Awarie i przestoje w procesie zbrojenia ścian w pokładach węgla kamiennego

Awarie i przestoje w procesie zbrojenia ścian w pokładach węgla kamiennego
Fot. Adobe Stock. Data dodania: 20 września 2022

1. W prowadzenie

Wiele firm produkcyjnych, w tym także kopalnie, w sferze efektywności i bezpieczeństwa procesu technologicznego koncentruje swe wysiłki inwestycyjne głównie na przygotowaniu procedur postępowania w razie awarii sprzętowych, czy katastrof i usuwania ich skutków. W rzeczywistości przeważająca liczba przestojów następuje w wyniku awarii maszyn, błędów ludzkich i przestojów planowych. Aby uzyskać prawdziwie wysoką efektywność należy położyć szczególny nacisk na zminimalizowanie lub całkowite wyeliminowanie wszystkich przyczyn przestojów, co w pierwszej kolejności sprowadza się do wnikliwej i systematycznej analizy poszczególnych etapów prac.

Zbrojenie ścian jest jednym z ważniejszych elementów procesu eksploatacji pokładów węgla kamiennego. Sposobem na zapewnienie większej efektywności i wydajności tych prac jest znalezienie przyczyn najczęstszych awarii i przeciwdziałanie im, po to, aby zwiększyć dyspozycyjność produkcyjną maszyn. Na podstawie raportów i analiz awaryjności można wyciągać wnioski mające na celu wskazanie słabszych "ogniw" procesu oraz ułatwiające optymalizację pracy ludzi i maszyn. Dzięki takim informacjom wiadomo, gdzie wprowadzać zmiany i gdzie inwestować. Dlatego też rozważania zawarte w artykule dotyczą przebiegu procesu zbrojenia ścian z kopalń, z uwzględnieniem istotnej roli maszyn i urządzeń stosowanych w tym procesie.

2. Praca maszyn i urządzeń przy zbrojeniu ścian

Proces zbrojenia to najogólniej przygotowanie wyrobisk, w możliwie jak najkrótszym czasie, do procesu wydobywczego.

Zbrojenie ścian polega na przygotowaniu wyrobisk pod względem mechanicznym, elektrycznym, górniczym i hydraulicznym.

Do prac zbrojeniowych należy także przygotowanie tras odstawy urobku przenośnikami taśmowymi w chodnikach podścianowych.

Do podstawowych urządzeń i maszyn stosowanych w podziemnych zakładach górniczych przy zbrojeniu ścian należą: kolejki podwieszane i naspągowe, lokomotywy torowe, kołowroty, agregaty zasilające, samojezdne wyciągniki łańcuchowe oraz zakrętaki udarowe.

Dla zobrazowania procesu zbrojenia na rysunku 1 przedstawiony został schemat zbrojenia jednej ze ścian analizowanych w dalszej części artykułu.

Stan techniczny maszyn i urządzeń stosowanych przy zbrojeniu ścian oraz ich odpowiedni dobór do zadań zapewniają w dużym stopniu bezawaryjny i bezprzestojowy postęp tych prac. Dlatego, sprzęt ten powinien spełniać zarówno wysokie wymagania pod względem technicznym, jak i bezpieczeństwa.

Opierając się na klasyfikacji czynników wpływających na wykorzystanie nominalnego czasu pracy maszyn i urządzeń, przedstawionej na rysunku 2, można stwierdzić, że na efektywność czasu pracy maszyn istotny wpływ mają [4]:
- stopień wykorzystania maszyn i urządzeń w ramach czasu, w jakim są one zdatne do użytku (w pełni sprawne),
- częstotliwość występowania awarii (integralnie związana z niezawodnością),
- czas trwania obsługi naprawczej i zapobiegawczej,
- opóźnienie w procesie naprawczym, wpływające na wydłużenie czasu niezdatności do użytku.

