Применение механизированных комплексов в очистном забое – это настоящее и будущее угледобычи. Механизированный комплекс не только существенно улучшает условия труда, но и позволяет улучшить трудоемкость выемки угля и удельные внутрилавные затраты. Однако недостатком механизированных комплексов является их высокая стоимость, неприспособленность к работе в условиях труднообрушаемых кровель (категория А4 и часто А3 по классификации ДонУГИ [1]), неприспособленность к работе с неустойчивым нижним слоем кровли (категория Б1 и Б2 по ДонУГИ).
В условиях Донбасса разрабатываются угольные пласты как с труднообрушаемыми, так и с неустойчивыми и малоустойчивыми кровлями. Применение в этих условиях механизироваанных комплексов приводит к необходимости применять специальные меры по управлению состоянием кровли – искусственному переводу кровель категории А4 в категорию А3 или А2, кровель категории Б2 в категории Б3 и Б4, или применять способ управления кровлей в лаве полной и частичной закладкой.
К настоящему времени разработаны меры по управлению труднообрушаемой кровлей – передовое торпедирование [2], а в лавах с неустойчивым нижним слоем кровли применяют предварительное анкерование кровли или упрочнение кровли нагнетанием быстротвердеющих вяжущих растворов [3, 4].
Применение мероприятий по разупрочнению и упрочнению пород кровли не должно сказываться на рентабельности работы лавы. Речь идет о том, что внутрилавные затраты составляют от 18 до 30% себестоимости добычи угля в шахте и изменение величины этих затрат за счет выполнения дополнительных работ по управлению состоянием кровли может привести к превышению себестоимости над рыночной ценой угля, т.е. к убыткам. В уловиях рыночной экономики это недопустимо. Так, применение мероприятий по упрочению пород непосредственной кровли требуют не только материальных затрат, но и времени на их реализацию. В зависимости от необходимого объема их применения это может привести к уменьшению числа смен по добыче угля, снижению нагрузки на лаву и, как следствие, к увеличению удельных затрат на добычу угля в лаве. При малых нагрузках на лаву применение дорогостоящих механизированных крепей может оказаться менее целесообразным, чем работа с индивидуальной крепью. Если трудоемкость и затратность работ по передовому торпедированию кровли превышает таковые при применении полной пневматической закладки – передовое торпедирование тоже может отрицательно сказаться на рентабельности работы шахты.
Сказанное выше свидетельствует о необходимости установления экономической целесообразности применения специальных мер по управлению состоянием кровли в лавах. Методика установления экономической целесообразности этих мер должна сводиться к экономическому сравнению возможных технологических решений.
При разработке угольных пластов с труднообрушаемой кровлей альтернативными вариантами являются:
-
Применение механизированных комплексов с полным обрушением кровли при условии предварительного торпедирования кровли;
-
Применение механизированных комплексов с полной пневматической закладкой;
-
Применение комплекса оборудования с индивидуальной крепью и управления кровлей частичной закладкой из бутовых штреков.
Задача решается путем экономико-математического моделирования затрат по очистному забою. Общий вид моделей следующий:
где Сi – затраты на 1т добычи угля в лаве по i-му варианту;
Cтор – удельные затраты на 1 т подготовленных запасов по передовому торпедированию кровли;
где Сбур – затраты на бурение скважин по зарплате и начислениям на зарплату;
Смат – затраты на взрывчатые материалы, средства взрывания;
Сам – затраты на амортизацию бурового оборудования; Сэк – затраты на электроэнергию;
Снак – накладные расходы организации (участка) по передовому торпедированию;
С,оч, С,,оч, С,,,оч – соответственно удельные затраты по очистному забою при работе в лаве механизированного комплекса с полным обрушением кровли, с полной пневмозакладкой, с закладкой из бутовых штреков.
Модель указанных затрат составляется на базе калькуляции себестоимости. Переменными в модели должны быть как природные факторы (мощность пласта, сопротивляемость угля резанью, мощность и крепость пород кровли), так и рыночная цена оборудования и ставки сменной зарплаты рабочих.
При разработке угольных пластов с неустойчивым нижним слоем кровли альтернативными вариантами могут быть:
-
анкерование кровли при работе механизированным комлексом;
-
химическое упрочнение кровли при работе механизированным комплексом;
-
применение широкозахватного комбайна с индивидуальной крепью;
Как и в описанном выше случае, задача выбора лучшего варианта решается путем экономико-математического моделирования с конечной калькуляцией затрат в лаве. При этом необходимо в качестве переменной величины иметь долю (процент) площади кровли в лаве, требующей упрочнения. От этого зависит не только величина дополнительных затрат, но и время выполнения дополнительных работ.
Существовавшие методики установления экономической эффективности применения новой техники и методики сравнения вариантов технологических решений [5,6] предлагали учитывать при сравнении так называемые "приведенные" затраты
где c – затраты на единицу готовой продукции;
K – капитальные затраты, необходимые для реализации технологического мероприятия, отнесенные к годовой добыче угля при данной технологии;
E – отраслевой нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений.
Величина коэффициента E принималась равной 0,15 при установлении эффекта от применения новой техники (это соответствовало сроку окупаемости капитальных вложений 6 лет).
В настоящее время отсутствует утвержденная официально методика, но не учитывать требуемые капитальные затраты нельзя, их учет целесообразно принимать в расчетах как оплату банковского процента [7]. В расчетные формулы, которые необходимо разработать для сравнения вариантов технологии очистных работ, этот процент должен входить как независимая переменная. Вместе с тем должен учитываться и такой фактор как инфляция за срок службы приобретаемого оборудования.