Organizacja transportu poziomego w systemie logistycznym kopalni węgla kamiennego

Transkrypt

1 Dariusz Fuksa 1, Anna Wilkosz 2 AGH w Krakowie Organizacja transportu poziomego w systemie logistycznym kopalni węgla kamiennego Wprowadzenie W ujęciu ogólnym transport to zespół czynności, polegających na przemieszczaniu w czasie i przestrzeni dóbr, z wykorzystaniem odpowiednich środków transportu. Optymalizacja transportu jest istotnym czynnikiem w procesie produkcyjnym, dlatego też do zadań menadżerów należy rozwiązanie takich problemów jak [1]: optymalizacja tras przewozowych, minimalizacja kosztów transportu, dobór odpowiedniego rodzaju transportu, zapewnienie ciągłości procesu produkcyjnego, minimalizacja zakłóceń w procesie zaopatrzenia terminowość i niezawodność dostaw materiałowych. W przypadku transportu kopalnianego, nierozerwalnie związanego z procesem eksploatacyjnym, mamy do czynienia ponadto z transportem materiałów, maszyn, urządzeń, urobku i przede wszystkim ludzi. Można go podzielić na trzy ogniwa: transport poziomy na powierzchni obejmujący załadunek niezbędnych materiałów oraz urządzeń w magazynach i ich przewóz do podszybia, transport pionowy (ciągnienie) szybem wydobywczym, oraz transport poziomy od podszybia na dole w kopalni do przodka eksploatacyjnego i w inne rejony współuczestniczące w eksploatacji złoża. Z tego też względu konieczna jest taka organizacja transportu kopalnianego w czasie i przestrzeni, która w znaczący sposób wpłynęłaby na wzrost efektywności systemu logistycznego kopalni węgla kamiennego. Organizacja transportu w kopalniach głębinowych determinowana jest między innymi rozmieszczeniem i strukturą wyrobisk górniczych, koniecznością pokonywania znacznych odległości, zarówno w poziomie, jak i w pionie, stosowaniem odmiennych środków transportowych, dostosowanych do wyrobisk i warunków górniczo-geologicznych, w efekcie skoordynowania i zoptymalizowania ze sobą poszczególnych elementów procesu transportowego uzyskać można wzrost wartości wskaźników techniczno-ekonomicznych, przykładowo: efektywnego czasu wykorzystania maszyn oraz urządzeń transportowych, wydajności, minimalizacji kosztów, zdolności przepustowych poszczególnych ogniw transportowych i ich niezawodności. Ze względu na obszerność powyższych zagadnień w niniejszej publikacji ograniczono się jedynie do przedstawienia krótkiej charakterystyki transportu w kopalniach podziemnych oraz koncepcji organizacji transportu poziomego. 1 Dariusz Fuksa, dr hab. inż., adiunkt, AGH Akademia Górniczo Hutnicza, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Katedra Ekonomiki i Zarządzania w Przemyśle, fuksa@agh.edu.pl 2 Anna Wilkosz, mgr inż., doktorant, AGH Akademia Górniczo Hutnicza, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Katedra Ekonomiki i Zarządzania w Przemyśle, wilkosz@agh.edu.pl 8850