Podstawowe znaczenie mają jednak awarie sprzętu, powodujące utratę zdolności do wykonywania pracy użytecznej przez maszynę oraz pociągające za sobą konieczność wykonania napraw. Częstotliwość występowania awarii jest związana przede wszystkim z niezawodnością maszyn (poprawność konstrukcji, jakość użytych części), ale istotny wpływ mają na nią także warunki pracy oraz stopień wyszkolenia operatorów i pracowników obsługi. Zgodnie z praktyką i tzw. krzywą ryzyka, prawdopodobieństwo awarii jest największe dla urządzenia zupełnie nowego oraz bardzo starego.

"W pierwszym przypadku ujawniają się błędy nie wykryte przy zbyt krótkim zapewne testowaniu urządzenia u producenta" [7]. W drugim natomiast główną przyczyną awarii jest zużycie się elementów urządzenia i ogólne starzenie się całego układu. Usterka nowej maszyny ujawni się szybko w początkowej fazie użytkowania, natomiast prawdopodobieństwo awarii starzejącego się układu systematycznie powoli rośnie. "W środku eksploatacji mamy najlepszy czas maksymalnie niezawodnej pracy o najniższym prawdopodobieństwie wystąpienia awarii" [7].

Proces zbrojenia ścian zajmuje bardzo ważne miejsce w procesie eksploatacyjnym. Jego bezawaryjny przebieg i poprawność wykonania przekłada się w pierwszej kolejności na rozruch ściany, a dalej na efektywność całego postępu ściany.

3. P rzestój a awaria

Dla porządku, poniżej przytoczono najczęstsze definicje użytych w dalszej części pojęć, tj. awarii i przestoju.

Polskie przepisy [8] podają, że przez awarię techniczną należy rozumieć gwałtowne, nieprzewidziane uszkodzenie lub zniszczenie obiektu budowlanego, urządzenia technicznego lub systemu urządzeń technicznych powodujących przerwę w ich używaniu lub utratę ich właściwości.

Najczęściej jednak uważa się, że awaria to usterka techniczna. Usterka ta może wynikać z przyczyn: mechanicznych, elektrycznych, elektronicznych, pneumatycznych czy hydraulicznych, i związana jest z danym urządzeniem, uniemożliwiając kontynuację pracy maszyną w sposób bezpieczny i zgodny z przepisami. Do najczęstszych przyczyn awarii należą:
- błąd projektowy,
- wada produkcyjna przy wykonaniu czy montażu,
- wada materiałowa,
- niewłaściwa eksploatacja,
- zużycie czy zestarzenie.

Według W. Torella i V. Avelara [10] istotne są dwie podstawowe definicje awarii: 1) "niezdolność produktu jako całości do wykonywania wymaganych funkcji", 2) "niezdolność poszczególnych elementów do wykonywania wymaganych funkcji, jednak produkt jako całość wciąż może wykonywać wymagane funkcje".

Z kolei W. Glapa i J.I. Korzeniowski [2] rozumieją awarię, jako zdarzenie powstałe w wyniku niekontrolowanego rozwoju sytuacji w czasie eksploatacji materiałów, urządzeń lub instalacji, prowadzące do powstania natychmiast lub z opóźnieniem, na terenie organizacji lub poza jej terenem, poważnego zagrożenia dla zdrowia ludzkiego i/lub środowiska, takiego jak: duża emisja substancji szkodliwych lub niebezpiecznych, pożar, wybuch itp.

Encyklopedia powszechna [1] za awarię uznaje uszkodzenie maszyny lub urządzenia, które uniemożliwia lub ogranicza dalszą pracę. Zaś awaria wiertnicza to taka przeszkoda, która uniemożliwia dalsze wiercenie aż do momentu jej usunięcia.

Reasumując, awaria może powodować przestój, czyli nieplanowaną i przejściową przerwę w funkcjonowaniu zakładu, ciągłości procesu produkcyjnego czy wykonywaniu pracy, do której pracownik był gotów.

Poważna awaria to z kolei zdarzenie, w szczególności emisja, pożar lub eksplozja, powstałe w trakcie procesu przemysłowego, magazynowania lub transportu, w których występuje jedna lub więcej niebezpiecznych substancji, prowadzące do natychmiastowego powstania zagrożenia dla życia lub zdrowia ludzi lub środowiska lub powstania takiego zagrożenia z opóźnieniem [5, 9].

