтам.

3. Разработаны нормативы темпов проходки выработок в условиях Подмосковного угольного бассейна и предложены аналитические зависимости для их корректировки в соответствии с тенденциями изменения технического уровня ГПР.

4. Выполнен прогноз развития техники и технологии проведения горизонтальных и слабонаклонных горных выработок.

Научное значение работы состоит в том, что предложенные показатели оценки технического уровня горнопроходческих работ на основе применения метода главных компонент могут быть использованы для научного обоснования путей совершенствования техники и технологии проведения подготовительных выработок.

Практическое значение заключается в том, что разработанная методика оценки, анализа и прогнозирования технического

Блок-схема анализа, оценки и прогнозирования технического уровня горнопроходческих работ

Анализ состояния горнопроходческих работ * —

Подготовка информации по формам ]? I и 3 (приложение 13 4)

Формулировка цели исследования

Анализ и прогнозирование технического уровня горнопроходческих работ I

Подготовка информации по формам № I, № 2 и № 3 (приложение }? 4)

6 Предварительный анализ информации на достоверность да

7 Анализ и оценка тенденций развития горнопроходческих работ

8 Оценка соответствия горнопроходческих работ очистным по воспроизводству запасов (по зависимости) да

9 Расчет обобщенных показателей по методу главных компонент

10 Проверка правильности интерпретации главных компонент нет

II Интерпретация главных компонент нет 4 и 5 нет 14 да 12 да

2о Расчет по методу главных компонент значений технического уровня для каждого года прогнозируемого перио

Ж.

Расчет отклонений прогнозов по годам

22 • Анализ достоверности прогноза /б ^ 10% /

1 нет

23 Анализ правильности определения тенденции развития показателей оценки технического уровня да

24 Проверка достоверности прогнозов инверсной верификацией

25 Выбор и обоснование прогноза

26 Выводы да

26 нет 18

Рис. I. уровня ГШ? позволяет выработать инженерные мероприятия по совершенствованию техники и технологии проведения подготовительных выработок и устанавливать нормативы темпов проведения выработок на перспективу. Методика определения минимально необходимых объемов проведения подготовительных выработок позволяет повысить обоснованность планирования горнопроходческих работ.

Методики оценки анализа и прогнозирования технического уровня горнопроходческих работ и определения минимально необходимых объемов проведения подготовительных выработок внедрены в производственном объединении «Нов омо сков скуголь «.

Основные положения и отдельные этапы диссертационной работы доложены и обсуждены на ХУ (1979 г.) и ХУ1 (1980 г.) научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского политехнического института (совместно с НТГО, 1ШИУИ, ПЗУ ЕВР МУЛ УССР, университетом «Дружбы народов»), семинарах лаборатории технико-экономического анализа ИГД им. А. А. Скочинского (1979, 1980, 1983 г. г.), заседании кафедры ТЕОДГР ТЛИ (1983 г.).

По теме диссертации автором опубликовано шесть печатных работ и получено одно авторское свидетельство.

Диссертация состоит из введения, четьфех глав, заключения и приложений. Содержит 161 страницу машинописного текста, 19 рисунков, 42 таблицы, библиографию из 108 наименований, а также 8 таблиц и I рисунок приложений.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

1. Исследован методом главных компонент комплекс показателей оценки технического уровня горнопроходческих работ.

2. Использование метода главных компонент позволило: а) псжать" информацию и найти закономерности, описанные главными компонентамиб) выполнить ранжирование объектов исследования по первой главной компоненте.

3. Произведена интерпретация главных компонент: первой — обобщенная оценка технического уровня производствавторой — уровень организации труда.

4. Выполнен прогноз ТУ горнопроходческих работ и показателей его оценки.

