Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
ПРЕДИСЛОВИЕ
Коренным вопросом экономической стратегии партии, как определено XXVII съездом КПСС, является кардинальное ускорение научно-технического прогресса, который ’’должен быть нацелен на радикальное улучшение использования природных ресурсов, сырья, материалов, топлива и энергии на всех стадиях — от добычи и комплексной переработки сырья до выпуска и использования конечной продукции”. Прирост потребностей в топливе, сырье и материалах на 75—80 % должен удовлетворяться за счет их экономии.
Режим экономии — не временная кампания, а один из основных принципов социалистического метода хозяйствования, который в условиях интенсификации производства получает наиболее полное развитие в силу экономической сущности интенсификации: достижение наибольших результатов при наименьших затратах.
В связи с этим становится очевидным значение научно обоснованного нормирования расхода материальных ресурсов в народном хозяйстве и, в частности, на геологоразведочных работах (ГРР), на которые государство выделяет огромные средства и материальные ресурсы. Уровень материальных затрат на эти работы достигает более 30 % общих затрат.
Нормирование расхода материальных ресурсов совершенствовалось в последние годы в рамках рекомендованной Госпланом СССР ’’Системы прогрессивных технико-экономических норм и нормативов по видам работ и затрат (экономии) труда, сырья, материалов и топливно-энергетических ресурсов, нормативов использования производственных мощностей и удельных капитальных вложений, норм и нормативов определения потребности в оборудовании и кабельных изделиях” (1980 г.).
Утвержденные июньским (1987 г.) Пленумом ЦК КПСС ’’Основные положения коренной перестройки управления экономикой” призваны создать хозяйственный механизм деятельности предприятий на основе полного хозрасчета и самофинансирования. Поэтому для каждого предприятия становится актуальной проблема разработки системы технико- экономических норм и нормативов, в полной мере соответствующей централизованно устанавливаемым ценам на промышленную продукцию, долговременным стабильным экономическим нормативам и лимитам ца централизованно распределяемые материальные ресурсы.
Создание Системы норм и нормативов в геологоразведочном производстве — сложная проблема из-за неопределенности условий и результатов геологоразведочных работ и трудностей установления закономерностей между затратами труда, материальных ресурсов и горно-геологическими, технологическими и организационными факторами различных,
особенно трудо- и материалоемких видов работ (бурение, проходка горных выработок).Со времени издания первой книги М.А. Минашкина по нормированию расхода материалов на геологоразведочных работах прошло около 20 лет, и, конечно, существенно изменились техника и технология этих работ, а также номенклатура применяемых материалов.Геологическая служба СССР ’’превратилась в индустриальную научно-производственную отрасль, оснащенную разнообразной техникой и геофизической аппаратурой, современными транспортными средствами и лабораторным оборудованием" [9] . Индустриальные способы и организация геологоразведочных работ требуют соответствующих подходов и методов управления производством, одна из функций которого — управление ресурсами — невозможна без научно обоснованного нормирования расхода материалов.Предисловие, гл. 1 и 2, разд. 6.6 написаны М.А. Комаровым, гл. 3 (кроме 3.1, 3.2, 3.6) и гл. 5 — С.С. Кузьмичевым, гл. 4 и 6 (кроме 6.5, 6.6) — Г.Н. Родиным; разд. 3.1 и 3.2 написаны М.А. Комаровым совместно с С.С. Кузьмичевым, разд. 3.6 — М.А. Комаровым совместно с Г.Н. Родиным, разд. 6.5 — Г.Н. Родиным совместно с Б.Н. Лысковым.особенно трудо- и материалоемких видов работ (бурение, проходка горных выработок).Со времени издания первой книги М.А. Минашкина по нормированию расхода материалов на геологоразведочных работах прошло около 20 лет, и, конечно, существенно изменились техника и технология этих работ, а также номенклатура применяемых материалов.Геологическая служба СССР ’’превратилась в индустриальную научно-производственную отрасль, оснащенную разнообразной техникой и геофизической аппаратурой, современными транспортными средствами и лабораторным оборудованием" [9] . Индустриальные способы и организация геологоразведочных работ требуют соответствующих подходов и методов управления производством, одна из функций которого — управление ресурсами — невозможна без научно обоснованного нормирования расхода материалов.Предисловие, гл. 1 и 2, разд. 6.6 написаны М.А. Комаровым, гл. 3 (кроме 3.1, 3.2, 3.6) и гл. 5 — С.С. Кузьмичевым, гл. 4 и 6 (кроме 6.5, 6.6) — Г.Н. Родиным; разд. 3.1 и 3.2 написаны М.А. Комаровым совместно с С.С. Кузьмичевым, разд. 3.6 — М.А. Комаровым совместно с Г.Н. Родиным, разд. 6.5 — Г.Н. Родиным совместно с Б.Н. Лысковым.
особенно трудо- и материалоемких видов работ (бурение, проходка горных выработок).
Со времени издания первой книги М.А. Минашкина по нормированию расхода материалов на геологоразведочных работах прошло около 20 лет, и, конечно, существенно изменились техника и технология этих работ, а также номенклатура применяемых материалов.
Геологическая служба СССР ’’превратилась в индустриальную научно-производственную отрасль, оснащенную разнообразной техникой и геофизической аппаратурой, современными транспортными средствами и лабораторным оборудованием" [9] . Индустриальные способы и организация геологоразведочных работ требуют соответствующих подходов и методов управления производством, одна из функций которого — управление ресурсами — невозможна без научно обоснованного нормирования расхода материалов.
Предисловие, гл. 1 и 2, разд. 6.6 написаны М.А. Комаровым, гл. 3 (кроме 3.1, 3.2, 3.6) и гл. 5 — С.С. Кузьмичевым, гл. 4 и 6 (кроме 6.5, 6.6) — Г.Н. Родиным; разд. 3.1 и 3.2 написаны М.А. Комаровым совместно с С.С. Кузьмичевым, разд. 3.6 — М.А. Комаровым совместно с Г.Н. Родиным, разд. 6.5 — Г.Н. Родиным совместно с Б.Н. Лысковым.
особенно трудо- и материалоемких видов работ (бурение, проходка горных выработок).
Со времени издания первой книги М.А. Минашкина по нормированию расхода материалов на геологоразведочных работах прошло около 20 лет, и, конечно, существенно изменились техника и технология этих работ, а также номенклатура применяемых материалов.
Геологическая служба СССР ’’превратилась в индустриальную научно-производственную отрасль, оснащенную разнообразной техникой и геофизической аппаратурой, современными транспортными средствами и лабораторным оборудованием" [9] . Индустриальные способы и организация геологоразведочных работ требуют соответствующих подходов и методов управления производством, одна из функций которого — управление ресурсами — невозможна без научно обоснованного нормирования расхода материалов.
Предисловие, гл. 1 и 2, разд. 6.6 написаны М.А. Комаровым, гл. 3 (кроме 3.1, 3.2, 3.6) и гл. 5 — С.С. Кузьмичевым, гл. 4 и 6 (кроме 6.5, 6.6) — Г.Н. Родиным; разд. 3.1 и 3.2 написаны М.А. Комаровым совместно с С.С. Кузьмичевым, разд. 3.6 — М.А. Комаровым совместно с Г.Н. Родиным, разд. 6.5 — Г.Н. Родиным совместно с Б.Н. Лысковым.
ГЛАВА 1
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НОРМИРОВАНИЯ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ НА ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ НОРМИРОВАНИЯ
РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ
Экономическая сущность и объективная необходимость нормирования расхода материалов следуют из законов расширенного социалисти- . ческого воспроизводства, в частности из закона планомерного пропорционального развития народного хозяйства. В соответствии с этим законом снижение стоимости единицы продукции должно обеспечиваться за счет сокращения общественно необходимых затрат труда (живого и овеществленного). При социализме нормы выступают как планомерное отражение величины этих затрат и выражают отдельные стороны производственных отношений как между предприятиями, так и внутри каждого предприятия. Очевидна, например, роль нормирования расхода материалов в организации бригадного хозрасчета и социалистического соревнования. Предметом нормирования расхода материалов как науки, находящейся на стыке экономики и техники, является изучение природных, технических, технологических, организационных и социально-экономических факторов, влияющих на величины расхода материальных ресурсов для установления плановой меры их производственного потребления.
Цель нормирования расхода материалов заключается в регламентации использования предметов труда в народном хозяйстве, его отраслях, регионах и на предприятиях. Основу нормирования составляет определение научными методами плановой меры затрат материалов на изготовление конкретной продукции или выполнение конкретной работы.
Основным результатом работы отрасли ’Теология и разведка недр” являются разведанные запасы полезных ископаемых в недрах конкретных, выявленных трудом геологов, месторождений. При поиске и разведке месторождений выполняются различные виды геологоразведочных работ, которые требуют расхода разнообразных материалов, вступающих в непосредственный контакт с предметом труда (горными породами) или обеспечивающих выполнение конкретных технологических процессов. Для того чтобы расход материалов находился на уровне общественно - необходимых затрат труда (ОНЗТ), нормы расхода должны учитывать свойства геологических объектов, рациональную технологию и организацию производства. Нормы расхода материалов, как и других ресурсов, составляют основу планирования и управления на всех уровнях, но особое место в системе занимает производственно-технологический уровень, на котором зарождается вся технико-экономическая информация и реализуются технико-экономические нормы и нормативы. Системность пос- лених представляется в их целестности, обеспечиваемой при взаимосвя-
Рис. 1. Связь функций норм расхода материалов с функциями управления производством
зи и взаимозависимости их количественных значений, методов формирования, обновления и использования при разработке перспективных и текущих планов, в организации производства. Это означает, например, что стоимость материальных ресурсов в предельных нормативах стоимости (ПНС) выполнения геологического задания должна формироваться на основе норм расхода материалов, затрачиваемых на те виды геологоразведочных работ, которые необходимы для выполнения задания. Очевидно, что стоимость материально-технических ресурсов в ПНС должна быть увязана с номенклатурой используемых материалов и быть достаточной для приобретения необходимых материалов и организации эффективного материально-технического снабжения. Из этого следует, что эффективное управление производством невозможно без эффективного управления нормированием расхода материалов, направленным на ускорение научно- технического прогресса, рост объемов производства (рис. 1).
Нормы расхода материалов, необходимые для расчета сметы на производство геологоразведочных работ, представляют собой технико-экономическую основу плана материально-технического снабжения (рис. 2), инструмент для учета и контроля использования материалов в технологических процессах. Без таких норм невозможно объективно и дифференцированно анализировать производственно-хозяйственную деятельность (ПХД) и технико-экономические показатели (ТЭП) и реализовывать режим экономии на всех рабочих местах. Наконец, при разработке рациональной технологии различных видов геологоразведочных работ и организации труда на рабочих местах также используются прогрессивные нормы расхода материалов. Поэтому норму можно рассматривать
Рис. 2. Схема формирования плана материально-технического снабжения
в качестве клеточки производственного плана, средства планомерной организации использования наличных ресурсов, важнейшего рычага экономии общественного труда.
Экономия материальных ресурсов, выражающаяся в уменьшении расхода материалов на единицу продукции или выполненной работы, способствует при неизменном количестве средств производства и трудовых ресурсов получению большего количества продукции (работы), т.е. обеспечивает интенсивное развитие производства. Чтобы нормы (расхода материалов, затрат труда, износа оборудования и др.) эффективно выполняли присущие им функции в экономике и управлении производством, они сами должны быть объектом управления, цель которого в повышении качества норм и всего нормативного хозяйства. Нормативной хозяйство предприятия — это нормы и нормативы, методические документы и инструкции по организации и ведению нормативного хозяйства, а в условиях применения вычислительной техники — это еще и массивы норм иа машинных носителях информации, программы для формирования этих норм на ЭВМ [29] .
Чтобы нормативное хозяйство предприятия (объединения) было эффективным, т.е. достаточно полно обеспечивающим производство прогрессивными, научно обоснованными нормами, оно должно базироваться на фундаментальных теоретических принципах, учитывающих общие принципы управления социалистическим производством и специфику конкретных производственных процессов.
ПРИНЦИПЫ НОРМАТИВНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Нормативное обеспечение — это наиболее важная часть общего информационного обеспечения процессов управления, поскольку система технико-экономических норм и нормативов в настоящее время рассматривается как один из основных инструментов управления эффективностью и результативностью общественного производства.
Марксистская теория трудовой стоимости, лежащая в основе социалистического ценообразования, связывает стоимость товаров с общественно
необходимым трудом (живым и овеществленным). В плановом социалистическом хозяйстве по мере развития коммунистических производственных отношений труд будет все больше приобретать общественный характер, а общественно необходимые затраты труда учитываться в форме прямого нормирования затрат. Таким образом, действие закона стоимости в плановом социалистическом производстве повышает роль нормирования и обусловливает главный принцип нормативного обеспечения производства: выявление и отражение в нормах общественно необходимых затрат труда для каждого производственного процесса и рабочего места. Этот принцип следует также из принципов управления, заключающихся в единстве общественных, коллективных и личных интересов, научности, плановости, гибкости управления, и сочетания централизации управления с самостоятельностью предприятий. Действительно, соответствие норм общественно необходимым затратам не может быть достигнуто без научного обоснования норм, их оптимизации и своевременного пересмотра, а также без оптимального сочетания централизации и самостоятельности предприятий в нормативной политике.
Главный принцип нормативного обеспечения в плановом хозяйстве практически должен выполняться при нормировании затрат всех ресурсов по единым нормам и нормативам. При отсутствии таких норм нужен механизм, обеспечивающий выявление общественно необходимых затрат труда, т.е. должно соблюдаться оптимальное сочетание единых и местных норм.
Реализация главного принципа нормативного обеспечения — необходимое, но недостаточное условие выполнения нормами роли активного инструмента управления эффективностью производства и экономного использования ресурсов. Для осуществления этой роли норма должна не только отражать уровень ОНЗТ, но и выдаваться вместе с четкими рекомендациями о том, как должен быть устроен объект управления и как он должен действовать, чтобы обеспечить выполнение процесса на необходимом для общества уровне, т.е. норма представляется неотъемлемой частью управленческих решений и управляющих воздействий в производственных и технологических процессах.
Соответствие рациональной технологии и организации производства общественно необходимым затратам труда обеспечивается экономическим обоснованием норм, которое состоит в определении целесообразных пропорций затрат труда работников различных специальностей и квалификации, живого и овеществленного труда на производство продукции, в применении экономически выгодной технологии использования ресурсов. Это определение относят обычно к нормам времени и выработки, но экономически обосновать нормы можно лишь при учете в целом живого и овеществленного труда. Целесообразные пропорцйи между затратами труда работников различных специальностей и квалификации, например, в бурении определяются соотношением рабочих, занятых на основных и вспомогательных работах, и видов выполняемых работ. Пропорции между живым и овеществленным трудом зависят от выбора бурового оборудования, способов бурения и условий проведения работ, 8
влияющих на затраты живого труда и расход материалов, транспортных средств и т.д. При выборе способов бурения, определении целесообразности разработки или внедрения в конкретных условиях нового оборудования, использования новых материалов рассчитывают экономическую эффективность внедрения и использования новой техники, материалов и др.
Оптимизация каждой составляющей сложного производственного процесса позволит получить лишь технически обоснованные нормы расхода материалов и затрат труда. Полное экономическое обоснование возможно при оптимизации всего производства и оно реализуется не только в сфере нормирования расхода материалов или затрат труда, но и при формировании всего нормативного хозяйства.
Таким образом, экономическое обоснование норм неразрывно связано с оптимизацией всего производства и осуществляется непрерывно. Его можно оценивать производительностью труда, рентабельностью и другими показателями эффективности производства. В научном обосновании норм отражаются также принципы оптимальности и гибкости управления. Выполнение принципа нормативного обеспечения, заключающегося в сообщении исполнителям рекомендаций по рациональному ведению процесса, не менее сложно, чем выявление ОНЗТ ресурсов в нормируемых процессах. Эти принципы взаимосвязаны и выполняются при техническом и экономическом обосновании норм, но реализация их в полной мере в современных условиях разделения труда и роста масштабов производства, сопровождаемых ’’информационными и номенклатурными взрывами”, представляет сложную задачу.
Трудности в какой-то мере преодолеваются с помощью разделения нормативной информации на различные потоки, ’’обслуживающие” соответствующие задачи управления (определение заданных исполнителям потребности в материальных ресурсах, сметной стоимости и т.д.). При этом обеспечивается соответствие норм по содержанию и форме представления задачам управления, отражающее в определенной степени принципы оптимального сочетания централизации и децентрализации управления: для разного уровня управления необходимы различные по содержанию и степени детализации нормы и рекомендации по технологии и организации производства.
Гибкость норм означает возможность изменения составляющих элементов, если возникли изменения в технике, технологии и др. Это обеспечивается рациональной дифференциацией норм для однородных процессов и условий их выполнения, т.е. соблюдением принципа соответствия норм задачам управления. Последний наиболее актуален для управления, но в практике экономики и управления он реализуется без учета его сущности, которая, на наш взгляд, заключается в том, что нормы при изменении содержания и формы представления их в различных задачах управления должны оставаться мерой общественно необходимых затрат труда и служить активным инструментом управления.
Информация для разных задач управления (нормирование расхода материалов, сметное и трудовое нормирование, технико-экономичес- 9
Единство общественных, коллективных и личных интересов в упревлении
Научность, плановость, оптимальность и гибкость управления
Сочетание централизации управления и самостоятельности предприятий
Отражение в нормахОНЗТОтражение в нормахОНЗТ
Отражение в нормахОНЗТ
Отражение в нормахОНЗТ
Научное обоснование,оптимальность и своевре-менный перасмотр норм
Оптимальное сочетаниеотраслевых (единых)и местных норм
Единство норм и нормообразующих факторовЕдинство норм и нормообразующих факторовОтражение в нормообразующих факторахинформации о предме-«те, процессе иусловиях трудаОтражение в нормообразующих факторахинформации о предме-«те, процессе иусловиях труда
Единство норм и нормообразующих факторов
Единство норм и нормообразующих факторов
Отражение в нормообразующих факторахинформации о предме-«те, процессе иусловиях труда
Отражение в нормообразующих факторахинформации о предме-«те, процессе иусловиях труда
Отражение внормах ОНЗТна качественноезыполнение ГРР
Охват нормирова-нием всего геоло-горазведочногопроцесса ипроизводства
Учет в нормах ста-дийности ГРР иизученностигеологическогообъекта
Рис. 3. Связь принципов нормативного обеспечения и управления
кое планирование) слабо связана с геологической, технологической и организационной информацией, и в связи с этим возникают трудности достаточно точного отражения общественно необходимых затрат. ’’Общественно необходимое рабочее время есть то рабочее время, которое требуется для изготовления какой-либо потребительной стоимости при наличных общественно нормальных условиях производства и при среднем в данном обществе уровне умелости и интенсивности труда”1. Следовательно, показатель времени или расхода материалов без характеристики условий производства, среднего уровня умелости и интенсивности труда, т.е. всего того, что определяет нормообраэующие факторы, есть не более как абстракция, недопустимая в плановом социалистическом хозяйстве.
Всякие изменения затрат материалов или других ресурсов в нормируемых процессах, вызванные ростом производительности труда или изменениями условий производства, так или иначе связаны с изменениями соответствующих нормообразующих факторов. Поэтому соблюдение единства норм и нормообразующих факторов можно считать обобщающим принципом нормативного обеспечения (рис. 3). Взаимосвязь принципов управления и нормативного обеспечения подчеркивает единство управления и экономики. Анализ взаимосвязей может способствовать эффективности управления и нормативного обеспечения за счет выявления противоречий и их разрешения.
Маркс К. Капитал. - Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд., т. 23, с. 47.
Принципы нормативного обеспечения в основном не требуют пояснений и соответствуют общим положениям Системы норм и нормативов. Принцип учета в нормах стадийности геологоразведочных работ и изученности геологических объектов учитывает специфику данного производства. Неопределенность условий выполнения геологоразведочных работ уменьшается с увеличением информации об объекте при переходе к завершающим стадиям этих работ. Поэтому требования к точности норм не могут быть одинаковыми для различных стадий ГРР, что обусловливает соответствующий принцип нормативного обеспечения.
Анализ трудностей, возникающих при нормативном обеспечении задач планирования и управления ГРР, организации труда и производства, свидетельствует;, что источником проблемы является нарушение единства норм и нормообразующих факторов (горно-геологические условия, технология и организация производства). Оно возникло при формировании самостоятельных потоков нормативной информации, в каждом из которых так или иначе складывалась самостоятельная методология исследований, в большей или меньшей степени разобщавшая единую по своей сущности и происхождению информацию. Это происходило под влиянием в основном объективных причин (разделение труда в сфере науки и производства, рост объемов при отсутствии средств измерения и обработки информации и др-)- Тем не менее технико-экономические нормы и нормативы в сложившихся условиях пассивно выполняют роль инструмента управления, так как, являясь довольно приближенным лимитом затрат, они лишь стимулируют коллективы изыскивать организационно-технологические варианты для выполнения норм и достижения экономии. Конечно, прогрессивные технология и организация разрабатываются не на пустом месте, а с использованием передового опыта и достижений науки, но информация об этом, в свою очередь, мало отражает экономическую сторону процессов. Принцип демократического централизма будет выполняться на деле, если каждый вышестоящий уровень вместе с предлагаемыми для нижестоящего уровня обоснованными нормами и нормативами будет давать и рекомендации по их выполнению. Информационные и ориентирующие функции централизованного управления должны быть действенными и инструктивными.
Нарушение единства норм и нормообразующих факторов служит источником всякого рода противоречий (см. схему на рис. 4). Норми-, рование расхода материалов на рабочих местах долгое время не имело единой методической основы [15] . Поэтому до настоящего времени имеется несоответствие нормирования потребности в материалах и издержек по материальным затратам в себестоимости. Этому способствует и разрыв во времени между формированием сводно-плановых норм расхода материалов и плана по производству геологоразведочных работ.
Значительные трудности возникают также при планировании численности работающих, заработной платы, снижения себестоимости, осуществляемого в основном от достигнутого уровня. Переход к нормативным методам планирования основан на использовании прогрессивных и ста-
Техника,Техника,ГеопогиЧГеопогиЧГеологи-1Геологи-1технология,технология,ческоеческоеческоеческоеорганизацияорганизациязаданиезаданиезаданиезаданиеУправление техникой, технологией, организациейУправление техникой, технологией, организациейI Управление техникой, технологией, организацией,I Управление техникой, технологией, организацией,Управление геологичес-| ким | заданием IУправление геологичес-| ким | заданием IИнформация об объектахИнформация об объектах—=——=—Проект И^.1В> План ГРР ^—=——=—Проект И^.1В> План ГРР ^План ГРРПлан ГРРI ПроектI ПроектСУСНСУСНМестные нормыМестные нормыИнформация об объектахИнформация об объектахСдача объектаСдача объектаУтверждение проектаУтверждение проектаНормы расхода материалов, ЕНВ и др.Нормы расхода материалов, ЕНВ и др.Утверждение планаУтверждение планаМестные нормы расхода материалов И др.Местные нормы расхода материалов И др.Утверждение СУСНУтверждение СУСНРис. 4. Схема взаимодействия проектирования, разведочных работ в условиях НТПРис. 4. Схема взаимодействия проектирования, разведочных работ в условиях НТПпланирования и управления геолого-планирования и управления геолого-
Техника,
Техника,
ГеопогиЧ
ГеопогиЧ
Геологи-1
Геологи-1
технология,
технология,
ческое
ческое
ческое
ческое
организация
организация
задание
задание
задание
задание
Управление техникой, технологией, организацией
Управление техникой, технологией, организацией
I Управление техникой, технологией, организацией,
I Управление техникой, технологией, организацией,
Управление геологичес-| ким | заданием I
Управление геологичес-| ким | заданием I
Информация об объектах
Информация об объектах
—=——=—
Проект И^.1В> План ГРР ^
—=——=—
Проект И^.1В> План ГРР ^
План ГРР
План ГРР
I Проект
I Проект
СУСН
СУСН
Местные нормы
Местные нормы
Информация об объектах
Информация об объектах
Сдача объекта
Сдача объекта
Утверждение проекта
Утверждение проекта
Нормы расхода материалов, ЕНВ и др.
Нормы расхода материалов, ЕНВ и др.
Утверждение плана
Утверждение плана
Местные нормы расхода материалов И др.
Местные нормы расхода материалов И др.
Утверждение СУСН
Утверждение СУСН
Рис. 4. Схема взаимодействия проектирования, разведочных работ в условиях НТП
Рис. 4. Схема взаимодействия проектирования, разведочных работ в условиях НТП
планирования и управления геолого-
планирования и управления геолого-
бильных норм и нормативов. И прогрессивность, и стабильность нормативов зависят от единства норм и нормообразующих факторов. Стабильность норм и нормативов должна означать не просто их постоянство в определенном периоде, хотя для управления в новых условиях хозяйствования это очень важно, но постоянство, обусловленное известным фиксированным уровнем развития техники, технологии и организации, а такое постоянство предполагает наличие достаточной информации о нормообразующих факторах. В разрешении противоречий, присущих единству норм и нормообразующих факторов, состоит сущность совершенствования методов и средств нормативного обеспечения.
Главное направление совершенствования нормативного обеспечения представляется в уменьшении разобщенности между нормами и нормообразующими факторами, что способствует соблюдению требований экономических законов и соответствующих положений по созданию единой системы норм и нормативов на основе современных методов и средств обработки информации.
Однако современные достижения НТП (автоматизация производства и управления и др.) и прогрессивные формы организации труда требуют изменения методологии нормативного обеспечения. Эти изменения, по- видимому, коснутся прежде всего нормирования трудовых процессов и расхода материалов на рабочих местах, где формируется технико- экономическая информ^дия и реализуются нормы, новая техника и технология.
Для рабочих мест нормы и нормативы должны быть в наибольшей степени дифференцированы и информативны для решения задач материально-технического снабжения рабочих мест и рациональной организации труда и производства. Нормы расхода материалов, своевременно доведенные до рабочего, бригадира, инженера, позволят им не только рационально организовать свою работу и производственный процесс, но и оценить соответствие норм фактическим условиям и целенаправленно получать информацию, необходимую для корректировки норм, выявления резервов экономии материалов и снижения себестоимости выполняемой работы.
Для более высокого уровня управления нормы агрегируются, при этом в соответствии с изменением задач управления целесообразно агрегировать и нормообразующие факторы таким образом, чтобы сохранялась их функциональная (или корреляционная) связь с нормативными показателями, т.е. соблюдалось единство норм и нормообразующих факторов.
В табл. 1 приведены нормообразующие факторы для различных норм, задач и уровней управления. В связи с многообразием и большим объемом информации главным принципом ее систематизации и агрегирования следует считать типизацию геологических объектов, технологических и организационных процессов ГРР, заключающуюся в выявлении и группировке геологических объектов и районов, для которых можно установить сходную методику, технологию и организацию ГРР и близкие технико-экономические показатели, включая показатели расхода и использования материальных ресурсов.
Цели и задачи типизации различны в зависимости от уровня ее проведения, однако они имеют преемственность и логическую взаимосвязь. Например, типизация условий бурения скважин сводится к взаимосвязанным классификациям геологических объектов, технологических и организационных процессов бурения скважин (табл. 2) [10] . При этом необходимо отбирать наиболее информативные показатели, характеризующие предмет, процесс и условия труда и являющиеся существенными нормообразующими факторами.
На месторождениях со сложными геологическими строением и условиями бурения типизация затруднена из-за большого числа выделяемых типов. В этом случае цели типизации достигаются при рассмотрении нескольких месторождений или районов проведения ГРР. Возможности и информативность типизации также изменяются при переходе от ранних к более поздним стадиям ГРР, что сопровождается уточнением взаимосвязи нормообразующих факторов с нормативными показателями и повышением точности последних.
При типизации геологических объектов, технологических и организационных процессов на отраслевом уровне появляется возможность обобщения передового опыта, разработки отраслевых стандартов и формирования укрупненных нормативов для различных задач управления. Основным методологическим принципом типизации на региональном и
Таблица 1
Нормообразующие факторы и нормы на разных уровнях управления
Элемент нормируемого процесса
Уровень управления
Рабочее место, бригада; технологический процесс
Производственный участок, партия, экспедиция; вид ГРР
Регион, объединение; комплекс ГРР
Геологический
Наименование и
Типовой геологический
Вид полезного ископае-
объект (пред-
свойства горных
разрез, участок, одно-
мого, геолого-про-
мет труда)
пород, геологического разреза и т.п., параметры скважин, горных выработок и др.
родный по условиям проведения ГРР
мышленный тип месторождения
Технология
Типы оборудования и инструментов, параметры технологического процесса
Типовой технологический процесс; комплекс технических средств, рациональное соотношение методов н способов ведения процесса и др.
Типовое геологическое задание (методика, виды и объемы работ) или комплекс геологических заданий
Организация
Приемы и методы труда; разделение и кооперация труда на рабочем месте, пространственная организация рабочего места
Типовая организация труда и производства: разделение и кооперация труда; схема обустройства производственных объектов, орга- низацил и структура управления
Типовая для геологического задания организация работ
Виды норм
Нормы расхода материалов на технологически однородные операции
Нормы для проектирования ГРР и определения потребности в материалах
Лимиты материально- технических ресурсов
отраслевом уровнях является рассмотрение условий геологоразведочных работ применительно к видам полезных ископаемых. Это позволит увязать систему типизации геологических объектов по условиям производства ГРР с геолого-промышленными классификациями полезных ископаемых и будет способствовать повышению точности шинирования и финансирования геологоразведочных работ.
Обеспечение взаимосвязи нормативной и производственной информации с информацией о геологических объектах соответствует требованиям нового хозяйственного механизма отрасли. В частности, представляется возможность определения стоимости типовых геологических заданий на основе прогнозно-поисковых и поисково-разведочных комплексов, объединяющих методы и виды работ в сочетаниях и объемах, обеспечивающих достижение целей с минимальными затратами средств.
Таблица 2
Классификация геологических объектов, технологических и
организационных процессов бурения скважии
Уровень типизации
Цель типизации
Задачи типизации
Форма реализации результатов
1. Техио-
1.1. Сокращение но-
1.1. Выбор типов поро-
1.1. Технологическая
логичес-
менклатуры породо-
доразрушающих инет-
часть проектных гео-
кий про-
разрушающих инстру-
рументов, промывоч-
лого^гехническнх
цесс
ментов, промывочных растворов, режимов бурения и др.
Информационное обеспечение управления процессом бурения
Оптимизация приемов и методов выполнения операций процесса бурения, взаимодействия членов бригады
ных растворов, режимов бурения и др.
1.2. Упорядочение, систематизация геологической, технологической и организационной информации, разработка классификаций горных пород и геологических разрезов по признакам, влияющим на показатели бурения 1.3. Разработка типовых карт передовых методов и приемов труда; рациональных схем размещения оборудования на рабочем месте и др.
нарядов
То же, что в 1.1, а также инструктивные указания по распознаванию технологических ситуаций и типовых действий по управлению процессом
Типовые проекты организации труда на рабочем месте; нормы расхода материалов и затрат труда
2. Груп-
2.1. Унификация ти-
2.1. Выбор типов буро-
2.1. Типовые техноло-
па скважин, произ-
пов бурового и вспомогательного оборудования
вого оборудования, привода и др.
гические процессы
йсцсг-
2.2. Информационное
2.2. То же, что в 2.1, с
2.2.То же, что в 2.1, а
венный
обеспечение управле-
учетом классификации
также нормы затрат
участок
ния бурением скважин
по типовым условиям
труда и расхода ма-
на объекте
2.3. Оптимизация буровых работ на объекте
на объекте
2.3. Разработка рациональных схем взаимодействия основных и вспомогательных звеньев; схемы управления на участке и т.д.
терналов для условий объекта
2.3. Типовые проекты организации труда и производства на участке
З.Объе-
3.1. Разработка инфор-
3.1. Районирование тер-
3.1. Каталоги типовых
Диненме,
мационной основы для
ритории по условиям
норм, технологических
регао-
проектирования буро-
бурения скважин; ти-
и организационных
ны
вого оборудования и ин-
пи зация технологичес-
процессов, требования
струмента; стандарт и-
ких и организацион-
к техническим срсдст-
зация технологических процессов; обобщение и распространение передового опыта; разработка комплексных норм и нормативов для проек тирования и технико- экономического планирования
ных процессов
вам
15
Типизация условий и процессов как средство соблюдения единства норм и нормообразующих факторов и основа системы норм и нормативов возможна при использовании вычислительной техники на всех уровнях управления.
На производственно-технологическом уровне автоматизированные средства диспетчеризации и мини-ЭВМ при их оптимальном функционировании должны обеспечить формирование местной нормативной базы и локальных банков данных геологоразведочных экспедиций. При этом нормированием будет охвачен весь геологоразведочный процесс и все производство.
