Анализ использования сырьевых ресурсов и пути их улучшения в производстве готовой продукции (на примере ЦОФ “Карагандинская“)

2.1 Состояние и анализ показателей отработки пластов и поставки углей на ЦОФ “ Карагандинская “

Решение проблемы повышения качества угольной продукции связывают с изучением характера и степени влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на формирование основных показателей качества угольной продукции и разработкой комплекса мероприятий, направленных на нейтрализацию их негативного влияния. Одной из важнейших частей всей системы управления качеством угольной продукции в процессе ее производства и потребления, можно назвать определение порядка и направления развития горных работ на шахтах [1]. Эта подсистема предусматривает глубокий и всесторонний анализ закономерностей формирования качества продукции и конечных результатов ее реализации. Основными процессами, формирующими этот показатель, являются очистные работы, работы по проведению и ремонту горных выработок, транспортированию горной массы.

Разнообразнейшая специфика горно-геологических условий залегания пластов не только в пределах шахтного поля, но и на каком-то его участке определяет схему вскрытия и подготовки, топологию сети горных выработок, а тектоника и раскрой шахтопластов, применяемые типы механизированных комплексов, схемы доставки полезного ископаемого и т.д. Все это определяет для каждой шахты присущую только ей инфраструктуру.

Отсюда вытекают и специфические черты воспроизводства очистного фронта угледобывающего предприятия:

• непрерывность процесса воспроизводства;

• значительное влияние на эффективность процесса воспроизводства горно-геологических условий разрабатываемых пластов и, как следствие, неравномерность протекания их во времени;

• на своевременность подготовки очистной линии оказывает влияние пространственно-планировочное расположение забоев. Изменение пространственного взаиморасположения очистных и подготовительных забоев приводит к изменению конфигурации сети горных выработок и, правило, временных параметров отработки и подготовки, определяющих качество восстановления очистной линии;

• для поддержания очистного фронта на уровне, обеспечивающем плановое задание предприятия, необходимо постоянно воспроизводить определенную совокупность подготовительных выработок, а также сопутствующие подготовке монтажные работы и работы по предварительной дегазации пластов;

• необходимость научного обоснования соответствия сроков отработки и подготовки комплексно-механизированного забоя при переходе из отработанного выемочного столба во вновь подготовленный;

• учет пропускной способности и возможности отдельных звеньев шахты по условиям транспорта, вентиляции, нормативов золы и серы при подготовке нового выемочного столба;

• линия очистного фронта считается подготовленной после окончания всех сопутствующих проведению выработок работ, а также монтажа выемочно-доставочно-транспортного оборудования, расположенного в участковых выемочных выработках и, при необходимости, осуществления предварительной дегазации пласта;

• сложность шахты и ее подсистем характеризуется их способностью к развитию во времени и пространстве, что ведет к изменению горно-геологических, горнотехнических и экономических условий ее функционирования;

• постоянное развитие элементов воспроизводства требует согласованности и сбалансированности всего процесса во времени в течение этого периода. Эффективность воспроизводства очистного фронта прежде всего зависит от научной обоснованности и качества планирования этого процесса;

• развитие элементов воспроизводства во времени требует увязки в единый комплекс выбор технологических схем и параметров очистных и подготовительных работ, транспортно-технологических схем доставки и монтажа механизированного комплекса, а также схем предварительной дегазации.

Процесс воспроизводства очистного фронта следует рассматривать по его основным технологическим стадиям:

• разработка календарных планов развития горных работ в проектах новых горизонтов и шахт;

• привязка и корректировка календарного плана к конкретным условиям в годовой программе развития шахты;

• в оперативное управление в процессе реализации скорректированного календарного плана при воспроизводстве очистного фронта на угледобывающих предприятиях.

Календарные планы развития горных работ являются важнейшим разделом годовой программы действующих предприятий. При их разработке учитывается группирование пластов, их раскрой на столбы, очередность отработки и т.д. Однако недостаточность, недостоверность исходных данных на момент их составления и отсутствие связи с обогатительной фабрикой приводит к значительным погрешностям при их реализации .

Существующая постановка задач календарного планирования в проектах, как правило, детерминированная и статическая, вследствие неопределенности горно-геологических условий на момент проектирования и отсутствия достоверного прогноза развития техники и технологии горного производства. Проектировщик, опираясь на свой инженерный опыт, рассчитывает последовательность отработки пластов с учетом их подработки и надработки и производит раскрой шахтопластов на выемочные поля вручную, после чего он непосредственно переходит к установлению очередности их отработки, т.е. упорядочению ввода и выбытия очистных забоев.