5. Для подтверждения правильности выводов о факторах роста производительности труда, полученных при анализе с исполь

Нормативы скоростей проходки выработок в условиях Подмосковного угольного бассейна (м/мес)

Обводненность забоя. м3/ч j 5−10 j >10

Угол наклона выработки, град ^ ! ~ ! ^ ! 7з | ^

• •. ... •.. .*.. ... •

Сечение выработки, м2 > I0! I0 i <10 [>10 | <10 | >10

Вид крепи с*- д* с i д |с |д }с ¡-д }С |д |с !д ?C i д | с Д i С Д —1−1— С |д je Д с |д

260 !320 1 1 I Т Г ! ! Г I ! I I 250! 290! 180! 190! 160! 190 ! 210! 220! 190! 220! ГТС! 185! 160 1 ! f ! f f 1 f f ! T f I 180!145 i 170 l 1 140!160!130 f T 145 i 105!120 т х) С — сборная и металлическая крепь Д — деревянная крепь i—i СП со зованием метода главных компонент, произведена оценка уровня производительности труда — главной составляющей ТУ — с учетом условий проведения выработок по зависимости, предложенной академиком В. А. Трапезниковым.

6. Выполнен анализ технического уровня производства работ в подготовительных забоях. Выявлен ряд закономерностей, присущих забоям высокого ТУ.

7. Определены направления развития техники и технологии на перспективу до 20 лет.

8. Разработаны нормативы рациональных темпов проходки выработок в условиях Подмосковного угольного бассейна и предложены аналитические зависимости для их корректировки в соответствии с установленными тенденциями изменения ТУ ГПР.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной научной задачи црогнозирования развития техники и технологии на основе установленных тенденций и разработки методики оценки технического уровня горнопроходческих работ, имеющей существенное значение для угольной промышленности и позволяющей повысить эффективность ведения горных работ на шахтах Подмосковного утольного бассейна.

Основные научные и практические выводы и рекомендации по выполненной работе заключаются в следующем:

1. В результате исследования развития горнопроходческих работ выявлены тенденции совершенствования техники и технологии, установлена взаимосвязь технологических цроцессов добычи угля на основе оценки соответствия подготовительных работ очистным по обеспечению воспроизводства подготовленных к выемке запасов;

2. Предложен системно-структурный подход к анализу и прогнозированию ТУ горнопроходческих работ, учитывающий их взаимосвязь с очистными работами, и функциональная структура системы информационного обеспечения.

3. Выполнен анализ методов научно-технического прогнозирования и оценена пригодность отдельных методов для прогнозирования технического уровня горнопроходческих работ.

4. Получена аналитическая зависимость для расчета минимального объема проведения подготовительных выработок, необходимого для воспроизводства отработанных запасов. Разработана методика определения минимально необходимых объемов проведения подготовительных выработок.

5. Разработана методика оценки, анализа и прогнозирования ТУ горнопроходческих работ. В результате использования методики определены основные пути совершенствования технического уровня горноцроходческих работ на шахтах на перспективу. Разработаны нормативы темпов проходки вьцэаботок в условиях Подмосковного угольного бассейна и предложены аналитические зависимости для их корректировки в соответствии с тенденциями изменения технического уровня.

6. Установлено, что повышение технического уровня горнопроходческих работ на шахтах, связанное с увеличением темпов проходки подготовительных выработок, обусловлено в первую очередь ростом механои энерговооруженности труда и уровня электровозной откатки, обоснованное высокими весовыми значениями указанных показателей в общей оценке ТУ, а также совершенствованием организации труда. В результате роста технического уровня производства ГПР на шахтах ожидается, что скорость проходки выработок увеличится к 2000 году в 1,7 — 2,0 раза, а производительность труда проходчиков возрастет в 1,3 — 1,5 раза.

7. Предложены аналитические зависимости для расчета технического уровня ГПР, а также скорости проходки выработок и производительности труда на шахтах и объединениях Подмосковного угольного бассейна.

8. Выполнен прогноз развития техники и технологии проведения горизонтальных и слабонаклонных горных выработок.

9. Практическая реализация выполненных исследований позволила повысить обоснованность планирования горнопроходческих работ. Годовой экономический эффект от внедрения работ в системе производственного объединения «Новомосковскуголь» составляет 24 тыс. руб.