Взаимосвязанная нормативная база устранит разобщенность экономики и технологии, а также проектирования, планирования и оперативного управления ГРР. Эффективная реализация принципов нормативного обеспечения в нормировании расхода материалов требует анализа структуры нормы расхода различных материалов и факторов, влияющих на нее в различных условиях, совершенствования методов и средств сбора и обработки нормативной информации.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ И СТРУКТУРА НОРМЫ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ
Норма расхода материалов — объективная экономическая категория, отражающая величину общественно необходимых затрат овеществленного труда в социалистическом производстве, и одновременно мощный инструмент организации труда и производства. Исходя из общепринятых положений [14, 23, 29], можно дать следующее определение нормы расхода материалов для основных видов геологоразведочных работ. Норма расхода материалов, топлива, электроэнергии представляет собой максимально допустимую величину затрат материальных ресурсов на выполнение единицы работы в конкретных планируемых горно-геологических, географо-климатических, организационно-технических и технологических условиях при обязательном соблюдении требований к качеству геологоразведочных работ.
Под нормативами расхода материалов обычно понимают поэлементные составляющие нормы затрат материалов на различных операциях производственного процесса, а также удельные показатели расхода материалов и относительные показатели использования материалов в производстве [14, 21, 29] . Если иметь в виду конечный результат геологоразведочных работ — разведанные запасы полезных ископаемых, то потребляемые при проведении ГРР материалы не составляют вещественной основы продукции, а значит, в отличие от промышленности их, строго говоря, нельзя подразделять на основные и вспомогательные. В геологоразведочной отрасли используемые материалы обеспечивают в основном осуществление технологических процессов, т.е. способствуют производству продукции и относятся все к вспомогательным материалам. Такая характеристика материалов не может быть принята, так как нарушает логику классификации: если есть вспомогательные материалы, то должны быть и основные.
По М.А. Минашкину, материалы классифицированы по назначению: технологические, для изготовления технических средств, устройств и приспособлений, ремонта и др. Из общепринятой классификации в этом случае выпадают лишь материалы технологического назначения, используемые для основных видов геологоразведочных работ. Если в каждом виде работы или производственной операции выделять свою конечную ’’продукцию”, то можно обнаружить и основные (цемент, обсадные трубы и др.), и вспомогательные материалы, а для приготовления промывочной жидкости в бурении используется и сырье: глина, добываемая на месте производства работ, вода. Поэтому для единства нормирования расхода материалов целесообразно применять общепринятую в промышленности классификацию материалов.
При этом целесообразно в понятие основных материалов вкладывать не только отношение их к вещественной основе продукции, но и роль в осуществлении процесса, и долю в стоимости выполняемой работы. Например, топливо не входит вещественно в продукцию, но роль его как основы осуществления многих производственных процессов очевидна.
В соответствии с общепринятой классификацией к основным материалам в бурении можно отнести обсадные трубы и тампонажные материалы, на горно-разведочных работах — материалы для крепления, настилки путей и другие, составляющие материальную основу выработки. В бурении и на горных работах к основным можно отнести и технологические материалы (бурильные трубы, истирающие, взрывчатые материалы и др.), которые не составляют материальную основу скважин и горных выработок как продуктов труда, но вступают непосредственно в контакт с предметом труда в технологическом процессе и в наибольшей степени определяют величину материальных затрат. Аналогично к основным можно относить материалы, применяемые на других видах геологоразведочных работ (гидрогеологические, геофизические и т.д.).
Материалы, которые используются при эксплуатации бурового, горнопроходческого и другого оборудования (горюче-смазочные материалы, стальные канаты, метизы, ремни и др.), относятся к вспомогательным. Топливо, тепловая и электрическая энергия, сжатый воздух рассматриваются и нормируются как отдельные классификационные элементы в составе материальных ресурсов. Норма расхода складывается, как правило, из следующих элементов: полезного (теоретического, абсолютного, чистого) расхода материала, дополнительного расхода (технологические отходы и потери), определяемого условиями технологического процесса и особенностями применяемого оборудования, и потерь, не связанных непосредственно с технологическим процессом выполняемой работы или изготавливаемой продукции. В соответствии с приведенной выше структурой норма расхода определяется по формуле
т п
H = Q+ ^ Qi + 2 Рр
i =1 / =I
где g - полезный расход материала на выполнение единицы работы или! изготовление единицы продукции; д, - технологические потери и отхо-| ды в z-й операции подготовки и использования материала в технологичес-| ком процессе; Pj - потери и отходы при выполнении / -й операции, не! связанной непосредственно с технологическим процессом (хранение,! транспортирование и др.). |
Полезный расход включает то количество материала, которое ве-| щественно входит в готовое изделие и характеризует его конструкцией-1 ную материалоемкость, например чистая масса переходника или колон-] ковой трубы, крепежной рамы и других материалов по размерам их конст! рукций, теоретический расход химических реагентов в соответствии с| рецептурой промывочной жидкости и т.д. I
Полезный расход для технологических материалов и инструментов,! вступающих в непосредственный контакт с предметом труда (бурильные I трубы, породоразрушающие инструменты, взрывчатые материалы и др.), I определяется нормами предельного износа при отработке или массой | материала без учета потерь при его подготовке к использованию в я процессе. |
В структуре нормы расхода большая роль принадлежит нормативам! технологических отходов и потерь, разработка которых неразрывно свя-| зана с исследованием рациональных условий использования материальных! ресурсов. Технологические потери и отходы характеризуют затраты] материальных ресурсов, определяемые условиями выполнения техноло-1 гических процессов, уровнем технологии и организации производства.] Чтобы обеспечить научную обоснованность норм расхода материалов,] необходимо проследить весь путь прохождения материала или инструмен-| та в производственном цикле, выявить затраты материала в виде потерь! или отходов по каждой операции или стадии производственного процесса, определить источник потерь и отходов, что позволит целенаправленно разрабатывать мероприятия по устранению и уменьшению потерь. j
В нормах расхода материалов не учитывают потери и отходы, выз-| ванные отступлением от регламентированных технологических режимов,] установленных форм организации производства и снабжения. В них не включают и потери отдельных видов материальных ресурсов, превышаю- ] щие утвержденные нормативы естественной их убыли в производстве, а также потери при транспортировании и хранении. Потери, обусловлен- ] ные отступлением от установленных стандартом качества, материалов и их нормальных размеров, а также затраты, вызванные браком, тоже не ' учитывают в составе нормы расхода. В материалах, используемых для изготовления технических средств (буровые вышки и др.) и инструмента (переходники, колонковые, обсадные трубы и др.), технологические, отходы и потери определяются системой припусков на обработку в каждой технологической операции (сварочные, труборезные работы и др.). При хранении и транспортировании большинства материалов, используемых для изготовления технических средств и инструментов, как правило, не может быть оправданных потерь. Материалы (цемент, глинистый порошок, химические реагенты, синтетические смолы и др.), применяе- 18
мые для промывки скважин, тампонажных работ, крепления горных выработок, могут иметь потери при хранении, обусловленные старением, окислением и другими объективными причинами. Эти потери предусматриваются в нормах в оптимальном размере, определяемых с учетом рациональных условий хранения, целесообразной величины производственного запаса и др. Очевидно, что определить нормативы технологических потерь некоторых материалов, например породоразрушающего инструмента из-за трения о стенки скважины при спуско-подъемных операциях, не представляется возможным и целесообразным. Критерий для определения полезного расхода технологических инструментов (бурильных труб, коронок) — это, как правило, степень их рациональной отработки до предельного износа.
Полезный расход и потери материалов, используемых для изготовления технических средств, являются в основном детерминированными величинами, которые можно заранее определить и рассчитать. Расход же практически всех материалов и инструментов технологического назначения имеет случайный характер, а подчас неопределенный, так как не всегда имеются возможности выявления однородных условий технологического процесса и получения статистических выборок. Случайный характер процессов позволяет для расчета нормативных показателей и оценки их точности использовать методы математической статистики.
Точность, или, что то же самое, ошибка, определяет, как известно, границы доверительного интервала оценки математического ожидания случайной величины, которая (оценка) принимается, как правило, за нормативное значение показателя, т.е.
где х — оценка математического ожидания измеренной случайной величины; ta — квантиль функции распределения Стьюдента, соответствующий уровню значимости а; а — среднее квадратическое отклонение случайной величины; п — число измерений (наблюдений) случайной величины.
Под влиянием научно-технического прогресса расходы материалов на единицу выполняемой работы, как правило, снижаются. Выход фактических затрат за пределы доверительного интервала свидетельствует о неслучайном расхождении с нормативным значением затрат и необходимости пересмотра нормы. Но это возможно, если известна точность норм и оценивается отклонение фактических затрат от нормы. В настоящее время это выполняется лишь для норм времени с помощью коэффициента перевыполнения норм, но весьма приближенно, так как предельная величина коэффициента для разных условий не установлена.
Известные рекомендации по точности норм расхода материалов учи-' тывают тип производства (серийное, мелкосерийное и т.д.), обусловли-: вающий частоту переналадки оборудования, величину партий выпускае-' мой продукции, устойчивость навыков рабочих и др. При выполнении основных видов ГРР изменчивость показателей расхода материалов во многом зависит от объективной изменчивости свойств предмета труда, (горных пород). Так, например, дисперсия показателей проходки на долото зависит не только от квалификации бурильщика и устойчивости его навыков при повторении одних и тех же операций в трудовом процессе, но и от изменчивости горно-геологических условий бурения скважин.
Результаты сравнения точности фактических и нормативных показа-; телей могут быть одним из признаков соответствия норм данным условиям и критерием уточнения норм.
Статистическую природу норм следует учитывать при определении величины нормативных показателей. Большинство норм определяется среднеарифметическим значением измеренных показателей затрат. Например, индивидуальные нормы расхода материалов в бурении скважин на нефть и газ рекомендуется разрабатывать на основе средних фактических затрат материалов по группе аналогичных скважин [30]. Но отклонение фактических показателей от среднего у различных норм неодинаково влияет на производство и управление. Так, увеличение или уменьшение времени выполнения процессов в пределах доверительного интервала не вызывает трудностей в оперативном планировании. Отклонение же фактического расхода материалов от среднего в сторону увеличения может вызвать перебои в производстве, если норма установлена по среднему значению. Поэтому нормой расхода материалов, как отмечено выше, считается максимально допустимая величина затрат материала на изготовление единицы продукции или выполнение единицы работы установленного качества в планируемых рациональных условиях. При этом норма расхода материалов не определяется в статистическом смысле и не указывается метод расчета ее, который становится очевидным, если учесть соотношение (1). Величина х + t_ 7=^7" определяет с вероятностью ул
р = 1 _ а максимально возможное значение, которое может принимать случайная величина X. Именно в этом смысле можно определять максимально допустимую норму расхода материалов. Величина х + ta ^—у определяет с вероятностью Р = 1 - а минимально возможное значение, которое может принимать случайная величина X. В этом случае нормой расхода можно считать минимально необходимый расход материала.
Возможность и целесообразность расчета нормы как максимально допустимой или минимально необходимой величины расхода материалов зависят от особенностей задач управления, в которых используются , нормы, и конкретных условий. При формировании плана материально- технического снабжения следует принимать в качестве нормы максимально допустимую величину расхода, чтобы исключить возможные перебои
в производстве из-за случайного увеличения фактического расхода. При организации бригадного хозрасчета, если норма установлена достаточно точно и отсутствуют трудности в своевременном обеспечении материалами рабочих мест, можно использовать в качестве нормы среднюю или минимально необходимую величину расхода, как в большей степени отвечающие режиму экономии. Таким образом, в качестве нормы можно принимать минимально необходимую, среднюю или максимально допустимую величины расхода материалов и целесообразность того или иного решения зависит от конкретных условий. Гибкость в определении норм расхода материалов способствует более эффективному управлению, например, производственными запасами. В зависимости от назначения нормы (расчет потребности в материалах для предприятия или каждого рабочего места) и приведенных соображений о случайной природе показателей расхода можно конкретизировать определение норм, их структуру, степень дегазации и другие элементы нормирования расхода материалов, которые целесообразно рассматривать в рамках системы классификации норм расхода.
КЛАССИФИКАЦИЯ НОРМ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ
НА ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ
Классификация норм расхода материалов позволяет охватить сферу применения норм в промышленности, определить порядок их применения в разных направлениях производственно-хозяйственной деятельности и, что самое главное, за счет выявления взаимосвязей между различными нормами построить единую систему норм и нормативов. Классификация норм в таком представлении отождествляется с исследовательским процессом, каждая стадия которого завершается классификационным построением. Рассмотрим возможности построения классификации норм расхода на геологоразведочных работах исходя из общепринятых признаков классификации.
Нормы расхода материальных ресурсов группируются обычно по следующим взаимосвязанным признакам: назначение материалов, объект производства, степень детализации номенклатуры материалов, степень обобщения организационно-технических условий потребления материалов, масштаб применения и период действия норм.
Нормы расхода по назначению материалов отражают классификацию материалов и подразделяются на нормы расхода сырья и основных материалов, вспомогательных материалов, топлива, тепловой и электрической энергии. Если принять изложенные выше замечания относительно основных материалов, используемых в технологических процессах ГРР, то классификация норм расхода по первому признаку не отличается от общепринятой в промышленности. Нормы расхода сырья также используются в некоторых видах работ: приготовление промывочной жидкости из местных глин, производство изделий из цветных камней и др.
Нормы расхода, сгруппированные по назначению материалов, могут представляться в специфицированном или сводном виде в зависимости
от степени детализации номенклатуры материалов. СпецифицированньгеЯ нормы определяют расход материалов в ассортименте, т.е. по типосорто-1 размерам, маркам, составу и т.п. (трубы по диаметру и сорту стали,! толщине стенки и т.д.; долота по типу и размеру и т.д.). Сводные нормы! устанавливают расход материалов однородных видов по соответствую^] щим номенклатурным группам: трубы обсадные геологоразведочного! сортамента, долота шарошечные, коронки твердосплавные, цемент тампо-| нажный и т.д. При централизованном планировании материально-техни-| ческого снабжения сводные нормы служат расчетной базой для определе-1 ния потребностей отраслей и распределения материалов по укрупненной! номенклатуре на стадии разработки балансов и планов распределения! материальных ресурсов. Выполнение этих планов по всей номенклатуре! материалов при централизованном планировании и огромных масштабах! производства весьма затруднительно, поэтому в последнее время разви-| ваются прямые связи между предприятиями и органами материально- ! технического снабжения. 1
В новых условиях хозяйствования при развитии оптовой торговли ! и прямых связей между предприятиями (поставщиками и потребителя- ! ми) потребность производственных объединений необходимо определять I по производственным нормам расхода материалов в специфицированной 1 номенклатуре. Разработать такие нормы невозможно без определения 1 условий исйользования материалов в технологических процессах и выде- ] ления объекта производства, на который устанавливают нормы. Под] объектом производства обычно понимается продукция или вид работ,! на которые устанавливают нормы расхода. В зависимости от объекта ! производства нормы рассчитывают на единицу готовой продукции (поиз- дельные нормы) или на единицу полуфабриката, технологического пере-] дела (поузловые, подетальные, пооперационные нормы расхода материа-, лов). Нормы расхода материалов на конечный продукт геологоразведоч-! ных работ не устанавливают из-за сложности объекта и сложившейся ' методологии нормирования и распределения материальных ресурсов в; отраслевом хозяйственном механизме. Хотя очевидно, например, что ‘ расходы трубной продукции, цемента тампонажного или взрывчатых материалов будут весьма различны при поисках и разведке месторождений нефти и рудного золота.
Нормы расхода материалов устанавливают по видам геологоразведочных работ (бурение, горные работы, геофизические и др.), измерители объекта которых служат и измерителями норм расхода материалов. Каждый вид этих работ можно представить как сложный технологический процесс, состоящий из операций или простых рабочих процессов (бурение, монтаж-демонтаж бурового оборудования, буровзрывные работы, крепление горной выработки и т.д.). Целесообразность дифференциации норм расхода материалов по операциям технологического процесса зависит от назначения норм расхода и конкретных условий. Пооперационные нормы необходимы при организации бригадного хозрасчета с учетом конкретных условий каждого рабочего места. При этом необходимо 22
учитывать возможность определения точного расхода различных материалов в тех или иных операциях. Например, выявить величину полезного расхода бурильных труб при спуско-подъемных операциях и углубке скважины не представляется целесообразным, но дифференцировать нормы расхода электроэнергии в зависимости от соотношения времени этих операций можно при наличии средств измерения расхода электроэнергии. Если бурение скважины и монтаж-демонтаж бурового оборудования выполняют специализированные бригады, то необходимы раздельные нормы расхода материалов. Эти нормы, одновременно имеют характер индивидуальных норм расхода материалов, учитывающих масштаб применения норм. В отличие от индивидуальных, групповые нормы расхода материалов необходимы для нормирования расхода материалов в обобщенных условиях производства, например объединения. Групповые нормы рассчитываются как средневзвешенные величины из индивидуальных норм расхода и соотношения объемов различных работ. Разделение норм по периоду действия (текущие, годовые, перспективные) также связано со степенью укрупнения объекта, условиями нормирования и назначением норм в системе управления (см. рис. 1).
Анализ взаимосвязи рассмотренных признаков классификации и сходства по содержанию многих норм расхода материалов, например групповых, сводных, отраслевых, перспективных, позволяет выделить существенные признаки классификации исходя из назначения и места норм расхода в системе управления (см. рис. 1 и табл. 1). Нормы расхода материалов на уровне геологоразведочной партии и экспедиции необходимы для определения потребности в материалах на каждом рабочем месте, производственном участке, для организации хозрасчета и оперативного контроля за расходом материалов, для учета материальных затрат в сметных нормах при проектировании ГРР. Эти нормы могут быть индивидуальными для каждого рабочего места или групповыми для участка, партии и экспедиции. Они могут разрабатываться в целом на технологический процесс (вид работы) или на основные операции, иметь период действия месяц, квартал или год, но в любом случае они должны разрабатываться в специфицированной номенклатуре материалов, так как эти нормы конкретны по своей сути и все они обобщенно могут быть названы производственными.
Таким образом, производственной нормой расхода материалов называется плановая мера их потребления, определяющая необходимые затраты материалов на изготовление единицы продукции или выполнение единицы работ установленного качества в планируемых рациональных организационно-технических условиях каждого рабочего места, участка, партии, экспедиции.
Необходимая величина затрат материала определяется научно обоснованными методами нормирования на основе конструкторской и проектнотехнологической документации или изучения фактического расхода материала при фиксированных значениях нормообразующих показателей (факторов). Последние характеризуют условия производства, сущест-
Таблица 3
Классификация норм расхода материалов
Признаки классификации
Назначение и место норм расхода материалов в системе управления
Производственные нормы расхода материалов
Сводно-плановые нормы расхода
Масштаб приме-
Для рабочего места, участка, партии,
Для объединения.
нения
экспедиции
союзной республи-
Степень укрупнения объектов геологоразведочных работ
На технолошческие процессы по видам ГРР, операции (рабочие процессы) : строительство буровой, соост- венно бурение и т.д.
ки, отрасли
Степень укрупнения горно-геологи- ческих организационно-технических условий
На бурение (проходку) скважины (горной выработки) в типовых гор- но-геологаческих условиях, на бурение (проходку) единицы объема (1 м, 1 000 м) работ в организации
Степень укрупне-
В специфицированном виде по основ-
В агрегированной
ния номенклатуры материалов
ным нормообразующим факторам (глубина скважин, сечение горных выработок н т.д.)
номенклатуре
Период действия
Текущие, квартальные, годовые
Годовые (сводные) и перспективные
венно влияющие на расход материалов, и технологию (тип оборудования, глубина скважин, сечение горной выработки, категория пород по буримости, способы бурения и т.д.). Градации (ступени) изменения нормообразующих показателей и соответственно норм расхода зависят от диапазона изменения расхода материалов и возможности точного определения норм расхода методами математической статистики.
Сводные нормы в укрупненной номенклатуре разрабатываются на основе обобщения производственных материалов, дифференцированных по их номенклатуре, объектам и условиям производства. Поскольку сводные нормы используются для составления балансов при разработке планов экономического и социального развития отрасли, они называются сводно-плановыми [23]. В табл. 3 приведена классификация норм расхода материалов по различным признакам. Прочерки в таблице означают, что в качестве норм по степени укрупнения объектов ГРР и условий их проведения используются сводно-плановые нормы расхода материалов, выделенные по признаку масштаба применения.
Сводно-плановые нормы по степени укрупнения объектов ГРР и условий их производства отсутствуют. Разработка таких норм в форме предельных нормативов материальных ресурсов необходима при определении цен на типовые геологические задания по видам полезных ископаемых и стадиям ГРР. Назначение норм расхода материалов обусловливает выбор измерителей этих норм.
Таблица 4
Единицы измерения производственных норм расхода материалов
Вид геологоразведочных работ
Измерители норм расхода
производственных
сводно-плановых
Бурение
1 м бурения, 1 станко-смена работы оборудования; 1 монтаж-демонтаж;
1 скважина; 1 вышка
1 000 м бурения; типовые скважины
Горные работы
1 м, 1 м3, 1 машино-смена, 1 выработка; 1 шахтный копер
1 000 м, 1 000 м3, типовые горные выработки
Опробование
1 м, 1 м2, 1 м3, 1 т пробы; 1 день работы отряда
Единица сметной стоимости работ (100 тыс. руб.)
Геолого-съемочные, поисковые геофизические, гидрогеологические, каме-
1 мес работы отряда, партии
Единица сметной стоимости (100 тыс. руб., 1 млн. руб.)
ральные Лабораторные
1 000 условных анализов, 1 мес работы лаборатории
То же
Измерителем нормы расхода материала считается единица изготавливаемой продукции (буровая вышка, шахтный копер, фильтр для скважины и т.д.) или единица выполняемой работы, на производство которой нормируется расход данного материала. Таким образом, измерителями могут быть и отдельные элементы изделий (детали, узлы), и отдельные операции технологических процессов, и сами изделия и процессы в целом. Но процессы должны характеризоваться нормообразующими факторами (см. табл. 1).
Производственные нормы расхода, используемые для определения потребности и оперативного управления материально-техническим снабжением рабочих мест и участков, измеряются в натуральных единицах (табл. 4). Так, для ведения бригадного хозрасчета в качестве измерителей норм расхода могут быть приняты типовая скважина или горная выработка, 1 м бурения скважины или проведения выработки в конкретных условиях и т.д. Производственные нормы потребности материалов в специфицированной номенклатуре на месяц, квартал и год целесообразно определять в единицах измерения объема выполняемой работы (1м, 1 м3, 1 000 м и др.).
Производственные нормы расхода, используемые для учета материальных затрат в сметных нормах, измеряются в расчетных единицах (станко-смена, бригадо-смена и др.) соответствующих геологоразведочных работ. Сводно-плановые нормы расхода материалов выражаются в укрупненных измерителях (см. табл. 4). Для геолого-съемочных, поисковых, геофизических, камеральных и других работ сводно-плановые нормы расхода материалов устанавливают на 1 млн. руб. сметной стоимости
работ, так как при составлении планов материально-технического сна( женин трудно установить конкретные виды исследований, входящи: в комплекс различных видов указанных работ, и, кроме того, доля мате риальных затрат в некоторых видах работ (съемочные, камеральные i др.) невелика - до 10 %, что обусловливает целесообразность укрупнена измерителей норм расхода.
Принципы прежде всегоПринципы прежде всегоМЕТОДЫ И СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ НОРМ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ
Принципы прежде всего
Принципы прежде всего
нормативного обеспечения (см. рис. 3) обусловливают необходимость прогрессивности и динамичности норм Только такие нормы могут отразить общественно необходимые затрать
труда и достижения научно-технического прогресса по экономии материа лов, своевременно учесть изменения горно-геологических и организацион но-технических условий производства геологоразведочных работ. Для разработки научно обоснованных прогрессивных и динамичных норм расхода материалов необходимы соответствующие методы и средства^ Нормы расхода материалов разрабатываются расчетно-аналитическим,; опытным (опытно-экспериментальным) и отчетно-статистическим ме-!
годами.
Метод разработки производственных норм расхода материалов выбирается с учетом назначения материалов, величины их расхода, возможности точного измерения расхода материала и доли затрат на материалы;
в стоимости продукции или выполненной работы (табл. 5).
Расчетно-аналитический метод основывается на данных проектноконструкторской документации при разработке норм расхода материа-. лов на изготовление технических средств, устройств и приспособлений и производственно-технической документации (паспортов буровзрывных1 работ, крепления и вентиляции, геолого-технического наряда на бурение скважин и др.), используемой при разработке норм расхода материалов на технологические процессы ГРР. При наличии единых нормативов величина расхода определяется расчетно-аналитическим методом на основе этих нормативов и конкретных геолого-технических условий бурения скважин.
Расчетно-аналитический метод с использованием опытно-экспериментальных или статистических данных применяется в основном на горно-разведочных работах и при бурении для определения норм расхода обсадных труб и тампонажных материалов, материалов на строительство буровых установок, монтаж электросети и прокладку кабелей. Расчетноаналитическим методом по формулам, конструкторско-технологической документации, паспортным характеристикам, рецептурам определяется полезный расход, а по опытно-экспериментальным или статистическим данным устанавливаются другие составляющие нормы (технологические и организационно-технические отходы и потери), обусловленные технологией работ или горно-геологическими и организационными условиями.
Таблица 5
Методы разработки производственных норм расхода материалов
Материалы
Доля в материальных затратах,%
Методы нормирования
Буровые работы
Обсадные трубы и тампонажные материалы
Нет данных
Расчетн о-аналитический н опытио-эксперимен- тальный
Истирающие
56,5
Расчетн о-аналитический и опытио-эксперимен- тальный
Бурильные трубы и другой технологический
25,6
Опытио-эк спери ментальный Расчетно-аналитический и опытно-экспериментальный
инструмент
Глинопорошок, химреагенты и др.
10,2
Канат стальной талевый
1,2
Опытно-экспериментальный, отчетно-статистический
Прочие
6,5
Отчета о-статастический
Итого
100
Горнопроходческие работы
Сжатый воздух
41,05
Расчета о-аналитический
Собственно материалы
43,47
То Же
Электроэнергия
15,48
Итого
100
Структура ’’собственноматериалов"
Взрывчатые
26,79
Расчетно-аналитический
Крепежные
23,11
То же
Линейные (рельсы, трубы и др.)
13,64
——
Буровой инструмент
11,64
Отчетио-статастаческий
Прочие
24,82
То Же
Итого
100
Таким образом, производственная норма расхода отличается от показателей расхода материалов, приведенных в геолого-технической документации на бурение скважин или проходку горных выработок, на величину технологических и организационно-технических отходов и потерь.
Для применения расчетно-аналитического метода необходимы утвержденные инструкции или методические указания по расчету норм, техническая и технологическая документация, нормативы расхода, инструкции и рекомендации по использованию материалов в технологических 27
процессах. Разновидностью расчетно-аналитического метода являете) разработка норм расхода материалов на основе трудоемкости работ осуществляемая в тех случаях, когда установлена пропорциональна! закономерность расхода материалов по времени выполнения процесса1 При отсутствии директивно установленных нормативов и непримени мости расчетно-аналитического метода нормы расхода материалов разра батываются опытно-экспериментальным методом, который иногда разде ляют на опытно-производственный и опытно-лабораторный. Опытно производственному методу отдается предпочтение, поскольку при нe^ с наибольшей точностью моделируются производственные условия.
Опытно-экспериментальный метод реализуется на основе активных или пассивных экспериментов. Первые проводятся при исследованиях, связанных с оптимизацией процессов бурения и проведения горных выработок.
При пассивных экспериментах наблюдения за расходом материалов ведутся без вмешательства в технологический процесс, но при рациональных организационно-технических условиях и соблюдении установленной технологии. Поскольку объем информации для разработки норм значителен и большинство нормообразующих факторов в геологоразведочных работах, характеризующих природную среду, не поддается управлению, пассивный эксперимент имеет первостепенное значение. Эффективность его полностью определяется системой сбора и обработки информации (выбор объектов, полнота информации и т.д.).
Прогрессивные производственные нормы расхода материалов должны соответствовать оптимальным режимам технологических процессов и эксплуатации бурового, горнопроходческого и другого оборудования, научной организации труда на рабочем месте и участке производства работ. Все эти условия устанавливаются на основе технологических и технико-экономических исследований, выполняемых соответствующими подразделениями и специалистами партий (экспедиций), а также специализированными подразделениями объединений и отраслевыми институтами. Отчетно-статистический метод применяется там, где наблюдения невозможны или экономически нецелесообразны.
Отчетно-статистический метод разработки производственных норм расхода материалов основан на анализе первичной хозрасчетной документации буровых и горнопроходческих бригад (наряд-задание, проектные и фактические геолого-технические разрезы скважин, паспорта буровзрывных работ, лимитно-заборные карты и др.) и специфицированном учете отпускаемых и списываемых материалов и инструментов (по типоразмерам, сортам, маркам). Для материалов, расход которых в стоимости работ незначителен, производственные нормы расхода могут разрабы- тываться по данным производственной статистической отчетности. При анализе расхода материалов по отчетно-статистическим данным и разработке норм следует исключать потери и отходы, вызванные нарушениями технологических процессов, установленной организации труда и производства.
Отчетно-статистический метод при условии организации дифференцированного по нормообразующим факторам достоверного учета затрат материалов не уступает опытно-экспериментальному методу по возможности разработки научно обоснованных норм расхода.
Производственные нормы и нормативы расхода материалов, разработанные на основе первичной документации и с учетом факторов, влияющих на величину расхода, тем точнее, чем больше фактических данных вовлекается в анализ. Для повышения точности нормирования расхода материалов, как одного из условий реализации режима экономии в хозяйствовании, необходимо совершенствовать отчетно-статистический метод, в частности стимулировать достоверное отражение информации в документах бригадного хозрасчета.
Цикл разработки производственных норм расхода материалов в общем случае состоит из следующих этапов:
обоснование методики разработки производственных норм расхода материалов, в которой отражаются номенклатура материалов и информация, необходимая для разработки норм, возможности ее получения из существующей системы учета и отчетности, необходимые и доступные в конкретных условиях методы экспериментальных исследований для выявления факторов, влияющих на расход материалов;
сбор фактических данных о расходе материалов в различных горногеологических и организационно-технических условиях проведения работ;
обработка этих данных, заключающаяся в выделении объектов (типов скважин, горных выработок, участков проведения работ и др.), отличающихся расходом материалов, в определении нормообразующих факторов, влияющих на величину расхода материалов, и их градаций, а также в выборе измерителей норм расхода материалов;
расчет нормативов и норм расхода материалов на выбранный измеритель, разработка мероприятий по экономии материалов;
утверждение и внедрение разработанных норм расхода и мероприятий по сокращению расхода материалов.
Приведенные этапы разработки норм расхода материалов свидетельствуют о трудоемкости нормативно-исследовательской работы. Ускорение разработки и повышение точности производственных норм расхода материалов невозможны без применения современной информационно-измерительной и вычислительной техники, автоматизированных систем контроля и управления технологическими процессами. На рис. 5 приведена типовая информационная модель автоматизированного управления производством буровых работ.
На уровне буровой бригады действует автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП). К ней примыкает уровень диспетчера и добавляются задачи автоматизированной системы управления производством (АСУП), т.е. на уровне диспетчера решаются задачи и АСУТП, и АСУП. Поэтому кроме задач, обеспечивающих непосредственно управление процессом бурения, необходим обмен информацией с верхним уровнем управления. К организационно-экономической
Рис. 5. Типовая информационная модель автоматизированного управления производством буровых работ
информации относятся сообщения о ходе работы буровых и вспомогательных бригад в течение смены (суток) : баланс рабочего времени, показатели выполнения плана, расхода и потребности в материально-техничес- : ких ресурсах и т.д. Эта информация поступает на верхний уровень по линиям связи или на промежуточных носителях (магнитная лента и др.) и служит для оперативного управления производством и формирования информации для вышестоящего уровня. Технологическая информация (параметры и показатели процесса бурения, характеристика технологи- ' ческих ситуаций, геолого-технических условий, сведения об обработке коронок и другого инструмента) передается- на верхний уровень для анализа с целью совершенствования технологии бурения, уточнения нормативной базы, типизации геолого-технических условий и т.д.
В блоке ’’Анализ движения и состояния ресурсов” формируется информация для разработки норм расхода многих материалов. Поскольку все операции производственного процесса связаны с расходом различных ресурсов, то условие контроля за состоянием запасов материально-технических ресурсов на любом уровне управления характеризуется неравенством Гк < Гр, где Гр — моторесурс инструмента или время использования единицы материала в технологическом цикле.
В зависимости от уровня контроля и управления Гк и Гр агрегируются: если на уровне буровой фиксируется расход каждой коронки, бурильной трубы, кубического метра раствора, то в диспетчерской это партии коронок различных типоразмеров, комплекты бурильных труб и т.д. Таким образом, на основе первичной информации можно установить систему
контроля расхода всех видов ресурсов. Информация формируется аппа- ратурно и на пульте ручного ввода, с которого бурильщик вводит информацию в моменты снятия с работы инструмента, ввода в работу тех или иных материалов и т.п. В системе (см. рис. 5) одновременно формируется также информация о горно-геологических условиях выполнения работы и ее объеме, поэтому можно автоматически накапливать данные для расчета норм расхода материалов. На основе информации, накапливаемой в автоматизированной информационной системе, обеспечивается более объективный и дифференцированный анализ расхода материалов.