Установление очередности отработки выемочных полей производится путем перебора их суммарных запасов, исходя из уровня планового объема добычи и требования равномерности отработки запасов шахтопластов. Получаемые при этом средние значения зольности становятся нормативами, при условии, что они не перекрывают предельное значение по обогащению угля на предприятиях бассейна. Те выемочные поля, которые вошли в набор, обеспечивающий плановый объем добычи, соотносятся по годам эксплуатации горизонта и сводятся в таблицу. И так продолжается до окончания распределения всех запасов всех выемочных столбов шахтопластов, причем окончательные данные предыдущей таблицы служат исходными для настоящей. Таким образом, раскрой шахтопластов и календарные сроки эксплуатации комплексно-механизированных забоев определяют исходные объемы очистных, подготовительных и сопутствующих им при подготовке работ и служат основой для построения календарного плана.

Разработанный в проекте календарный план является неизменным, а должен корректироваться в процессе отработки запасов.

Вызвано это тем, что по мере проведения выработок уточняются геологические условия и элементы залегания пластов и, как правило, заново определяется их мелкоамплитудная тектоника, которые требуют корректировки проектных перспективных планов развития горных работ. Возможность корректировки, с необходимой степенью детализации, должна быть заложена в годовую программу развития шахты, что позволит установить наиболее целесообразную и экономически выгодную очередность отработки выемочных столбов.

Календарные планы развития горных работ, как в проекте шахты, так и в годовой программе действующего предприятия, вытекают один из другого и не имеют принципиальных отличий. Если в первом из них устанавливается экономически целесообразная и упорядоченная очередность отработки как пластов, так и выемочных полей, то для действующих шахт, процесс значительно упрощается при разработке годовой программы , но дополнительно определяются технические, технологические и организационные ограничения.

Процесс оперативного управления при реализации календарного годовой программы развития шахты требует координации во времени темпов подвигания очистных забоев, проведения подготовительных выработок, а также других сопутствующих подготовке работ, с учетом экономических потерь от преждевременной и несвоевременной подготовки новых комплексно-механизированных забоев.

Сложившаяся к настоящему времени процедура разработки годовой программы развития горных работ на действующих шахтах сводится к определению очередности отработки и подготовки очистной линии по каждому пласту. Отраслевые методические указания [2] регламентируют круг лиц и задачи, стоящие перед ними по составлению и утверждению планов. Заданными считаются последовательность отработки пластов, заложенная в проекте шахты в календарном плане, и утвержденное задание по добыче угля.

Распределение добычи между очистными забоями в основном сводится к их взаимоувязке при определении очередности отработки выемочных полей простым подбором путем суммирования суточных, месячных и годовых нагрузок по лавам и проверки не превышения заказа, с учетом резервов и свободной реализации части продукции. Очередность отработки выемочных полей проверяется также на условие не превышения средневзвешенной по добыче плановой зольности, а также по условиям проветривания и пропускной способности участковых и магистральных выработок от забоя до ствола. Проверяется также условие равномерности отработки запасов шахтопластов по их долевому участию в общей добыче.

На основании разработанной очередности переходов каждого очистного забоя из отработанного во вновь подготавливаемый, составляется для каждого из комплексно-механизированных забоев график ввода и выбытия, при этом даты окончания работ в отдельных выемочных полях определяются исходя из их линейных размеров и расчетных суточных подвиганий. Имея какую-то временную точку привязки, и определив продолжительность отработки столба, устанавливают дату его окончания и т.д. Эти даты затем используются в годовой программе развития горных работ в качестве плановых, где графически отображаются все переходы очистных забоев.

Следует отметить, что при планировании как очистных, так и горнопроходческих работ, возможны отклонения от утвержденной годовой программы вследствие нарушенности пласта, встречи зон ПГД и т.д., которые требуют корректировки годовой программы развития шахты. Однако осуществить это практически невозможно, вследствие чего сроки подготовки очистного фронта, как правило, не выдерживаются, годовая программа превращается в набор таблиц и возникают перерывы в ведении очистных работ [3]. Следует отметить, что все технологические решения принимаются в одном варианте без рассмотрения возможных альтернатив и их экономического обоснования. Технико-экономические показатели годовой программы рассчитываются тогда, когда все технологические решения уже приняты.

Существующие методы разработки годовой программы развития горных работ на шахте имеют следующие недостатки:

• не учитывается надежность элементов подсистем воспроизводства и динамика протекания процессов очистной выемки, также как подготовки новых лав;

• не производится анализ и не учитываются экономические последствия принимаемых решений по воспроизводству очистной линии;

• отсутствует увязка объемов работ по подготовке очистной линии с материальными ресурсами, вследствие чего возможность маневра с последующими ограничена;

• отсутствие экономически обоснованного критерия оценки эффективности разработки и реализации планов воспроизводства очистного фронта на шахтах;

• отсутствие формального описания процессов воспроизводства очистного фронта.

