神東采掘運(yùn)大型機(jī)電設(shè)備使用及管理現(xiàn)狀

謝明軍,白 晶,郭建軍,謝小飛,李 婷

(1.榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院 礦業(yè)工程系,陜西 榆林,719000;2.國家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán) 設(shè)備管理中心,陜西 神木,719315;3.神木職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系,陜西 神木,719300)

神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司(以下簡稱“神東”)作為國家能源集團(tuán)的骨干煤炭生產(chǎn)企業(yè),現(xiàn)有大型現(xiàn)代化安全高效礦井13個,目前長期在采有30個綜采工作面、56個掘進(jìn)工作面。自2014年以來,一直保持原煤年產(chǎn)量接近2億t,生產(chǎn)設(shè)備投資年均接近20億元。神東機(jī)電設(shè)備管理中心(以下簡稱“中心”)于2002年成立,目前主要職責(zé)就是負(fù)責(zé)神東綜連采設(shè)備、主運(yùn)輸系統(tǒng)以及輔助運(yùn)輸車輛等可調(diào)劑設(shè)備的全壽命、全過程的專業(yè)化管理,并模擬市場化進(jìn)行運(yùn)行,其管理過程如圖1所示。

隨著礦井智能化建設(shè)水平的快速發(fā)展,在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等平臺的支持下,采掘運(yùn)設(shè)備的高效、精細(xì)、精益、價值最大化管理就顯得尤為重要[1-3],這不僅能夠大大節(jié)約神東對生產(chǎn)設(shè)備的投入,而且能夠很好地保證各礦井的安全、高效生產(chǎn)。

圖1 大型設(shè)備全壽命管理過程框架圖Fig.1 Framework of life cycle management process for large equipment

1 神東采掘運(yùn)大型機(jī)電設(shè)備現(xiàn)狀分析

截止2022年9月,神東固定資產(chǎn)共計1 541 358項(xiàng),原值601.41億元,凈值199.21億元;整體機(jī)電設(shè)備資產(chǎn)112 480項(xiàng),原值397.99億元,凈值79.41億元。其中,設(shè)備管理中心管理的可周轉(zhuǎn)調(diào)劑的機(jī)電設(shè)備共計18 720項(xiàng),原值258.21億元,占神東機(jī)電設(shè)備資產(chǎn)原值的64.88%;凈值44.73億元,占神東機(jī)電設(shè)備資產(chǎn)凈值的56.33%。統(tǒng)計由表1所示。

表1 固定資產(chǎn)現(xiàn)狀統(tǒng)計表Table 1 Statistics of fixed assets

1.1 采掘運(yùn)機(jī)電設(shè)備生產(chǎn)使用現(xiàn)狀分析

截止2022年9月,神東共有13個礦井32個綜采及45個掘進(jìn)工作面;根據(jù)3～5 a生產(chǎn)接續(xù)計劃,高峰期為34個綜采48個掘進(jìn)工作面。集中管理模式較獨(dú)立管理模式需求設(shè)備對比由表2所示。

表2 不同模式下設(shè)備配套對比表Table 2 Comparison of supporting equipment under different modes

根據(jù)表2分析知,設(shè)備集中管理模式下對減少設(shè)備占有優(yōu)勢明顯,集中管理模式較獨(dú)立管理模式對比,2022年可減少綜采設(shè)備20套、連掘設(shè)備14套;預(yù)計3～5 a后可減少綜采設(shè)備33套、連掘設(shè)備20套。大型機(jī)電設(shè)備故障停機(jī)率統(tǒng)計如圖2所示。

圖2 歷年大型機(jī)電設(shè)備故障停機(jī)率曲線圖Fig.2 Failure and shutdown rate curves of large-scale electromechanical equipment in previous years

1.2 采掘運(yùn)機(jī)電設(shè)備結(jié)構(gòu)配套現(xiàn)狀分析

1.2.1綜采設(shè)備結(jié)構(gòu)配套現(xiàn)狀

綜采設(shè)備主要以3.5～5.0 m采高設(shè)備為主,約占綜采設(shè)備總量的55%;根據(jù)3～5 a各礦井開采煤層的變化情況,薄煤層設(shè)備需求數(shù)量將逐漸增多,其他煤層設(shè)備基本保持穩(wěn)定。以下以綜采設(shè)備使用狀態(tài)和使用年限作為考量指標(biāo)之一進(jìn)行說明,具體見表3,表4所示。

表3 綜采設(shè)備按使用狀態(tài)分類表Table 3 Classification of fully mechanized mining equipment based on using status 單位:套