АНАЛИЗ НОРМ РАСХОДА
И РАЦИОНАЛЬНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ
Если нормы считать управляющими параметрами, то показатели фактических затрат материалов — обратными связями, содержащими информацию для анализа качества норм и соответствия их фактическим условиям расхода материалов. Принцип единства норм и нормообразующих факторов должен соблюдаться и при анализе норм расхода и рациональности использования материалов.
Комплексный анализ состояния нормирования расхода и эффективности использования материалов должен проводиться не менее одного- двух раз в году и имеет целью установить уровень охвата нормированием используемых материалов, степень научной обоснованности и прогрессивности норм расхода, уровень рациональности использования материалов в производственных процессах.
Работа по нормированию должна вестись в направлении охвата нормами всех видов материалов, топлива и электроэнергии, потребляемых на основных и вспомогательных работах. Уровень охвата нормами рассчитывается как отношение количества материалов, охваченных нормами, к общему количеству потребляемых материалов по всей номенклатуре. В промышленности считается, что основные материалы должны охватываться нормами полностью, а вспомогательные не менее чем на три четверти [14J.
Научная обоснованность и прогрессивность норм расхода материалов анализируется на основе опытных замеров и контрольных расчетов, изучения фактического расхода и сопоставления его с нормативным для анализируемых условий, а также с нормами в аналогичных условиях. При этом особое внимание следует обращать на сопоставимость условий по нормообразующим факторам: глубина скважин, сечение горных выработок, буримость и крепость горных пород, сходство геологического разреза и технологических процессов и др. Прогрессивные нормы расхода должны учитывать снижение расхода материалов за счет внедрения совершенной технологии, организации производства и мероприятий по экономии материалов, например, перенарезки и повторного использования колонковых труб, извлечения обсадных труб, замены дорогостоящих материалов дешевыми и т.д.
Поэтому прогрессивные нормы расхода должны быть, как правил! меньше фактического расхода. Для обеспечения прогрессивности нор они должны пересматриваться при совершенствовании технологии и орг низации производства. Рациональность использования материалов анал1 зируется с помощью показателей или коэффициентов использование материалов.
Коэффициент использования материалов определяется как отношени чистой массы полезного расхода к норме расхода
ки = Ч01Н < 1,(2;
где qQ — полезный расход; Н — норма расхода материалов.
Значение к^ меньше единицы на величину нормируемых потерь и отходов. С помощью коэффициента использования можно анализировать, расход трубной продукции при изготовлении колонковых и обсадных труб, буровой стали, сортового металла при механической обработке; и изготовлении технологического инструмента (переходников, замковых- и ниппельных соединений и др.).
Определить с помощью отношения (2) рациональность использованияj материалов и инструментов, используемых в технологических процессах ГРР, не представляется возможным из-за трудностей измерения полез-: ного расхода. Рациональность использования обсадных труб оценивают! с помощью увеличения числа используемых повторно (многократно) труб; цемента, глинопорошка или промывочного раствора — по снижению потерь при хранении, перевозке, подготовке к использованию на глинозаводе, буровых и др. Наиболее объективными показателями рациональности использования технологических инструментов являются показатели повышения их износостойкости (ресурса бурильных труб, проходки на долото и т.п.). Показателем рациональности использования алмазного породоразрушающего инструмента может быть также процент рекуперации алмазов из отработанных коронок.
При изучении вопроса о рациональном использовании технологического инструмента особенно важно учитывать сопоставимость горно-геологических и организационно-технических условий производства ГРР. Необходимо учитывать сложное влияние этих факторов на показатели расхода материалов. Например, изменение объемов буровых работ при неизменных геолого-технических условиях (глубина скважин, буримость пород, угол наклона скважины и др.) приводит к увеличению расхода всех материалов в пропорциональной зависимости от объема работ. Если рост объемов буровых работ происходит за счет увеличения глубины скважин, то расход всех материалов, вообще говоря, также возрастает, но при этом следует учитывать, что расход обсадных труб и цемента может остаться неизменным, если конструкции скважин не усложняются. Ухудшение буримости пород, повышение их трещиноватости, изменение угла наклона скважин и другие факторы смогут привести также к увеличению расхода практически всех материалов при неизменном объеме буровых работ.
Сложное влияние на расход материалов геолого-технических и горногеологических условий бурения скважин и проведения горных выработок обусловливает необходимость анализа расхода материалов применительно к типовым объектам, характеризуемым сходством свойств горных пород, технологии бурения и проведения горных выработок, применяемого оборудования и др. Принципы типизации геолого-технических условий бурения скважин и проведения горных выработок приведены в [2,10,11,12].
Комплексный показатель рациональности использования материалов — материалоемкость продукции или выполняемой работы. Для анализа на отраслевом уровне используется показатель материалоемкости на единицу геологоразведочных работ в денежном выражении:
т = Qi А, (3)
где т — материалоемкость производимых работ, руб/руб.; Q — фактический расход материалов, руб.; А — фактический объем работ, выполненных хозяйственным способом, в сметных ценах, руб.
При расчете обобщающих стоимостных показателей используются материалы бухгалтерской и статистической отчетности. Фактические общие материальные затраты по организации складываются из расхода материальных ресурсов по статьям ”Материалы”, ’’Износ”, ’’Услуги”, ’’Транспорт”, ’’Накладные расходы”.
При сборе аналогичных данных по видам работ используются для: механического колонкового бурения и горных работ — форма 2-гр; глубокого бурения на нефть и газ — форма 32-тп; геофизических работ — форма 01-гр.
Знаменатель формулы (3) — объем работ в денежном выражении — представляет собой себестоимость геологоразведочных работ, выполненных собственными силами, в сметных ценах и определяется в соответствии с разд. II формы 9-бгр.
Расчет и оценка показателей использования материалов осуществляются по всему объему потребляемых ресурсов и по их отдельным видам путем сравнения фактических данных с нормативными и плановыми показателями, с показателями предшествующих лет, с аналогичными показателями других организаций (при соблюдении условий сопоставимости) .
Уровень материалоемкости геологоразведочных работ определяется по геологической организации в целом и отдельным видам этих работ. Для анализа материалоемкости по видам работ используют натуральностоимостные и натуральные показатели. На рис. 6 показана традиционная схема расчета и анализа показателей расхода материалов [24] . Существенным недостатком данной схемы является разобщенность с нормообразующими факторами, определяющими показатели расхода в анализируемом периоде. Анализ сводится к констатации изменений без вскрытия причинно-следственных связей. Последнее возможно при анализе приме-
Рис. 6. Схема расчета и анализа показателей расхода материалов
нительно к конкретным нормообразующим факторам, характеризующи; типовые условия, в которых расходуются материалы.
Анализ материалоемкости геологоразведочных работ разных видо: в типовых горно-геологических и организационно-технических условия позволяет выявить более экономичные способы и технологические процессы, обеспечивающие снижение себестоимости и повышение эффективности работ.
Следует отметить сложность определения материалоемкости различных технологий, например способов бурения, не только из-за обеспечения сопоставимости геолого-технических условий бурения скважин, но и комплексного применения различных способов в одной скважине. Целесообразно сравнивать материалоемкость типовых технологических процессов, характеризуемых типовыми конструкциями скважин и соотношениями способов бурения, объемов применения различных промывочных жидкостей и другими факторами.
Материалоемкость бурового и горнопроходческого оборудования можно анализировать с помощью показателей, рассчитываемых путем отнесения абсолютного значения нормы расхода материала на единицу продукции (станок, насос и др.) к определенному показателю ее технической характеристики. В качестве такого показателя выбирается параметр (простой или расчетный), отражающий существенный фактор работы машин или оборудования (скорость передвижения, грузоподъемность, мощность и др.). Так, насос можно характеризовать произведением давления на производительность, буровой станок — произведением глубины бурения на максимальный диаметр, мощностью и т.д. Отношение норм расхода материалов к показателю технической характеристики изделия может служить мерой оценки технического уровня и экономичности новых буровых станков.
Таблица 6
Расчет среднего снижения норм расхода материалов и их экономии
Наименование организации
Наименование ресурса
Мероприятие по экономии материального ресурса
Вид работ
Единица измерения
Объем производства работ в планируемый период
Норма расхода
Экономия ресурса
нормы расхода
экономии ресурса
отчетный год
планируемый год
Анализ использования материалов является средством выявления резервов экономии материалов и планирования мероприятий, обеспечивающих реализацию резервов.
Расчет среднего снижения норм расхода материалов в планируемом периоде и экономии материалов можно представить по форме, приведенной в табл. 6 [23].
Плановая экономия в абсолютном выражении за счет данного мероприятия (или нескольких мероприятий) Эп в соответствии с разделами плана организационно-технических мероприятий определяется по формуле
Эп = (77О -H^Q,
где Но — норма отчетного периода; Н^ — норма планируемого периода с учетом мероприятий; Q — объем работ в планируемом периоде.
Среднее снижение норм расхода Сэ (%) рассчитывается по формуле
Сэ =3nKHoQ)100.
Завершающий этап анализа — технико-экономическое обоснование внедрения в производство геологоразведочных работ организационнотехнических мероприятий по экономии материальных ресурсов. При определении экономии необходимо предусматривать материальное поощрение работников за экономное расходование, выполнение норм и нормативов расхода.
ГЛАВА 2■
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В НОРМИРОВАНИИ РАСХОДА ■ МАТЕРИАЛОВ
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА■
И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА НОРМАТИВНЫХ ДАННЫХ■
При разработке норм расхода материалов математическая статистике применяется в следующих направлениях:Я
обработка экспериментальных или выборочных данных, используЯ мых для формирования нормативных показателей производственного! процесса;■
статистическая проверка гипотез, т.е. предположений, относящихся к рассматриваемым данным и показателям;■
дисперсионный и корреляционный анализ и построение регрессионЯ ных моделей.■
Методы математической статистики позволяют анализировать резульЯ таты опытов или наблюдений за расходом материалов в повторяющихся технологических процессах, осуществляемых в условиях случайного! действия множества неуправляемых факторов, обусловливающих вероят-Я ностную природу и объективную изменчивость показателей расходам материалов. Наибольшее влияние на вероятностный (случайный) харакЯ тер величин расхода материалов, особенно технологического назначения,! оказывают природные (горно-геологические, географо-климатические)! факторы, взаимодействующие с технологическими процессами геолого-1 разведочных работ. Результаты измерения данных износа породоразру-1 шающих инструментов, полезного расхода или потерь цемента при креп-1 лении скважин и горных выработок и других показателей, используемых! для расчета норм расхода материалов, зависят от многочисленных-фак-1 торов (свойства горных пород и геологическое строение участка работ,! состояние оборудования и др.), не поддающихся контролю и варьирую-1 щих от одного измерения к другому. Измерения ■•■бнаруживают, как! правило, настолько характерную картину случайного рассеивания, что ! если последовательные результаты измерений оказываются одинаковыми, | то можно говорить о недостаточной тщательности выполнения экспери-1 мента или о малой чувствительности прибора и т.п.|
Множество наблюдений, в частности, за расходом материалов, кото-1 рые могут быть сделаны при данном комплексе учитываемых условий, | в теории вероятностей называется генеральной совокупностью. Изучение I этой совокупности, т.е. всех возможных показателей расхода материалов я в конкретных условиях, как правило, принципиально невозможно или 1 нецелесообразно, поэтому ограничиваются выборкой из генеральной 1 совокупности, т.е. рядом наблюдений Xj, ^2, • • •, ^ исследуемой случай- 1 ной величины X. Важнейшая задача математической статистики — оценка I свойств генеральной совокупности по результатам случайной выборки. ;
Свойства или параметры генеральной совокупности оценивают с помощью так называемых статистик, являющихся функциями результатов выборочных наблюдений. Наиболее распространенной статистикой или точечной оценкой математического ожидания генеральной совокупности является средняя арифметическая
п
х = й—^ >
i =4
где х^ — значение случайной величины X в z-м наблюдении; п — число наблюдений в выборке из генеральной совокупности.
Средняя арифметическая принимается за номинальное значение большинства технико-экономических, в том числе и нормативных, показателей. Однако для норм расхода материалов (см. гл. 1), более целесообразны интервальные оценки нормативного показателя. Для этого оценивают рассеивание случайной величины и ее предельные (граничные) значения. Для характеристики рассеивания, как правило, используют выборочную дисперсию или выборочное среднее квадратическое отклонение, определяемые соответственно по формулам:
п
°2 =^ТГ 2 ^ -хУ ;
i =1
S (Х; - Х> 2
И - 1•
Чтобы построить интервальную оценку, нужно знать закон распределения случайной величины. Большинство показателей расхода материалов при соблюдении однородных условий использования материалов подчиняются нормальному закону. Нормальное распределение представляет собой непрерывную функцию. Распределение непрерывной случайной величины характеризуется плотностью вероятности, которая показывает вероятность попадания случайной величины х на участок от х до х + Ах при условии, что приращение Ах стремится к нулю.
Для нормального распределения она выражается формулой
(х - х)2
/(х) = -3^ е 2(7,
о \/2тг
где е = 2,718 - основание натурального логарифма.
Функция распределения, или интегральная функция, т.е. вероятность того, что случайная величина х будет меньше некоторого числа X, выражается интегралом с пределами интегрирования от — °° до X.
v (x-x)2I
XI7*21
Ф(х)=Р(х<^0 = f(x)dx = ^^-^=7 J e ° dx. |
Для удобства пользования нормальным распределением рассчитаны» специальные таблицы плотности нормированного нормального распреде-| пения /(х) и соответствующей интегральной функции Ф(х). Нормирова-| ние случайной величины х выполняется по формуле4
Z=x-x/o.I
При замене х нормированным отклонением Z центр распределения! смещается в точку 0, а единицей измерения становится о. Тогда плот-1 ность и функция распределения для нормированной нормально распре-| деленной случайной величины Z определяются соответственно по фор-1 муламI
Z2'J
Z.I
Ф(2) =J e-^dZ.1
V27TI
— ОО
Вероятность попадания случайной величины х с параметрами х и а в j интервал от Xi дол^ равна
Р^хх <х<х2) - [Ф(/2) -Ф(21)1 ,(4)
где/i =%1 -х/о, Z2= х2 -х(о.j
ВеличиныФ(21) и Ф(Z2) находятся по значениям Zx hZ2 интегральной функцииO(Z), приведенной в таблице приложения 1. Здесь дана- функция распределения Ф(Z) только для положительных значений Z. Так, для Z - 2Ф(2) = 0,977. Во многих задачах приходится определять вероятность того, что случайная величина примет значение в интервале от —Z до+2,т.е. по абсолютному значению не превысит величину Z. Для этого случая удобно пользоваться таблицей приложения 2 для функции
t
Ф(0 =J t2f2dt.
о
Значения таблиц функций Ф(Z) и Ф(?) связаны соотношением Ф(0 = 2Ф(Z) — 1. Например, для t = 1Ф(0 = 0,6827 — 2 • 0,841 — 1 = = 1,682 - 1 - 0,682.
Пользуясь соотношением (4) и таблицей приложения 2, можно определить вероятности попадания нормально распределенной величины® х в интервалы (х — о,х + о), (х — 2а,х + 2о) и (х— За,х + За); соответственно они равны 0,68269, 0,95450 и 0,99730. ’’Трехсигмовые” границы для средней арифметической случайной величины, т.е. х ± За, часто при-# нимают за границы предельных возможных значений случайной величинЫ^Ж В соответствии с так называемым ’’правилом трех сигм” наблюдение 5^ исключается из выборки, если его отклонение от среднего значения х превосходит За. Но это правило состоятельно лишь при достаточно боль- , ших выборках (и> 30 — 40).*
При небольших выборках (п < 30) для исключения резко выделяющихся наблюдений пользуются распределением Стьюдента. Для проверки, как правило, минимального или максимального значения наблюдения ^ определяется статистическое значение
(5)(5)= I *пр - гнабл / 2 / ' V о in
(5)
(5)
где Хцр — минимальное или максимальное значение в выборке.
Расчетная величина ?набЛ сравнивается с критическим значением Гкр, найденным по таблице распределения Стьюдента для уровня значимости а или доверительной вероятности 1 — а при числе степеней свободы к (см. приложение 3). Гипотеза однородности выборки не принимается, если ^цабл > ?кр- Если выборка содержит более одного резко отличного наблюдения, то, последовательно используя описанный критерий, можно получить статистически однородную выборочную совокупность.
Предельные отклонения в обе стороны от среднего арифметического определяют величину доверительного интервала из соотношения (1), где ta определяется по таблицам приложения 3.
Величина доверительного интервала при фиксированных а и «существенно зависит от уровня значимости, который определяет вероятность попадания случайной величины в критическую область, равную а = 1 — — Ф(?)> гДе Ф(0 — доверительная вероятность попадания случайной величины в область принятия гипотезы, т.е. уровень значимости определяет минимальную вероятность, начиная с которой событие признается практически невозможным. Область принятия гипотезы можно определить по соотношению (2) и приложению 2.
Выбор уровня значимости при определении границ доверительного интервала для среднего арифметического значения является одной из задач, решаемых при проверке статистических гипотез. Нулевой называют выдвинутую гипотезу, которую нужно проверить, а гипотезу, противоположную нулевой, называют альтернативной (конкурирующей). Например, гипотеза о том, что показатель фактического расхода материалов незначительно отличается от нормы расхода, т.е. фактический и нормативный расходы принадлежат к одной и той же генеральной совокупности, является нулевой, тогда альтернативной будет гипотеза о том, что факти-
ческии расход не равен норме. Если верна альтернативная гипотеза, то норму нужно пересмотреть.
Уровень значимости а характеризует статистический критерий или - правило, устанавливающее условия, при которых проверяемую (нулевую) гипотезу следует либо отклонить, либо принять. При проверке статистической гипотезы с помощью критерия возможны четыре случая: ' гипотеза верна и ее принимают согласно критерию, т.е. фактический расход материала не отличается от нормы расхода;
гипотеза верна, но ее отклоняют согласно критерию, т.е. допускают так называемую ошибку первого рода: фактический расход не отличает-' ся от нормы, но последнюю пересматривают;
гипотеза неверна, но ее принимают согласно критерию, т.е. допускают так называемую ошибку второго рода: фактический расход материала . отличается от нормы, но продолжают работать по устаревшим нормам;
гипотеза неверна и ее отклоняют согласно критерию, т.е. фактический расход значимо отличается от нормы и последнюю пересматривают.
В последнем случае не допускается ошибка второго рода, а вероятность этого называется мощностью статистического критерия. За нулевую гипотезу принимают ту, в которой бОлее серьезны ошибки первого рода. , В нормировании расхода материалов за ошибку первого рода следует принимать отклонение гипотезы о том, что фактический расход материалов меньше действующей нормы, т.е. последствия этой ошибки проявляются в сохранении устаревших норм, а нулевой гипотезой является i предположение, что наблюдаемый более экономичный, по сравнению с действующей нормой, расход материалов в большей степени отражает : фактические условия, и в случае принятия этой гипотезы норму следует ; пересмотреть. Если наблюдаемое значение статистики, определенное по ; формуле (5), попадает в критическую область, то нулевую гипотезу отклоняют. Критическую область следует выбирать так, чтобы вероятность попадания в нее была равна уровню значимости а, если верна нуле- 1 вая гипотеза, и максимальна при принятии альтернативной гипотезы. Вто- рое условие означает, что при выборе уровня значимости необходимо учитывать мощность критерия. Последний должен быть построен так, чтобы вероятности ошибок первого и второго родов были минимальны, ; но так как они взаимосвязаны, то стремятся в большей степени учесть те ошибки, последствия которых более существенны.
Рассмотрим пример использования критерия t, определяемого по фомуле (5), при проверке гипотез в последовательности, рекомендуемой работой [5].
Предположим, что фактический расход промывочной жидкости для бурения скважины глубиной 500 мв некоторых горно-геологических ; условиях соответствует норме расхода а = 12 м* /Требуется проверить обоснованность применения данной нормы в других более сложных условиях, для чего в случайном порядке замерен расход при бурении : шести скважин различной глубины, т.е. и = 6. Выборочная средняя, при-: веденная к глубине 500 м, составила х = 13,6 м3 при выборочной диспер- ■
сии о2 = 4,48. В данном случае целесообразно проверить следующие гипотезы: 1) х = а , 2) х> а , 3) х< а , 4) х Ф а .
Рассмотрим последствия ошибочного отклонения или принятия гипотезы о том, что выборочная средняя равна норме, т.е. "х = а = 12. Ошибочное отклонение этой гипотезы, когда она верна, приведет к необоснованному увеличению нормы расхода промывочной жидкости. Ошибочное принятие гипотезы "х = 12, когда в действительности расход жидкости больше, приведет к сохранению действующей нормы, которая окажется заниженной. В результате будет фиксироваться перерасход жидкости, хотя в действительности его нет, так как условия изменились и норму нужно менять.
Обычно считается, что последствия первой иэ этих ошибок более серьезны. Однако это зависит от конкретных мероприятий, сопровождающих решение о пересмотре норм: проектирование дополнительных мощностей по приготовлению промывочной жидкости или только учет новых норм в бригадном хозрасчете. В последнем случае необоснованное завышение норм быстро выявится и негативные последствия будут минимальны. Предположим, что последствия первой ошибки более серьезны, поэтому ошибочное отклонение гипотезы "х = 12 должно быть ошибкой первого рода, а гипотезу х = 12 следует считать испытуемой. Альтернативной будет гипотеза х> 12.
Проверим гипотезу х = 12 при уровне значимости а = 0,05. Определим число степеней свободы к = п — 1 = 6—1=5. Учитывая характер альтернативной гипотезы, проверка должна быть правосторонней. Согласно приложению 3, критическое значение ?0 95 (5) = 1,48. Вычислим фактическое значение t:
13,6 - 121,6
/ = —==, = = 1,86.
Х/4,48/60,86
Оно больше критического, поэтому гипотеза х = 12 отклоняется. Следовательно, фактический расход промывочной жидкости превышает норму, и она должна быть увеличена. Чтобы определить мощность критерия, вычислим параметр нецентральное™ X, или нормированное отклонение между испытуемой и альтернативной гипотезой:
х =- Уа
Мощность критерия — это вероятность получения значения t, принадлежащего к критической облаете, если верна альтернативная гипотеза. Эта вероятность при правосторонней, проверке равна
1-0 = Р { t>tv_a(k) +Х}
и при левосторонней проверке
1-/3 =р{ /</а(Х)+х} .
Если х ^ 0, т.е. X ^ О, то статистическая характеристика t подчиняется нецентральному распределению Стьюдента и для вычисления вероятностей 1 — |3 необходимо использовать это распределение. Из-за громоздкости табулирования функции нецентрального распределения при вычислении мощности критерия t используются графики мощности. Такой график для а = 0,05 и правосторонней проверки приведен в приложении 4. В связи с симметричностью распределения Стьюдента графиком можно пользоваться и при X < 0. Предположим, что отклонение в расходе промывочной жидкости 2 м* йа 500 м бурения практически значимо. Следовательно, выделим из сложной альтернативной гипотезы У > 12 простую гипотезу х = 12 + 2 = 14. Найдем параметр нецентральности
х0 - х12-14-2
X = —а_ = — —_А =.= _ 2,3.
<х/^!пVM8/60,86
Находим значение мощности на пересечении X = 2,3 и кривой, соответствующей числу степеней свободы 6: 1 - 6 = 0,68, т.е. с вероятностью 1 - а = 0,95 критерий в 68 случаях из 100 обнаружит различие между нормой и фактическим расходом, если в генеральной совокупности оно составляет 2 м3.
Используя график мощности критерия t, можно определить величину X, которую обнаружит критерий при заданном уровне значимости а с вероятностью 1—6. Так, если а = 0,05, 1 — 0 = 0,9 и к = 6, то X = —3,3. Этому значению соответствует отклонение между испытуемой и альтернативной гипотезами:
/ а2 '/ 4,48
Хо - ха = X V —— = - 3,3 V = - 2,8.
Таким образом, с вероятностью 0,9 можно гарантировать, что при уровне значимости а = 0,05 критерий подтверждает существенность отклонения фактического расхода от нормативного, если оно превышает в генеральной совокупности 2,8 м* .
График мощности критерия можно использовать и для определения необходимого объема выборки и, позволяющего обнаружить отклонение ^ - ха при заданных вероятностях а и 1 — (3. Надежность проверки статистической гипотезы зависит от числа наблюдений и характера рассеивания измерений случайной величины. Методы проверки статистической гипотезы с учетом минимизации ошибок первого и второго родов приведены в работе [5]. Для буровых работ установлено, что из условия обеспечения минимума ошибки первого рода с учетом мощности критерия для выборок с коэффициентами вариации до 15, от 15 до 35 и более 35 % рекомендуется принимать уровни значимости соответственно 0,01-0,05; 0,05- 0,1 и 0,1-0,2 [13] .
При обработке нормативных данных и проверке статистических, гипотез важно выявить однородные условия выполнения производственных процессов, в которых расходуется тот или иной материал. В математической статистике два или несколько множеств считаются одно- 42
родными, если они имеют одинаковые распределения показателей. Выделение однородных условий выполнения нормируемых процессов составляет задачу типизации или классификации геологических объектов и технологических процессов. Алгоритмы классификации для технико-экономических задач геологоразведочного производства приведены в [10, 11] .
Наиболее простой алгоритм заключается в следующем. Показатели расхода материалов для различных условий производства ранжируют в порядке их возрастания. Затем, начиная со второго показателя, рассчитывают коэффициент вариации по формуле
ГП’
J И - I-, z = 1,и,
где Л; — значение z-ro показателя ранжированного ряда; х — среднее значение в выборке из ранжированного ряда; и — число значений в выбор- ке (и = 2, 3, . . . , т); т — число показателей ранжированного ряда.
Рассчитанный коэффициент вариации для двух первых показателей сравнивают с пороговым значением, равным 0,33. Если Kw < 0,33, то к выборке присоединяется следующий показатель ранжированного ряда и цикл расчета повторяется. Тот показатель, который, будучи присоединенным к выборке, приведет к тому, что рассчитанный для этой выборки Kw превысит пороговое значение, является граничным для выделения первого однородного множества. Затем расчеты повторяются для оставшегося множества, и так далее до тех пор, пока весь ранжированный ряд показателей не будет разделен на однородные множества.
В приведенном алгоритме пороговое значение для коэффициента вариации, равное 0,33, тождественно ’’трехсигмовой” границе отклонения от средней в нормальном распределении. Это пороговое значение часто принимается за критерий однородности множества исследуемых показателей [25,31]. Выделенные множества анализируются с точки зрения выявления значений нормообразующих факторов, влияющих на разделение показателей расхода материалов и характеризующих различные условия производства.
Влияние нормообразующих факторов на показатели расхода материалов в однородных условиях производства целесообразно исследовать с помощью методов планирования эксперимента и построения математических моделей.
ТЕОРИЯ ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
В НОРМИРОВАНИИ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ
Опытно-экспериментальный метод разработки норм расхода реализуется на основе пассивных или активных экспериментов. Рассмотрим методы планирования активного эксперимента на примере разработки норм расхода истирающих (породоразрушающих) инструментов. Эти
Таблица 7
Уровни варьирования факторов
Фактор
Уровень
Интервал варьирования
верхний + 1
ОСНОВНОЙ 0
НИЖНИЙ
-1
Частота вращения Xj, мин"1
700
500
300
2Р0
Нагрузках2, кН
18
15
12
3
Расход промывочной жидкости
х3, л/мин
90
80
70
10
нормы базируются на показателях износостойкости породоразрушающих инструментов, зависящих от свойств пород и технологии бурения. Оптимальная норма расхода должна соответствовать минимальной себестоимости бурения, которая, кроме расхода истирающих и других материалов, зависит и от скорости бурения. Для выявления оптимальной технологии бурения, обеспечивающей минимум затрат и соответствующие нормы расхода ресурсов, необходимо провести многофакторный эксперимент. Поскольку себестоимость бурения — комплексный параметр оптимизации, эксперимент можно проводить с простыми параметрами (скорость бурения, проходка на коронку и др.).
Рассмотрим многофакторный эксперимент и построение уравнения зависимости проходки на коронку от параметров режима бурения: нагрузки Xi, частоты вращения х2 и расхода прмывочной жидкости х3.
Пусть отсутствует какая-либо информация о форме поверхности плана. Поэтому рассмотрим планы эксперимента второго порядка, удовлетворяющие условию рототабельности, т.е. планы, позволяющие получить модель, способную предсказывать значение параметра оптимизации с одинаковой точностью независимо от направления на равных расстояниях от центра плана. Ядром такого плана является полный факторный эксперимент с числом опытов, равным 23 , где 2 означает число уровней варьирования факторов (параметров режима бурения), а 3 — число факторов. Зададимся уровнем варьирования факторов (табл. 7).
План эксперимента типа 23 приведен в табл. 8, в которой у — параметр оптимизации (проходка на коронку).
В теории планирования эксперимента модели аппроксимируют обычно полиномами различной степени. Коэффициенты при членах полинома оцениваются по статистическим'данным, полученным в результате эксперимента или при наблюдении реализации какого-то процесса (пассивный эксперимент). Коэффициенты определяются методом наименьших квадратов с помощью довольно простых формул, полученных благодаря свойствам планов эксперимента.
Будем искать зависимость у от управляемых факторов X!, Хг и х3 в виде полинома второй степени вида
Таблица 8Таблица 8y = b0* 2 Ьд + 2 b^ xz + E b^x^ ,y = b0* 2 Ьд + 2 b^ xz + E b^x^ ,
Таблица 8
Таблица 8
y = b0* 2 Ьд + 2 b^ xz + E b^x^ ,
y = b0* 2 Ьд + 2 b^ xz + E b^x^ ,
к — одело факторов.
Для оценки всех коэффициентов полинома второй степени необходимо, чтобы в плане эксперимента каждый фактор принимал не менее трех значений. Осуществление планов 3 к связано с большим числом опытов. Поэтому применяют центральное композиционное планирование эксперимента, ядром которого является план ? '(см. табл. 8). Чтобы получить центральный композиционный план второго порядка для трех факторов, к полному факторному эксперименту 23 добавляет некоторое число так называемых ’’звездных” точек и^ и некоторое число точек в центре плана Пу. Все данные, необходимые для построения планов (матриц) центрального композиционного рототабельного планирования второго порядка, табулированы для числа факторов от двух до семи [1] . Для к = 3 число ’’звездных” точек па = 6, число нулевых точек д, = 6, величина ’’звездного” плеча а = 1,682, а общее число опытов N = ^ + 6 + + 6 = 20.
Результаты опытов в центре плана и в "звездных” точках приведены в табл. 9.
Коэффициенты рассчитываются по следующим формулам:
NkN
(6)(7)(8)(6)(7)(8)b0= 4-[2X2(k + 2) 2 yt -2ХС 2 2 х^уД-
(6)
(7)
(8)
(6)
(7)
(8)
/ = 1z = I / = I
N
bi =4- 2 W-
/ = 1
с2 N
bu=NX- 2 ^иУр
/ = 1
Таблица 9
Результаты опытов в центре плана и в "звездных” точках
Номер опыта
*0
*1
*2
*3
v2
*1
v 2 ^2
хз
У
Опыты в центре
1
+
0
0
0
0
0
0
16
2
+
0
0
0
0
0
0
15
3
+
0
0
0
0
0
0
16
4
+
0
0
0
0
0
0
15
5
+
0
0
0
0
0
0
16
6
+
0
0
0
0
0
0
14
S 92
Опыты в ’’звездных”точках
7
+
-1,682
0
0
2,828
р
0
15
8
+
1,682
0
0
2,828
р
0
18
9
+
0
-1,682
0
0
2,828
0
13
10
+
0
1,682
0
0
2,828
0
20
11
+
0
0
-1,682
0
0
2,828
14
12
+
0
0
1,628
0
0
2,828
13
S 93
N
bii =
N
"iC2 [(Л + 2)Х
-к} 2
хиУ] +
/ = 1
к N
N
+ 041 -
-X)
^7 У]
-ТКС 2
(9)
г
= 1 / =
1
7 = 1
1
N
2Х [(^ + 2)Х
-кЛ
N
(10)
2
х3
/ — 1
"X
к
N
к +
2
v- "о
При расчете по формулам (6)-(10) значения Хф xti и у берутся из табл. 7, 8 и 9, причем значения х^ равны 1 со знаком + или -, нулю или 1,682 и 2,828 с соответствующим знаком.
Определим постоянные X, Л и С, необходимые для определения коэффициентов полинома:
320
X = 3 + 220 - 6 = °’86’
1
Л = = 0,45;
2 . 0,86 [(3 + 2)0,86-3]2,22
2020
С, = С2 = Сз == = 1,47.
8 + 2,828 + 2,82813,6
Входящие в формулу (6) суммы, рассчитанные по данным табл. 8 и 9, равны:
N
X yf = 12+ 14+ 18 +.. . + 20+ 14+ 13= 309;
/=1
320
22 ^/ у = 124 + 124+ 124 + 2,828 (15 + 18 + 13 + 20 +
i =1/=1’
+ 14+ 13) = 635.
