Экономико-математическое моделирование проведения печи на пологом пласте

    Как ранее было указано, программа состоит из трех блоков, первый из которых – «ввод исходных данных».

Необходимость в таких исходных данных, как мощность пласта, число отделений в печи, ширина печи, длина печи, расстояние между комплектами крепи очевидна и они первыми вводятся в программу (напомним, в столбце А записываем название переменной, в столбце В – будем задаваться величиной этой переменной).

    Печь может иметь два или три отделения. При независимом вводе в программу данных о числе отделений и ширине печи может возникнуть ситуация, когда ширина отделения окажется либо слишком малой или наоборот. При разработке программы это следует учесть таким образом – при заданной ширине печи b задаемся числом отделений печи n.

Программа вычисляет величину b/n , и, если она оказывается меньшей 0,8 м или большей 1,5 м, программа должна попросить заменить данные о ширине печи.

(В таблице 1 приведен фрагмент блока программы «исходные данные». В ячейке В4 введена ширина печи, в ячейке В5 – число отделений в печи. В ячейку А6 введена следующая функция

=ЕСЛИ(ИЛИ(B4/B5<0,8;B4/B5>1,5);”уточните ширину печи”; "продолжайте ввод")

Если запись в этой ячейке «продолжайте ввод», можно вносить данные о других переменных, в противном случае необходимо заменить данные о ширине печи.

    Необходимость в других исходных данных установим из следующих рассуждений.

Прежде всего следует помнить, что затраты на проведение печи вычисляются как сумма расходов по следующим статьям (см.ф (1)):

· оплата труда (заработная плата рабочих с доплатами и с отчислениями в фонд социального обеспечения);

· расходы на материалы;

· расходы на энергию (электрическую или пневматическую);

· амортизационные расходы на оборудование.

По этим статьям расходов вычисляются затраты по каждому выполняемому процессу.

При проведении печи необходимо выполнить следующие процессы:

· бурение опережающей скважины (если это применяется);

· отбойка угля отбойным молотком;

· транспортировка отбитого угля вдоль скважины на штрек;

· погрузка отбитого угля на штреке;

· доставка в печь крепежных материалов;

· крепление печи.

Для вычисления затрат на оплату труда по каждому из названных процессов в программе необходимо вычислить трудоемкость работ и, задавшись величиной сменной тарифной ставки, вычислить сумму прямой зарплаты. Поскольку трудоемкость работ есть частное от деления объема работ на норму выработки, необходимо обратиться к действующим в настоящее время нормам выработки.  Воспользуемся сборником норм выработки [1]. В «общей части» сборника необходимо ознакомиться с поправочными коэффициентами к нормам выработки, указанным в сборнике. Следует различать поправочные коэффициенты к нормам выработки по конкретному процессу (указываются после соответствующей таблицы норм) и коэффициенты, характерные для всех процессов. Таковыми являются поправочные коэффициенты на водовыделение в выработку [2,-c.4], на опасность пласта по внезапным выбросам угля и газа [2,-c.5], на глубину ведения горных работ [2,-c.6], на превышение температуры воздуха сверх нормативов [2,-c.6]. Таким образом, список исходных данных необходимо пополнить следующими: глубина ведения горных работ, превышение температуры воздуха сверх нормативов. Обратите внимание на то, что поправочный коэффициент на водовыделение зависит от степени водовыделения (значительное из почвы, сильный капеж, выделение воды струями). Следовательно, переменная (фактор) водовыделение является не количественным, как ранее названные факторы, а качественным. Поэтому, в исходных данных этот фактор записывается в столбце А в виде: водовыделение (1 – отсутствует, 2 – значительное из почвы, 3 – сильный капеж, 4 – струями).

Таким же качественным фактором является и выбросоопасность пласта и в исходные даные записывается как: выбросоопасность (1 – не опасен, 2 – работы ведутся с дистанционным управлением, 3 –опасен, работы ведутся в общем режиме, 4 – работа в особо выбросоопасной зоне).

