РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ АСПЕКТИ РОЗВИТКУ ВУГІЛЬНОЇ ШАХТИ ЯК ОБ'ЄКТА МОДЕЛЮВАННЯ
2.1. Вугільна шахта в системі економіко-технологічного комплексу
Вугільна шахта як підприємство добувної промисловості відрізняється від підприємств обробних галузей за наступними принциповими напрямами:
- предмет праці зі всіма його якісними та кількісними характеристиками споконвічно існує в природі і не може бути змінений людиною;
- предмет праці не може бути відтворений людиною;
- предмет праці (відомий і невідомий людині зараз) знаходиться в природі в різній, але завжди в обмеженій кількості, хоча остання може бути і вельми великою.
На підприємствах обробних галузей предмет праці може бути узятий з природи в готовому вигляді (дикорослий ліс), або узятий з природи після відповідної попередньої підготовки (кокс для виплавки металу), або вироблений людиною на попередніх стадіях виробництва (листове залізо, напівфабрикати і т.д.) - у всіх випадках предмет праці визначається людиною залежно від мети виробництва, а процес виробництва полягає в перетворенні предметів праці в деякий готовий виріб. Готовий виріб може бути вироблений людиною в будь-якій кількості, яка вважається доцільною [85, 139].
Вказані особливості зумовлюють тип гірничодобувного підприємства (в тому числі вугільної шахти або розрізу), його структуру та цілі функціонування. Якщо в обробних галузях метою виробничої діяльності підприємств є перетворення предмета праці в бажаному напрямі, то метою вугільної шахти є видобування корисної копалини з природного середовища (видобуток) і підготовка до подальшого використання (збагачення), але без зміни предмета праці (вугілля) і його властивостей. Відповідно до цього при спорудженні та функціонуванні вугільної шахти або розрізу вирішують три завдання: доступ до корисної копалини (будівництво шахти або розрізу) і такий розвиток в просторі в процесі експлуатації, який забезпечує або підтримує цей доступ; виділення корисної копалини з природного середовища (процес видобутку в межах очисного або підготовчого вибою) і підготовка в межах підприємства для передачі продукції споживачеві (підземний або внутрішньокар'єрний транспорт, підйом по стовбурах, збагачення, технологічний комплекс поверхні), при цьому збагачення розглядається спільно із видобуванням. Зважаючи на дуже малу питому вагу видобутку вугілля в Україні відкритим способом надалі розглядатимемо видобування тільки підземним способом, хоча відзначені вище принципові особливості зберігають свою силу і при видобуванні відкритим способом [105, 140].
На діючій шахті (процес будівництва шахти тут не розглядається), можуть бути виділені дві групи процесів: одна з них видобвна, а друга - безпосередньо розвиток шахти. Ці групи наведені схематично на рис. 2.1 і 2.2.
Рис. 2.1. Видобувна група процесів шахти
До інших процесів відносяться: ремонт гірничих виробок, дегазація, кондиціонування повітря, боротьба з викидами вугілля й газу, зволоження вугілля в масиві, водовідлив, ремонт устаткування, допоміжний транспорт, загальношахтне обслуговування під землею і на поверхні, електропостачання та зв'язок. Провітрювання шахти - необхідна умова її існування і воно носить загальний характер. Інші процеси (підземні і наземні) обслуговують кожну групу [105, 189].
Рис.2.2. Процеси розвитку шахти
Результати виробничої діяльності шахти визначаються сумісною дією природних (марка вугілля, його якість, гірничо-геологічні умови) та індустріальних (техніка, технологія, організація виробництва) чинників, тому вугільна шахта є виробничим комплексом особливого роду, в якому діють окремі елементи у формі процесів шахти. Останні частково взаємодіють між собою, наприклад, ремонт гірничих виробок і підготовчі роботи; частково є самостійними, наприклад, охолоджування повітря.
У кожен період часу взаємодія природних і індустріальних чинників відбувається на тлі досягнутого науково-технічного прогресу.
Природні чинники є первинними даними. Вони визначають умови, в яких діють індустріальні чинники. Останні, з одного боку, розвиваються за своїми законами, а з іншого - повинні відповідати природним умовам, оскільки інакше не можуть бути використані. Наприклад, очисні комплекси для механізованого виймання мають бути сконструйовані з урахуванням потужності пластів. Якщо пласти малої потужності (0,7-0,8 м), і комплекс сконструйований так, що він має мінімальну висоту 0,9 м, то такий комплекс при даній потужності пласта або не може бути використаний, або треба створити умови для його використання, якщо це можливо. Як відомо, проблема вирішується шляхом збільшення потужності пласта, що виймається, за допомогою прирізання бічних порід зі всіма випливаючими з цього негативними наслідками - додатковими витратами на виконання шкідливої роботи по підвищенню зольності вугілля, що добувається [138].
Інші виробничі процеси (підземні і наземні) розділяються між собою по обслуговуваній сфері (табл. 2.1).
Розглянемо взаємодію процесів шахти, наведених на рис. 2.1 і 2.2 і в табл. 2.1, між собою і шахтою в цілому. Процеси видобувної групи (рис.2.1) в сукупності є необхідними умовами для існування шахти як виробничого підприємства. Якщо виключити хоч би один процес з цієї групи, шахта перестане існувати як добувна одиниця.
При цьому обсяг роботи по кожному процесу повністю й однозначно визначається першим процесом видобутку вугілля. Інші виробничі процеси, що обслуговують дану групу (пп. 1.1-1.3 табл.2.1) загалом не є обов'язковими: можна уявити шахту негазову по газу метану, де не потрібна дегазація, і не небезпечні по пилу вугілля, що виключає необхідність зволоження вугілля в масиві. При відносно малій глибині розробки (до 600-800 м по вертикалі), як правило, не відбуваються раптові викиди вугілля й газу і, отже, не потрібне здійснення заходів для їх запобігання.
Процеси видобувної групи діють безперервно, поки проводиться видобуток вугілля. В окремих випадках допустимі де