Свободный коэффициент в уравнении полинома равен
Ьо = t2 ' °’862 ' 5 • 309 - 2 ' °’86 ' W7 ' 6351 = 15’29’
Определим коэффициенты при х^ по формуле (7) :
1 4729
Ьх=-^- 2 ^1У Уу = 0,0735(-1 - 12+ 1 - 14- 1 - 18 + / = 1
+ 1 • 20 - 1 • 14 + 1 • 15 - 1 • 15 + 1 • 16 + 0 • 16 + ... - 1,682 • 15 +
+ 1,682 • 15) = 0,0735 -11,04 = 0,811;
Ь2 =0,0735 - 25,78= 1,894;
Ь3 = 0,0735 • (-5,68) = -0,417.
Коэффициенты Ьп рассчитываем по формуле (8) : с2 20
Ьц =2 xij хг] У} = °;
Х= 1
1,472
^3 = ^W-(-2)=-°’251;
1,472
^23 = 20 • 0,86(-10)h23!;
Й1 2 3 — 0.
Коэффициенты при квадратичных членах полинома определены по формуле (9) : й11 = Ьгг = 0,433; Ь33 = —0,636.
Для оценки статистической значимости полученных коэффициентов уравнения регрессии (полинома) нужно найти дисперсию параметра оптимизации (дисперсии воспроизводимости) и дисперсии коэффициентов
регрессии.Дисперсия воспроизводимости опыта в центре плана по формуле «о=6с2 _ п0 - Iрегрессии.Дисперсия воспроизводимости опыта в центре плана по формуле «о=6с2 _ п0 - IS2 определяется по результатамS2 определяется по результатам
регрессии.
Дисперсия воспроизводимости опыта в центре плана по формуле «о=6
с2 _
п0 - I
регрессии.
Дисперсия воспроизводимости опыта в центре плана по формуле «о=6
с2 _
п0 - I
S2 определяется по результатам
S2 определяется по результатам
Среднее значение в центре плана равно у = 92:6 = 15,3, дисперсия S^ =0,668.
Определим дисперсии коэффициентов регрессии:
,2ЛХ2и + 2), '
s2(M = —n sy = °>109;
s2 ф ) = т5у = °’049;
С2
52 ^ = ^S2 = 0,084;
Sy =0,069.Sy =0,069.АС2 [(£ + 2)Х - (к - 1)1
Sy =0,069.
Sy =0,069.
(^и) =N
Доверительные интервалы для коэффициентов регрессии находим, используя распределение Стьюдента (см. приложение 3). При уровне значимости 0,05 (доверительная вероятность 1 - 0,05 = 0,95) и числе степеней свободы к = 6 — 1 = 5 квантиль распределения Стьюдента равен 1g,05 ~ 2,02. Доверительные интервалы для коэффициентов регрессии:
Дй0 = ± 1 л/S2 (й0) = ± 2,02 V0j097= ± 0,66;
Дй, = ± 2,02 V 0,049 = ± 0,44;
Ы>и = ± 0,58; Дй,7 = ± 0,53.
В связи с тем, что абсолютная величина коэффициентов b3, b13, Ьц и 622 оказалась меньше соответствующих доверительных интервалов, их можно признать статистически незначимыми и исключить соответствующие члены из уравнения регрессии. При этом остальные коэффициенты не пересчитываются, так как величины коэффициентов независимы друг от друга благодаря свойству ортогональности (см. табл. 8): сумма построчных элементов любых двух столбцов равна нулю.
Таким образом, уравнение регрессии примет следующий вид: у = = 15,29 + 0,811%! + 1,894х2 — 1,231х2х3 -О,636хз2.
Чтобы определить оптимальные значения факторов, при которых проходка на коронку максимальна, необходимо продифференцировать по независимым переменным уравнение регрессии и приравнять частные производные к нулю.
д у
= 9,811 = 0;
д X!
d у
= 1,894 - 1,231х3 = 0;
д хг
ду
—= - 1,231х2 - 2 • 0,636х3 = 0.
д х3
Отсюда Xi = 0; х2 = 1,53; х3 =-1,58. От кодированных переменных х,, Х2, х3 можно перейти к натуральным значениям факторов с помощью формул:
п-п0Р - ^о ._ Q - Qo /11Ч
X! — д и ; х2 -; х3 д-у ,(И)
где До, ^о и Qo - основной уровень соответственно для частоты вращения, нагрузки и расхода промывочной жидкости (см. табл. 7); Ди, ДР и Д2 — интервалы варьирования (см. табл. 7).
Подставив значения Xi,x2,x3 в формулы (И), получим: и = = 500 мин-1 ,Р = 19 кН, Q = 64 л/мин.
Найденные оптимальные значения факторов могут быть скорректированы с помощью исследования параметра оптимизации в области оптимума. Для этого уравнение регрессии преобразуется в каноническую форму и определяется поведение параметра оптимизации в области оптимума при изменении факторов [27].
Норма расхода породоразрушающего инструмента должна соответствовать оптимальной его износостойкости. Порядок расчета производственной нормы расхода будет рассмотрен в следующей главе.
Активный эксперимент, как отмечалось выше, имеет ограниченные возможности в нормировании расхода материалов и в основном при-
4—673
меняется для породоразрушающих инструментов, промывочных жидкое- Я тей и некоторых других материалов. Это обусловлено влиянием на расход Ц материалов большого числа неуправляемых факторов: горно-геологи- Я ческих, географо-климатических и организационных условий. Кроме 4 того, для выявления влияния управляемых факторов на расход материа- Л лов необходимы длительные эксперименты. Так, в рассмотренном приме-J ре при каждом сочетании параметров режима должны быть полностью | отработаны коронка или долото. В процессе отработки изменяются свойст-1 ва породы, да и практически трудно или нецелесообразно выдерживать | один и тот же режим в процессе отработки коронки. Поэтому постоянст-1 во режима оценивается в среднем, т.е. по существу активный эксперимент 1 сочетается с пассивным, заключающимся в подборе данных для плана j эксперимента. Методы планирования эксперимента можно эффективно J реализовать лишь на основе применения вычислительной техники для\| обработки данных и современных информационно-измерительных средств | для сбора информации.J
Применение ЭВМ позволяет реализовать эффективные методы пост- j роения регрессионных моделей, учитывающих комплексное влияние । управляемых факторов. Мощным математическим аппаратом для разра- бртки оптимальных регрессионных моделей являются алгоритмы метода j группового учета аргументов (МГУА) [7] .|
Алгоритмы МГУА воспроизводят схему массовой селекции. Полное j описание объекта, выражаемое функцией многих переменных|
Уf (*1 ,Л<2 , . . . , Ху^ ,
где / - некоторая функция (например, степенной полином), заменяется j
несколькими рядами частных описаний:j
ряд селекций
У1 = /X^i 1^2)? У2 - /Х^1 > ^з) > • • • ) Уg f ^т — 1 ’j
ряд селекций
z 1 = /(yi, у2); z2 = /(У1 ?Уз) >р = f(ys _ рУ^) и т-д->5
где S —С^ — число сочетаний из т по 2; S и Р — число частных описаний соответственно первого и второго рядов селекций; т — число аргументов i модели.
Входные аргументы и промежуточные переменные сопрягаются ' попарно, и сложность комбинаций в каждом ряду обработки информа- ции возрастает (как при массовой селекции), пока не будет получена единственная модель оптимальной сложности. Каждое частное описание — это функция только двух аргументов. Поэтому его коэффициенты можно определить при малом числе узлов интерполяции.
При селекции из ряда в ряд пропускается только некоторое число самых регулярных переменных, степень регулярности которых оценивается по величине средней квадратической ошибки (средней для всех выбираемых в каждом поколении переменных или для одной самой точной переменной) на отдельной проверочной последовательности данных.
Ряды селекции наращиваются до тех пор, пока регулярность повышается. Рекомендуется остановить селекцию несколько раньше достижения полного минимума, что дает более простые и более достоверные уравнения.
Алгоритмы МГУ А использованы ВИТРом (Б.А. Кулик, Н.Н. Михеев) для разработки моделей технологического процесса бурения, в ВИЭМСе они применены для исследования изменения трудоемкости бурения скважин при поисках и разведке твердых полезных ископаемых различных видов [11] .
НОРМИРОВАНИЕ РАСКРАИВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ
На геологоразведочных работах задача рационального раскроя материалов возникает при изготовлении трубной продукции и подготовке различных материалов, используемых при строительстве буровых, передвижных дизельных электростанций, тракторных саней и др. Задача заключается в разработке и внедрении в производство технически допустимых способов раскроя, обеспечивающих максимальное использование материалов. В зависимости от технологических условий выделяют два вида раскроя: по одному и двум измерениям.
К первому, наиболее простому и распространенному, относится раскрой прутков, труб, проволоки, проката, рулонных и листовых материалов по одному измерению. Ко второму виду относят раскрой листа на полосы и непосредственно заготовки, раскрой материала произвольной конфигурации.
При индивидуальном раскрое из исходного материала изготовляют заготовки одного вида, а при комбинированном или групповом — заготовки различных конфигураций и размеров двух или более видов.
Раскрой материала, который обеспечивает максимальное его использование и минимизирует неиспользуемые отходы, называется оптимальным.
Эффективность того или иного способа раскроя оценивается коэффициентом раскроя
Kp=FIS5
где F — суммарная полезная площадь (масса) изделий заготовок деталей или деталей, непосредственно выкраиваемых из материала; S — суммарная площадь (масса) раскраиваемого материала, сгруппированного по маркам, сортам и другим признакам.
Числитель F и знаменатель 5 определяются как суммы отдельных составляющих элементов (изделий и материала) с учетом их количества:
P
т
. Si bi
z = I
n
2 sj bi
i = 1
J = Lm\ j = 1, и,
(! 2)1
— площадь (масса) Лго изделия; bt - число Лх изделий; Sj— площадь (масса) Лго изделия; bt - число Лх изделий; Sj= 5.= 5.
— площадь (масса) Лго изделия; bt - число Лх изделий; Sj
— площадь (масса) Лго изделия; bt - число Лх изделий; Sj
= 5.
= 5.
где St
площадь (масса) j -го раскраиваемого материала; bj — число видов ; j -х раскраиваемых материалов; т — число видов изделий; и — число
видов раскраиваемых материалов.
Для индивидуального раскроя норма расхода материала Hj на Лю заготовку определяется как отношение площади (длины, массы) Sj раскраиваемого материала к числу выкраиваемых заготовок а ^ :
Я, = Sf la i
Величина а ^ определяется как целая часть от деления размера раск- j раиваемого материала на размер заготовки:|
a . = LIL + Д.
Длина остатка от деления Д должна быть проверена на возможность 1 использования отходов для изготовления заготовок меньших размеров. ।
Рассмотрим пример. Пусть из трубы размером L — 6000 мм и массой О 36 кг * необходимо нарезать короткие заготовки с размерами (мм) I i = 2400, Z 2 = 15 00, ] Z3 = 1200. Масса заготовок (кг) составляет соответственно q\ = 14,4, q2 = 9 и | q3 = 7,2. Требуется определить нормы расхода материалов иа каждую заготовку и потребное количество материала для выполнения производственного плана, если j труб с размерами I ь 12 и Z 3 требуется соответственно Pi = 100, Р2 = 70 и Р3 = i = 50 шт.
Рассчитаем число выкраиваемых заготовок:
6 0006 0006 000
a * ==2,5; а 2 =4; а 3
24001500*1200
Остаток от раскраивания исходной заготовки на заготовки с размером Zj сос- | тавляет 1200 мм, т.е. если не учитывать отходы на припуск при подрезке торцов 1 трубы, равной длине самой короткой заготовки Z 3. |
Однако если раскраивание исходных заготовок производится по индивидуаль- I ному раскрою, непосредственно на местах их применения, обусловленному, напри- 1 мер, тем, что трубы разных размеров требуются различным геологоразведочным 1 партиям, то нормы расхода (кг) на каждую заготовку составят: 1
Я1 = 36:2 = 18, ti2 =36:4 = 9, H3 = 36:5 = 7,2.
Общее потребное количество труб по массе рассчитывается по индивидуаль- | ным нормам расходаJ
Q^(H)= 5 Я,-Pf =18-100+ 9-70+ 7,2-50 = 2 790 кг.j
i =1!
При этом чистая масса нарезаемых труб, необходимых для выполнения плана, составляет
т
Q^(q) = S qt Pt = 14,4-100 + 9-70 +7,2-50 = 2430 кг.
i =1
Отсюда коэффициент раскроя прн индивидуальном способе
Кр = 2430:2790 = 0,87, или 87 %,
а отходы при индивидуальном раскрое составляют 13 %, или 2 790 - 2430 = 360 кг. Поэтому, если учесть возможность использования отходов при изготовлении заготовок длиной / 1, то преимущество комбинированного раскроя и централизованного изготовления заготовок очевидно.
Поскольку для выполнения плана требуется 100 заготовок длиной Z i и 50 заготовок длиной / з, т.е. их соотношение составляет 2:1, то коэффициент раскроя можно определить по формуле (12)
/ 1 • 2 + Z з • I q\ - 2 + q3 • 1
кр=I" °5=
2400-2+ 1200-114,4-2 + 7,2-1
= 5000= 35= L
Следовательно, отсутствуют потери трубиой продукции и нормы расхода материалов совпадают с чистой массой всех заготовок труб.
Из приведенного примера следует, что оптимальность раскроя трубной продукции, например бурильных труб, зависит от размера и количества необходимых труб н размера заготовок, выпускаемых промышленностью. Если есть возможность выбора заготовок различных размеров, то эффективность раскроя повышается.
Пусть организация может заказать трубы трех размеров (мм): L i = 4500, L2 — 3 000 и L = 2500, масса которых соответственно q\ = 27, q2 = 18 и ^3 = 15 кг. Организации требуются 100 труб размером Z j = 2 200 мм, 90 шт. Z 3 — I500 мм и 50 шт. / з = 600 мм. Необходимо определить размеры заготовок, которые следует заказать, чтобы свести к минимуму общий расход трубной продукции, соответствующие нормы расхода и коэффициент раскроя.
Минимальная норма расхода при выборе размера заготовки определяется по формуле
i =1, 2, 3L
Определим минимальную норму расхода для трубы размером Z i:
для трубы /2:
Г 27
Я2 = minJ , ;
)( 4500
= min 9; 9; 15= 9 кг;= min 9; 9; 15= 9 кг;для трубы I з:для трубы I з:U 1500
= min 9; 9; 15= 9 кг;
= min 9; 9; 15= 9 кг;
для трубы I з:
для трубы I з:
Н3 = min.Н3 = min.27
Н3 = min.
Н3 = min.
4500 \
600 /
= min ^3,85; 3,6: 3,75 ^ — 3,6 кг.
Таким образом, для изготовления трубы размером Z j = 2200 мм наиболее рациональна заготовка размером Lx 4500 мм. Трубу размером/ 2 = 1500.мм можно изготавливать без отходов из заготовок размерами Lx = 4500 и Z2 = = 3 000 мм. Трубу размером / 3 = 600 мм необходимо изготавливать из заготовки L2 = 3000 мм. Для выполнения плана работ необходимо заказать трубы общей массой т
0(.Ю= 2 Н, Р, = 13,5-100+ 9-90+ 3,6-50 = 2 340 кг.
Чистая масса нарезаемых труб
Q = 13,2 • 100 + 9 • 90 + 3,6 • 50 = 2310 кг.
Коэффициент раскроя равен Лр = 2 310 : 2 340 = 0,98.
Бурильные трубы в зависимости от диаметра выпускаются размером 6000, 4500, 3000, 1500 мм [28] . Однако по геолого-техническим условиям (тип станка, высота вышки, проходка за рейс и др.) требуются трубы различной длины, которые изготавливаются на местах. Приведенные примеры свидетельствуют о том, что при ограниченном выборе исходных заготовок возникают потери. Основной путь сокращения подобных потерь — комбинированный раскрой трубной продукции, возможный при ее централизованном изготовлении, а также расширение диапазона размеров выпускаемой промышленностью продукции. В Японии, например, бурильные трубы выпускаются с размерами 3000, 1500,1000, 500 мм [4] . Очевидно, что для обоснования размера выпускаемых труб необходима типизация геолого-технических условий и технологии бурения скважин.
Рациональный раскрой листового материала в значительной степени обеспечивается геометрическими методами расположения деталей на листе и разработкой типовых схем комбинированного раскроя, позволяющими экономить до 20 % материала. Определение оптимального раскроя
Таблица 10
Числа, кратные размерам детали
Размеры детали
«1
«2
«3
«4
«5
«6
«7
«8
«9
«10
«и
а
9
2-9
3-9
4-9
5-9
6-9
7-9
8-9
9-9
10-9
11-9
6
"11
т2
"13
w4
"15
"16
т-7
"18
т9
"110
"1Ц
11
2-11
3-11
4-11
511
6-11
7-11
8-11
911
10-11
1111
с помощью методов линейного программирования дополнительно экономит материала на 6—8 % [11]. Рассмотрим простой способ раскроя прямоугольного листа на детали также прямоугольной формы.
Если размеры прямоугольного листа, из которого выкраиваются детали, кратны размерам прямоугольных деталей, то раскрой осуществляется без потерь.
Для размещения на листе размером А х В прямоугольных заготовок размерами а х 6, не кратными размерам А и В, подбирают такое сочетание чисел, кратных а и Ь, которое наилучшим образом укладывается в размеры листа.
Для этого составляется два ряда чисел:
{д , 2д , За, 4а,па^ ,
(б, 26, 3b, 4Ъ, ...,mb^ .
Из обоих рядов подбирают такие два числа, сумма которых ближе всего к ширине листа В, или два числа, в сумме близких к длине листаЛ. Если такими числами по длине оказались пх и щ,, то следует разместить «1 полос размером а и пц полос диаметром Ь. Аналогично и для ширины листа. Принимается то решение, для которого сумма чисел ближе к длине А или В.
Пусть А = 200 см, В = 100 см. Размеры детали д=9сми6=11 см. Составим два ряда чисел (табл. 10).
Для В можно подобрать такие два числа из двух рядов чисел, чтобы сумма их была равна В. Действительно, это числа п5 = 5 • 9 = 45 и ms = = 5 • 11 = 55, т.е. гц + ms = 45 + 55 = 100. Д ля Л такими числами будут «ю иш10, так как 90 + ПО = 200.
Следовательно, при обоих способах раскроя не будет потерь металла. Возможен и такой вариант раскроя, при котором по ширине В = 100 см делают 5 заготовок длиной 9 см и столько же заготовок длиной 11 см,
т.е. лист разрезают параллельно ширине или по длине А располагают 10 заготовок по 11 см и столько же по 9 см. Если сумма чисел питне- дает чисел А или В, то принимается тот способ раскроя, который ближе и к А, и к В. Если детали имеют непрямоугольную форму, то рациональный способ раскроя находят путем раскладки на макете листа шаблонов заготовки, выполненных в масштабе этого макета.
Нормы расхода раскраиваемых материалов рассчитывают с учетом отходов при механической обработке.
БАЛАНСОВЫЕ МОДЕЛИ МАТЕРИАЛЬНЫХ ЗАТРАТ
При рассмотрении в гл. 1 классификации норм расхода материалов было отмечено, что сводно-плановые нормы расхода материалов используются для составления балансов при разработке планов экономического и социального развития отрасли. Отраслевой баланс — это часть межотраслевого баланса, используемого для вариантных расчетов темпов, пропорций и отраслевой структуры развития экономики в планируемый период. Наиболее простая экономико-математическая модель межотраслевого баланса характеризуется следующей системой уравнений:
п
Xi = 2 a t1 Xj + у{ , i = V^n,
/ = 1
или в матричном виде
AX*Y=X,(13)
где А = (а ^ — матрица коэффициентов прямых затрат, каждый элемент а ц которой характеризует количество продукции отрасли i, необходимое для производства единицы продукции отрасли /; Y = (У)) - конечный продукт отрасли i; X = (У;) — объем производства отрасли г.
Расчеты плановых межотраслевых балансов основываются на системе нормативов расхода производственных ресурсов, обеспечивающих взаимную увязку основных показателей развития экономики. К числу таких нормативов относятся коэффициенты прямых материальных затрат (наряду с коэффициентами фондоемкости и трудоемкости продукции) .
Коэффициенты прямых материальных затрат межотраслевого баланса основываются на нормативах расхода материалов на единицу выпускаемой продукции. Разработать коэффициенты или нормативы прямых материальных затрат на единицу разведанных запасов в настоящее время не представляется возможным. Однако можно определить коэффициенты прямых материальных затрат по видам и стадиям геологоразведочных работ применительно к различным видам полезных ископаемых и районам выполнения этих работ. Данные коэффициенты, по существу, представляют собой предельные нормативы или лимиты материальных затрат,
Таблица 11
Расчет коэффициентов прямых затрат
Вид полезного ископаемого
Стадия геологоразведочных работ —
Показатели
Средняя цена, • руб/т
Бурение
Горные работы
т/м
руб.
т/м
руб.
Трубы стальные
В том числе по типам:
1кх
40
0,3
12
зКг
50
0,1
5
—
—
зк
60
—
—
0,5
30
4<
70
—
—
0,2
14
Итого трубной продукции 4
2 aklpk
17
44
k=\
Средняя сметная стоимость
—
—
200
-
300
единицы работ (1м)
Затраты трубной продукции в среднем на 1 000 руб. сметной стоимости по видам работ
85
146
4
1000 S aklPkIPl k = \
Доля стоимости вида ГРР в общих затратах d;
0,4
0,5
Затраты трубной продукции в среднем на 1 000 руб. стоимости по всем видам ГРР
4
VOOOkJxklp^lipl
34
73
которые вместе с предельными нормативами трудоемкости и фондоемкости могут быть основой для расчета лимитов ассигнований на проведение геологоразведочных работ.
Условный пример расчета коэффициентов прямых затрат для двух видов геологоразведочных работ на единицу стоимости этих работ приведен в табл. И. Схема расчета соответствует общему для всех отраслей порядку формирования коэффициентов прямых затрат [ 14] . В таблице приняты следующие обозначения: а ^ — коэффициент (норматив) затрат материала К на единицу I -го вида работ; Рк — цена единицы материала К; Pj — средняя стоимость единицы I -го вида работ.
Разработка нормативов предельных материальных затрат по форме табл. 11 предполагает типизацию горно-геологических условий проведения геологоразведочных работ различных видов применительно к различным видам полезных ископаемых, геолого-промышленным типам месторождений и стадиям геологоразведочного процесса. При этом для каждого вида работ должны быть выявлены типовые объекты их проведения и типовые технологические процессы. Например, для бурения скважин — это типовой геолого-технический разрез, отражающий геологическое строение района буровых работ и типовую технологию бурения. Целесообразно также иметь единые нормативы расхода важнейших материалов (и инструментов) технологического назначения: бурильных труб, породоразрушающих инструментов и др. Например, имея нормативы износа бурильных труб для различных способов бурения (алмазный, гидро- ударный и др.) и зная соотношение разных способов бурения в типовом процессе, легко можно рассчитать агрегированную норму расхода бурильных труб для конкретного района. Форма расчета норм расхода в стоимостном измерении может быть аналогична приведенной в табл. 11, только вместо видов геологоразведочных работ следует указывать способы бурения.
При наличии коэффициентов прямых затрат общая потребность в каком-либо материале или в целом материальные затраты на выполнение геологоразведочных работ данного вида определяются прямым расчетом
У= S S aMXj, ) i
где X — сумма материальных затрат; а - — коэффициент прямых затрат (в стоимостном измерении) z-ro материала на / -й вид работ; Xj — объем работ/ -го вида.
Систему балансовых уравнений вида (13) можно составить при планировании материальных затрат на межотраслевом уровне. Материальные ресурсы каждого вида, используемые в геологической отрасли, войдут в соответствующее уравнение, выражающее общий расход данного материала, например стального проката, в народном хозяйстве.
В динамических моделях расхода материалов учитывают так называемые временные лаги, т.е. разрывы между началом использования ресурсов и выполнением работы.
Допустим, за время т до выполнения определенного объема работы данный z-й материал затрачивался с интенсивностью а ^(т) в расчете на единицу работы, например 1 м бурения, и на единицу времени. Все затраты выразятся как
Т
“ij= S “ij^dT, О
где / — объект (скважина и т.д.), на котором расходуется материал.
Если объем работ на / -м объекте также зависит от времени, т.е. Ху (/), то величину необходимого в момент t потока материалов можно представить в виде
Т
/ вгу(т) X (/ + t)Jt.
О
В целом уравнение баланса для z-ro материала будет т
Xi ^=^ £ д^^СМт)^,
где Х5 (?) — полная потребность z-го материала в момент t.
Функцию расхода материалов, отражающую закономерности расхода во времени, можно определить следующим способом. Пусть в какой-то момент времени /0 = О имелось Qo еданиц массы (объема) материала и через время / (дней, месяцев) его количество уменьшилось в 2 раза, т.е. за промежуток времени t — t0 = Д/ материала израсходовано Q — — 2о и скорость расхода равна
d(Qp - 6) dQ
(14)(14)dtdt
(14)
(14)
dQ - л
По условию задачи: — ^ СУ.-
Задача состоит в определении константы с. Разделяя в дифференциальном уравнении (14) переменные и интегрируя их в пределах [?0, /], получим
dQ
(15)(15)/ -Q- = / -cdt.
(15)
(15)
In -™- = -с(/ - to). Vo
Откуда Q = Qo e~c''t to)
Из условия задачи следует, что при t = TQ = Qp!2.
Подставляя в выражение (15) Т вместо t и Qo/2 вместо б, найдем
In 2 = сТ и с = In 2/Г.
Тогда б = бо е~ 1п 2г*т.
Выявление закономерностей расхода материалов позволяет более точно прогнозировать состояние запасов и управлять материально-техническим снабжением.
УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ЗАПАСАМИ
Разработка научно обоснованных норм расхода материалов обусловливает возможность правильного определения потребности материалов, величины производственных запасов и управления ими.
Нормой производственного переходящего запаса называется средний запас материала, планируемый на время между поставками и измеряемый в днях потребления. Экономические интересы поставщиков и потребителей материальных ресурсов обусловливают оптимальный размер запасов, обеспечивающий минимум издержек на хранение запасов и потерь от недостатка запасов. Определение размеров запасов и шпер- валов времени между поставками составляет содержание задачи управления запасами. Эффективная система управления запасами предусматривает сбор и обработку информации о наличии, расходе и движении их, разработку модели для определения объема поставок и интервалов между поставками, обеспечивающих минимум затрат на создание и хранение запасов. Последние необходимы для непрерывности производственного процесса при несовпадении во времени моментов поставки и потребления материальных ресурсов, а эффективное управление запасами призвано снизить суммарные издержки поставщиков и потребителей этих ресурсов.
Реализация условий контроля запасов (см. разд. 1.5) позволит минимизировать простои из-за отсутствия материалов на объекте, однако необходимость запаса не исключается даже при непрерывном контроле, так как существует оптимальный уровень издержек на подвозку и хранение запасов непосредственно на рабочем месте и складе.
В общем случае оптимальный уровень запасов на объекте тем больше, чем больше затраты из-за недостатка таковых, по сравнению с затратами из-за их избытка. В геологоразведочном производстве запасы представляют случайную величину из-за вероятностного характера условий выполнения работ различных видов. При этом особенно важно правильно определять величину запасов изделий, неудобных для перевозки и хранения, дорогостоящих и т.п.
Рассмотрим эту задачу на примере обсадных труб, имея в виду, что способы определения затрат, связанных с хранением, доставкой труб и простоев буровых, трудностей не вызывают и могут быть определены, например, по формулам, приведенным в работе [20] . Известно, что изменчивость геологического разреза и невозможность точного его прогнозирования обусловливают расхождения между проектными и фактическими конструкциями скважин. При накоплении данных по ряду скважин степень изменчивости конструкций скважин можно оценить какой- либо функцией распределения, характерной для данного статистического ряда.
Пусть в конструкции скважины имеется п интервалов, которые необходимо обсадить трубами разного диаметра и для которых планируются поставки обсадных труб соответствующих диаметров. Обозначим буквой /,* величину поставок труб z-ro диаметра; ^- — фактическую
потребность в обсадных трубах f-го диаметра; Сх — стоимость доставки и хранения 1 м обсадных труб; Сп - стоимость простоя буровой (или в целом подразделения) в ожидании подвоза недостающих обсадных труб. Очевидно, что £ — случайная величина с определенной функцией распределения
Fj (х)=р^ < х}.
Построим функционал, учитывающий потери от доставки и хранения обсадных труб, а также от простоя буровой из-за их недостатка. Для этого отметим, что затраты на хранение и перевозку обсадных труб линейно зависят от (/1 - У при излишке труб и отсутствуют при их недостатке, и наоборот, затраты при простое буровой появляются, когда труб не хватает, и отсутствуют, если их излишек. В связи с этим для построения функционала используем функции Хевисайда:
*о(х) =*о(х) =X, (х) =X, (х) =О, если х< 0;
*о(х) =
*о(х) =
X, (х) =
X, (х) =
s 1, если х> 0;
0, если х< 0;
1, если х>0.
Искомый функционал затрат на использование обсадных труб разных диаметров для скважин будет иметь следующий вид:
ип
У = СХ 2 ххЦ, -^V^ 2 x^i -Ц).
z =1/ =1
Так как необходимо минимизировать средние затраты на использование обсадных труб различных диаметров при бурении скважин, функционал затрат будет математическим ожиданием от у:
ИИ
W(lx...ln)=M[Cx 2 хДЦ2 х0 х
/ = гz = г
ПИ
х Ui -Ц )] -Сх 2 Мхх<Ц -^ +СП 2 Мх0 х z = Iг = I
X Ui - ЬУ
Решение задачи минимизации этого функционала существенно зависит от того, известны ли (хотя бы частично) функции Fj (х) или нет. Если
эти функции неизвестны, что обычно и бывает в действительности, то математические ожидания, входящие в функционал W, заменяются на их статистические оценки.
Предположим,. что уже пробурено N скважин в данном районе и обозначим через ^- длину отрезка обсадных труб z-ro диаметра в/-й скважине. В этом случае при достаточно больших N по закону больших чисел:
1 "
M^^i - Ц^ ~ — 2 ^i5 -ЦУ,
/ = I
ТУ
М<хЛЦ - У) ИТ~ Х^Ц - ^).
/ =1
Если устремить N к бесконечности, то приближенные равенства прев ратятся в полные равенства. В условиях нашей задачи исходный функционал W(l 1 . /„) необходимо заменить приближенным
п уN
WQx...l^=Cx 2 — 2 х^Ц - ^) +
z" = I / = 1
n t N
+ C„ 2 -^ 2 x^' - l^.
z = I / = I
Таким образом, в силу независимости оптимизации затрат по каждому отрезку /,• обсадных труб соответствующего диаметра, задача сводится к минимизации и функционалов:
„ N/Л „ N
^z Gz) = V" 2 x^h -) + -^ 2 Х^ - Ц ).
/ = I/■ = 1
Эта задача эквивалентна минимизации следующего выражения:
NС) N
^ ^ Vi)=Cx 2 хх(Ц - ^/)+Сп L х0^ - ЦУ
.-( 0 )1ЛГ
Введем вариационный возрастающий ряд -( ^. Ь = t нашей выборки. Тогда функционал примет вид
ТУ ...N
NWi Uj)=Cx 2 хД^- 7 - Z,-)+Cn S хо^ -
/ = 1/ = I
Пусть теперь
кHi < It < И;кHi < It < И;к+1к+1
к
Hi < It < И;
к
Hi < It < И;
к+1
к+1
Тогда для всех j >к
и для всех / С к
хЛЧ -- Н^
функционал принимает вид кN
(В NWi Uj)=Cx 2 Ui - ^ ) + Cn 2/ =
/ = 1j = к + 1
= CX 2 Ui ~ Hi ) +cn<N-ky
Преобразуем выражение 2 Gi _ Hi следующим образом:
k(В(1)(2)
2 Ui - G ) = Ui -Hi VUi -H i ) + ...+
/■ = 1
*Ui -н'Т^кц -UU? +^ + . . + ^ =
(2)(1)„(2)
= кц + ^ -j ) +2(? i - Hi )+••• +
ДВ Ak-B
*<K-Y>VHi - Hi
(it) ki =cx S
/ = I
G +D iUi
ДВ(B x
- g f )+ KUi - Hi )•
G)G)С учетом этого преобразования получим к-10+1)
G)
G)
NWi Ud=Cn(N-KVCx S iU .
/ = I
(it)
VKQi - ^ i )•
Рассмотрим отрезок [^^ ^, g^], на котором выражение NWt хе х (Z,) достигает минимума при Z,- = ^, так какК(Ц - S1^) = 0, ■ а остальные члены, входящие в выражение, от Z,- не зависят.' Отсюда 1 следует, что оптимальное значение I j, при котором достигается минимум ■ затрат, равно одному из членов вариационного ряда [ ^ ^} Y= i и необ- | ходимо решить задачу минимизации функционала (16) по всем К = 1, 1 2, W. Номер К, при котором достигается минимум функционала | W (Л), даст оптимальное количество обсадных труб (в метрах), которое 1 нужно завести на буровую (или склад) перед началом бурения: Z* = |
При этом достигается минимум затрат на использование обсадных 1 тфуб при бурении скважин.]