Ponadto spotyka się określenia: poważna awaria przemysłowa [9], czy awaria górnicza. Tą ostatnią Leksykon Górniczy [3] definiuje jako zakłócenie w podziemnym środowisku kopalni, takie jak: tąpnięcie, pożar podziemny, wybuch gazu lub pyłu węglowego, czy wdarcie się wód lub kurzawki do wyrobisk.

Przestój w literaturze prawa pracy to takie przerwanie procesu produkcji lub świadczenia usług, które występuje w trakcie gotowości pracowników do danej pracy. Zgodnie z powyższym stwierdzeniem przestój jest spowodowany przyczynami dotyczącymi pracodawcy, niezawinionymi przez pracowników. T. Pszczołowski [6] podaje, że przestój jest przerwą w pracy, spowodowaną brakiem zasobów (np. materiałów, energii) lub informacji, co pracownik ma robić (np. niewłaściwa organizacja). Przestój może być spowodowany także przez wypadek.

Do przyczyn technicznych przestojów należą wszelkie zakłócenia w funkcjonowaniu urządzeń technicznych, spowodowane czynnikami wewnętrznymi (awaria) lub zewnętrznymi (przerwa w dostawie energii). Do przyczyn organizacyjnych zaliczymy takie, które dotyczą stanowiska pracy, zabezpieczenia robót (niedostarczenie narzędzi pracy lub niesprecyzowanie zadań roboczych) oraz niewłaściwego wyposażenia pracownika w środki ochrony indywidualnej, odzież i obuwie robocze [5].

Ponieważ przestój oznacza wstrzymanie procesu pracy, przyczyną przestoju mogą być również trudne warunki atmosferyczne. Ponadto, przestój może być także wynikiem niewłaściwej decyzji osoby kierującej procesem pracy, a także wynikiem błędu pracownika, który obsługuje maszyny, urządzenia itp. Można zatem wyróżnić przestój zawiniony i niezawiniony przez pracownika.

Dla potrzeb niniejszego artykułu przyjęto, że przestój to przerwanie procesu produkcji czy świadczenia usług, spowodowane czynnikami wewnętrznymi lub zewnętrznymi, a awaria to zdarzenie losowe, wynikające z przyczyn wewnętrznych pochodzenia: mechanicznego, elektrycznego, elektronicznego, pneumatycznego lub hydraulicznego, związanych z danym urządzeniem, maszyną, przyrządem, uniemożliwiające kontynuację pracy w sposób bezpieczny i zgodny z przepisami.

4. Z akłócenia w przebiegu zbrojenia przykładowych ścian

Planowe przerwy w pracy maszyn i urządzeń wynikają z procesu ich eksploatacji. Każda maszyna ma zaplanowane okresowe, szczegółowe badania techniczne oraz regularne przeglądy zmianowe, które mają na celu sprawdzenie stanu technicznego i zabezpieczenie maszyny przed różnego rodzaju uszkodzeniami podczas pracy. W ramach takich przeglądów np. czyści się filtry powietrza, wymienia wodę chłodzącą spaliny, sprawdza poziom oleju hydraulicznego i silnikowego, a także uzupełnia braki paliwa.

Na rysunkach 3 i 5 przedstawiono, w sposób uproszczony, przebiegi prac zbrojeniowych oraz awarii i przestojów w wybranych do analizy ścianach nr 1 i nr 2, opracowane na podstawie kopalnianych książek raportowych.

Dla ułatwienia przyporządkowania występowania awarii i przestojów do określonych czynności, przebiegi prac zbrojeniowych w każdej ze ścian podzielono na etapy, opisane szczegółowo na rysunkach.

Podczas zbrojenia ściany nr 1, w ciągu 49 dni zdarzyło się 7 przestojów (w tym 1 spowodowany awarią).

Sześć sytuacji wynikało z przekroczenia dopuszczalnej temperatury wody chłodzącej spaliny kolejki podwieszanej.