Возникла настоятельная необходимость в синтезе годовой программы развития шахты с последующей автоматизацией разработки календарных планов развития горных работ и их коррекции и процесса переработки полученной продукции на ОФ.

Для решения проблемы, связанной с построением системы управления развития шахты и обогатительной фабрики представляется весьма целесообразным и актуальным выбрать в качестве объекта исследования конкретную шахту или группу шахт и обогатительную фабрику, на пример которых рассмотреть взаимосвязь горных работ и качества переработки угля.

Ухудшение горно-геологических условий, включение в шихту углей нижних пластов К4-К1, А5-А7, а также отгрузка углей на ОФ в виде горной массы привело к значительному увеличению зольности рядовых углей, обогащенных в обогатительных фабриках и обогатительных установках.

В Карагандинском бассейне, добываются в основном угли марок КЖ, К ОК, ОС, Д и ДГ подземным и открытым способом. Угли подземной добычи обладают хорошими технологическими свойствами , однако использование и для производства доменного кокса без предварительного обогащения невозможно из-за высокой зольности.

Наиболее ценными являются угли марок К и КЖ. Добытый объем полностью перерабатывается на фабриках ,что позволяет включить в процесс угли марки ОС, а угли марок К, КО обогащаются частично и значительная их часть направляется для целей энергетики.

Товарной продукцией обогатительных фабрик и установок являются концентраты для целей коксования и энергетики, промпродукт, отсевы, шламы.

В настоящее время существуют следующие формы организации комплекса шахта - обогатительная фабрика:

а) группа шахт - обогатительная фабрика;

б) одна шахта - обогатительная фабрика.

Во всех случаях качество рядового угля , поступающего на обогащение зависит от качества угля, добываемого в отдельных забоях или на отдельных шахтах. Поэтому, вопрос о том, как в настоящее время учитывается качество угля при планировании развития горных работ на шахте, достаточно рассмотреть на примере какой-либо одной формы организации комплекса.

Обработка показателей добычи и отгрузки углей с шахт, связанных поставками на ЦОФ "Карагандинская" за период 1996-1999 годы, содержащиеся в годовых отчетах по форме 25-тп, учетниках производственно-хозяйственной деятельности, позволили установить основные показатели добычи и отгрузки углей на ЦОФ "Карагандинская" .

За исследуемый период на ЦОФ "Карагандинская" отгружались угли марок К и КЖ. Общий объем поставок углей обеих марок не превышает производственной мощности фабрики, равной 3200 тыс. тонн в год.

2. 2 Технология и показатели переработки углей на ЦОФ “Карагандинская”

В карагандинском бассейне находится в эксплуатации обогатительные фабрики и установки, обогащающие угли марок КЖ, К, ОС, Д, ДГ для целей коксования и энергетики.

В бассейне применяются прогрессивные методы обогащения угля: тяжелые среды, отсадка, флотация. На обогатительных фабриках применяется раздельное обогащение крупного и мелкого угля, обогащение угля в неклассифицированном виде и обогащение крупного угля с выделением при этом необогащенного и частично обогащенного отсева.

Обогатительные фабрики и установки Карагандинского угольного бассейна работают по замкнутому циклу водоснабжения через наружные шламовые отстойники и сбросов за пределы этих отстойников не имеют. На фабриках применяются различные водошламовые схемы.

Флотационные отделения фабрик оснащены в основном высокопроизводительными флотационными машинами типа МФУ-2-63, МФУ-12, МФУ6-6.

Основная часть угля в карагандинском угольном бассейне обогащается методом отсадки и в тяжелых средах.

ЦОФ "Карагандинская" является старейшей фабрикой в бассейне. Фабрика была сдана в эксплуатацию в 1936 году. Методы обогащения : отсадка и флотация.

Особенностью технологической схемы ЦОФ "Карагандинская " является обогащение неклассифицированного угля на отсадочных машинах ОМ-18 и флотацией с получением четырех товарных продуктов : концентрата для коксования, крупного концентрата, промпродукта и отходов.

Зольность основных продуктов обогащения колеблется в незначительных пределах и остается практически на одном и том же уровне.

Ухудшение показателей переработки угля на обогатительной фабрике и шахтах, поставляющих уголь на переработку, дает предпосылки для дальнейшего исследования с целью определения параметров оптимального функционирования комплекса шахта или группа шахт обогатительная фабрика.