В связи с тем что при поиске минимума функционала затрат на пос- ] тавку обсадных труб использовались статистические оценки, полученное 1 значение этого минимума должно отличаться от минимума затрат, кото- | рый можно было бы получить в идеальном случае, когда заранее извест- 1 на функция распределения необходимого запаса обсадных труб. У станов- ] лено [10], что при замене идеальной функции f(l) ее статистическим 1 аналогом r?(Z) с доверительной вероятностью, не меньшей, чем (1 - а), ? найденные минимальные средние затраты на поставку обсадных, труб при оптимальном значении поставки Z * будут отличаться от ’’идеальных” j средних затрат не более чем на 2£, т.е.•
|/(Z*) -min/(Z)/<e.
Приведенные модель и алгоритм расчета могут быть применены для управления запасами других материалов, применяемых при бурении (коронки, трубы бурильные и др.).
ГЛАВА 3
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ ПРИ БУРЕНИИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН
ХАРАКТЕРИСТИКА НОРМООБРАЗУЮЩИХ ФАКТОРОВ
В обеспечении единства норм и нормообразующих факторов решающее значение имеет исследование влияния нормообразующих факторов на величину расхода материалов и материалоемкость данного вида работ или выпускаемой продукции.
Бурение является материалоемким видом геологоразведочных работ: затраты по статье ’’Материалы” составляют в среднем от 30 до 40 % в сметной стоимости основных расходов. Однако в зависимости от условий проведения работ материалоемкость может значительно отклоняться от
средних величин, поэтому нормы, особенно если они предназначены для нормирования расхода материалов на рабочих местах, должны учитывать нормообразующие факторы для данного рабочего места. Нормы расхода материалов при определении потребности в целом для производственного участка (партии, экспедиции) должны учитывать комплексное влияние различных нормообразующих факторов на всех рабочих местах.
В общем случае все нормообразующие факторы, влияющие на материалоемкость буровых работ, обусловлены взаимодействием технологических процессов с окружающей средой, характеризуемой географоклиматическими и горно-геологическими условиями проведения буровых работ. Классификацию большого числа нормообразующих факторов можно проводить с учетом назначения норм (см. табл. 3) и изменения нормообразующих факторов по уровням управления, на которых применяются соответствующие нормы (см. табл. 1). Причем признаки классификации могут относиться и к технологии бурения, и к окружающей среде, в которой данная технология реализуется. Свойства материала и характер его использования в технологическом процессе определяют значимость тех или иных нормообразующих факторов. Так, для горючесмазочных материалов существенным нормообразующим фактором является тип оборудования, а для обсадных труб — свойства геологического разреза, глубина скважины и др. Многомерность нормообразующих факторов затрудняет представление их в виде таблицы для разных материалов, поэтому дадим характеристику факторов исходя из признаков, формирующих технологию бурения и отражающих влияние окружающей среды. Технология бурения во многом зависит от целевого назначения скважины, определяющего структуру и состав применяемых технические, на твердые полезные ископаемые и др.), что затрудняло объективна буровых работах необходимо рассматривать раздельно при поисках и разведке твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых. До 1986 г. сводно-плановые нормы расхода материалов на буровых работах не выделялись по целевому назначению скважин (гидрогеологи- чекие, на твердые полезные ископаемые и др.), что затрудняло объективный анализ и нормирование расхода важных материальных ресурсов. На рис. 7 показана зависимость удельного расхода бурильных труб от доли бурения на твердые полезные ископаемые в общем объеме бурения, построенная по данным сводно-планового нормирования на отраслевом уровне за несколько лет. Зависимость подтверждает необходимость раздельного нормирования бурильных труб и других материалов.
Расход материалов на бурение скважин одного и того же назначения может быть различным в зависимости от глубины и .диаметра скважины, способа бурения, горно-геологических условий, района проведения буровых работ и т.д. Поэтому даже для сводно-плановых норм расхода материалов разделение нормообразующих факторов по целевому назначению скважин и району производства ГРР недостаточно. Горно-геологические условия и параметры скважин (глубина, диаметр, угол наклона) закономерно изменяются для различных видов полезных ископаемых, что обус-
Рис. 7. График зависимости удельного расхода бурильных труб q от доли бурения на твердые полезные ископаемые в общем объеме бурения d
ловливает выделение вида полезного ископаемого в качестве нормообразующего фактора. Таким образом, для сводно-плановых норм расхода материалов в качестве нормообразующих факторов целесообразно принимать целевое назначение скважин (гидрогеологические и инженерногеологические условия), твердые полезные ископаемые, структурные на нефть и газ, вид твердых полезных ископаемых по номенклатуре, принятой в планах ГРР, стадию ГРР и район их проведения. Это позволит более объективно анализировать материалоемкость геологоразведочных работ различных видов и формировать нормативы материальных затрат, пригодные для использования в системе планирования этих работ. Номенклатура нормируемых материалов должна при этом учитывать существенные различия технологических процессов и не иметь ’’валовый” характер. Например, необходимо раздельно нормировать расход бурильных труб для бурения с комплексами ССК, для бурения с гидротранспортом керна и др.
Производственные нормы расхода материалов разрабатываются для более широкой номенклатуры материалов, чем сводно-плановые. Соответственно расширяется перечень нормообразующих факторов, которые, по существу, можно получить, декомпозицией или структуризацией нормообразующих факторов, используемых для сводно-плановых норм. Для каждого вида полезного ископаемого, как известно, выделяются промышленные типы месторождений, приуроченные к определенным геологическим формациям и характеризующиеся формой и размером геологических тел, составом горных пород и другими свойствами.
Типы месторождений вполне могут приниматься в качестве агрегированных нормообразующих факторов, так как свойства геологических объектов данного типа месторождения влияют на расход многих материалов в технологических процессах ГРР. Это влияние осуществляется непосредственно через свойства пород (твердость и др.) или косвенно через параметры скважин (глубина, диаметр и др.).
Свойства геологических объектов и параметры скважины являются простыми или элементными (а не агрегированными) нормообразующими факторами, которые целесообразно применять при нормировании расхода материалов на рабочих местах и ведении бригадного хозрасчета. Преимущество элементных нормообразующих факторов в том, что неко-
торые из них имеют количественный характер (глубина и диаметр сква- жииы, категория пород по буримости, мощность осложненных для бурения интервалов пород и др.). Однако влияние нормообразующих факторов на расход различных материалов неоднозначно, например, в монолитных твердых породах увеличивается расход истирающих, но исключается поглощение промывочной жидкости. Поэтому при разработке норм расхода материалов необходим дифференцированный подход к оценке влияния нормообразующих факторов. Это является условием повышения точности норм, обеспечения их стабильности, гибкости и прогрессивности. Чем больше учитывается нормообразующих факторов, тем точнее можно установить нормы расхода, так как при этом их можно устанавливать в специфицированной номенклатуре. Гибкость норм обеспечивается возможностью их корректировки при изменении каждого нормообразующего фактора. Стабильность норм может быть обеспечена, если известно значение нормообразующих факторов в базисном и плановом периодах. Действительно, при отсутствии информации об условиях расхода материалов нет объективных оснований для установления норм и сохранения их в течение длительного периода. И наконец, прогрессивность норм, предусматривающая отражение в нормах передовой техники; технологии и организации производства, по самому определению предполагает оперативное и комплексное изучение влияния нормообразующих факторов на расход материалов. Так, прогрессивность новой техники оценивается по критерию приведенных затрат, а не только экономией живого или овеществленного труда, и новая техника, а значит, и соответствующие нормы затрат ресурсов не могут быть прогрессивными, если не учитывают социальные факторы (безопасность труда и др.).
Дифференцированное исследование нормообразующих факторов возможно и целесообразно на производственно-технологическом уровне, на котором формируется аппаратурная и первичная документальная информация (см. рис. 5), в наибольшей степени отвечающая требованиям точности и прогрессивности производственных норм расхода материалов. Последние имеют характер элементных норм, из которых путем агрегирования можно формировать укрупненные нормы расхода материалов, используемые для планирования материально-технического снабжения. Как отмечалось выше, агрегирование норм должно сопровождаться агрегированием нормообразующих факторов. Средство для этого — типизация геологических объектов и технологических процессов.
СТРУКТУРА ТИПОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Типизация технологических процессов применительно к типовым геологическим объектам позволяет формировать усредненные нормы расхода материалов и оценки материалоемкости (вместе с трудоемкостью) бурения скважин.
Показатели типового технологического процесса можно объединить в следующие группы: характеристики геологического объекта, техноло-
Рис. 8. Структура типового технологического процесса
гии, технических средств, материалоемкости и трудоемкости бурения. Структура типового технологического процесса приведена на рис. 8.
Геологический объект характеризуют: вид полезного ископаемого (1 Л)9 стадия ГРР (1.2), параметры скважин и разведочной сети (1.3), соотношения бескернового и колонкового бурения, % (1.4), средняя категория пород по буримости (1.5). Технологию бурения характеризуют: конструкция скважины (2.1), интервалы применения различных способов бурения (2,2), интервалы бурения с различными видами промывочных жидкостей (2.3), объем направленного бурения (2.4). Характеристика технических средств включает типоразмеры станка, насоса, привода, вышки, средств перевозки бурового оборудования, средств направленного бурения, средств очистки раствора, бурильных труб, коронок и долот (3.1 -г 3.9).
Для определения материалоемкости бурения типовой скважины необходимо знать нормы расхода материалов на 1 м бурения и крепления скважины или на 1 станко-смену (для материалов, расходуемых при эксплуатации оборудования).
Умножением норм расхода материалов на измерители объема работы, отражаемые в типовом технологическом процессе, можно определить показатели материалоемкости бурения типовой скважины. Дифференци- рованными показателями материалоемкости могут быть металлоемкость конструкции скважины (4.1), общий (или по типоразмерам) расход твердосплавных (4.2) и алмазных коронок (4.3), шарошечных долот и тд. Зная цены материалов, можно определить общую материалоемкость бурения скважины в стоимостном выражении.
Трудоемкость строительства скважин (в станко-сменах) складывается из затрат труда на собственно бурение, монтаж-демонтаж, перевозку, ликвидацию геологических осложнений и др.
К важным количественным показателям технологического процесса относятся характеристики изменчивости условий бурения и трудоемкости строительства скважин по рабочим процессам.
В качестве характеристик изменчивости можно принять коэффициент вариации или относительную предельную ошибку е, определяемую по формуле
е= taolx\rn?
Характеристики изменчивости технологического процесса являются основой для ’’привязки” типовых технологических процессов к конкретным объектам. Типовой технологический процесс считается приемлемым для конкретного объекта, если показатели, характеризующие условия данного объекта, попадают в пределы доверительного интервала показателей типового процесса. В этом случае и при отсутствии дифференцированных нормативов расхода материалов и времени можно пользоваться типовыми нормами. Но если не все показатели находятся в пределах доверительного интервала, то возникает задача многомерной классификации объекта. Отнесение данного объекта к типовому осуществляется с помощью статистического критерия по комплексу признаков [Ю,П].
В ВИЭМСе проводились исследования по типизации геолого-технических условий бурения скважин, результаты которых использованы при разработке СУСН-1984 (вып. 5 ’’Разведочное бурение”) [12]. При этом на основе типовых геолого-технических разрезов определены и нормативы затрат по статье ’’Материалы”. В соответствии с приведенной на рис. 8 структурой типового технологического процесса были определены типовые геолого-технические условия бурения скважин, характеризуемые соотношением категорий пород по буримости, способов и диаметров бу- ренйя применительно к группам скважин по глубине. Однако эти соотношения не в полной мере соответствуют применяемым технологическим процессам, характерным при разведке месторождений различных видов полезных ископаемых.
Для формирования типовых технологических процессов были выбраны признаки, характеризующие одновременно и геологические условия бурения, и применяемую технологию: 1) глубина скважины; 2) конечный диаметр скважины; 3) число пробуренных скважин; 4) число обсадных колонн; 5) объемы бурения по диаметрам скважин: 76, 93, 112 и 132 мм.
В качестве классифицируемых объектов были взяты более 200 типовых геолого-технических разрезов из разных регионов СССР. Для классификации использовался пакет программ, разработанный в ВИЭМСе (Ю.П. Белов, Р.И. Коган). В качестве априорной классификации приняты группировки объектов по видам полезных ископаемых. Предполагалось, что комплексы геолого-технических и технологических признаков, используемых для классификации, должны отразить специфику бурения скважин на полезных ископаемых различных видов. Классифицируемая выборка представляла четыре вида полезных ископаемых: уголь, железо, свинцово-цинковые и прочие руды. В результате реализации комплекса алгоритмов классификации объединились лишь группы месторождений свинцово-цинковых и прочих руд, которые были представлены незначительным числом объектов (в 1,5—2 раза меньше, чем по углю и железу). Это подтвердило гипотезу, что условия и технология бурения скважин на различные твердые полезные ископаемые различаются, и основной принцип типизации - по видам полезных ископаемых - правильный.
Таблица 12
Показатели технологических процессов для угольных и железорудных месторождений
Показатели технологическогоIМесторождения
процесса
угольные
железорудные
Диаметр пробуренной скважины, мм:
152
132
начальный
конечный
76
59
Число обсадных колонн
1
2
Глубина обсадки колонны, м:
I
65
16
II
—
100
Соотношение способов бурения, %:
бескерновый
6
—
алмазный
2
67
твердосплавный
92
33
Соотношение твердосплавного бурения, %, по диаметрам, мм:
172
1
—
152
7
6
132
6
5
112
10
35
93
25
47
76
51
7
Применяемые промывочные жидкости, %:
вода
12
14
глинистый раствор
88
51
безгиинистый раствор
—
35
Характеристика геологических
Поглоще- Обрушение
Поглощение
осложнений (ГО)
ние про-с; энок сква-
мыв ОЧНОЙ жины
ЖИДКОС
ТИ
промывочной жидкос
ти
Интервал встречи ГО, м
0-9060-330
16-150, 270-280
Мощность интервалов ГО, м
2030
30
Число интервалов ГО
44
2
Методы предупреждения ГО
Сложное Обсадка, тампони- цемента- рование ция
Обсадка
Объекты внутри каждого полезного ископаемого были классифицированы (экспертным путем) по глубине скважин.
Реализация машинных алгоритмов классификации показала, что объекты с различной глубиной скважин объединялись лишь в тех случаях, когда признаки, характеризующие геолого-технические условия бурения, имели близкие значения.
Таким образом, для разработки укрупненных нормативов расхода целесообразно формировать технологические процессы по глубине ! скважин.
В соответствии с этими принципами были разработаны типовые технологические процессы бурения скважин глубиной 500 м для угольных и железорудных месторождений (табл. 12).
В приведенных типовых процессах нет полного перечня показателей, предусмотренных методикой типизации, из-за отсутствия информации. Формирование типовых технологических процессов невозможно без современной автоматизированной системы, организации качественного сбора первичной информации и передачи ее на отраслевой уровень.
Использование в полной мере этих процессов для расчета укрупненных норм расхода материалов и показателей материалоемкости требует также достаточно точных производственных норм расхода материалов.
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА ОБСАДНЫХ ТРУБ И ТАМПОНАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Обсадные трубы применяются для предупреждения геологических осложнений при бурении геологоразведочных скважин. Диаметр обсадных труб, число колонн и глубина их спуска определяются конструкцией скважин. Выбор конструкции скважин зависит от изученности и сложности геологического разреза: наличие геологических осложнений и число их интервалов, мощность и глубина их залегания, виды возникающих геологических осложнений при бурении. Конструкция скважин также предопределяется конечным диаметром бурения, необходимым для получения достоверного кернового материала и проведения комплекса исследований в скважинах. Большое влияние на выбор конструкции скважины оказывают возможность и экономическая целесообразность применения беструбного крепления интервалов геологических осложнений, беструбные методы борьбы с поглощением промывочной жидкости и в целом выбранная технология бурения скважины, которая, в свою очередь, зависит от геолого-зкономических и организационных условий проведения буровых работ. При этом учитывается и наличие нужных химических реагентов для приготовления растворов необходимого качества, и близость источников воды, и система водоснабжения. Экономический анализ всей совокупности факторов обеспечивает выбор наиболее рациональной технологии бурения скважин, а следовательно, и рациональной конструкции скважины.
Расход обсадных труб зависит от факторов, определяющих конструкцию скважин, износа обсадных труб в процессе бурения и возможности их извлечения для многократного использования.
Производственная норма расхода обсадных труб определяет необходимое число (по типосорторазмеру) труб для крепления скважин с учетом многократного их использования в конкретных геолого-технических и организационных условиях планируемого периода.
Существующая методика расчета производственных норм расхода материалов [ 15] предусматривает следующий порядок формирования норм расхода обсадных труб.
Норма расхода обсадных труб для планируемого периода рассчитывается на основе проектных конструкций скважин и фактических данных в базисном периоде. На участках буровых работ, где не было пробурено ни одной скважины, норма расхода обсадных труб определяется по проектным конструкциям и данным бурения на аналогичных объектах и уточняется в ходе выполнения буровых работ, с учетом фактических условий бурения и внедрения мероприятий снижения расхода обсадных труб.
К таким мероприятиям относятся: внедрение беструбных методов крепления скважин, применение средств, способствующих многократному использованию обсадных труб (трубоподъемные установки, методы повышения прочности и коррозионной устойчивости труб и др.).
По мере изучения горно-геологических условий, совершенствования технологии и организации бурения скважин упрощаются конструкции скважин, следовательно, должен снижаться расход обсадных труб. Нормы их расхода должны отражать передовой опыт в технологии крепления скважин этими трубами и экономии материальных ресурсов за счет повышения износостойкости труб и снижения безвозвратных потерь металла.
С учетом удобства ведения хозяйственного расчета измерителями производственных норм расхода обсадных труб могут быть типовая скважина, длина закрепляемых обсадными трубами интервалов скважин или измеритель объема буровых работ (1 м, 1 тыс. м).
При хорошо изученном геологическом разрезе, простой конструкции скважин и четком выделении типовых условий в качестве измерителя нормы расхода целесообразно использовать типовую скважину. Если наблюдается прямая зависимость между объемом бурения и расходом обсадных труб, то в качестве измерителя норм расхода можно принять измеритель объема буровых работ. На ранних стадиях геологоразведочных работ при сложной конструкции скважин измерителем расхода обсадных труб может быть длина закрепляемых обсадными трубами интервалов скважин.
Расход обсадных труб характеризуется двумя факторами - применяемой типовой конструкцией скважины и нормативом кратности использования труб. Последний представляет собой обратную величину нормы расхода обсадных труб, рассчитанной на единицу протяженности интервала, закрепленного обсадными трубами (табл. 13). Норматив кратности использования труб определяется как отношение суммарной длины интервалов скважин, закрепляемых обсадными трубами, к суммарной длине фактически израсходованных труб. Нормативы кратности использования обсадных труб каждого типоразмера для типовых условий бурения (глубина скважин и спуска обсадных труб, износ труб и др.) рассчитываются по фактическим данным за предшествующий год или несколько лет.
Для технического обоснования нормативов кратности использования обсадных труб следует проводить специальные эксперименты для разработки рациональной технологии крепления скважин, извлечения обсадных труб и повышения их износостойкости.
Таблица 13
Сводная ведомость расхода обсадвых труб для расчета
норматива кратности использования
Участок,
Объем
Число
Средняя
Средняя
Диа-
Общая
Длина
Норма-
группа
пробу-
скважин
глубина
катего-
метр
длина
факта-
тив
скважин
репных
скважи-
рия по-
обсад-
спущен-
чески
крат-
по глубине
скважин,
ны (гр.
род по
ных
ных
израсхо-
КОСТИ
всего,
2: гр. 3),
бури-
труб.
обсад-
дован-
(гр. 7:
м
м
мости
мм
НЫХ
ных
:гр. 8)
труб, м
труб, м
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Северный
8000
73
НО
7
146
220
44
5
100
127
880
440
2
Южный
4000
50
80
6
146
200
50
4
100
127
1000
330
3
300
12500
50
250
8
146
250
50
5
127
1000
250
4
108
2500
1250
2
500
20000
50
400
8,5
146
250
50
5
127
1500
500
3
108
3500
1750
2
Исходя из этих двух факторов, производственную норму расхода обсадных труб Яот (кг/м) можно рассчитать по формуле
п
Яот=^-L,(17)
z = 1
где /у - длина спускаемой колонны обсадных труб z-ro типоразмера (диаметра); т, - масса 1 м обсадной трубы z-ro типоразмера; Кх - норматив кратности использования обсадных труб z-ro типоразмера в типовых условиях бурения; L - глубина скважин, для которых разрабатывается производственная норма расхода обсадных труб.
Для определения норматива кратности использования обсадных труб в типовых условиях необходимо располагать следующими статистическими данными:
объемом бурения по пробуренным скважинам в определенных условиях, которыми являются участок проведения буровых работ, группа скважин по глубине; он устанавливается в соответствии с правилами, приведенными в СУСН-1984 (вып. 5 ’’Разведочное бурение”, табл. 1, средняя категория пород по буримости);
общей длиной спущенных в скважину обсадных труб по типоразмерам;
числом израсходованных на данный объем бурения обсадных труб.
Таблица 14
Расчет производственной нормы расхода обсадных груб
Участок, группа скважин
Глубина пробурен-
Число скважин
Средняя глубина скважин, м
Типовые проекты конструкции скважин
Норма тив Kpai
Норма г- расхода
по глубине
ных
скважин в плани
руемом периоде, м
Диамет! труб, мм
>! Длина спускаемой колонны, м
Масса 1 м трубы по диа метрам,
КГ
кости исполь зевания труб
обсадных труб
/Гр. 6 X
^гр. 4 X
X гр. 7\
х гр. 8 / Кг/м
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Северный 100
Южный
100
300
500
Западный 800*
9600
3600
14000
25000
17000
80
40
50
50
20
120
90
280
500
850
146
127
146
127
146
127
108
146
127
108
146
127
108
2
10
3
20
5
20 50
5
30
70
5
30 100
15,7 13,59
15,7 13,59 15,7 13,59 10,87
15,7 13,59 10,87
15,7 13,59 10,87
5
2
4
3
5
4
2
5
3
2
1
1
1
0,0523 0,7549
0,1308 1,066 0,056 0,2426 0,97
0,0314 0,2718 0,7609
0,0923 0,4796 1,2787
* Новый участок.
Статистические данныеСтатистические данныезаписываются обсадных труб (см. табл. 13).
Статистические данные
Статистические данные
ввсводную ведомостьсводную ведомостьрасходарасходаПример расчета производственной нормы расхода обсадных труб для определения потребности буровых бригад на каждом объекте (скважина, участок) приведен в табл. 14. Для выявления и анализа факторов, влияющих на расход обсадных труб, и уточнения норм расхода используют фактические данные по пробуренным скважинам за предшествующий год или несколько лет. При этом не учитывают потери, обусловленные браком или нарушениями установленной технологии.
в
в
сводную ведомость
сводную ведомость
расхода
расхода
Группа скважин по глубине в табл. 14 устанавливается в соответствии с правилами, приведенными в СУСН-1984 (вып. 5 ’’Разведочное бурение”), либо по средней Шубине скважин с типовой конструкцией, характерной для данной площади (участка).
При расчете норм расхода обсадных труб для условий проведения буровых работ, не имеющих аналога (новый участок работ ли&> скважины значительно большей глубины, чем бурились ранее), норматив кратности рекомендуется принимать равным единице.
Тампонажные материалы применяются для закрепления обсадных труб в скважине (цементирование обсадных труб, в основном направляющих), для предупреждения геологических осложнений (закрепление стенок скважин, предупреждение поглощения промывочной жидкости, водоиритоков), для устройства разделительных мостов, ликвидации скважин (ликвидационный тампонаж).
Затраты времени на ликвидацию геологических осложнений составляют часто до 25 % общего времени работы бурового станка.
Тампонажные работы требуют больших материальных затрат. Проведенный ОНИЛ ЛГИ анализ расходования цемента в ряде производственных геологических организаций отрасли показал, что расход цемента на 1 м скважины составляет до 35 кг, а на 1 станко-смену — до 1400 кг. Это связано в большинстве случаев с необходимостью многократного тампонирования одного и того же интервала.
В качестве тампонажных материалов в зависимости от вида тампонажных работ применяются цементные растворы, быстро схватывающиеся смеси на базе цемента с ускорителями-химреагентами, синтетические смолы, специальные глинистые растворы. С целью сокращения затрат времени на производстве тампонажных работ, повышения производительности работ по бурению осложненных участков и снижения расхода тампонажных материалов в последние годы большое распространение получил метод сухого тампонирования. Этот метод направлен на устранение геологических осложнений, связанных с водопритоками, поглощением промывочной жидкости, неустойчивостью горных пород, слагающих стенки скважин. Сухое тампонирование также применяется для ликвидации и консервации скважин, установки разделительных мостов, создания искусственных забоев при многоствольном и направленном бурении.
Метод сухого тампонирования заключается в доставке сухих компонентов специальными снарядами или через бурильные трубы (гранули- рсванных, таблетированных, пакетированных в полиэтиленовых упаковках) в интервалы геологических осложнений, освобождении от упаковок и затирании с целью быстрого схватывания тампонажного материала в интервале скважины. Для этой цели применяются гипсоцементные смеси с непродолжительными сроками схватывания, например, разработанные ВИТРом совместно с Гипроцементом и Южгипроцементом быстро- схватывающиеся тампонирующие смеси.
К основным направлениям в разработке быстросхватывающихся смесей относятся поиск дешевых продуктов отходов производства для частичной замены клинкерных цементов вплоть до создания бесклинкер- ных тампонажных материалов: использование композиции естественных вяжущих (цемент + гипс), искусственных (полимерных) материалов и различных сухих смесей; широкое использование композиций сухих
продуктов, в основном цементно-гипсовых, в том числе гипсоземлистых; сокращение области использования неорганических ускорителей схватывания, ввод которых в больших количествах резко снижает прочность тампонажного камня и затрудняет доставку смесей в скважину; обеспечение наиболее полного перемешивания сухих продуктов с водой в скважине в непосредственной близости к зоне крепления; использование минеральных вяжущих повышенной степени измельчения; применение расфасованных сухих, сыпучих или гранулированных, готовых к употреблению тампонажных материалов, исключающих необходимость в их повторной расфасовке.
Следует отметить, что сухие быстросхватывающиеся смеси в основном используются для ликвидации поглощений промывочной жидкости и в очень малом объеме (5—10 %) — для крепления неустойчивых стенок скважин. Причем при изоляции зон поглощений положительные результаты составляют 60-70 % общего числа выполненных операций.
С целью повышения эффективности тампонажных работ при закреплении неустойчивых стенок скважин разрабатываются и применяются полимерные тампонажные смеси. Практический опыт использования полимерных тампонажных смесей для ликвидации геологических осложнений показал, что пакетированные полимерные тампонажные смеси — высокоэффективное средство для изоляции зон поглощений промывочной жидкости и крепления неустойчивых интервалов скважин. Причем при изоляции поглощений с интенсивностью от частичного до катастрофического (по классификации И.И. Рафиенко) положительные результаты наблюдаются в более чем 90 % случаев от общего числа выполненных операций.
Расход тампонажных материалов (цемента и др.) зависит от конструкций скважин и принятой технологии цементирования обсадных колонн, от наличия зон осложнений и технологии их изоляции в процессе бурения с помощью тампонажных материалов.
В качестве измерителя производственных норм расхода тампонажных материалов можно принять 1 м скважины, на котором выполняются тампонажные работы.
Производственная норма расхода тампонажных материалов определяет необходимое количество цемента, глины и других материалов для выполнения единицы тампонажных работ, изоляции колонн обсадных труб, ликвидации геологических осложнений и устройства разделительных пробок (или мостов) в конкретных геолого-технических условиях.
Норма расхода тампонажных материалов для планируемого периода рассчитывается на основе проектных геолого-технических условий бурения скважин и фактических данных в базисном периоде (по материалам наблюдений и первичной документации). На участках работ, где не было пробурено ни одной скважины, нормы расхода определяются по проектным конструкциям и фактическим данным на аналогичных объектах и уточняются в ходе выполнения буровых работ.
Производственная норма расхода тампонажных материалов для
(18)(18)каждого материала и вида тампонажных работ рассчитывается на 1 м интервала тампонирования
(18)
(18)
Н=^ц + QyVlp
где Q^ — расход z'-ro тампонажного материала на производство / -го вида тампонажных работ, т; q^ — потери, отходы z-ro материала при / -м виде тампонажных работ, т; lj — длина интервала тампонирования при / -м виде тампонажных работ, м.
(19)(19)Расход тампонажных материалов Q определяется по формуле
(19)
(19)
Q = 7 V,
где 7 — плотность тампонажного раствора, определяется на основе значений плотностей компонентов смеси расчетным (по известным формулам) или экспериментальным методами, т/м3; V — потребное количество тампонажного раствора, м3.
Величина V рассчитывается по следующим формулам: при изоляции колонн обсадных труб
г = Т" К^кв-^-^вМ;(20)
(21)(21)при ликвидации геологических осложнений и устройстве разделительных пробок (мостов)
(21)
(21)
тг ->
V = D 2 Н , v 4 "с кв м’
где Оскв — диаметр скважины, м; dH и dB — соответственно наружный и внутренний диаметры обсадной колонны, м; Н - высота подъема тампонажного раствора за колонной, м; й — высота стакана в колонне, м; Ям — высота моста (разделительной пробки), м.
(22)(22)Диаметр скважины определяют по формуле
(22)
(22)
А кв ^А
где D - диаметр породоразрушающего инструмента, м; к — коэффициент увеличения диаметра ствола за счет каверн, осыпей и т.д.; как правило, принимают значение к = 1,25, более точно к определяется по данным кавернометрии.
Пример расчета производственной нормы расхода по номенклатуре тампонажных материалов и видам тампонажных работ приведен в табл. 15. в которой отражаются расчетные по приведенным формулам и фактические данные за отчетный период по расходу тампонажных материалов в типовых условиях проведения работ (глубина и диаметр скважин, протяженность интервалов тампонирования и др.).
О
X 3
о Я
Я $ 8 о я
£ 8 &
X
3g
се я
§
я я
>я
V
ев Я
Я
я а О н §
X
се я
•о
О я и о X Я X о у X и О я о V
се
я
ее Я 8
О Я
>я о .я я
а н о Я О Я л Я £ В
я X я
Я
я 8
з х 3 £ я
а
¥ о
я н и
>х а н и
3 3
h
Ж 2
Я а
« * и » m g 8 § » х 1 9 Sih
С?Оф
о
I m ^ih
о
S S ООО
О О О 1 о О 1 1 о О 1
ОООо" о"o' о*
а
Я
я а о У
Я
О
id
8 •
8 X
8 §
3 °
। । । 2-। । > ^ I ।
О' оо
00
g tn
У
МО
IlliI fI 1 | !
О
«л
О Ом'
У
а
ег
V0
Чi00I
О ОО О * «-7 ф i
Ш11 е Я 2 X * 5 р В 8 х v S о г 1 я О О v я м а
го 1
SSS2 офофффо О Ф О ФО о
н 23
| й 5 я |
5 g н £ §_§ g § §
ем
m Os
Os Щ V,
в!. HI X 5 P 2 3 u Q Я О IIе
1—1
в
8I
и2
Потери и отходы qy тампонажного материала определяются на основе экспериментальных наблюдений или по фактическим данным базисного периода (см. таби. 15).
В табл, 15 потери и отходы определяются как разность между фактическим (гр. 5, 7, 9) и расчетным расходом (гр. 4, 6, 8) тампонажных материалов.
Расход цемента или других тампонажных материалов на крепление скважин непосредственно связан с нормированием расхода обсадных труб, поэтому расчеты норм расхода тампонажных материалов и обсадных труб можно объединить.
Пути сокращения расхода обсадных, труб за счет более широкого использования различных тампонажных материалов можно рассматривать только с учетом экономической целесообразности использования того или иного тампонажного материала в определенных условиях проведения буровых работ.
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Расход породоразрушающего инструмента (коронок, долот, расширителей) зависит от физико-механических свойств (твердости, абразивности, трещиноватости и др.) горных пород, технологии бурения, условий работы породораэрушающего инструмента (охлаждения, вибрации и др.) и других геолого-технических и организационных факторов, определяющих износ породоразрушающих инструментов при бурении, хранении и перевозке.
Производственные нормы расхода породоразрушающего инструмента используются при расчете текущей потребности (по номенклатуре и количеству) для буровых бригад и на планируемый период в специфицированной номенклатуре для партии (экспедиции) на бурение скважин в конкретных геолого-технических и организационных условиях. Эти нормы выражаются в натуральных единицах (число коронок или долот), необходимых для бурения единицы глубины скважины (шт/м) или в массовом количестве заплавленных в инструмент режущих элементов, отнесенных к единице глубины скважины (карат/м, кг/м и др.). Производственные нормы расхода твердосплавных коронок иногда выражают через полную массу коронок, списанных на объем бурения, однако это допустимо для однотипных по конструкции коронок.
Единые производственные нормы расхода алмазного породоразрушающего инструмента разрабатываются и пересматриваются на основе разработанной ВИТРом отраслевой системы учета и анализа работоспособности алмазного породоразрушающего инструмента и экспериментальных иссследований влияния нормообразующих факторов на износ инет румента при бурении [ 18].