2 Transport kopalniany Złożoność pracy w kopalni węgla kamiennego można zrozumieć po zapoznaniu się ze strukturą procesu wydobywczego, w ramach którego wykonywane są czynności (proces ukierunkowany na osiągnięcie określonego wyniku przez układ o odpowiedniej budowie) i operacje. Realizacja procesu zachodzi w poszczególnych układach produkcyjnych, do których należą: urządzenia, maszyny, wyrobiska i inne środki produkcyjne. Głównymi układami produkcyjnymi w kopalni są [6]: front robót górniczych, na którym oddziela się węgiel lub rudę od złoża, podsadzka mająca za zadanie, przez odpowiednie kierowanie stropem, utrzymanie frontu górniczego w stanie zdolności do dalszej produkcji, odstawa i transport, czyli czynnik gromadzący urobek pochodzący z wielu punktów frontu w jednym miejscu pod ziemią, tj. w podszybiu, ciągnienie (wyciąg szybowy), tj. przenoszenie urobku z podziemi na powierzchnię, zakłady przeróbcze nadające urobkowi w stanie zanieczyszczonym postać użytkową, a więc zmieniające go w produkt gotowy (handlowy) sortymenty. Niezbędnym ogniwem procesu wydobywczego każdego zakładu górniczego jest transport kopalniany. Stanowi on całokształt działań mających na celu przemieszczenie urobku, materiałów i ludzi po podziemnych drogach transportowych, realizowany za pomocą odpowiedniego układu środków technicznych [5]. Do jego zadań, zwłaszcza w kopalni podziemnej, należy między innymi [7]: przetransportowanie urobionej w podziemiach kopaliny do zakładu przeróbczego, dostarczenie do przodków niezbędnych materiałów i urządzeń oraz sprzętu, przetransportowanie ludzi z powierzchni do miejsca pracy oraz z powrotem. Transport kopalniany możemy podzielić na [7]: podziemny, powierzchniowy oraz z kopalni do odbiorcy; odstawę, przewóz i ciągnięcie; oddziałowy główny, szybowy oraz pomocniczy. Pokrótce zostaną omówione najważniejsze elementy transportu w kopalniach węgla kamiennego. Do wymienionych wcześniej rodzajów transportu należy [2, 4, 5]: a) odstawa urobku (określanego indywidualnie dla danej kopalni) z przodków eksploatacyjnych na powierzchnię. Odstawę dzielimy na [7]: bezprzenośnikową, która wykorzystuje zsuwanie się urobku w wyrobiskach o odpowiednim nachyleniu pod wpływem własnego ciężaru, przenośnikową wykorzystywaną ze względu na dużą wydajność i zdolność do pracy w trudnych warunkach. Wyróżniamy: przenośniki zgrzebłowe i taśmowe. b) transport materiałów z powierzchni do przodków i z przodków na powierzchnię (odzysk materiałów). Do tego celu wykorzystuje się: kopalnianą kolej podziemna (KKP) na poziomych drogach transportowych, wozy ciągnione kołowrotami na pochyłych drogach transportowych, koleje szynowe podwieszone (KSP) oraz koleje szynowe spągowe (KSS) używane do transportu materiału bez konieczności przeładunku - na drogach transportowych poziomych oraz nachylonych do 30, lokomotywy spalinowe na torach KSP i KSS umożliwiające dowóz materiału do ściany. c) transport ludzi z powierzchni do przodków i z przodków na powierzchnię - stosowany jest ze względów ekonomicznych, gdy przodek jest odległy od szybu powyżej 1 km. Wykorzystuje się w tym celu: pociągi KKP na poziomych drogach transportowych, odpowiednio przystosowane KSP i KSS na drogach transportowych poziomych i nachylonych do 25, koleje linowe krzesełkowe (KLK) stosowane w celu wyeliminowania ruchu wahadłowego i opóźnień spowodowanych poprzez oczekiwanie na powrót wagonów KKP i KSS, przenośnik taśmowy o prędkości przystosowanej do jazdy ludzi (2 m/s). 8851