根據(jù)表3知,綜采設(shè)備在用占比47.7%,在修及周轉(zhuǎn)設(shè)備占比41.1%,閑置設(shè)備占比11.2%,設(shè)備結(jié)構(gòu)基本合理。

表4 綜采設(shè)備按使用年限分類表Table 4 Classification of fully mechanized mining equipment based on service life 單位:套

根據(jù)表4知,使用年限5 a以內(nèi)設(shè)備占比17.8%,5～10 a設(shè)備占比55.3%,10 a以上設(shè)備占比26.9%。設(shè)備使用年限長,普遍處于壽命中后期,設(shè)備新舊結(jié)構(gòu)不合理。

1.2.2連掘設(shè)備結(jié)構(gòu)配套現(xiàn)狀

以連掘設(shè)備使用狀態(tài)和使用年限作為考量指標(biāo)之一進(jìn)行說明,具體由表5,表6所示。

表5 連掘設(shè)備按使用狀態(tài)分類表Table 5 Classification of continuous excavation equipment based on working condition 單位:套

根據(jù)表5知,連采設(shè)備在用占總數(shù)為43.5%,在修及周轉(zhuǎn)設(shè)備占總數(shù)約47.8%,設(shè)備閑置占總數(shù)約8.7%,掘錨設(shè)備在用占總數(shù)為62.5%,在修及周轉(zhuǎn)設(shè)備占總數(shù)約35%,設(shè)備閑置占總數(shù)約2.5%,設(shè)備狀態(tài)結(jié)構(gòu)較為合理。

根據(jù)表6知,連采設(shè)備5 a以內(nèi)占比0%,5～10 a占比30.4%,10 a以上設(shè)備占比69.6%。掘錨設(shè)備5 a以內(nèi)占比5%,5～10 a占比90%,10 a以上設(shè)備占比5%。設(shè)備使用年限普遍較長,處于壽命中后期,設(shè)備新舊結(jié)構(gòu)較不合理。

表6 連掘設(shè)備按使用年限分類表Table 6 Classification of continuous excavation equipment based on service life 單位:套

1.3 采掘運(yùn)機(jī)電設(shè)備成本投入現(xiàn)狀分析

根據(jù)2013—2022年采掘運(yùn)大型機(jī)電設(shè)備購置費(fèi)、大修費(fèi)、設(shè)備噸煤成本、噸煤占用凈資產(chǎn)及工作面安裝次數(shù)等,對影響成本的因素進(jìn)行分析。具體如圖3所示,并可得到以下結(jié)論。

(a)購置、大修及對外調(diào)劑

(b)調(diào)整次數(shù)及噸煤占比圖3 歷年設(shè)備購置、大修與生產(chǎn)噸煤成本曲線圖Fig.3 Cost curves of equipment purchasing, overhaul, and tons of coal production in previous years

1)2013—2018年工作面安裝數(shù)量呈增長趨勢,主要原因是代管托管礦井、煤質(zhì)配比的要求導(dǎo)致配采工作面增多。從2019年開始大幅降低,主要原因是不再代管托管礦井、通過控制配采工作面的數(shù)量來提高設(shè)備使用效率。

2)從2018年開始隨著設(shè)備數(shù)量趨于飽和,設(shè)備購置費(fèi)用減少幅度較大。2013—2017年,每年平均購置費(fèi)用由25.89億元下降至11.8億元,降幅達(dá)54.42%;2015—2018年購置資金穩(wěn)定在5億元左右,新購設(shè)備較少[4-5]。

3)2013—2022年設(shè)備大修費(fèi)用基本持平,在新設(shè)備購置補(bǔ)充大幅降低的情況下,通過積極組織調(diào)研各礦井設(shè)備實(shí)際狀態(tài),合理安排工作面直搬,強(qiáng)化設(shè)備維修細(xì)節(jié)管控,通過公司實(shí)施內(nèi)部市場化使設(shè)備的維修成本得以控制。2018年大修費(fèi)用14.2億元,較上一年度減少0.4億元,降幅5.1%,較2013—2021年平均值15.21億元減少1.01億元,降幅6.64%。

4)2018年設(shè)備購置費(fèi)用減少幅度較大,大修費(fèi)用基本保持不變,形成交叉。說明保證機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)作的主導(dǎo)因素發(fā)生了變化,2018年以前主要以增加新設(shè)備為主,2018年以后主要以舊設(shè)備維修為主。在此基礎(chǔ)上,維修費(fèi)用并未顯著增加,設(shè)備成本費(fèi)用整體降低。