Единая система учета и анализа работоспособности алмазного породоразрушающего инструмента, основанная на разработанном ВИТРом ’’Ру-
ководстве по сбору и учету работоспособности алмазного породоразру- { тающего инструмента” (Л., 1981 г.), определяет перечень учитываемых показателей отчетности на различных уровнях управления, регламентирует порядок и сроки представления и обработки информации.
В основу предложенной системы отчетной документации положены следующие принципы:
дифференциация документов по уровням управления;
постоянное укрупнение отчетных показателей для передачи на каждый последующий уровень минимально необходимого объема информации;
возможность проведения анализа отработки алмазного инструмента как непосредственно на местах, так и в целом по отрасли.
Система учета и анализа включает в себя следующие формы отчетных документов.
Ведомость отработки алмазной коронки содержит общие результаты отработки коронки и характеристику геолого-технических условий бурения.
Накопительная ведомость результатов отработки алмазных коронок включает данные по каждой коронке, сгруппированные по типоразмерам инструмента.
Сведения по отработке алмазного инструмента включают данные о работоспособности коронок каждого типоразмера, объединенные по группам инструмента: однослойные коронки с природными алмазами, импрегнированные с природными алмазами, однослойные с синтетическими алмазами, импрегнированные с синтетическими алмазами, коронки для бурения со съемным керноприемником.
Карточка оперативного учета работы коронки содержит результаты отработки коронки, ее техническую характеристику и сведения о применяемом оборудовании и геол ого-технических условиях.
Проведенные ВИТРом исследования и анализ данных, полученный по единой системе учета работоспособности алмазного породоразрушающего инструмента, позволили разработать научно обоснованные прогрессивные нормы расхода алмазного породоразрушающего инструмента. В основу разработки этих норм положены следующие нормообразующие факторы: прочность горных пород (категория по буримости, абразивность и динамическая прочность); трещиноватость пород; структурнотекстурные особенности пород; диаметр применяемого инструмента; глубина бурения; угол наклона скважины.
Для формирования норм расхода алмазов принят смешанный способ расчета; по отчетно-статистическим данным о фактическом расходе алмазов выявлены основные закономерности изменения этого показателя в зависимости от главных нормообразующих факторов, затем па основе выявленных зависимостей и данных экспериментальных исследований рассчитываются производственные нормы расхода алмазов.
По результатам обработки данных на ЭВМ методами группового учета аргументов, наименьших квадратов и дисперсионного анализа полу-
чены зависимости расхода алмазов от ряда факторов (рис. 9—11). Эти зависимости показывают пути сокращения расхода алмазов: при бурении пород высоких категорий по буримости коронками, армированными природными алмазами, целесообразно максимальное использование коронок малых диаметров, при проходке сильнотрещиноватых и перемежающихся по твердости пород особое внимание следует уделять подбору рациональных типов коронок.
Дифференцированная система учета работоспособности инструмента и анализ результатов, полученных при отработке данных математическими методами с использованием вычислительной техники, обеспечивают научную основу нормирования расхода алмазов при бурении.
При разработке производственных норм расхода твердосплавных коронок (долот) используются результаты опытно-экспериментальных исследований технологии бурения и рекомендации по оптимальной отработке коронок по критерию максимума рейсовой скорости (или минимума стоимости 1 м) при соблюдении качества бурения скважин (выход керна и его вещественный состав, искривление скважин и др.). В результате этих исследований для коронок каждого типоразмера должны быть известны средние величины проходки на коронку в различных породах при соблюдении рациональной для конкретных условий технологии бурения.
Если проходка за рейс меньше величины проходки на коронку, то обосновывается оптимальная длина рейса, обеспечивающая наиболее полную отработку коронок в различных породах.
При отсутствии экспериментальных данных для разработки производственных норм расхода коронок (долот) можно пользоваться отчетно-статистическим методом, основанным на специфицированном (по типоразмерам) учете коронок и долот при их отпуске со склада и списании на пробуренный метраж. Для этого в буровом журнале после каждого рейса указываются тип и диаметр твердосплавной коронки, проходка за рейс, интервал глубины и условия бурения в данном рейсе, наименование пород, категория по буримости и др. Условия бурения следует уточнять по геологической документации скважин. Результаты отработки коронок по пробуренным скважинам систематизируются в ведомости. Пример регистрации результатов отработки коронок приведен в табл. 16.
В качестве нормообразующих факторов, влияющих на расход коронок (долот), в этой ведомости указаны разновидности пород, их категория по буримости и вид промывочной жидкости. В табл. 16 приведена усредненная категория пород по буримости или интервал значений категорий, если различие в величине проходки на коронку для соседних категорий не превышает 20 %.
Нормы расхода коронок (долот) рассчитываются на основе анализа и обобщения ведомостей отработки коронок (см. табл. 16) за предшествующий год или несколько лет с учетом снижения расхода за счет мероприятий, улучшающих отработку коронок, хранение и т.д.
q, кар/м
^,кар/м
1,8 -
1,8 -
1Л -
1А
0,6
0,6
92
92
О
И ИГ Ж Л I Л ШК
Рис. 9. Графики зависимости расхода природных алмазов q от категории пород по буримости К при бурении монолитных и слаботрещиноватых, не перемежающихся по твердости пород коронками различных диаметров:
2-2
/-2
г-1
ЯК
Рис. 10. Графики природных алмазов
И ИГ W
Г — 46 мм; 2 — 59 мм; 3 — 16 мм
^,кар/м .
1Л "
1,2
1
98
96
94
92
0,1
К
зависимости расхода q от категории пород
по буримости, перемежаемости и трещиноватости К при бурении коронками диамет- ;
ром 59 мм:
1—1 — монолитные и слаботрещиноватые, однородные; 2—1 — монолитные н слабо- / трещиноватые, перемежающиеся по твердости; 1—2 — сильнотрещиноватые, однородные; 2—2 — сильнотрещиноватые, перемежающиеся по твердости
Рис. 11. Графики зависимости расхода синтетических алмазов в коронках диаметром 76 мм при бурении монолитных слаботрещиноватых (Г) и сильнотрещиноватых (2) пород
Таблица 16
Результаты отработки коронок (долот) по бригаде
Скважина №
Глубина скважины 585 м
Угол наклона скважины 90
Тип бурильных труб М3 50
S1 а Л
Разновидности (комплексы) пород
S о 5 » В О 1 О S 8 Я о
io S 2 « 2 *
О &
: § Л Д
S S 6 2 1 X 5 К *
К
2
X р §
2 о о в»-' а.
Л 6 & 5 g ill
112
Суглинки,
I-TV
М-5
10
1
Глинистый
пески
СМ-4
15
5
раствор
Алевролиты
V-VI
СМ-3
25
6
Валунно-галеч-
IX
СМ-4
10
12
ные отложения
СА—3
5
7
Мергель
V-VI
СМ-4
70
9
93
Известняк
VII-VUI
СА4
100
45
Песчаник
VII-VIII
СА-4
220
60
76
Песчаник мелко-
IX
СА-4
90
70
Вода
зернистый
Рудная зона
IX
СА-3
30
20
Песчаник
VII-VIII
СМ-3
10
3
Таблица 17
Сводная таблица для формирования норм расхода породе разрушающих инструментов
Тип скважины - вертикальная, участок № 1
Глубина типовой скважины 600 м
Угол наклона 90°
Тип бурильных труб МЗ-50
Вид промывочной жидкости
Породы
Усредненная катего- рия пород по буримости
Характеристика коронки (долота)
Объем бурения по всем скважинам, м
Число израсходован- ных ко- ронок по всем скважинам, шт.
Норма расхода коронок (долот)
Диаметр, мм
Тип
Масса, кг
(гр- 7: :гр. 6), шт/м
(гр. 5 х х гр. 7: :гр. 6), кг/м
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Алевролиты Известняки Песчаники
5,5
7,5 9,0
112
93
76
СМ-3 СА4 СА4
0,19 0,72
0,56
95 590 350
24
250
270
0,25
0,42
0,77
0,048
0,302
0,431
Результаты анализа и обобщения сводятся в табл. 17, нормы расхода определяются для каждого типоразмера коронок и агрегируются по диаметрам (гр. 3), типам (гр. 4) или в целом для всех коронок. Расход коронок можно измерять в штуках (гр. 7) или в массовых единицах твердого сплава (гр. 5), заплавленных в коронки.
Нормы расхода коронрк (долот) определяются делением числа израсходованных коронок (гр. 7) или массы твердых сплавов (гр. 5) на объем бурения по разновидностям пород (гр. 6).
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА БУРИЛЬНЫХ ТРУБ
Бурильные трубы предназначены для бурения скважин вращательным способом. В зависимости от назначения они подразделяются на типораз
меры по материалам, из которых изготовлены, по диаметрам, типам соединений, толщине стенок, а также по конструктивным особенностям (так, при бурении с гидротранспортом керна применяются двойные бу
рильные колонны, состоящие из концентрически расположенных труб, для бурения снарядами ССК применяется гладкоствольная колонна труб снаружи и внутри). Бурильные трубы каждого вида имеют опреде
ленную область применения. Так, трубы ниппельного соединения предназначены для бурения скважин породоразрушающим инструментом малого диаметра, легкосплавные трубы рекомендуются только для бурения алмазными коронками ближайшего к ним диаметра и т.д.
Расход бурильных труб и их соединений зависит от глубины скважин,
времени их бурения, абразивных свойств горных пород и промывочной жидкости, угла наклона скважины, режима бурения и других геологотехнических и организационных факторов, обусловливающих износ бурильных труб, условия их эксплуатации, ремонта, хранения, а также учета отработки труб, порядка их списания и т.д.
Производственная норма расхода бурильных труб определяет необходимое число труб и соединений каждого типосорторазмера для бурения
единицы длины интервала скважины в планируемых геолого-техничес
ких и организационных условиях.
Поскольку бурильные трубы изнашиваются постепенно в процессе бурения, наиболее приемлемым измерителем производственных норм расхода является единица измерения объема буровых работ (1м, 1 тыс. м).
Производственные нормы расхода бурильных труб разрабатываются опытно-экспериментальным и отчетно-статистическим методами. Для реализации первого метода организуются наблюдения за износом комплектов труб с целью определения среднего времени наработки бурильных труб (соединений) до предельного износа. Вторым методом эти нормы разрабатываются на основе накопления из первичной отчетности (или специальных форм) данных о выбраковке изношенных бурильных труб и их соединений.
Таблица 18
расчет условного износа бурильных труб для глубокого разведочного бурения
h 6 S
CU У о >» i |
55 3 2 а § | S х Я §
3 1
си
2 о
X
1 & $
8 О 5
S 3
Е s
h
Забой, м
5 О
О си в
1 =
си
1 5
Условный износ бурильных труб
9 S
S ed § g
cd в си
си
8 2
2 2
* i
о си
§ ь
& X
= 8
a 8
S
-5* S
2 си
X &
th
У * S
S 8
S- ° So
ш
S х х ю
Нормирование расхода бурильных труб в глубоком разведочном бурении на нефть и газ для роторного бурения базируется на условном износе, исчисляемом при эксплуатации коротких комплектов труб длиной 250 м. Расход бурильных труб определяется как сумма условных износов каждого комплекта труб, работающих в данном интервале скважины.
Условный износ по каждому комплекту труб 5 определяется по формуле
S — LKC^a,(23)
где L — глубина скважины, пробуренной комплектом труб в данном интервале; К — коэффициент глубины для каждого интервала (м): 0 -^ -г 250 — 1,25; 250 4- 500 — 1,5; 500-г 750 — 1,75 ит.д.; Сб - коэффициент буримости для данного района, определяемый из условий механической скорости (9,72 м/ч) и механической скорости для данного района на планируемый год; а — условный расход труб, равный 0,323 кг на один пробуренный метр в интервале 0—250 м при коэффициенте буримости Сб = 1.
Сумма условных износов по всем скважинам, намеченным к бурению в планируемом году, составляет плановый износ бурильных труб.
Условный износ бурильных труб для глубокого разведочного бурения (роторного) рассчитывается по форме, приведенной в табл. 18.
Данный метод не нашел широкого применения из-за несоответствия условного износа реальному физическому износу бурильных труб. В настоящее время расход таких труб в глубоком разведочном бурении нормируется по уровню фактического удельного расхода за прошлый период. Расход бурильных труб при турбинном способе бурения рекомендуется определять через наработку последних по числу свинчиваний и развинчиваний [20] .
Анализ отработки данных труб показывает, что основная причина выбраковки труб — износ резьбовых соединений. Износ труб до крити-
веского состояния крайне редок и им, следовательно, можно пренебречь. Основным показателем износа бурильных труб при турбинном бурениз будет процесс спуско-подьемов, а точнее свинчивание и развинчивание бурильных труб, поскольку они являются основной причиной ИЗНОС! последних.
Наработку бурильных труб в турбинном бурении можно определять через число свинчиваний и развинчиваний. Условная наработка при этом составит
п
Л = 2 5 L, Ц, п- 1 п где Е L, — суммарная глубина всех рейсов спуска инструмента за вре- / = 1 мя бурения скважины, м; п — число рейсов спуска инструментов; / — длина свечи, м.
При хорошо налаженном месячном учете списания бурильных труб предложенный метод может быть использован для нормирования расхода этих труб в турбинном бурении.
Зависимость между глубиной скважины и числом рейсов определяется выражением [20]
L=hv^,(24)-'
где L — глубина скважины, м; п — число рейсов на скважину; h v — средняя величина проходки на долото при первом рейсе; с — степенной коэффициент, изменяющийся в пределах 0,40 -г 0,65.;
Показатель с в основном определяется средней проходкой на долото,; следовательно, для каждой площади (или региона) можно строить зави-; симость (24) и ежегодно ее корректировать.1
Суммарную глубину всех рейсов можно выразить уравнением [20] п
2 Li =Lnl(c+l).(25)
i = I
(26)(26)Тогда величина наработки будет определяться по формуле
(26)
(26)
А = 2Ln/(c + 1)Z.
Использование этого метода нормирования расхода бурильных труб ! при турбинном бурении позволит учесть условия бурения, работы буриль-1 ных труб и повысит обоснованность норм. ;
Для разведочного бурения характерен повышенный износ самих; бурильных труб, а не только резьбовых соединений. Для разработки' производственных норм расхода данных труб рекомендуется опытно-’ экспериментальный метод, который сводится к маркировке труб, ocy-J ществляемой при их комплектации в УПТОКе или ЦРММ, и фиксации i
Таблица 19
Зависимость предельной величины износа бурильных труб и муфт от вх номинального диаметра
Номинальный диаметр, мм
Предельная величина наружного диаметра, мм
Бурильные трубы
Муфты
Бурильные трубы
Муфты
42
57
40
49 '
50
65
47,5
57
63,5
83
60,5
72
условий отработки в буровом журнале бригадой. Окончательная обработка материалов осуществляется технологической службой партии (экспедиции). Затраты на экспериментальные работы несомненно окупятся информацией об износе труб, которая необходима не только для совершенствования хозрасчета и внедрения режима экономии, но и для оптимизации технологии бурения и разработки мероприятий по улучшению конструкции трубы. Аналогично можно организовать наблюдения за износом резьбовых соединений, используя те же методы обработки данных, что и для бурильных труб.
При разработке норм расхода опытно-экспериментальным методом необходимо исходить из предельного износа бурильных труб и соединений, устанавливаемого на основе ’’Инструкции по эксплуатации геологоразведочных бурильных колонн” (М., СКВ НПО ’’Геотехника”, 1984). За предельный износ трубы и муфты принимается минимальная (предельная) величина наружного диаметра, при котором труба (муфта) снимается с работы. Предельная величина диаметра бурильных труб и муфт определена из условий их безаварийной работы (табл. 19).
Износ замков характеризуется как предельным значением толщины стенки муфты у опорного торца, так и износом замковой резьбы, т.е. предельным числом оборотов, необходимых для полного свинчивания деталей замка (табл. 20).
Для определения среднего времени работы бурильной трубы до предельного износа из новых труб применяемых типоразмеров выбирают экспериментальные комплекты по 10 шт. в каждом. Трубы в комплектах маркируются и комплекты распределяются по бригадам, работающим в разных типовых геолого-технических условиях (глубина и угол наклона скважины, средняя категория пород, соотношение способов бурения).
Типовые условия характеризуются одинаковыми глубинами скважин, углами наклона, средней категорией пород по буримости, соотношением способов бурения и другими факторами, влияющими на износ бурильных труб.
Таблица 20
Предельные состояния по износу замков
Диамитр трубы, мм
Толщина стенки муфты у опорного конца, мм
Предельное число оборотов для полного свинчивания
42
2
2,5
50
2
2,5
63,5
2,5
2,5
Наблюдения за отработкой экспериментальных труб организуются силами опытно-методических партий новой техники с привлечением буровых бригад. Отработка экспериментальных , труб проводится следующим образом. Маркированные трубы распределяют по колонне бурильных труб равномерно. Число труб А, после которых устанавливают маркированную трубу, определяется по формуле
N= (L — гй тр) ((п—1)1 тр,(27)
где L — глубина скважины; и — число маркированных труб; / тр — длина бурильной трубы.
В свечу включается не больше одной маркированной трубы, муфты и замка, которые для удобства контроля за износом устанавливаются в нижней части свечи.
Для определения времени работы маркированной трубы в скважине необходимо фиксировать в буровом журнале момент пуска трубы в работу (дата, глубина скважины в этот момент) и снятия ее вследствие износа.
За фактическое время работы трубы в скважине принимается время бурения и других операций (спуско-подъемные, промывка и др.), в течение которых труба находилась в скважине.
Из буровых журналов время работы маркированных бурильных труб переносится в сводную ведомость (табл. 21). При этом выделяются группы скважин со сходными геолого-техническими условиями бурения. Анализ данных, приведенных в последней графе таблицы, позволит определить влияние этого фактора на износ бурильных труб.
По данным сводной ведомости определяется среднее время работы бурильных труб до предельного износа, которое называется нормативным техническим ресурсом работы бурильных труб в типовых условиях и рассчитывается по формуле
i =1119430
t = -= зо= 3981 * 4000 ч,
где m - число отработанных маркированных труб по всем бригадам; t, - фактическое время работы Лй трубы до предельного износа (время собственно бурения).
Производственная норма расхода бурильных труб НL (кг/м) определяется для типовых геолого-технических условий бурения скважин и ти-,
(28)(28)повой технологии (сходство геологического разреза, способов бурения, типов породоразрушающих инструментов и др.) по формуле
(28)
(28)
HL = TqTpl(W),
где Т — нормативное время бурения типовой скважины, ч; 9тр — масса 1 м применяемых бурильных труб; t — нормативный технический ресурс бурильных труб применительно к типовым условиям,, ч; К — коэффициент, учитывающий перевыполнение норм выработки в среднем по партии (экспедиции).
Производственная норма расхода соединений бурильных труб (муфт, замков) H*L (шт/м) рассчитывается по формуле
H'L = Tn! (2tl К),
где п - число соединений, приходящихся на 1 свечу; / - длина свечи; t — нормативный технический ресурс замков (муфт), ч.
При накоплении достаточных данных по обработке бурильных труб и их соединений нормы расхода целесообразно дифференцировать по категориям пород по буримости и интервалам глубин скважин для каждого способа бурения.
Пример. Исходные данные для расчета следующие:
скважины глубиной 1000 м, вертикальные, пробуренные твердосплавно-алмазным способом;
бурильные трубы муфто-замкового соединения диаметром 50 мм;
свечи длиной 18 м (4 бурильные трубы, 1 замок, 3 муфты) ;
нормативный технический ресурс бурильных труб, замков, муфт для скважины глубиной 1000 м - 4 000 ч; масса 1 м бурильной трубы - 4,7 кг.
Норму расхода бурильных труб определяем по формуле (28)
1100'4,7
Я1000 ~ 2 • 4000~ 0,646 кг/м’
где 1100 ч - нормативное время бурения типовой скважины; 4000 ч - нормативный технический ресурс бурильных труб.
Норму расхода замков рассчитаем по формуле (29)
1100-1
ЯЮ00 " 2 • 4000 • 18= 0,0076 шт/м.
Норма расхода муфт
„1100-3
^000 - "2 • 4000 • 18= 0,0229 ип/м.
Для разработки норм расхода бурильных труб отчетно-статистическим методом наблюдения за маркированными трубами не проводятся, однако необходимо организовать сбор статистических данных по отработке бурильных труб.
- масса 1 м бурильных труб.- масса 1 м бурильных труб.
- масса 1 м бурильных труб.
- масса 1 м бурильных труб.
5 8 § S и
U В § " S ев О О 0 ч
О к
•е S
w/xm 7-^
\гг -dx х
"OL^ooi_u.dJ
х i I-dj х I г-dj
\ ^
00
о о
о
еч
О с?
§ !
w/xm Ч—__
\ гг -dx x
, ._ оо1.оо!_ог ,dj с г i "di x ог -dx
о о о
о о о
to
н
w/xx ‘ / . ,
V гг -dx x "
OOI • OOI. .
1 x L *<Ux 61 edx
СП
1 °*
о OS о
о
о
% ‘иионииДеяв эинэжинэ эояонвкт
d d
о еч
2
Я О X
О
i
1
е
3
, I £ dx \ w/xm* ]
\ я dx /
d
Os
о о
о
о о
А 0 X 1
w/хш ‘ /—£-^_\ ( 6 "dx у
О d
о о
о
еч
о о
о
to
w/jx ‘ L£_2?£_\
\ „b x v "dx у
O'
еч Os о о
оо СП о
S to
н 3
I ь
<о 3 3 я 0 5
5
3 е S
•xm ‘эинэИЛд ей
qo
О V) M
СП
S 2
МП СП
5
5
3
0
®
§ О. ев э
Ж
оо
W
•xm
SO
in 1 Th
Os
тГ СЧ
so
•xm ‘xedg
2
V) 1 1
v>
1 1
1
•xm *олээд
X
О <П SO M ^ H
in
2
MHBjHdg
H ri cn
энидХил оп ниженнэ omXdj
О о
2
0 ь
0 н
S
о о
о
р
0
S
Продолжение табл. 22
Данные по износу бурильных труб в различных геолого-технических условиях приводятся в сводной ведомости (табл. 22). Данную форму можно заполнять и по действующей отчетности при условии отражения в буровых журналах результатов отбраковки бурильных труб и их соединений.
Для анализа воздействия различных факторов на расход бурильных труб в сводной ведомости для каждой группы скважин (по глубине и бригадам) необходимо указать среднюю категорию пород по буримости, среднюю глубину скважины и процентные соотношения способов бурения в общем объеме.
При формировании норм расхода бурильных труб учитываются мероприятия по снижению их расхода за счет сокращения аварий, упрочнения поверхности бурильных труб и пр. При этом производственная норма расхода должна быть меньше расчетной на величину, соответствующую плановому снижению за счет внедрения мероприятий. Так, например, при планировании снижения аварий на 10 % расчетная норма расхода должна быть снижена на 10 % от расхода труб.
Действующая инструкция по эксплуатации геологоразведочных бурильных колонн рекомендует формы для наблюдения за износом бурильных труб и определения их ресурса в конкретных условия^. Однако при этом не предусматривается выявление зависимости износа от геолого-технических условий, которые можно было бы использовать для обоснования значений нормообразующих факторов и соответствующих норм расхода.
ЗЛ. НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА БУРИЛЬНЫХ ТРУБ
ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН СНАРЯДАМИ СО СЪЕМНЫМИ КЕРНОПРИЕМНИКАМИ
В последнее время расчет сводно-плановых норм расхода бурильных труб предусматривает необходимость учета прогрессивных способов бурения, обеспечивающих повышение скорости бурения и при прочих равных условиях сокращение времени работы бурильной колонны, а значит, и ее износа. Следует отметить, что увеличение скорости не всегда в прямой зависимости снижает износ бурильных труб, так как обычно сопровождается форсированием параметров режима бурения, что приводит к повышенному износу труб. Единственным подходом к учету прогрессивных способов бурения в этих условиях является раздельное нормирование расхода бурильных труб. Нормирование расхода труб различного типоразмера по единому (’’валовому”) показателю поставило организации в условия, когда стал невыгодным прогрессивный способ бурения разведочных скважин с применением снарядов со съемными керноприемниками (комплексы КССК и ССК), которые оснащены более тяжелыми бурильными трубами.
Из-за отсутствия нормативов расхода бурильных труб для различных способов бурения невозможно также с достаточной точностью выявить более экономичный способ.
В настоящее время реализация раздельного нормирования расхода бурильных труб на отраслевом уровне возможна лишь для комплексов КССК и для труб, используемых при бурении с гидротранспортом керна, которые отрабатываются комплектами. Выделение нормативов раздельно для алмазного, твердосплавного и других способов затруднительно, так как они используются, как правило, в комплексе и результат отработки (ресурс) по способам в первичной документации не отражается.
ВИЭМСом разработаны нормативы и инструкции расчета норм для бурильных труб комплексов КССК и обычных бурильных труб геологоразведочного сортамента. В методике разработки производственных норм расхода предусмотрено экспериментальное определение технического ресурса бурильных труб с учетом способа и геолого-технических условий бурения скважин.
При разработке инструкций по расчету сводно-плановых норм расхода бурильных труб предполагалось также получить нормативы для таких нормообразующих факторов, численные значения которых можно было бы определять для планируемого периода. Таким нормативам можно придать стабильный характер, что позволило бы отказаться от существующей практики нормирования по отчетным данным. Трудности разработки подобных нормативов обусловлены отсутствием соответствующей информации о работе бурильных труб в фиксированных условиях. Поэтому был использован корреляционно-регрессионный анализ. Для этого устанавливают регрессионные зависимости удельного расхода бурильных труб (кг/м) от двух факторов: глубины скважины и средней категории пород по буримости. При отсутствии данных о категории пород использовался показатель механической скорости (из производственной отчетности) .
Статистические данные, характеризующие результаты отработки комплексов КССК и ССК, обработаны на ЭВМ и установлены корреляционные зависимости удельного расхода бурильных труб от глубины скважины и средней категории горных пород по буримости (рис. 12). . Регрессионные уравнения для удельного износа У (кг/м) бурильных труб КССК (ССК) в зависимости от глубины Хх и средней категории по буримости Х2 следующие:
У= 1,3537 + 0,00144х,;(30)
У = — 0,2331 + 0,4238х2 ,(31)
где Хх изменялось от 500 до 1500 м, а Х2 - от категории 5,5 до 9,7.
Коэффициент корреляции равен 0,35 для зависимости У = /№) при критическом значении 0,256 для и> 100 и доверительной вероятности 0,995; для у = ЦХ2) коэффициент корреляции 0,44 при том же критическом значении. Это свидетельствует о достаточно значимой зависимости.
В зависимости
У=-1,0531 +0,0011^!+0,3764,Г2(32)
Рис. 12. График зависимости износа бурильных труб:
а - от средней глубины скважин; б - от средней категории пород
коэффициент корреляции для Xt равен 0,34, для Х2 равен 0,44.
При разработке нормативов расхода бурильных труб геологоразведочного сортамента возникли определенные трудности из-за более ’’зашумленной” информации, чем в случае с бурильными трубами КССК. Для построения моделей использовались материалы по сводно-плановому нормирований расхода труб за последние 2—3 года, в которых расход приводится в целом для колонкового бурения (включая гидрогеологическое) и не дифференцируется по типоразмерам труб, не указана средняя категория пород по буримости, средняя глубина скважин дана в целом по объединению. В результате показатели расхода ’’размыты” по области определения нормообразующих факторов, градации изменения которых также незначительны.
С целью выделения показателей расхода труб на бурение твердых полезных ископаемых построены зависимости удельного расхода бурильных труб от доли объема бурения на твердые полезные ископаемые в общем объеме. Получены удовлетворительные зависимости роста удельного расхода с увеличением объема бурения на твердые полезные ископаемые.
В соответствии с этой зависимостью из общего удельного расхода исключался расход, пропорциональный объему бурения гидрогеологических скважин.
’’Очищенные" таким способом данные (показатели удельного расхода) были нанесены на числовую ось и на ней отчетливо выделились три группы (класса) показателей, которые, очевидно, отражали типовые условия, характеризующие эксплуатацию и расход бурильных труб (рис. 13).
Среднее значение показателя расхода принято за эталонный расход, который составил 0,8 кг/м при глубине скважин около 300 м (принято 300 м).
Регрессионные уравнения для удельного износа бурильных труб геологоразведочного сортамента в зависимости от глубины скважин Хх и средней механической скорости бурения Х2 следующие:
У = 0,7120 ± 0,00197^; (33)
Группы по показателям расхода
Среднее значение
2-я выборка
1-я выборка
0.2 ОЛ 0,60,811,2 1Л 1,6 у,кг/м
Рйс. 13. Распределение показателей расхода бурильных труб по Мингео СССР
(34)(34)(35)(35)У= 1,2493-0,1642^;
(34)
(34)
(35)
(35)
Y = 0,9748 + 0,0016^ - 0,1298Х2,
где Хх изменялось от 20 до 750 м, а Х2 — от 0,6 до 6 м/ч.
Коэффициенты корреляции составляли 0,38 и 0,39 при критическом значении 0,256.
Полученные уравнения использованы для расчета поправочных коэффициентов к удельному расходу бурильных труб в эталонных условиях. За эталонные условия принято бурение в породах VII категории по буримости скважин глубиной 800 м (для КССК или ССК) и 300 м для остальных скважин, проходимых при поисках и разведке твердых полезных, ископаемых.
Поправочные коэффициенты рассчитывались для различных глубин
скважин и категорий горных пород по буримости. Для глубин свыше 1500 м коэффициенты получены экстраполяцией, так как уравнения
регрессий для этих данных, вообще говоря, не действуют. Поскольку
уравнения выбраны линейными, то при экстраполяции коэффициенты
для глубины увеличены с учетом нелинейного роста износа бурильных J
труб после глубин свыше 1200-1500 м. О нелинейном износе свидетельст
вуют отдельные данные по отработке труб при бурении скважин в Норильской экспедиции и ПГО ’’Укрюжгеология”. Сопоставление расчетных и уточненных поправочных коэффициентов показано на рис. 14. При установлении градаций изменения поправочных коэффициентов учитывалась ошибка регрессии. Разрыв между соседними значениями нормативов больше ошибки регрессии.
Так, расход бурильных труб при глубине 300 м составляет с учетом ошибки регрессии от 1,195 до 1,411 при среднем значении 1,303 кг/м, а при глубине 500 м от 1,517 до 1,877 при среднем значении 1,697 кг/м,
т.е. верхняя и нижняя границы доверительных интервалов не пересекаются.
Полученные нормативы расхода бурильных труб и поправочные коэффициенты не учитывают всех факторов, влияющих на износ труб (угол наклона скважин, соо ношение способов бурения, типа промывоч-
+ Расчетные значения • Уточненные значения
Рис. 14. Сопоставление поправочных коэффициентов, рассчитанных по модели
и с учетом экспериментальных данных:
а — трубы бурильные геологоразведочного сортамента; б — трубы бурильные для бурения с комплексами КССК (ССК) ; в — для эталонных условий
ной жидкости). Для выявления степени влияния различных факторов и уточнения нормативов необходимо иметь в большом количестве достоверную информацию об износе труб в различных условиях. Такая инфо мация может быть получена экспериментальным путем при разработке производственных норм расхода бурильных труб. Разработать нормативы технического ресурса бурильных труб чрезвычайно сложно ввиду многообразия влияющих на износ факторов, зафиксировать которые и установить их влияние затруднительно из-за условий эксплуатации бурильной колонны и неточностей идентификации признаков, характеризующих условия бурения.
Как отмечалось выше, накопленный опыт бурения комплексами КССК и ССК показывает, что широкое внедрение указанного способа бурения скважин в практику буровых работ сдерживается в настоящее время отсутствием научно обоснованных методов нормирования расхода бурильных труб.
В состав комплексов КССК и ССК входят специальные гладкоствольные колонны бурильных труб с ниппельными или муфтово-ниппельными соединениями, которые поставляются и отрабатываются комплектами общей длиной 1200 и 2 000 м.
Комплектность отработки обусловливает необходимость выделения из общей потребности в бурильных трубах потребности в трубах для бурения снарядами со съемными керноприемниками.
При этом потребность в трубах для комплексов КССК и ССК должна рассчитываться исходя из нормы на комплектацию вновь вводимых буровых станков (комплексов КССК и ССК) и нормы на амортизацию бурильных труб.
Все вновь вводимые буровые станки для бурения скважин со съемными керноприемниками должны комплектоваться полными комплектами КССК и ССК.
7—673
Норма расхода бурильных труб на комплектацию Нк (т) в целом для геологической организации определяется исходя из годовой потребности труб Рк на комплектацию комплексов КССК и ССК и числа вновь вводимых буровых станков Nct для бурения со съемными керноприемниками по формуле
^к ~ ^к/^ст- (36)
Для определения количества вновь вводимых буровых станков (или комплексов КССК и ССК) следует прирост объема бурения со съемными керноприемниками в планируемом году разделить на среднюю годовую производительность в предшествующем году:
Wcr=(Qi-(22)/(12v), (37)
где Ci и С2 - соответственно объемы бурения комплексами КССК и ССК в планируемом и предшествующем годах, м; у — средняя по организации скорость бурения комплексами КССК и ССК в предшествующем году, м/ст.-мес.