3 Logistyka nauka Odpowiedni dobór środków transportu to ważny czynnik wpływający na efektywność działalności kopalni, a dalej na rentowność branży górniczej. Postępująca mechanizacja i automatyzacja ma na celu zwiększenie wydajności transportu przy utrzymaniu płynności pracy. Takim usprawnieniom podlega [6]: transport poziomy wraz z odstawą urobku, dostawa materiałów, maszyn i urządzeń do przodków eksploatacyjnych, transport załogi, ciągnienie (szyb), wzbogacanie i załadunek urobku do wagonów (transport do odbiorcy). Właściwa organizacja transportu, tj. właściwe rozłożenie w czasie poszczególnych czynności i operacji, dobór sprzętu oraz obłożenia zespołów roboczych determinuje jego wysoką wydajność. Charakterystyka kolejek szynowych stropowych i spągowych W nowoczesnych rozwiązaniach transportowych szerokie zastosowanie znajdują kolejki stropowe, inaczej nazywane podwieszanymi, oraz spągowe (rys. 1). Służą one do transportu elementów obudowy, maszyn i urządzeń oraz ludzi bezpośrednio do przodka. Wśród kolejek szynowych podwieszanych można wyróżnić kolejki do przetaczania ręcznego, z liną otwartą bądź z liną zamkniętą oraz z wózkiem samojezdnym (spalinowe lub elektryczne). W systemach transportowych największe znaczenie zyskują koleje podwieszane z napędem własnym, bowiem takie rozwiązanie pozwala na eliminację niedogodności transportu linowego w wyrobiskach nachylonych czyniąc go bardziej mobilnym, w którym długość drogi transportowej nie jest ograniczona długością liny ciągnącej. Do zalet takiego rozwiązania zalicza się między innymi [3]: bezprzeładunkowy transport, małe zapotrzebowanie miejsca w przekroju poprzecznym wyrobiska, możliwość transportu dołowego po nieograniczonej długości, rozgałęzionej trasie, możliwość dojazdu bezpośrednio do przodka, przewożenie maszyn i urządzeń górniczych w całości, łatwe i szybkie wydłużanie lub skracanie trasy, zawiesia nowego typu i systemy zawieszania z wykorzystaniem niezależnego kotwienia tradycyjne jezdnie są mocowane do obudowy chodnikowej, łatwy załadunek i wyładunek, łatwość podwieszania różnych nośników, łatwa mechanizacja ich podnoszenia i opuszczania, stosunkowo duży udźwig, możliwość pracy przy maksymalnym nachyleniu trasy wynoszącym 30. Rys. 1. Kolejki z napędem własnym: a) podwieszana, b) spągowa Źródło: (odczyt ) 8852

4 Koncepcja organizacji transportu poziomego Koncepcję transportu poziomego oparto na zastosowaniu do jego budowy kolejek podwieszanych i spągowych. Na rynku dostępnych jest wiele rozwiązań sprzętowych, ale w artykule ograniczono się do kolejek oferowanych przez firmę becker WARKOP [8]. Proponowany przez becker WARKOP system transportowy oparty jest na budowie modułowej ciągników podwieszanych ciernych i zębatkowych, co pozwala na jego dowolną modyfikację. Do stałych elementów systemu należą: część silnikowa, część pomocnicza (występująca w niektórych wersjach), kabina operatora. Zmianie podlegają jednostki napędowe kolejek. Najkorzystniejszym rozwiązaniem jest zastosowanie kolejek samojezdnych z napędem ciernym oraz na pewnych odcinkach trasy nachylonej z napędem zębatkowym, bowiem taki rodzaj transportu umożliwia: przewóz znacznej liczby pracowników w kabinach podwieszanych oraz na platformie spągowej transport w pozycji siedzącej (rys. 2), transport różnego rodzaju materiałów (płynnych, sypkich, długich) w odpowiednio przystosowanych do tego kontenerach (rys. 3), przewóz ciężkich wielkogabarytowych jednostek transportowych w całości, bez przeładunków, tj. kompletne sekcje obudów zmechanizowanych, elementy kombajnów oraz przenośników ścianowych, ograniczenie do minimum wypadków, bądź uszkodzeń ładunku na skutek ograniczonego do minimum przeładunku, skrócenie czasu dostawy oraz wykonania transportu awaryjnego, koordynowanie pracy maszynistów przez dysponenta, zastosowanie łączności bezprzewodowej (dysponent-maszynista) oraz telewizji przemysłowej (podgląd miejsc przeładunków), pokonywanie tras znacznie nachylonych (do ±30 ). Koncepcję transportu poziomego w kopalni doskonale uzupełniają kontenery (rys. 3). Transport kontenerami jest realizowany z powodzeniem od 2010 roku w czeskiej kopalni Darkov [9, 10]. Wymiana tradycyjnych wózków na zunifikowane kontenery TH pozwoliła na znaczne usprawnienie transportu materiałów pod ziemią (ułatwiono pracę punktów przeładunkowych) oraz lepsze zarządzanie przepływem materiałów (stalowe obudowy, kotwy i rozpory nie muszą być już transportowane osobno). Rys. 2. Kabiny osobowe podwieszane. Źródło: (odczyt ) 8853