    Исходные данные, величина которых может изменяться количественно в определенном диапазоне, будут заданы в программу количеством данного фактора, качественные исходные данные будут задаваться показателем качества.

Ниже приведена часть программы после определения указанных выше исходных данных (числовые значения показаны произвольно).

Таблица 1 Фрагмент Excel-программы при вводе исходных данных

Теперь можно начинать выполнение второго блока программы – вычисления. Недостающие исходные данные будут вводиться по мере возникновения необходимости в них.

    Оставив свободными несколько строк программы (в эти строки будут вводиться недостающие исходные данные), вычисляем общешахтные поправочные коэффициенты к нормам выработки. Если второй блок программы начать со строки 142, эта часть программы выглядит как показано в таблице 2.

    В левом столбце таблицы приведены формулы в Excel для вычислений коэффициентов. В программе по этим формулам вычислены величины столбца В.  

    Далее составляется программа вычисления расходов по оплате труда по процессам. По мере необходимости будут вводиться исходные данные.

    Составление программы начнем с процесса

 «бурение опережающей скважины». 

Таблица 2 Фрагмент Excel-программы  в начале блока «вычисления»

Для установления нормы выработки по бурению воспользуемся источником [2] – Единые нормы выработки на горнопроходческие работы. Ниже приведена копия таблицы 10 этого источника для диаметра скважины от 100 мм до 200 мм.

Нормы выработки на бурение скважины по углю электросверлами и электрогидравлическим буром на звено из двух человек, м (таб. 10 [2])

Поправочные коэффициенты к таблице 10

    Как видно, что бы воспользоваться этой таблицей норм выработки необходимо иметь сведения о:

- категории угля по буримости,

- способе бурения (с манипулятора или с колонки),

- угле наклона скважины.

    Если шахта не газовая, то в предварительном бурении скважины необходимость вообще отсутствует. Следовательно, в блок исходных данных необходимо внести недостающие сведения и нижние строки этого блока программы будут иметь вид

Таблица 3 Фрагмент программы после ввода данных необходимых для вычисления нормы выработки на бурение скважины

Теперь в блоке программы «вычисления» можно вычислить норму выработки на бурение скважины N трудоемкость бурения T. Трудоемкость работ по любому процессу вычисляется как

                                    Т = V/N

где V – объем работ по данному процессу, отнесенный к 1 м длины скважины

    N - принятая норма выработки по данному процессу.

Ниже (таб. 4) приведен фрагмент программы для вычисления трудоемкости работ по бурению скважины.

 Таблица 4 Фрагмент блока программы «бурение опережающей скважины»   

Следует обратить внимание в данном блоке на следующее:

- Для использования таблиц необходимо вначале задать в программе определения номера столбца и номера строки в используемой таблице. Так, таблица норм выработки на бурение помещена в программе в ячейки от В479 до С481.  Строка этой таблицы определяется категорией буримости угля, а столбец – способом бурения скважины. В ячейке В151 вычислен номер строки этой таблицы, а номер столбца в ней   находится в ячейке В16 (способ бурения скважины). В ячейке В50 с использованием функции «индекс» вычислена табличная норма выработки.

- Для каждого процесса, по каждому влияющему фактору вычисляются поправочные коэффициенты к табличной норме выработки. Общий поправочный коэффициент по процессу есть произведение этих коэффициентов, но для установления принятой в расчетах нормы выработки необходимо умножить это произведение на вычисленный ранее общешахтный поправочный коэффициент.

- Трудоемкость работ по процессу есть частное от деления объема работ на принятую норму выработки. Важно помнить, что в случае отсутствия данного процесса, трудоемкость его следует принять нулю (см. запись формулы в ячейке В160).

- В данном случае табличная норма выработки определена на звено из двух человек. Поэтому в формуле ячейки В160 результат деления объема работ на норму выработки умножен на 2.