Skutkowało to postojami maszyn, które trwały aż do ochłodzenia się zbiornika z wodą. Czas potrzebny na schłodzenie i ponowne uruchomienie maszyn wynosił około 1 godziny. Wyjątek stanowiło zaistnienie takiej sytuacji niedługo przed końcem zmiany (2 razy), wtedy czas potrzebny na ponowne uruchomienie był zbyt krótki i maszyna pozostawała w rejonie do czasu uruchomienia jej przez kolejną zmianę. W wyniku takiego zdarzenia nie zostały wykonane zadania zmianowe. Jedyna awaria przy zbrojeniu przedmiotowej ściany to awaria kolejki podwieszanej. Trwała ona ok. 1,5 godziny. Przyczyną było zużycie węża ciśnieniowego, służącego do doprowadzania oleju hydraulicznego do podciągarek. Wskutek tej awarii zostały zablokowane inne maszyny, uniemożliwiając transport zestawu do ściany oraz innych materiałów potrzebnych do prac w chodniku nadścianowym.

Rysunek 4 przedstawia czas eksploatacji maszyn ściany nr 1 na przykładzie maszyn transportujących materiał do zbrojonej ściany. Zgodnie z nim, rzeczywisty czas pracy maszyn wyniósł 676,5 godzin, co stanowi 81% ogólnego czasu przydatności ich użycia do pracy. Z kolei czas przeglądów zmianowych trwał 152 godziny, czyli 18% czasu przydatności. Czas awarii wraz z przestojami, wynikającymi z innych przyczyn niż awarie, wyniósł w sumie 7,5 godziny, czyli około 1% czasu eksploatacji sprzętu.

Zbrojenie ściany nr 2 trwało 5,5 miesiąca. W ciągu 168 dni pracy zdarzyło się 14 przestojów (w tym 5 spowodowanych awariami). Awarie zaistniałe podczas procesu zbrojenia dotyczyły dwóch rodzajów maszyn: kolejki podwieszanej i podciągarki. W pierwszym przypadku bezpośrednią przyczyną awarii było przekroczenie dopuszczalnej temperatury oleju kolejki pracującej w chodniku wentylacyjnym. W wyniku tego zdarzenia należało uzupełnić olej. Postój maszyny trwał przez okres trzech godzin, co uniemożliwiło dowóz (zgodnie z założeniem) rynien do przecinki ścianowej. Natomiast aż czterokrotnie wystąpiło zerwanie łańcucha w podciągarce belek, do których była podwieszona obudowa zmechanizowana. Likwidacja tych awarii trwała za każdym razem około dwóch godzin.

Siedmiokrotnie nastąpiło przekroczenie dopuszczalnej temperatury wody chłodzącej spaliny kolejki podwieszanej, co doprowadziło do postoju maszyn aż do ochłodzenia się zbiornika z wodą. Skutkowało to, podobnie jak w przypadku ściany nr 1, godzinnymi przerwami. Kolejny postój zaistniał, kiedy wystąpiła przerwa w pracy kombajnu chodnikowego, wykonującego pobierkę spągu. Przyczyną przestoju był brak zasilania w rejonie, spowodowany przerwaniem przewodu przez przejeżdżającą w pochylni maszynę. Usunięcie skutków zdarzenia trwało trzy godziny, po czym mogła zostać wznowiona pobierka. Do przestoju doszło również podczas próby rozparcia pierwszej sekcji. Po zdemontowaniu obudowy chodnikowej doszło bowiem do obwału skał stropowych. Ze względu na prawidłowy rozruch ściany przystąpiono do profilaktycznego kotwienia czoła ściany, co jednak skutkowało wyprzedzeniem tych prac w stosunku do czynności związanych z rozpieraniem sekcji obudowy. Obwał i prace wynikające z usuwaniem jego skutków spowodowały opóźnienie prac o jedną zmianę i wymusiły potrzebę wykonania dodatkowo ośmiu odwiertów w stropie.

Na rysunku 6 przedstawiono czas pracy maszyn transportujących materiał do zbrojonej ściany nr 2. Czas pracy maszyn wyniósł 2312 godzin, co stanowi 81% ogólnego czasu zmian roboczych. Z kolei przeglądy zmianowe trwały 520 godzin, czyli 18%. Czas awarii wraz z przestojami, wynikającymi z innych przyczyn niż awarie, zajął 28,5 godziny, co stanowi około 1% nominalnego czasu pracy.