5 Logistyka nauka Rys. 3. Kabiny osobowe podwieszane. Źródło: (odczyt ) Podsumowanie Transport kopalniany jest procesem bardzo złożonym i zdeterminowanym przede wszystkim warunkami górniczo-geologicznymi. Odpowiedni dobór poszczególnych elementów tego transportu oraz koordynacja pracy jego poszczególnych ogniw jest warunkiem koniecznym jego efektywności, co przekłada się na efektywność funkcjonowania kopali węgla kamiennego. Wykorzystanie kolejek podwieszanych oraz spągowych z napędem własnym stanowi warunek konieczny budowy nowoczesnego systemu transportu poziomego, będącego zarazem kluczowym elementem systemu logistycznego przedsiębiorstwa górniczego. Streszczenie W niniejszej publikacji przedstawiono istotę i złożoność systemu transportu stosowanego w podziemnych kopalniach węgla kamiennego. Omówiono transport załogi, urządzeń i materiałów oraz urobku. Wskazano elementy przekładające się na wydajny, efektywny i bezpieczny fragment systemu logistycznego zakładu górniczego. Ponadto, scharakteryzowano kluczowy element zaproponowanej koncepcji organizacji transportu poziomego nowoczesnej kopalni podziemnej, jakim powinna być podwieszana lub/i spągowa kolej o napędzie własnym. Słowa kluczowe: transport kopalniany, koleje podwieszane, koleje spągowe ORGANIZATION OF HORIZONTAL TRANSPORT IN THE COAL MINE LOGISTICS SYSTEM Abstract This publication presents the essence and complexity of the transport system used in underground coal mines. We discussed the transport of crew, equipment and materials and output. Indicated elements intersperse into efficient, effective and safe fragment of a mining logistics system. Further, characterized key element of the proposed concept of horizontal transport organization of modern underground mine, which should be suspended and / or floor self-propelled railways. Keywords: mining transportation, suspended railways, floor mounted railways 8854

6 Literatura: [1] Bendkowski J., Kramarz M., Kramarz W.: Metody i techniki ilościowe w logistyce stosowanej. Wybrane zagadnienia, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2010 [2] Fuksa D., Wilkosz A.: Istota i sposoby modyfikacji transportu kopalnianego, Logistyka, ISSN , nr 4 dod.: CD nr 6 Logistyka nauka: artykuły recenzowane, s , 2014 [3] Maśka W.: Konteneryzacja w nowoczesnych systemach transportu dołowego w warunkach JSW S.A. KWK Budryk. Górnictwo i Geologia, 7(3)/2012. [4] Wilkosz A.: Odstawa węgla kamiennego teoria a praktyka, Interdyscyplinarne zagadnienia w górnictwie i geologii t. V, red. J. Drzymała i W. Ciężkowski, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław [5] Wyciszczok S.: Maszyny i urządzenia górnicze cz. I i II, Wydawnictwo REA, Warszawa [6] Zając E., Organizacja produkcji w kopalni węgla kamiennego, Śląskie Wydawnictwo Techniczne, Katowice [7] (odczyt ) [8] (odczyt ) [9] (odczyt ) [10] Podziękowania Publikację wykonano w 2015 roku w ramach badań statutowych, umowa nr: , zadanie