В настоящее время комплексы КССК и ССК выпускаются трех типоразмеров (ССК 46, 5 9, 76; КССК 76) длиной 1000, 1200 и 2000 м. В связи с этим потребность в бурильных трубах на комплектацию определяется в такой последовательности. Исходя из средней глубины скважины в группе скважин (группировка скважин производится в соответствии с СУСН-1984 (вып. 5 ’’Разведочное бурение” 500; 800; 1200; 1500; 2000; 2500; 3000 м), выбирается комплекс соответствующего типоразмера. Масса выбранных комплексов умножается на их количество (число вновь вводимых буровых станков NCT) каждого типоразмера и полученные произведения суммируются, т.е. расчет осуществляется по формуле
п п
^к = 2 Л« = 2 Bi ^сн , (38) i = 1 i = 1
где PKi — потребность в бурильных трубах на комплектацию буровых станков комплексом z'-ro типоразмера; Bj — масса комплекса z'-ro типоразмера; Ncii — число вновь вводимых станков, использующих комплекс z'-ro типоразмера; и — число типоразмеров используемых комплексов.
В результате работы в скважинах бурильных труб происходит износ их стенок и соединительных резьб, который характеризует расход бурильных труб.
Износ бурильных труб зависит от геолого-технических условий работы комплекса. Основные факторы, влияющие на износ бурильных труб, — это глубина скважины, физико-механические свойства горных пород и буримость, которые оцениваются средней категорией буримости.
Условный износ бурильных труб по каждому комплексу КССК (ССК) для усредненной по глубине скважины для данного района работ рассчитывается по формуле
и- 8ООЭаКтаКбурЗ,
(39)(39)где э _ условный износ бурильных труб, равный 1,5 кг на один пробуренный метр для скважины глубиной 800 м и средней категории пород по буримости VII, для комплекса КССК-76 длиной 2000 м при средней массе 1 м бурильных труб 8,72 кг; а - поправочный коэффициент к условному износу бурильных труб (1,5 кг); он определяется как отношение массы 1 м бурильных труб для данного комплекса к средней массе 8,72 кг; ^гл — коэффициент глубины скважины; ^дур - коэффициент, зависящий от буримости горных пород; (3 — эмпирический коэффициент, учитывающий различия в условиях работы комплексов КССК и ССК; для КССК з = 1, для ССК 3 = 0,7.
(39)
(39)
Значения коэффициентов ^гл иАбур приведены ниже:
Средняя глубина
^гл
Средняя категория
Кбур
скважин, м
по буримости
0-600
0,8
V
0,4
601-800
1,0
VI
0, 6
801-1000
1,1
VII
1,0
1001-1200
1,2
VIII
1,2
1201-1400
1,3
DC
1,4
1401-1600
1,4
Хи выше
1,5
1601-1800
1,5
1801-2000
1,6
Свыше 2001
1,8
Суммарный износ труб равен произведению условного износа для усредненной по глубине скважины на общее число скважин, которое предстоит пробурить в планируемом году.
Для скважин, которые начаты бурением в предыдущем году, подсчитывается износ труб только на интервал проходки в планируемом году, т.е. из суммарного условного износа вычитается величина износа 51, пропорциональная завершенному объему бурением по скважинам, переходящим на планируемый год.
Для расчета S определяется средняя глубина скважин, не законченных бурением на конец предшествующего года,
Т = 0Цп, (40)
где Q* — завершенный объем бурения для скважин, переходящих на планируемый год, м; п — число скважин, начатых бурением в предшествующем году и переходящих на планируемый.
По формуле (39) для средней глубины скважин, не законченных бурением на конец года, рассчитывается условный износ бурильных труб, и далее по формуле (40) рассчитывается значение
(41)(41)Si = Йп,
(41)
(41)
Таблица 23
Техническая характеристика комплексов ССК и КССК
Тип комплекса
Масса 1 м, кг
Длина комплекса, м
Общая масса, т
ССК-46
4,5
1200
5,4
ССК-59
5,9
1200
7Д
ССК-76
7,7
1200
9,3
КССК-76
8,7
1200
10,5
КССК-76
8,7
2000
17,4
где Si — суммарный износ бурильных труб, пропорциональный завершенному объему бурения для скважин,, переходящих на планируемый год, кг; И' — условный износ бурильных труб для средней глубины скважин, не законченных бурением на конец года, кг.
Для определения производственной нормы расхода бурильных труб на амортизацию необходимо полученный суммарный условный износ бурильных труб разделить на планируемый объем (тыс. м).
Сводно-плановая норма расхода бурильных труб для комплексов КССК и ССК (табл. 23) определяется как частное от деления общей потребности в бурильных трубах Г, рассчитанной исходя из нормы на комплектацию вновь вводимых буровых станков и нормы на амортизацию бурильных труб, на запланированный объем бурения этими комплексами (тыс. м). Примеры расчета приведены в табл. 24 и 25.
В соответствии с Инструкцией потребность в бурильных трубах рассчитывается дифференцированно: для обычных бурильных труб для комплексов КССК и ССК. Это приведет к увеличению общей потребности и вызовет необходимость расчета дополнительной потребности, пример которого приведен в табл. 26.
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ИНСТРУМЕНТА
В настоящее время нормирование расхода технологического инструмента, такого, как колонковые трубы, переходники, элеваторы и др., базировалось на использовании удельных фактических расходов и автоматическом переносе их на планируемый год [ 20] .
Научно обоснованные нормы расхода технологического инструмента должны исходить из его работоспособности в различных геологических условиях и определяться его техническим ресурсом.
Под техническим ресурсом понимается наработка до отказа — события, заключающегося в нарушении работоспособности изделия, т.е. в нарушении состояния, при котором изделие способно выполнять заданные функции с параметрами инструмента, установленными техническими условиями [20].
Таблица 24
Расчет нормы расхода бурильных труб на комплектацию при бурении комплексами КССК и ССК на механическом колонковом
я
О г-s bi о и S 2 "
СИ О О О сп О О"
ООО^ОО1
О Тр■ СП SO1г-s
г- f сп нсп2
g
s К о U о
о
2 52 оюо
О О ОСП so1
тр Г- Г- СПСП«-<ГЦ
1-<ГЦ
5
S о
CQ
й о О сц о з
ОООО ООспел
000 ^001
Г-ОГ-СПSOOS OS1
ЮСПГЦСП
ах "5*
и сц
и з
222 сп 2®1—< 1—<
ОООоО~ -1
трОтрСПСПsoг-Г-1
SOтрГЦСП
t й
и
222so22
ОООSOСПso1
гцспсп
С
а
>
)
S8§ч8 ощ8|
аооооsososo9
ГЦ ГЦ—«СП§
8 §
s 5
ГЦ сп тр tz> so г-оо os о
S р
& а
а
К
! Sxsgl & & gs <1-3^ С и и 5 § § & * 5 Is S х 5 5 •> I
О О S х2«э g 3 й| Зя’^Р в
| S-Sssg. I 8.|
3 з!”а5 «?§„&§. s?^l§' РШ|?^1^^2^ S|2|a ^^hhs^s.|2.l! ^lii ВиИн^ !
Js g.s-8 8-114
o So «к SS №зи э^ю-Sk PS &
О Таблица25 w
Расчет нормы расхода труб бурильных на амортизацию при бурении комплексами КССК и ССК на механическом колонковом бурении по
на 19г.
(наименование организации)
Показатели
Номер строки
Всего
В том числе
ССК-46 (1200 м)
ССК-59 (1200 м)
ССК-76 (1200 м)
КССК-76 (1200 м)
КССК-76 (2000 м)
Объем бурения со съемными керноприемниками на планируемый год, м
1
38500
5000
6400
5 700
14000
7400
Число скважин
2
39
5
9
6
14
5
В том числе скважин, не законченных бурением на конец предшествующего года и переходящих на планируемый
2а
3
—
—
1
—
2
Средняя проектная глубина скважин, м
3
—
1000
711
1033
1000
1680
Средняя глубина скважин, не законченных бурением на конец предшествующего года и переходящих на планируемый, м
За
—
—
500
500
Масса 1 м бурильных труб, кг
4
—
4,5
5,9
7,7
8,7
8,7
Условный износ на 1 м бурения (для ССК)
Г 1,5 • стр. 4л
—-——— х 0,7, кг
L 8’72J
5
0,54
0,71
0,92
1,50
1,50
Коэффициент глубины
6
—
1,1
1,0
1,2
1,1
1,5
Коэффициент глубины для скважин, не законченных бурением на конец предшествующего года и переходящих на планируемый
6а
0,8
0,8
Усредненная категория пород по буримости
Коэффициент буримости
7
8
-
VIII
1,2
VIII
1,2
VIII
1,2
VIII|
1,2
VIII
1,2
Расход бурильных труб на одну скважину (800 • стр. 5 • стр. 6 • стр. 8), кг
9
-
570
680
1060
1584
2160
Расход бурильных труб на все скважины (стр. 2 • стр. 9), кг
10
48306
2850
6120
6360
22176
10800
В том числе на скважины, не законченные бурением на конец предшествующего года (стр. 2а • стр. 9а)
10а
ЗОН
—
707
—
2304
Потребность в бурильных трубах на пла- рируемый год (стр. 10 - стр. 10а), кг
11
45 295
2850
6120
5653
22176
8496
Расчетная норма расхода бурильных труб (стр. 11: стр. 1), кг/м
12
1,18
0,57
0,96
0,99
1,58
1,15
Снижение расхода бурильных труб за счет выполнения плана организационно-технических мероприятий по экономии материальных ресурсов,%
13
5
5
5
5
5
5
Норма расхода бурильных труб на амортизацию при бурении снарядами со съемными керноприемниками
стр. 12 • (100 — стр. 13)
L100- ■ J ’кг/м
14
1,12
0,54
0,91
0,94
1,5
1,09
Начальник НТО
(подпись)
(дата)
103
Таблица 26
Расчет дополнительной потребности в бурильных трубах
Показатели
Номер строки
Расчетные величины
Объем бурения на 1983 г., включая объем бурения с ССК и КССК, тыс. м
1
7559
Объем бурения с ССК и КССК на 1983 г., тыс. м
2
900
Число комплексов ССК и КССК, полученных в 1982 г.
3
115
Общая норма расхода бурильных труб на механическом колонковом бурении на 1983 г., т/1000 м
4
0,996
Норма расхода труб бурильных на амортизацию при бурении со съемными керноприемниками для эталонных условий, кг/м
5
2,08
Объем бурения со съемными керноприемниками на 1982 г., тыс. м
6
720
Скорость бурения в 1981 г., м/ст.-мес
7
429
Средняя масса одного комплекта, т
8
15,9
Объем бурения, который будет пробурен комплексами ССК и КССК, полученными в 1982 г., тыс. м
9
260,5.
Средняя глубина скважин, пробуренных комплексами в 1981-1982 гт., м
10
650
Объем бурения, исходяиз нормы на амортизацию, который можно выполнить 115 комплексами ССК и КССК / стр. 3 ■ стр. 8 \
"стр:5 ^.тыс-м
11
879,1
Объем бурения комплексами ССК и КССК, переходящий на 1983 г. (стр. 11 - стр. 9), тыс. м
12
618,6
Объем бурения на 1983 г., не обеспеченный комплексами ССК и КССК (стр. 2 - стр. 12) , тыс. м
13
281,4
Общая потребность в бурильных трубах (стр. 1 • стр. 4), т
14
7528,7
Потребное число комплексов на 1983 г. / стр. 13 \ \Т2 ; стр77у ’шт'
15
55
Потребность в комплексах ССК и КССК (стр. 8 • стр. 15), т
16
874,5
Потребность в бурильных трубах на объем бурения комплексами ССК и КССК по общей норме на механическое колонковое бурение (стр. 4 • стр. 13), т
17
280,3
Продолжение табл. 26
Показатели
Номер
Расчетные
строки
величины
Разница между общей потребностью в трубах и потребностью на ССК и КССК, определенной по общей норме расхода бурильных труб
18
7248,4
(стр. 14 - стр. 17), т
Потребность в обычных трубах и потребность в трубах для КССК, определенная по инструкции на 1983 г. (стр. 18 + стр. 16), т
19
8122,9
Наработка обычно измеряется во времени. Но учет просто времени работы различного технологического инструмента не всегда правомочен в оценке его технического ресурса. Необходимо учитывать и условия, при которых производится работа, и технологические режимы, которыми задаются при работе тем или иным технологическим инструментом. Одним из методов, учитывающих вышеперечисленные факторы, является разработка норм расхода материалов на основе трудоемкости работ. Этот метод может применяться для материалов, доля которых в стоимости материальных затрат невелика. Он может применяться также в случаях, когда геолого-технические условия бурения скважин и проходки горных выработок одинаковы для всех бригад и не меняются в течение длительного времени, а расход материалов прямо пропорционален времени выполнения технологических процессов, в которых эти материалы используются.
Метод разработки норм расхода материалов по трудоемкости заключается в следующем.
По сходным технологическим процессам, выполняемым в одинаковых горно-геологических условиях за определенный (базисный) период, по данным статистических, бухгалтерских и производственных отчетов или из хозрасчетной документации бригад выбираются показатели расхода данного вида материала и определяется нормативная трудоемкость выполненной работы.
Технологические процессы и горно-геологические условия считаются сходными, если применяются одинаковые конструкции скважин, оборудование, технология бурения, а геологический разрез характеризуется свойствами, одинаково влияющими на износ и расход материалов.
Базисный период, за который анализируется расход материалов, должен быть достаточно емким по расходу материалов и выполненной работе. Целесообразно взять несколько периодов, например по полгода, и рассчитать по ним нормы расхода одного и того же материала. Если они отличаются друг от друга не более чем на 20 %, то выборки можно
считать представительными. Если различие больше, то следует выявить^ причины отклонений, например, могут быть различия в технологии, горногеологических условиях или недостаточно продолжительный период вре< мени. Чтобы уменьшить разброс в нормах, следует выделить более одно- родные условия или увеличить анализируемый период.^
При определении расхода материалов не учитываются потери, вызванные нарушением технологии работ или организационными недостатками.- Нормативная трудоемкость определяется по действующим нормам (ЕНВ,: местные нормы). В расчет принимается время, в течение которого расходуется материал, например, для колонковых труб — время чистого бурения.
Расчеты норм можно проводить по следующей схеме.
Определяют общий объем выполненных работ
п
А = Б А( , i = 1
где А — общий объем выполненных работ; п — число видов работ; А{ — объем i-й работы по трудоемкости.
Рассчитывают общее нормативное время Г, необходимое для выполнения объема работ А, и среднее нормативное время Гср для выполнения единицы объема работы А{:
Пу
T=Axtx*Altl*...*Antn= Ъ Aitr, Гср=5- , 1=1
где t{ - нормативное время для выполнения единицы объема работы в зависимости от трудоемкости.
Определяют норматив расхода материала Ид на единицу нормативного времени
По=Р:Т,
где Р - расход материала, который имел место при выполнении объема работ А.
Устанавливают нормативы расхода материала на выполнение единицы объема работ А{ в зависимости от трудоемкости
^ =«о^ •
Используя нормативы расхода материалов и учитывая улучшение технологического процесса, мероприятия по экономии материальных ресурсов и тд., рассчитывают нормы расхода материалов Н
Я = 0,0Ц- (100-MX,- ,.(42)
Таблица 27
Расчет производственных норм расхода колонковых труб по Северному участку Южной партии
Катего-
Объем
Норма
Общее
Расход
Средний
Норма-
Экономия
Норма
рия по-
буре-
време- 1
время
колой-
расход
тив рас-
за счет ме-
расхода
[гр. 7 х
род по
НИЯ,
ни на
(гр. 2 х
ковых
колой-
хода
роприятий
бури-
м
1 м про-
х гр. 3),
труб,
ковых
(итог
по умень-
х (100 -
мости
ходки, ч
ч
м
труб / итог \ итог гр. 5\ гр. 4 у м/ч
гр. 6 X X гр. 3), м/м
шеиию расхода колонковых труб, %
- гр. 8) : :100], м/м
1
2
3
4
5
6
7
8
9
III
205
0,38
77,9
—
0,013
5
0,012
IV
600
0,45
270,0
—
0,016
5
0,015
V
1015
0,60
609,0
—
—
0,021
5
0,20
VI
2017
0,75
1512,75
—
—
0,026
5
0,025
VII
1210
0,98
1185,80
—
0,034
5
0,032
МП
998
1,29
1287,42
—
—
0,045
5
0,043
Итого
| 6045
0,818
4942,87
175
0,035
-
-
-
где М - снижение расхода материалов за счет совершенствования технологии и др., %; Kj - поправочный коэффициент на отклонения от нормализованных условий, определяется опытным методом.
Пример расчета норм расхода колонковых труб с использованием отчетно-статистических данных приведен в табл. 27. Необходимо установить нормативы и нормы расхода колонковых труб диаметром 76 мм на механическом вращательном бурении с поверхности земли буровыми установками УКБ-500С в интервале 0-100 м с применением коронок, армированных твердыми сплавами.
Фактический объем бурения — 6045 м, в том числе по категориям пород по буримости: III — 205 м; IV — 600 м; V — 1015 м; VI — 2017 м; VII- 1210 м; VII-998 м.
Фактический расход колонковых труб диаметром 73 мм составил 175 м.
В табл. 27 сначала заполняют гр. 1, 2, 3, 5 и 8, затем результаты расчета заносят в гр. 4, 6, 7, 9; гр. 5 и 6 заполняются только по итоговой строке. В гр. 5 вносят показатель фактического расхода материала данного типоразмера, а в гр. 6 — средний расход материала на единицу времени.
Итоговые строки по гр. 8 и 9 не заполняются.
Данным методом могут разрабатываться производственные нормы расхода материалов на бурение по следующей номенклатуре: 1) для скважин глубиной до 500 м — канат стальной, рукава буровые, рукава
всасывающие; 2) независимо от глубины скважин — трубы колонковый и шламовые, техническая вода, сжатый воздух, уголь, дрова, рукава пневматические, цепи втулочно-роликовые, запасные части к станкам^ смазочные масла, антивибрационная смазка и эмульсии, электролампочки^ прочие вспомогательные материалы и инструмент.
ЗЯ. НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА СТАЛЬНОГО ТАЛЕВОГО КАНАТА
Износ стального талевого каната при бурении скважин зависит от объема произведенной им работы, конструкции и правильной его эксплуатации.
Нормы расхода выражаются через массу каната каждого типосорто- размера, отнесенную к единице измерения длины скважины (кг • м). Специфицированный учет расхода каната осуществляется при хозяйствен? ном расчете буровых бригад.
Для нормирования расхода стального каната при бурении скважин глубиной до 500 м без больших погрешностей можно пользоваться упрощенным методом, основанным на учете трудоемкости работ (табл. 28). Однако при бурении скважин большей глубины нормы, рассчитанные этим методом, становятся неприемлемыми.
Для разработки норм расхода стального талевого каната при бурении скважин глубиной более 500 м применяют Показатель предельной работы -4Пр, которую может выполнить канат с момента установки до полного его износа.
При нормальной эксплуатации каната предельная работа — величина постоянная для конкретного типоразмера.
Таблица 28
Расчет производственных норм расхода стального талевого каната диаметром 11 мм установкой УКБ-500С в интервале 0—100 м с применением коронок,
Категория пород по буримости
Объем бурения, м
Норма времени на 1 м проходки, ч
Общее время (гр. 2 • гр. 3), ч
Расход стального талевого каната, исего,м
1
2
3
4
5
I
205
0,38
77,9
IV
600
0,45
270
V
1015
0,60
609
VI
2017
0,75
1512,75
VII
1210
0,98
1185,80
VIII
998
1,29
1287,42
—
Итого
6045
0,818
4942,87
82
Для расчета предельной работы каната Лпр вать формулу
т
^пр = <? S
i = I
(Дж) можно использо-(Дж) можно использо-(43)(43)где q - усредненный вес бурильной колонны, Н/м; /,• - средняя глубина спуска бурового инструмента, принимается равной 65 % от глубины. /-й скважины, м; и- — число спуско-подъемов, необходимое на бурение ьй скважины (отношение глубины скважины к средней углубке за рейс, в разведочном бурении п принимается с учетом коэффициента дополнительных спусков инструмента, равного 1,15); т — число скважин, пробуренных с использованием нового каната до полного его износа,
(Дж) можно использо-
(Дж) можно использо-
(43)
(43)
, или
’тт
Лпр = 0,652 ■ 1,15(7 S L) ^ =0,42(7 Z £?«,-,(44)
1=1i = I
где L^ — фактическая глубина f-й скважины, по которой определяется ■4пр* ^*
Предельная работа каната определенного типоразмера находится экспериментально. Для этого фиксируются условия отработки талевого каната (глубина и число скважин, число рейсов и их длина, тип и масса применяемого бурильного снаряда, угол наклона скважин) до полного его износа по 3—5 бригадам, работающим в разных условиях. Каждая бригада должна отработать не менее двух навесок талевого каната. Результаты экспериментальной отработки каната заносятся в сводную ведомость
на механическом вращательном бурении с поверхности земли армированных твердыми сплавами, по Северному участку Южной партии
Средний расход стального талевого каната / итог гр. 5 \ /] м/ч
1 итог гр. 4 /'
Норма расхода (итог гр. 5 • гр. 3), м/м
Экономия за счет мероприятий по уменьшению расхода каната, %
Норма расхода [гр. 7 х (100 — гр. 8) : :100] , м/м
6
7
8
9
0,006
4,5
0,006
0,008
4,5
0,008
0,010
4,5
0,010
0,013
4,5
0,012
0,017
4,5
0,016
—
0,022
4,5
0,021
0,017
—
—
1 пс
Таблица 29
Сводная ведомость отработки талевого каната марки ТК6 х 19
Номер бригады
Номер навески каната
Номер скважины
Глубина скважины, м
Число рейсов
Средняя длина рейса, м
1
1
01
250
60
4,2
02
300
70
4,3
12
700
140
5,0
03
500
100
5,0
0,9
600
150
4,0
0,4
400
100
4,0
Итого
2750
—
2
05
500
120
4,2
07
600
150
4,0
06
800
180
4,5
Итого
1900
2
1
10
800
200
4,0.
и
750
100
7,5
Итого
1550
2
16
1000
200
5,0
Всего
—
7200
—
—
(табл. 29), предельная работа для талевых канатов каждого применяемого в организации типоразмера рассчитывается как средневзвешенная по всем навескам.
(45)(45)По предельной работе талевого каната и средней длине рейса для планируемых условий бурения можно определить производственную норму расхода Н (кг/м) каната для любой группы скважин по глубине или интервалу бурения по формуле
(45)
(45)
где Ртв — масса одной навески талевого каната, подлежащего списанию прийзносе, кг; L — глубина планируемой скважины (интервала), м; q — масса бурильной колонны, кг/м; Лпр — предельная работа талевого каната до полного износа, Дж; Zp — средняя длина рейса при бурении скважины в планируемых условиях (нормативная), м.
Таблица 30
Сводная ведомость учета израсходованного каната по условиям бурения
i S ID
3
Q В в
о
3
S §
се 8 X S
£
И X 5
I ■ 6 8
о в
ев
У еВ
о в
D.
О h
О X X - Q Л ев И
л в
3 о
s 8
а * О Й "
О- х &
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
Вертикальная
То же
МР-2,18
МР-2,18
ТК6х19
ТК6х19
МЗ-50
МЗ-50
500
800
5000
4000
171
171
0,034
0,043
Пример расчета производственных норм расхода талевого каната. По данным отработки талевого каната из сводной ведомости (см. табл. 29) определяем предельную работу каната:
Лпр1 = 0,42 • 5 • (2502 • 60 + 3002 • 70 + 7002 • 140 + 5002 • 100 +
+ 6002 • 150 + 4002 • 100) = 364,7 • 107 Дж;
Лцр2 =0,42-5 • (5002 • 120 + 6002 • 150 + 8002 • 180) =418,3 • 107 Дж;
Лпрз = 0,42 • 5 • (8002 • 200 + 7502 • 100) = 386,9 • 107 Дж;
=0,42-5-10002-200 = 420 -Ю7 Дж.
ПР4
Средневзвешенная предельная работа составит
(364,7 • 2750 +418,3 • 1900 + 386,9 • 1550 + 420 • 100) 107 _
Лпр=7^00—
= 391,3 • 107 Дж.
Бурение вертикальных скважин планируется глубиной 500 м станками ЗИФ-650, оснащенными вышками высотой 18 м с использованием бурильных труб МЗ-50 (масса 1 м труб 5 кг). Средняя расчетная длина рейса составляет 5 м.
Для данных условий норма расхода талевого каната марки ТК6 х 19 при длине навески 70 м (масса одной навески каната 85 кг) составит
0,42 • 85 - 5 • 5002 • 10-6
Я500 =391,3^5= 0,023 КГ/М*
При небольших объемах буровых работ производственные нормы расхода талевого каната можно рассчитывать отчетно-статистическим методом со специфицированным учетом израсходованного каната и геолого-технических условий бурения. Порядок расчета следующий.
ffОсновные геолого-технические условия эксплуатации талевой систё мы, объем бурения по бригадам эа год, тип и массу израсходованной
f
f
каната вносят в табл. 30.
Норма расхода талевого каната определяется по суммарному резуль тату работы всех бригад, проводящих бурение в идентичных условиях на идентичном оборудовании.
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА БУРОВЫХ РУКАВОВ
Износ бурового рукава при бурении скважины происходит в процесс
се чистого механического бурения, а также при промывке и проработке ствола скважины. Одновременно износ рукава зависит от его качества, условий эксплуатации (давления, развиваемого буровыми насосами,
и качества промывочных жидкостей), что в большой степени зависит от глубины скважины и ее среднего диаметра.s
Производственная норма расхода буровых рукавов Н (м/1000 м)
t чй! -1000t чй! -1000для каждого типосортораэмера определяется по формуле|
t чй! -1000
t чй! -1000
(46)
где t — нормативное время бурения 1 м скважины в планируемых условиях, ч; 7 — доля времени работы насоса от времени собственно бурения (определяется по экспериментальным скважинам), 7 < 1; 0 - коэффициент, учитывающий качество промывочного раствора (минерализацию, повышенное содержание абразивных частиц); / — длина комплекта ру-
О ев В В
н
AS 9 >> и С 2 о 1 в 2 =• 1 8
н
® 5 О 2 В
1
3 о
II
Соотношение способов бурения, %
8 £
t h ев В
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
МГР-250/50
МГР-250/50
МГР-250/50
500
500
500
90
80
85
Глинистый раствор То же
40
30
35
60
70
65
Итого
Таблица31
Ведомость расхода буровых рукавов типа
для расчета
♦Собственно бурение включает все операции процесса бурения на скважине.
кава, находящегося в работе, м; Тн — нормативный срок службы комплекта рукава; К — коэффициент выполнения норм выработки в среднем по партии (экспедиции), К > 1.
Коэффициент, учитывающий качество промывочного раствора, целесообразно вводить в формулу (46), если есть возможность выделить на объекте выполнения буровых работ участки с условиями, резко различающимися по применяемым промывочным жидкостям (более 80 % глинистый раствор, остальное вода, и наоборот) и крепости пород, например отличающихся не менее чем на три категории по буримости. Коэффициент определяется как отношение показателей расходов буровых рукавов в различных условиях. При расчете норм расхода рукава основной показатель — нормативный срок службы одного комплекта рукава в определенных условиях его эксплуатации. К наиболее существенным признакам, характеризующим эти условия, относятся глубина скважины, тип промывочной жидкости, средний диаметр скважины, способ бурения. Нормативный срок службы бурового рукава Тн (ч) на один комплект определяется экспериментально для каждого типа рукава по формуле
тн=т*^ (47) где Т — фактическое время работы буровых рукавов, ч; z - число комплектов рукава, фактически израсходованных за время Т.
Определение нормативного срока службы буровых рукавов заключается в следующем.
Новые комплекты буровых рукавов выдаются 3-5 буровым бригадам, работающим в идентичных геолого-технических условиях. Условия отработки буровых рукавов и время работы рукава до полного его износа фиксируются в ведомости (табл. 31).
нормативного срока службы
Баланс
рабочего времени, ч
Отношение
Число израс-
Но рматив ный
всего
в том числе
времени работы насо-
ходованных комплектов
срок службы рукава
собственно
работа насоса
са к времени собственно бурения
рукавов
Г ГР' 10 ч
бурение*
гр. 12 J
8
9
10
11
12
13
5000
4000
3000
0,75
2
1500
7000
6000
5000
4500
4000
3600
0,80
0,80
2
2
2000
1800
10600
6
1766,6
5 -673
Фактическое время работы бурового рукава определяется по балансу рабочего времени, уточненного для конкретных условий по данным записывающей контрольно-измерительной аппаратуры или хронометража.
По данным табл. 31 определяется нормативный срок службы комплекта рукава применительно к типовым условиям, в которых он работал. Для получения достоверных данных каждая буровая бригада должна израсходовать не менее двух комплектов рукавов. Для скважин глубиной до 500 м расчет величины Тн может осуществляться на основе трудоемкости работ. Для расчета норм расхода бурового рукава необходимы следующие показатели:
нормативный срок службы комплекта рукава;
нормативное время бурения 1 м скважины в планируемых условиях, которое характеризуется глубиной скважины, соотношением пород по категориям буримости в геологическом разрезе;
процент выполнения норм выработки по партии (экспедиции) в базисном периоде;
доля работы насоса во времени собственно бурения (отношение времени бурения и промывки скважины перед и после бурения к времени собственно бурения).
Пример расчета норм расхода бурового рукава. Зная среднюю глубину планируемых скважин, соотношение пород по категориям буримости и объемов бурения по способам, можно определить (по ЕНВ или местным нормам времени) норматив- ’Пример расчета норм расхода бурового рукава. Зная среднюю глубину планируемых скважин, соотношение пород по категориям буримости и объемов бурения по способам, можно определить (по ЕНВ или местным нормам времени) норматив- ’ное время бурения 1 м скважины t = 0,5 м/ч. Процент выполнения норм выработки: по партии (по отчетности базисного года) К = 120 %; Доля работы насоса во времениное время бурения 1 м скважины t = 0,5 м/ч. Процент выполнения норм выработки: по партии (по отчетности базисного года) К = 120 %; Доля работы насоса во временисобственно бурения (по данным табл. 31, гр. 11) 7= 0,8; планируемые условия бурения соответствуют условиям, для которых рассчитан нормативный срок службы буровых рукавов Г = 1766,6 ч (табл. 31); длина одного комплекта бурового рукава Z составляет 10 м.собственно бурения (по данным табл. 31, гр. 11) 7= 0,8; планируемые условия бурения соответствуют условиям, для которых рассчитан нормативный срок службы буровых рукавов Г = 1766,6 ч (табл. 31); длина одного комплекта бурового рукава Z составляет 10 м.Производственная норма расходаПроизводственная норма расходабурения составитбурения составитбуровыхбуровыхрукавоврукавовдлядляпланируемыхпланируемыхусловий ;условий ;
Пример расчета норм расхода бурового рукава. Зная среднюю глубину планируемых скважин, соотношение пород по категориям буримости и объемов бурения по способам, можно определить (по ЕНВ или местным нормам времени) норматив- ’
Пример расчета норм расхода бурового рукава. Зная среднюю глубину планируемых скважин, соотношение пород по категориям буримости и объемов бурения по способам, можно определить (по ЕНВ или местным нормам времени) норматив- ’
ное время бурения 1 м скважины t = 0,5 м/ч. Процент выполнения норм выработки: по партии (по отчетности базисного года) К = 120 %; Доля работы насоса во времени
ное время бурения 1 м скважины t = 0,5 м/ч. Процент выполнения норм выработки: по партии (по отчетности базисного года) К = 120 %; Доля работы насоса во времени
собственно бурения (по данным табл. 31, гр. 11) 7= 0,8; планируемые условия бурения соответствуют условиям, для которых рассчитан нормативный срок службы буровых рукавов Г = 1766,6 ч (табл. 31); длина одного комплекта бурового рукава Z составляет 10 м.
собственно бурения (по данным табл. 31, гр. 11) 7= 0,8; планируемые условия бурения соответствуют условиям, для которых рассчитан нормативный срок службы буровых рукавов Г = 1766,6 ч (табл. 31); длина одного комплекта бурового рукава Z составляет 10 м.
Производственная норма расхода
Производственная норма расхода
бурения составит
бурения составит
буровых
буровых
рукавов
рукавов
для
для
планируемых
планируемых
условий ;
условий ;
= 1,9 м/1000 м.= 1,9 м/1000 м.0,5-0,8-10-1000
= 1,9 м/1000 м.
= 1,9 м/1000 м.
Н 1766,6- 1,2
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ
Эффективность бурения во многом зависит от вида и качества приме
няемых промывочных жидкостей, а также от соответствия физико-хими
ческих свойств промывочной жидкости конкретным условиям бурения.
Развитие исследований в области создания и совершенствования про
мывочных жидкостей мывочных жидкостей имывочных жидкостей мывочных жидкостей ипривело к появлению принципиально новых про-
мывочных жидкостей мывочных жидкостей и
мывочных жидкостей мывочных жидкостей и
химических реагентов, совершенствованию извест
ных рецептур растворов, а также повышение технического уровня их приготовления.