5. Podsumowanie

Zbrojenie ścian zajmuje stosunkowo krótki okres w stosunku do późniejszej eksploatacji. Ściana nr 1 była zazbrojona w ciągu 1,5 miesiąca, zaś jej eksploatacja trwała 20 miesięcy, z kolei zbrojenie ściany nr 2 trwało 5,5 miesiąca, a prace wydobywcze zaplanowano na 28 miesięcy. Proces zbrojenia nie wymaga dużej liczby maszyn i urządzeń, a ich główne zadania sprowadzają się do zapewnienia dostawy materiału wykorzystywanego przy zbrojeniu ścian.

Pojawiające się awarie i przestoje na tym etapie eksploatacji górniczej występują przede wszystkim przy transporcie ciężkich elementów (takich jak obudowa zmechanizowana, rynny, kombajn ścianowy) do zbrojonych rejonów. Dlatego, zaistniałe awarie dotyczą w głównej mierze kolejek podwieszanych, wykonujących 99% prac transportowych. Istoty przyczyn występowania przestojów można upatrywać też w warunkach klimatycznych panujących w kopalni (głównie podwyższona temperatura powietrza) oraz w uwarunkowaniach geologiczno-górniczych (jak różnica poziomów dróg transportowych).

Czynniki te powodują przegrzewanie się maszyn i urządzeń. Czas związany z przestojami nieplanowymi w analizowanych ścianach stanowił 1-2% czasu zmian roboczych, co może świadczyć o małej awaryjności maszyn i sprawnej pracy załogi.

Zestawienie zakłóceń zaobserwowanych przy zbrojeniu wybranych ścian w pokładach węgla pozwala na zwrócenie szczególnej uwagi na awaryjne maszyny oraz sytuacje, które powodują przestoje, wpływające z kolei na ciągłość i efektywność całego procesu zbrojenia ścian. Wyszczególnienie i przeanalizowanie takich zdarzeń pozwala w późniejszym czasie wyeliminować je całkowicie lub zmniejszyć ich liczbę oraz skuteczniej je przewidywać, bądź szybciej usuwać ich skutki.

Artykuł opracowano w ramach pracy statutowej nr 11.11.100.281

Literatura

1. Czopek L.: Popularna Encyklopedia Powszechna. Oficyna Wydawnicza Fogra, Kraków 1994.
2. Glapa W., Korzeniowski J.I.: Mały Leksykon Górniczy. Wyd. Śląsk, Wrocław 2005.
3. Olszewski J., Osuchowski J. i in.: Leksykon Górniczy. Wyd. Śląsk, Katowice 1989.
4. Paraszczak J.: Niezawodność a dyspozycyjność maszyn i urządzeń w procesach eksploatacji podziemnej złóż. Mat. Szkoły Eksploatacji Podziemnej, Szczyrk 1999.
5. Prusek S., Rajwa S.: Ocena ryzyka uszkodzenia wyrobiska ścianowego. Wiadomości Górnicze, nr 6, 2004, s. 287-291.
6. Pszczołowski T.: Mała Encyklopedia Prakseologii i Teorii Organizacji. Zakład Narodowy im. Ossolińskich - Wydawnictwo, Wrocław 1978.
7. Walanus A.: Statystyka w badaniu niezawodności. StatSoft Polska, Kraków 2000.
8. Ustawa z dnia 18 kwietnia 2002 r. o stanie klęski żywiołowej (Dz. U. Nr 62, poz. 558, z późn. zm.).
9. Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. - Prawo ochrony środowiska (Dz. U. z 2008 r. Nr 25, poz. 150, z późn. zm.).
10. Torell W., Avelar V.: Przewidywany czas działania między uszkodzeniami: opis i standardy. American Power Conversion 2003, http://www.apcmedia.com/salestools/VAVR-5WGTSB_R0_PL.pdf, data dostępu: luty 2011.
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Awarie i przestoje w procesie zbrojenia ścian w pokładach węgla kamiennego

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!