5)2013—2018年,煤炭產(chǎn)能逐漸擴(kuò)大,設(shè)備資產(chǎn)增加,噸煤占用凈資產(chǎn)從65.9元/t下降到54.2元/t,降幅為17.75%,下降趨勢較平緩;2019年開始不再代管托管礦井,公司產(chǎn)量下降,加之設(shè)備購置減少,設(shè)備老齡化逐漸顯現(xiàn),噸煤占用凈資產(chǎn)從44元/t下降到2018年的22.6元/t,降幅48.63%,下降趨勢加大。

6)2023年以后,為提高設(shè)備資產(chǎn)利用率,公司踐行“走出去”的戰(zhàn)略,加大閑置設(shè)備物資對外調(diào)劑力度,對外調(diào)劑金額逐年增加。自開展對外調(diào)劑業(yè)務(wù)以來,累計對外調(diào)劑金額13.36億元,尤其近5 a平均對外調(diào)劑金額2.27億元,占調(diào)劑總金額的84.96%,隨著設(shè)備購置的減少和對外調(diào)劑設(shè)備數(shù)量增加,設(shè)備總體數(shù)量下降,在工作面數(shù)量未大幅增加的情況下,提高了設(shè)備的利用率、周轉(zhuǎn)率。

通過以上分析總結(jié),合理配置設(shè)備、加強(qiáng)設(shè)備維修管控以及加大閑置設(shè)備的調(diào)劑,大大降低了設(shè)備費(fèi)用的投資,同時也大大提高了設(shè)備的利用效率。

1.4 采掘運(yùn)機(jī)電設(shè)備管理現(xiàn)狀分析

采掘運(yùn)機(jī)電設(shè)備統(tǒng)一管理的目的就是為了實(shí)現(xiàn)公司統(tǒng)一的設(shè)備資產(chǎn)運(yùn)營規(guī)劃。

1.4.1采掘運(yùn)機(jī)電設(shè)備集中管理,統(tǒng)一配置

公司根據(jù)各礦井不同時間段的生產(chǎn)接續(xù)需求進(jìn)行合理儲備和周轉(zhuǎn)設(shè)備。尤其是煤層厚度變化較大的礦井,需短期內(nèi)頻繁更換不同采高、不同型號的設(shè)備,若各礦井單獨(dú)管理需儲備大量周轉(zhuǎn)設(shè)備。統(tǒng)一管理模式可整合資源,全公司按煤層厚度對設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一儲備和周轉(zhuǎn),可大幅降低設(shè)備數(shù)量,減少設(shè)備購置資金,有效提高設(shè)備使用率[6]。如:薄煤層2.2～2.4 m的采高,榆家梁需備2套,石圪臺需備2套;補(bǔ)連塔需備1套,哈拉溝需備1套,寸一礦需備1套,總共需備7套?，F(xiàn)實(shí)際有3套2.4 m的,2套2.2 m的,通過統(tǒng)一管理和配置減少了2套儲備亦可滿足生產(chǎn)需求。

1.4.2采掘運(yùn)機(jī)電設(shè)備參數(shù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

采掘運(yùn)機(jī)電設(shè)備統(tǒng)一管理有利于實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一,提高設(shè)備備件的通用性,減少設(shè)備備件的種類和數(shù)量儲備,降低庫存。如:公司液壓支架關(guān)鍵部件7類千斤頂由原來的170種不同類型結(jié)構(gòu)減少至現(xiàn)在的24種,采煤機(jī)、連掘設(shè)備關(guān)鍵7類部件由原來的100種減少至現(xiàn)在的45種。

1.4.3設(shè)備技術(shù)升級后可適應(yīng)不同地質(zhì)條件

2019年公司按照生產(chǎn)接續(xù),哈拉溝礦配套1～9套DBT 5.5 m液壓支架,原值14 381萬元,因該套支架工作阻力為8 638 kN,過煤量超過3 000萬t,且大修過3次,立柱經(jīng)過多次磨損,已不能滿足支護(hù)要求,為提高支架性能和適應(yīng)性,經(jīng)過技術(shù)升級論證,通過新加工制造立柱,加寬護(hù)幫板,加強(qiáng)頂梁、掩護(hù)梁、前后連桿、底座,并對其他結(jié)構(gòu)件、電液控系統(tǒng)進(jìn)行大修升級,改造費(fèi)3 528萬元,將支架的工作阻力提升為10 000 kN,很好的滿足了工作面的生產(chǎn)需求。

1.4.4采掘運(yùn)機(jī)電設(shè)備建立統(tǒng)一信息化管理平臺

設(shè)備獨(dú)立管理需建立多個信息系統(tǒng),造成系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分散,不利于數(shù)據(jù)的整合和統(tǒng)計分析,從而形成很多信息孤島,造成資源浪費(fèi)。通過建立信息化管理平臺,規(guī)范了設(shè)備管理的流程,提升了設(shè)備數(shù)據(jù)收集的效率,從而大大提高了設(shè)備管理的效率[7-8]。