    Аналогично составляется программа расчетов трудоемкости работ и по другим процессам. Ниже рассмотрен только принцип расчетов объемов работ.

Процесс «выемка угля в печи отбойным молотком»

Объем работ по выемке угля, отнесенный к 1 м длины печи, вычисляется

                           V = m*b*γ, м³/м

где m – мощность пласта, м,

  b - ширина печи, м

  γ - плотность угля, т/м³

Если данные о первых двух сомножителях уже введены в программу, то данные о плотности угля необходимо добавить в блок программы исходные данные.

Норма выработки на отбойку угля определяются по [2] (таблица 19). Для пользования таблицей необходимо еще пополнить список исходных данных, введя переменную «категория отбойности угля».

Процесс «перекидка угля лопатой вдоль печи».

Нормы выработки на перекидку угля в таблице норм выработки даны в м³ в твердом теле и помещены в программе в блоке «справочно-информационные материалы». Объем работ по перекидке угля равен произведению мощности пласта на ширину печи. Для вычисления трудоемкости работ ранее введенных исходных данных достаточно.

Процесс «крепление печи».

    Трудоемкость крепления печи зависит от принятого паспорта крепления. При моделировании необходимо учесть не только конкретное расположение элементов крепи, а и возможное. Печь может иметь два отделения, а может быть ее сечение разделено и на три отделения. От этого зависит объем работ по креплению. При разработке программы необходимо прежде всего обратиться к сборнику норм выработки. Так, в таблице 58 «Единых норм выработки ..» [3] представлены нормы выработки для случаев:

- одна стойка с укладкой верхняка,

- две стойки с укладкой верхняка,

- три стойки с укладкой верхняка,

- одна стойка под ранее уложенный верхняк.

Таким образом, если печь имеет только два отделения, то количество стоек в комплекте крепи равно трем и соответствующая норма выработки на крепление есть в таблице. Если печь имеет три отделения, тогда число сток в комплекте равно четырем и при нормировании работ следует пользоваться как: «установка трех стоек с укладкой верхняка» плюс «установка одной стойки под ранее уложенный верхняк» (рис. 1, а).  Если ширина печи больше длины верхняка, тогда один комплект крепи состоит из двух подкомплектов, например  – четыре  стойки под верхняк и три стойки под верхняк (рис. 1, б).

    Дальнейшее изучение таблицы 58 в сборнике норм выработки показывает, что норма выработки зависит от типа верхняка (круглый лес, брус, обапол), от наличия или отсутствия лежня под комплектом крепи.

Таким образом, исходные данные должны быть дополнены следующими:

- стойки установлены на лежень (1- да, 2- нет);

- материал верхняка (1- брус,  2- круглый лес, 3- обапол);

Поскольку в зависимости от паспорта крепления могут иметь место все три случая расположения крепи, в программе необходимо вычислить табличную норму выработки и принятую норму выработки для всех трех случаев – три стойки под верхняк, две стойки под верхняк и одна стойка под ранее уложенный верхняк.

Далее в программе вычисляются объемы работ для каждого из трех случаев. Затем вычисляется трудоемкость работ по процессу крепления.         

Процесс «затяжка кровли (почвы).

    Для выполнения расчетов по этому процессу в блок исходных данных необходимо внести переменные:

- Затяжка кровли (1 - проводится, 2 - не проводится)

- Затяжка почвы (1 - проводится, 2 - не проводится)

Если затяжка проводится необходимо указать коэффициент степени затяжки. В программе это выглядит следующим образом (таблица 5).

Если в ячейку В21 ввести значение 1, тогда в ячейке А22 появится запись «коэффициент степени затяжки» и значение этого коэффициента следует внести в ячейку В22. Если в ячейку В21 введена величина 2, тогда в ячейке А22 появится запись «не вводить» и в этом случае ячейка В22 должна оставаться пустой.