1.5 采掘運(yùn)機(jī)電設(shè)備信息化現(xiàn)狀分析

1.5.1采掘運(yùn)機(jī)電設(shè)備資產(chǎn)信息化管理現(xiàn)狀

2013年至今,公司設(shè)備資產(chǎn)的信息化管理手段還是以資產(chǎn)管理系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)為主。

資產(chǎn)管理系統(tǒng)主要以設(shè)備采購、臺賬調(diào)整、項(xiàng)目維修、技術(shù)更新和改造項(xiàng)目管理等業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)為系統(tǒng)核心內(nèi)容。重實(shí)物管理、重流程管理,而管理過程中沉淀下來的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確且比較分散,并沒有進(jìn)行規(guī)劃性的收集與分析應(yīng)用。設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)可以發(fā)揮故障停機(jī)的報警功能,但目前還未通過數(shù)據(jù)分析起到負(fù)荷超限報警、故障預(yù)測預(yù)報的作用;未指導(dǎo)設(shè)備運(yùn)行,未通過設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷率、運(yùn)行效率的分析來指導(dǎo)設(shè)備配套和技術(shù)選型使配套和選型更加合理、設(shè)備大修更加經(jīng)濟(jì)[9-10]。

1.5.2采掘運(yùn)機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)分析管理現(xiàn)狀

公司從2020年開始,重點(diǎn)圍繞設(shè)備運(yùn)行效率分析,通過在線監(jiān)測、預(yù)警、報警、報表等多種方式初步形成了分析體系。目前設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測及故障分析,已實(shí)現(xiàn)在用綜采工作面采煤機(jī)、三機(jī)、膠帶機(jī)、主扇等設(shè)備的集中監(jiān)測,通過開機(jī)率、生產(chǎn)效率等指標(biāo)直接反映設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測情況,實(shí)現(xiàn)了主扇報警、預(yù)警及綜采工作面停機(jī)報警自動推送功能,強(qiáng)化了調(diào)度指揮業(yè)務(wù),縮短了故障處理時間,為提前進(jìn)行檢修、換件等動作處理做好準(zhǔn)備;設(shè)備使用狀態(tài)與大修的聯(lián)動根據(jù)大修標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等信息形成大修合理性算法模型,實(shí)現(xiàn)了大修可行性分析報表的自動推送功能[11-12]。

2 提升采掘運(yùn)機(jī)電設(shè)備集約高效運(yùn)行的具體措施

1)統(tǒng)籌優(yōu)化機(jī)電設(shè)備的結(jié)構(gòu),完善機(jī)電設(shè)備的配套標(biāo)準(zhǔn),使設(shè)備配套管理在安全、經(jīng)濟(jì)、效能、效益等方面都處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

2)精準(zhǔn)掌握機(jī)電設(shè)備的信息,降低其故障率、提高開機(jī)率,保障采掘、運(yùn)輸、供電、通風(fēng)等機(jī)電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

3)實(shí)施精準(zhǔn)維修,保證機(jī)電設(shè)備維修質(zhì)量零事故、大修資金零超支,提升維修質(zhì)量滿意度。

4)推廣新能源電動車在礦井的應(yīng)用,發(fā)揮礦井輔助運(yùn)輸專業(yè)化的優(yōu)勢,提升車輛安全管理的水平。

5)加強(qiáng)與科研院所及設(shè)備廠家的技術(shù)交流和合作,加大新技術(shù)的應(yīng)用力度,提高新技術(shù)、新裝備的應(yīng)用水平,推動機(jī)電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化體系的建設(shè)。

3 結(jié)束語

通過深入調(diào)研和分析國家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司采掘運(yùn)大型機(jī)電設(shè)備目前的使用和管理現(xiàn)狀,分別從設(shè)備的生產(chǎn)使用、結(jié)構(gòu)配套、成本投入、統(tǒng)一管理、信息化水平等五個方面進(jìn)行了深入分析和研究,并給出了采掘運(yùn)大型機(jī)電設(shè)備在各個方面存在的具體問題,為后期公司采取相應(yīng)措施、提升采掘運(yùn)大型機(jī)電設(shè)備的利用價值提供依據(jù),對公司降低采掘運(yùn)大型機(jī)電設(shè)備的成本投入,以及公司各礦井的安全、高效生產(chǎn)具有十分重要的指導(dǎo)意義,對其他煤炭企業(yè)提升大型機(jī)電設(shè)備的使用價值也有一定的參考價值。