Таблица 5 Фрагмент блока «ввод исходных данных» программы

Данные о нормах выработки на затяжку кровли и почвы помещены в блок программы «справочно-информационный материал», в зависимости от заданной мощности пласта и угла падения определяется табличная норма выработки и с учетом поправочного коэффициента – принятая норма выработки. При заданной ширине печи и коэффициенте степени затяжки рассчитываются объемы работ и трудоемкость их выполнения.

Процесс «погрузка угля на штреке».

Норма выработки для данного процесса указана в блоке «справочно-информационный материал», объем работ по погрузке, отнесенный к 1 м длины печи, равен таковому по отбойке угля.

Процесс «доставка крепежного леса в печь».

Таблица норм выработки на доставку крепежного леса помещена в блок «справочно-информационный материал», по которой можно установить табличную норму выработки для доставки длинных и коротких верхняков, стоек, затяжки. Объемы работ, т.е. количество каждого вида элементов крепи определяются на основании ранее вычисленного состава комплекта крепи (раздел программы «крепление печи»).

Вычислив (составив программу вычисления) величину трудоемкости работ по каждому процессу, вычисляем суммарную трудоемкость проведения и крепления 1 м печи.

 Расчет затрат на оплату труда в стоимости проведения печи.

    Как отмечалось выше, затраты на оплату труда вычисляются как сумма прямой зарплаты, доплат за работу в ночное время, доплат за руководство бригадой или звеном, премий за выполнение нормы выработки,  отчислений в пенсионный фонд.

    Если обозначить трудоемкость работ по проведению 1 м печи через t, чел.смен/м,  а сменную тарифную ставку рабочего через Т, тогда сумма прямой зарплаты в гривнах на проведение 1 м печи составит

                                 З_п = t*T, грн/м

    Если процент доплаты за работу в ночное время составляет П_н, то сумма доплаты, отнесенная к 1 м печи составит

                                 Д_ноч = З_п*П_н/100, грн/м

    Если за выполнение нормы выработки рабочий получает доплату к тарифной ставке П_нор, то сумма доплат за выполнение нормы составит

                                 Д_нор = З_п*П_нор/100, грн/м

    Если печь проводится специально созданным звеном рабочих и доплата звеньевому составляет П_зв,% от его тарифной ставки, то затраты по оплате труда, отнесенные к 1 м печи, составят

                                  Д_зв = Т*П_зв, грн/м

    Итого сумма прямой зарплаты с доплатами за работу в ночное время, за выполнение нормы выработки и с учетом доплат звеньевому составит

                              З_яв = З_п+Д_ноч+Д_нор+Д_зв, грн/м

    В течение года горнорабочий имеет оплачиваемый отпуск, т.е. численный состав рабочих будет больше количества рабочих, непосредственно находящихся на рабочем месте. Отношение численного штата рабочих Ш_ч к явочному (находящемуся ежедневно на рабочем месте) Ш_я называют коэффициентом списочного состава k_сп. Его величина зависит от количества рабочих дней шахты в году, от длительности отпусков рабочего, от числа праздничных дней, от количества рабочих смен на данном объекте и колеблется от 1,25 до 1,5. Поскольку, находясь в отпуске рабочий получает отпускные в сумме средней зарплаты, то сумма зарплаты, приходящаяся на 1 м проводимой печи составит

                          З_сп = З_яв*k_сп, грн/м.

Следовательно, для проведения этих вычислений в блок исходных данных необходимо внести переменные

- сменная тарифная ставка горнорабочего, грн/смена.

- процент доплат за работу в ночное время, %

- процент доплат за выполнение нормы выработки, %

- процент доплат за руководство звеном, %.

- коэффициент списочного состава рабочих

Шахта отчисляет в фонд социального обеспечения (для выплаты пенсий и больничных) определенный процент от суммы оплаты труда – k_отч.

В таком случае затраты на оплату труда рабочих с учетом начислений на зарплату составят

                                 З_опл = З_сп*k_отч, грн/м

Введя в блок исходных данных величину - процент начислений на зарплату, %, составляем программу вычислений.