По своему назначению выделяются следующие группы промывочных жидкостей [8] : техническая вода; искусственно приготавливаемые
неглинистые промывочные жидкости специального назначения; естественные промывочные жидкости на основе выбуренных пород; сжатый воздух.
Назначение промывочной жидкости состоит в очистке забоя скважины от выбуренной породы, охлаждении породоразрушающего инструмента и закреплении стенок скважины, сложенных неустойчивыми породами.
Выбор типа промывочной жидкости зависит от комплекса пород, слагающих скважины, применяемой технологии бурения (выбор типа породоразрушающего инструмента, конструкции скважин) и организации буровых работ. Наибольшее распространение среди промывочных жидкостей при бурении имеют глинистые растворы. Объем бурения скважин с промывкой глинистыми растворами по отрасли в течение последних лет составляет 62—64 % общего объема колонкового бурения. Область их применения обширна. Их используют в качестве самостоятельных промывочных жидкостей во всех случаях, когда бурение скважин с водой невозможно. Глинистые материалы входят в качестве добавок во все современные растворы: эмульсионные, полимерные, газожидкостные системы. Глины дешевы и доступны, потому незаменимы при бурении скважин.
Расход глины (глинопорошка), химических реагентов и материалов на приготовление промывочных жидкостей и других очистных агентов и использование их при бурении зависят от технологии приготовления и химического состава (рецептуры) промывочных жидкостей, от геологотехнических условий бурения скважин и других факторов, обусловливающих полезное применение и потери материалов при их хранении, приготовлении, доставке и использовании. Поскольку практически все горные породы (кроме глины) могут быть поглощающими, то определяющими факторами расхода очистных агентов и материалов, входящих в их состав, являются свойства поглощающих горизонтов, гидродинамический режим очистки скважин и свойства применяемого очистного агента. Производственные нормы расхода материалов для приготовления промывочных жидкостей должны учитывать нормальные условия бурения скважин и условия бурения в поглощающих горизонтах. Нормальными считаются условия бурения скважин, при которых возникают только естественные потери промывочной жидкости: из-За испарения воды, при спуско-подъемных операциях, чистке циркуляционной системы и замене раствора, потерявшего свои физико-химические свойства при взаимодействии с разбуренной породой.
Условия бурения в поглощающих горизонтах требуют непрерывного контроля за параметрами промывочной жидкости и характеризуются различной степенью поглощения при вскрытии трещиноватых и кавернозных зон и нарушением гидродинамического равновесия в системе пласт — скважина. При возможности четкого выделения нормальных условий бурения с поглощением промывочной жидкости целесообразно разрабатывать раздельные производственные нормы расхода материалов. Единую норму необходимо разрабатывать применительно к типовым условиям бурения, характеризующимся различиями расхода промывочной жид-
кости, обусловленными глубиной и конструкцией скважины, свойствами разреза и т.п.
Общий расход промывочной жидкости на бурение скважины в определенных (типовых) условиях бурения зависит от объема скважины и объема циркуляционной системы, а также от потерь промывочной жидкости — как естественных, так и обусловленных поглощением при бурении.
Объем скважины определяется по формуле
(48)(48)^скв " О,785^£,
(48)
(48)
где К — коэффициент, учитывающий разработку стенок скважины, принимается по данным кавернометрии в размерах от 1,1 до 1,3; D — средний диаметр породоразрушающих инструментов, применяемых при бурении данной скважины, м; L — глубина скважины, м.
Объем циркуляционной системы рассчитывается для конкретных условий и обычно принимается равным Кц с = 1,5 Кскв.
Естественные потери зависят от многих факторов (географо-климатических и геолого-технических условий, технологии бурения скважин и др.) и определяются опытным путем. Наибольшие трудности связаны с определением поглощения промывочной жидкости в процессе бурения и выделением типовых по интенсивности поглощения участков, интервалов глубин и т.п. Интенсивность поглощения определяется либо расходом промывочной жидкости на 1 м пробуренной скважины в типовых условиях с помощью специальных наблюдений, либо по данным учета потребления промывочной жидкости в бригадах. Ведомость учета расхода промывочной жидкости в нормальных условиях и в условиях попущения приведена, в табл. 32. В качестве промывочной жидкости принят глинистый раствор средней плотности 1,2 г/см3.
Общий расход промывочной жидкости (гр. 9) и естественные потери (гр. 8) определяют как средние по данным бурения нескольких (3—5) скважин данного типа. Расход промывочной жидкости на бурение с поглощением равен- разности между общим расходом (гр. 9) и расходом в нормальных условиях, определенных расчетно-экспериментальным методом (объем скважины и циркуляционной системы и естественные потери).
По показателям гр. 7 и 10 определяют нормы расхода материалов для приготовления промывочной жидкости при бурении зон поглощения. Показатель гр. 9 используют для расчета единой производственной нормы расхода материалов (глины, химреагентов и др.) на 1 м (тыс. м) бурения скважин (или интервала глубины) по формуле
(49)(49)Н = QnH ’(М,
(49)
(49)
где Q — общий расход раствора (гр. 9 табл. 32) на бурение скважины в типовых условиях, м3; п — число скважин; Н’ — расход материала на приготовление 1 м3 раствора; М — объем бурения, м.
§ в Вgё§2^5
к £ ® я в дъ 5 2
Ю О
ООО ООО
ООО
о о «-< о I ГЦ ГЦ ГЦ rs) 1 о о о о
о о о о
'Г *-< OS ГЦ ГЦ ООО
ООО
1
■§
0 S
s.s в 5 = 1
и
а
Р^уд^^^хо* 13к^|даа£- n R В 1 1 1
о
ГЦ so О Н Н N
. 00 so ГЦ
1 Os О О Cs
О ГЦ <Г)
Ю оо
ГЦ ГЦ
1
n
Ox
со оо
OS СО 00
ю ю ооспг*. SO 00 О OS С^* ГЦ 1—' ГЦ 1-< тн
СП 00 Tf os so 1-Г r^* Г- ю ю
I 8 s К
О w S
И 35
CO
so ю Tf ООО
. ю so ю «о 1 о о о о
1 О ГЦ 1-< Os
00 tZ) ГЦ tn
ООО so ю ^-
a g ®
i
u 1 gg 8
5 § ? 3
s i 55
° § § 5
xO
ю о so
Tf Tt СП
. OS SO ГЦ СО^ ^ Ю Ю 4f
О 00 tn Os ОО оо"
£ Im o «
О
СП ГЦ ГЦ
1^
1 СП СП СП СП
О Os г^ so Ю tn
is a 3
H .
® S d
ООО
ОО ОО 00
1 ю
1 00 00 00 оо
00 OS О Г- Г- оо
3
II
1—1 ГЦ СП ООО
1 о о о о
00 OS О О О w
1
к s w s s
R X S Eh u
n
ООО О о о ю
о о о о о 1/) СО 1/) н г^ ^ ^ Ю Щ ^f
° О О 5 ^ ю о X? о о о
ГЦ 1-< 1-<
о о о
СП
3
3 5 s В ID 8
p
1
1
II
йо О о ю 1
- « ГЦ 4!
3. ^ о ю |
СП о« а
£ А 0.0
5. ж о »-*
о
О и S
Таблица 3 2
Ведомость учета расхода промывочной жидкости при бурении зон геологических осложнений
Величину Н' определяют на основе заданной рецептуры раствор: Требующееся количество химреагентов, применяемых для приготовлени. промывочной жидкости того или иного типа и качества, выражается 1 процентах от объема жидкости. Расход глины для приготовления 1 м* раствора заданной средней плотности подсчитывается по формуле
Н' =Н' =7f 7г,р 7В7Г " 7В7f 7г,р 7В7Г " 7В(50)(50)
Н' =
Н' =
7f 7г,р 7В
7Г " 7В
7f 7г,р 7В
7Г " 7В
(50)
(50)
где 7Г, 7Г р и 7В — средняя плотность соответственно глины, глинистого раствора и воды.
Производственные нормы расхода можно определять дифференцированно для типовых объектов (участков, интервалов по глубине скважин, зон поглощения).
Число норм соответствует разнообразию условий бурения или числу выделенных типовых объектов.
Графы 1, 2 и 11 являются основой для выделения типовых объектов (групп скважин или участков).
Типовые объекты выделяют, если различие в интенсивности поглощения (гр. 11 табл. 32) составляет не менее 20 %.
Пример расчета производственной нормы расхода глины и химреагентов.
В партии планируется пробурить скважины иа участках Западный и Северный глубиной 500 м и скважины иа участке Южный глубиной 1000 м. Проектные пока* затели скважин приведены в табл. 33.
Примем условно, что промывочный глинистый раствор средней плотносте 1,2 г/см3 приготовляется из местных глин средней плотности 2,6 г/см3 с добавлением ССБ и крахмала соответственно 2 и 1 %.
Бурение будет осуществляться в тех же условиях, по которым приведен расход промывочной жидкости (табл. 32),
Для расчета норм расхода глины и химреагентов на планируемые объемы бурения принимается расход промывочной жидкости по однотипным скважинам соответствующих участков и групп скважин по глубине. 1
Норму расхода глии для приготовления 1 м3 раствора определяем по фор- муле (50) ,
н* =н* =2,6 (1,2 - 1)2,6 (1,2 - 1)2,6 - 12,6 - 1= 0,325 т/м3.= 0,325 т/м3.
н* =
н* =
2,6 (1,2 - 1)
2,6 (1,2 - 1)
2,6 - 1
2,6 - 1
= 0,325 т/м3.
= 0,325 т/м3.
Расход химреагентов (ССБ, крахмала) получим из расчета рекомендуемого процента от объема раствора.
Он составит: для ССБ — 20 кг/м3, для крахмала — 10 кг/м .j
Производственную норму расхода глины ла 1 000 м бурения рассчитаем по формуле (49) :;
для скважин глубиной 500 м участка'
1000-0,325-26,5
Западный Н = (35g= ^’^ т^ ^ м;
1000-0,325 • 76,8
Северный Н = 201012,42 т/1000 м;
Таблица 33
Проектные показатели скважин
Участок
Диаметр скважины, мм
Интервалы по глубине скважин, м
Средний интервал, м
Средневзвешенный диаметр скважины, мм
Западный
112
0-10
10
93
11-100
90
80
76
101-500
400
Северный
132
0-10
10
112
11-60
50
93
61-190
130
85
76
191-500
310
Южный
132
0-10
10
112
11-50
40
93
51-100
50
79
76
101-1000
900
для скважин глубиной 1 000 м участка Южный
1000-0,325-155,1Н = :1000-0,325-155,1Н = :30003000= 16,8 т/1000 м.= 16,8 т/1000 м.
1000-0,325-155,1
Н = :
1000-0,325-155,1
Н = :
3000
3000
= 16,8 т/1000 м.
= 16,8 т/1000 м.
Производственные нормы расхода химреагентов составят: для скважин глубиной 500 м участка Западный
1000-26,5-20
ССБ Н = = 392 кг/1000 м;
1000-26,5-10
крахмала Н = —— = 196 кг/1000 м;
для скважин глубиной 500 м участка Северный
1000-76,8-20
ССБ Н =—— = 764 кг/1000 м;
1000-76,8-10
крахмала Н = ——= 382 кг/1 000 м;
для скважин глубиной 1000 м участка Южный 1000-155,1-20
ССБ Н = = 1034 кг/1000 м;
3000
1000 • 155,1 • 10 крахмала Н = =517 кг/1000 м.
3000
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ I
Для расчетов норм расхода запасных частей применяют показатели) использования основных фондов (средств), данные об износе и сроках службы в соответствии с действующей системой ППР, широким внедрением индустриальных методов ремонта, обобщением передового опыта, ремонта и содержания основных фондов в эксплуатации.
В номенклатуру запасных частей входят:
быстроизнашивающиеся детали со сроком службы, не превышающим продолжительность межремонтного периода;
детали, срок службы которых превышает продолжительность межремонтного периода, но расходуемые в большом количестве из-за наличия большого числа одинаковых деталей в агрегате или большого числа одномодельного оборудования;
покупные комплектующие изделия, узлы и аппаратура, применяемые в большом количестве (подшипники, цепи, ремни, манжеты, крепеж) , гидроаппаратура, насосы;
все сменные детали, независимо от срока их службы для уникального особо точного и лимитирующего производство оборудования.
Нормы расхода запасных частей находятся в прямой зависимости от сроков службы основных фондов. Срок службы — максимально возможный период использования детали, изделия в конструкции соответствующих видов средств труда или сооружений при заданном режиме их работы в процессе эксплуатации. Сроки службы должны быть оптимальными. Поэтому долговечность деталей следует определять исходя из высокого уровня эксплуатации, совершенной технологии и организации ремонта и содержания средств труда.
По большинству используемых в народном хозяйстве машин нет заранее установленных сроков службы деталей — запасных частей — и они подлежат нормированию. При этом применяются в основном расчетный и опытный методы определения сроков службы.
К основным исходным данным при определении срока службы расчетным методом относятся предельные допуски на износ рабочих поверхностей, усталостные признаки и данные износа деталей в эксплуатации. Последнее определяется на основе анализа и изучения износа деталей в эксплуатации. Допуск износа — максимально допустимый предельный износ детали (деталей), гарантирующий исправность и безотказную работу оборудования.
Базой для определения сроков службы опытным путем служат производственные данные о сменяемости деталей машин и оборудования при их ремонте и эксплуатации. Источником их является первичная документация по расходу запасных частей: ремонтные дефектные ведомости, составляемые при ремонте оборудования, учетные и отчетные данные о фактическом выходе из строя деталей и сменяемости их.
Сменяемость С3 ч (%) определяется по формуле
(51)(51)С3л=100Д:(Даг/р),
(51)
(51)
где Д — число заменяемых деталей при данном виде ремонта или в рассматриваемом периоде эксплуатации, шт.; Д^ — число однотипных деталей, входящих в конструкцию находящегося в эксплуатации или отремонтированного агрегата, шт.; Лр - общее число находящихся в эксплуатации или отремонтированных агрегатов в рассматриваемом периоде, шт.
Срок службы 7*3 ч в единицах, характеризующих время работы машины (час, год), определяется по формуле
Г3-ч = 100Ь/Сзл,(52)
где Ъ — период эксплуатации данного вида машины, год.
Норма расхода деталей на данный вид ремонта или единицу измерения работы машины (станко-смена и др.) рассчитывается по формуле
Нг.ч=ДаСз.ч1тзл-(53)
Срок службы и сменяемость при этом должны основываться на том же измерителе, что и норма расхода. Так, если срок службы деталей станка выражен в станко-сменах, то и сменяемость должна выражаться в процентах или числе смен на определенное время работы станка.
Суммарная норма расхода определяется следующим выражением:
Н=H$Km ^H^KW + ... *H^KW + Яоб,(54)
где й^ л, ^32ц> • • , ^”ч — норма расхода на единицу соответствующего вида ремонта, Л"^\ К^.., К^ — число соответствующих видов ремонта, приходящихся на принятый измеритель работы машин; Но6 — норма расхода на эксплуатационное обслуживание в соответствующем периоде.
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
При нормировании расхода электроэнергии в настоящее время применяют расчетный, расчетно-экспериментальный и отчетно-статистический методы.
Расчетный метод, по которому были разработаны нормы расхода электроэнергии при разработке Справочника укрупненных сметных норм на бурение, основан на учете установочной мощности электродвигателей бурового оборудования, затрат времени элементов оборудования, выполняющего полный технологический цикл бурения, а также на учете загрузки электродвигателей. Расход электроэнергии определяется следующими факторами: 1) установочной мощностью приводов оборудования; 2) балансом рабочего времени по операциям технологического процесса бурения; 3) долей времени работы данного элемента оборудования в каждой операции технологического процесса (выражается коэффициен-
том использования оборудования по машинному времени); 4)' затру кой электродвигателей при проведении каждой операции технологиче кого процесса (выражается коэффициентом загрузки электродвигателей
Поскольку вышеперечисленные факторы зависят от геолого-техн ческих и организационных условий бурения, то затраты электрознерг» на бурение нормируются для определенных типовых условий с учето типового технологического процесса бурения. При этом к основны нормообразующим факторам относятся: глубина скважины, соотн шение способов бурения, типовая конструкция скважины, тип примени мой промывочной жидкости, интенсивность искривления скважит
Расход электроэнергии Q (кВт) на бурение 1 м скважины в типовы условиях определяется по формуле
f =1 =| Ni 5"^м'7 ^3'7
Q = 2——2’(55)
где N; — установочная мощность г-го элемента оборудования, кВт;! tj — время проведения / -й операции технологического процесса бурения! (определяется по балансу рабочего времени бурения), ч; Км^ — коэффициент использования z-ro элемента оборудования по машинному времени; в / -й операции; K3jj — коэффициент загрузки электродвигателя z-ro элемента оборудования при проведении / -й операции; L — глубина скважины, м.
Коэффициенты рассчитываются следующим образом:
V’. V _ Е
Лм// ,’ Л31/ м’
1if потр
где ty — время работы z-ro элемента оборудования в / -й операции; ^z/потр — потребляемая мощность z-го элемента оборудования при проведении j -й операции.
Для нормирования затрат электроэнергии расчетным методом проводится сбор необходимой информации о расходе электроэнергии по типовым скважинам, оснащенным ваттметрами-самописцами. Данные о затратах времени и электроэнергии на выполнение операций по бурению скважины глубиной 500 м приведена в табл. 34.
Подставив в формулу данные из табл. 34, получим расход электроэнергии на бурение 1 м скважины
Q =Q =325 • 13 + 117 • 1 + 553 • 18 + 553 ■ 2,3 + 50 • 2 + 50 • 4,6 + 335 • 1
Q =
Q =
500
1623316233500500— 32,5 кВт • ч/м.— 32,5 кВт • ч/м.
16233
16233
500
500
— 32,5 кВт • ч/м.
— 32,5 кВт • ч/м.
Для выявления влияния геолого-технических условий бурения на расход электроэнергии В.В. Алексеевым и С.И. Наугольновым разработаны 122
Таблица 34
Характеристика затрат времени и электроэнергии на выполнение опера
ций бурении
Операции техно- логического процесса
Баланс эабоче- чего времени, ч
Станок
1
Насос
Груборазво- рот
Электроосвещение
ч
кВт
ч
кВт
ч
кВт
ч
кВт
Спуско-подъемные
Чистое бурение Промывка скважины перед бурением и эаклини ванием керна Вспомогательные
352
553
50
50
325
553
50
13
18
2
553
50
2,3
4,6
117
1
Итого
1005
-
-
-
-
335
1
(56)(56)"Методические указания по нормированию электроэнергии на бурение 1 м скважины в геологоразведочной отрасли” (М., ВИЭМС, 1983 г.). В основе Методических указаний лежит аналитическая модель определения расхода электроэнергии при бурении скважин на твердые полезные ископаемые. Норма расхода на 1 м бурения скважины определяется как отношение энергозатрат за рейс (кВт • ч) к углубке за 1 рейс (м)
(56)
(56)
9эл = 2 Wi I1 ‘
Рейсовые затраты электроэнергии складываются из затрат на отдельные технологические операции, перечисленные в табл. 34.
Мощность бурового станка 7Уб (кВт) на чистое бурение определяют
по формуле
(57)(57)_ NCT + #р,з + ^б-к
(57)
(57)
®^дв.ст
где NCT — потери мощности в станке, зависят от типа применяемого бурового станка, частоты вращения вращателя, кВт; Np3 — мощность, затрачиваемая на разрушение породы на забое скважины, зависит от физико-механической прочности пород (категории буримости), типа породоразрушающего инструмента и его диаметра, кВт; Ад к — мощность, затрачиваемая на вращение бурильной колонны, зависит от типоразмера бурильных труб, глубины скважины и ее диаметра, кВт; 7?дв.ст — к.п.д. электродвигателя бурового станка.
Потери мощности в станке Яст (кВт) определяются по эмпиричес кой формуле
ЯСТ=Я„(7,5 • 10" 2 + 1,15 • 10~3и) +4р- 10"4,(58;
где Лн — номинальная мощность электродвигателя станка, кВт; п — час тота вращения бурильного вала, с-1; р—давление в гидросистеме стад ка, кПа.
Мощность на разрушение породы забоя Ярз (кВт) в зависимости от применяемого породоразрушающего инструмента определяется nd формулам:
для алмазного бурения
TV = _^2Сос ”(Ркр + dKp)
■'vp.34,(э9)
где 0 — коэффициент разрушения забоя (0 = 1,2 1,3); / — коэффициент ; трения инструмента (/ = 0,25 4- 0,35); Сос — осевая нагрузка, кН; Якр и < </кр — соответственно наружный и внутренний диаметр коронки, м; ?
для твердосплавного и шарошечного бурения i
(60)(60)ТУ = № JL^ck^I jvp.34
(60)
(60)
где 7V0 — мощность, затрачиваемая на разрушение единицы площади забоя [Яо = (5 "^ 15) • 102 кВт/м2 ]; DCK hDk— соответственно диаметр скважины и керна, м.
Мощность на вращение бурильной колонны Лд к (кВт) определяется по эмпирической формуле
Яб к = 29,4 • 10-^ 5^- n1’8^5 (1 + 607) хкр
х (1 + 0,44 cos а) + 23,4 • 10-2 <тСос,
где 8 — коэффициент, зависящий от свойств промывочной жидкости \ (8 = 1,0 ^ 0,6); q — вес бурильных труб, кН/м; d — наружный диаметр j бурильных труб, м; £бур - длина бурового снаряда, м; J — интенсив- ; ность искривления 1 м скважины, градус (J = 0,01 + 0,03°); а — зенит- ; ный угол скважины, градус; о — радиальный зазор между бурильными трубами и стенкой скважины, м.<
Мощность, затрачиваемая на работу бурового насоса, Лб (кВт) ’ рассчитывается по эмпирической формуле*
QH + Дм
(61)(61)Лк = —
(61)
(61)
О.Н
‘‘ДВ.Н
где Q ~ подача бурового насоса, м3/с; Н — напор, развиваемый насосом при бурении, кПа; Д^ - потери мощности в насосе, кВт; т?дв н — к.п.д. электродвигателя насоса.
Напор, развиваемый насосом Н (кПа), можно определить по следующему выражению:
, ^П^К-З^ K.TF к.з.]^CK - ^K.P ^^, ^П^К-З^ K.TF к.з.]^CK - ^K.P ^^(62)(62)иГ АтР ■ ^^тр^зам)2 " Ч2' .
, ^П^К-З^ K.TF к.з.]
^CK - ^K.P ^^
, ^П^К-З^ K.TF к.з.]
^CK - ^K.P ^^
(62)
(62)
.7 КеП
+ *к.п¥ (DCK - d) 2g
где К — коэффициент дополнительных потерь (^ = 1,15 — 1,2); уи7п - удельный вес промывочной жидкости, соответственно поступающей в скважину и выходящей из нее, кН/м3; v т , vKn и укэ - скорость движения жидкости соответственно в бурильных трубах, кольцевом пространстве бурильных труб и колонковом зазоре, м/с; g — ускорение свободного падения, м/с2; Хтр, Хк п и Хк 3 — коэффициент гидравлических сопротивлений соответственно в колонковых трубах, кольцевом пространстве, колонковом зазоре (Хтр = 0,02, Хк п = ^к.з = 0,03); d, dT и d3aM — соответственно наружный и внутренний диаметр бурильных труб и внутренний диаметр замков; I — длина бурильной трубы, м; / — коэффициент дополнительных сопротивлений из-за наличия в жидкости шлама (/ = 1,05); DK т — диаметр колонковой трубы, м; h к — дополнительные сопротивления, возникающие в обвязке, колонковой трубе и коронке (А к = 250 - 400 кПа).
Мощность Nc п о (кВт), затрачиваемая на спуско-подъемные операции, рассчитывается по формуле
X cos6cp(l +/tgScp) + 2G ] *Мда^ + NXBntcnot 7)’(^3)2 С.П.О '*ДВX cos6cp(l +/tgScp) + 2G ] *Мда^ + NXBntcnot 7)’(^3)2 С.П.О '*ДВ
X cos6cp(l +/tgScp) + 2G ] *Мда^ + NXBntcno
t 7)’(^3)
2 С.П.О '*ДВ
X cos6cp(l +/tgScp) + 2G ] *Мда^ + NXBntcno
t 7)’(^3)
2 С.П.О '*ДВ
где т)т c — к.п.д. талевой системы; I св - длина свечи, м; а — коэффициент утяжеления бурильных труб за счет высадки и соединительных элементов; рж - плотность промывочной жидкости, т/м3; рм - плотность материала бурильных труб, т/м3; 0ср — средний угол наклона скважины, градус; / — коэффициент трения стали 6 горную породу; G — вес элеватора и талевого блока, кН; М — множитель приведения к размерности (М = 1 м); 1С П-0 - продолжительность спуско-подъемных операций, с; Л^ в л — мощность, затрачиваемая на холостое вращение лебедки, кВт; ддв - к .п.д. двигателя станка.
Трудоемкость расчетов по приведенным выше формулам и большо( разнообразие геолого-технических и технологических условий, влияющих* на энергоемкость бурения, создают значительные трудности при расчете! затрат электроэнергии на бурение скважин. Для упрощения этих расчетов! ВИЭМСом совместно с сотрудниками МГРИ был разработан пакет прог-1 рамм, моделирующих затраты энергии при бурении скважин в зависимое-; ти от различных сочетаний параметров и условий бурения, в основу кото-! рых легли приведенные выше расчеты.J
Применение данного метода расчета затрат электроэнергии с использованием пакета программ позволяет сформировать научно обоснованные нормы расхода электроэнергии при бурении разведочных скважин на' твердые полезные ископаемые.
Отчетно-статистический метод нормирования расхода электроэнергии наиболее простой, но вносит в результаты значительные погрешности,; вызванные изменением геолого-технических и организационных условий. Этот метод может применяться при достаточно стабильных условиях проведения работ.j
Отчетно-статистический метод основан на учете расхода электроэнергии по буровым бригадам за отчетный период с привязкой к объему; бурения.
Расход электроэнергии нормируется на 1 м (100 м) бурения по типам буровых установок.;
Расход электроэнергии на бурение Q (кВт • ч/м) на каждый тип, буровых установок определяется по формуле
ИИ
Q= 2 2г- / S £г-,(64)
i = 1 i = 1
где Q, - затраты электроэнергии z-й бригады на бурение, кВт • ч, £;- - длина скважин, пробуренных z-й бригадой за отчетный период, м; п — число бригад, работающих на однотипных буровых установках.
При использовании этого метода в расчет не принимается соотношение способов бурения. Расход электроэнергии по бригадам учитывается за период не менее 1 года.
ГЛАВА 4
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ
НА ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ
МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК
Горные работы относятся к одному из наиболее материалоемких видов геологоразведочных работ, что обусловливается технологией проведения и поддержания горных выработок, включающей в себя боль- 126
той перечень основных (буровзрывные работы, проветривание, уборка породы, крепление выработок и настилка пути) и вспомогательных (наращивание вентиляционных трубопроводов, трубопроводов для подачи сжатого воздуха и воды, подводка кабеля и др.) работ проходческого цикла, для выполнения которых широко применяются материалы различных видов.
В перечне материалов, расходуемых на проходку горно-разведочных выработок, выделяют пять основных групп:
взрывчатые материалы, расход которых определяется в основном сечением выработок, а также трудностью взрывания горных пород;
крепежные материалы, расход которых определяется в основном сечением выработок, а также степенью устойчивости горных пород;
’’линейные” 'материалы, расход которых пропорционален длине пройденных выработок и практически не зависит от их сечения;
различные виды энергии — электрическая и пневматическая (сжатый воздух), получаемые организацией со. стороны, или горюче-смазочные материалы, расходуемые на производство этой энергии на местных энергоустановках;
прочие материалы, расход которых зависит от большого числа самых разнообразных факторов.
Расчет норм расхода каждой из этих групп материалов осуществляется различными методами.
Таким образом, материалоемкость горно-разведочных выработок зависит от ряда факторов, к основным из которых можно отнести: тип горной выработки и ее параметры — длина (глубина), площадь поперечного сечения, крепость проходки горных пород, устойчивость пород стенок и кровли выработок, водоприток, поступление вредных газов и другие природные и горно-геологические факторы.
Высокая материалоемкость горно-разведочных работ хорошо иллюстрируется анализом себестоимости последних по статьям затрат.
По данным П.П. Назарова (обработка результатов фотохронометраж- ных наблюдений, проведенных в ряде производственных геологических организаций), затраты по статье "Материалы и энергия” составили 36,5 % полной стоимости горно-разведочных работ, включая накладные расходы геологических организаций, или 41,7 % прямых затрат на эти работы, что примерно на 20 % больше следующей по величине затрат статьи "Основная заработная плата”, не говоря уже о других статьях калькуляции.
В то же время затраты по статье "Материалы и энергия", в свою очередь, могут быть разложены на три основные группы: 43,5 % на собственно материалы, 41 % на сжатый воздух и 15,5 % на другие виды энергии. Из группы затрат на собственно материалы — 75 % затрат можно отнести на материалы, характерные именно для данного вида работ, в том числе 26,8 % на взрывчатые материалы, расход которых зависит в основном от сечения выработок и трудности взрывания горных пород, 23,1 % на крепежные материалы, расход которых зависит от сечений выработок и устойчивости пород, 18,6 % на так называемые линейные материалы
(рельсы и скрепления, вентиляционные и водогазопроводные труб электрические провода и кабели и т.п.), расход которых практичен не зависит ни от сечений выработок, ни от свойств пород и определяете в основном лишь протяженностью выработок.
Такая зависимость расхода материалов от основных параметров го ной выработки и цикличность работ существенно облегчают нормирован! расхода материальных ресурсов, так как большинство материалов, прим няемых при производстве горных работ, можно отнести к технологиче ким и соответственно в основу расчета норм расхода материалов заклад вать их расходы, предусмотренные технологическими картами выпо. нения работ и утвержденными паспортами буровзрывных работ, кре ления и вентиляции.
Однако, как показывает анализ расхода материалов в производстве] ных геологических организациях, кроме ранее указанных основных фа1, торов, на фактическую материалоемкость горно-разведочных рабр] существенное влияние оказывают организация работ и продолжительност проходческого цикла. Это в первую очередь касается материалов, расхо дуемых при производстве буровых работ.
Сопоставление в нескольких геологических организациях фактичес ких расходов взрывчатых материалов с паспортными показало, что ош почти никогда не совпадают, особенно расход капсюль- и электродетона торов. Из более детального анализа этих данных видно, что главна} причина этого заключается в недостаточно обоснованном завышении в паспортах буровзрывных работ глубины шпуров и коэффициента их использования. В этих случаях фактическая продолжительность цикла очень часто превышает продолжительность рабочих смен, в результате чего взрывание и проветривание выработок осуществляется во внутрисменное рабочее время, что отрицательно влияет на баланс рабочего времени проходческих бригад (табл. 35). Проходчики, стремясь закончить цикл проходческих работ в одну рабочую смену, вынуждены ограничивать их глубину. Однако даже и в этих случаях предусмотренный полезный коэффициент использования шпуров (КИШ) очень часто не достигается и расход детонаторов резко возрастает.
Один из путей улучшения такого положения — организация буровзрывных работ, при которой возможно выполнение полного проходческого цикла (не считая времени взрывных работ и проветривания выработки) за целое число смен (в горно-разведочных работах, как правило, в одну смену), а взрывание и проветривание забоя осуществлять в между- сменные перерывы. Естетственно, что такая организация предусматривает работу бригады не более чем в шести- и семичасовые смены в сутки с одно- или двухчасовыми перерывами между ними.
Впрочем, организовывать работу как-то иначе, например, в четыре смены без перерывов между ними, в обычных условиях геологических организаций - при ограниченном фронте работ проходческой бригады — вообще нецелесообразно: доля простоев бригады во время взрывных работ и проветривания выработок при этом ощутимо возрастает, а до-
Операции
Всего
В том числе
при 4-смен- ной работе с производством взрывания в течение смены
при 3-сменной работе с производством взрывания в между- сменные пере
рывы
Подготовительно-заключительные
Основные
В спомогательные
16,3
38,1
23,2
12,5
34,1
27,7
17,6
39,4
21,7
Итого производительные Взрывание и проветривание Выполнение посторонних работ Отдых
Простои
В том числе :
механические неполадки организационные простои
77,6
4,0
8,2
3,4
6,8
4,3
2,5
74,3
12,2
2,0
2,9
8,6
6,4
2,2
78,7
1,3
10,2
3,5
6,3
3,7
2,6
Всего
100
100
100
Таблица 35
Баланс рабочего времени (%) проходчиков по данным фотохронометражных наблюдений (по данным П.П. Назарова)
ля производительной работы уменьшается и производительность проходчиков падает (см. та&т. 35). Работа в четыре смены в сутки может быть оправдана только в случаях применения специальных скоростных методов проведения выработок (с использованием буровых кареток, перегружателей и т.п. при форсированной вентиляции призабойной зоны) или при наличии широкого фронта работ, когда проходчики во время взрывания и проветривания одного из забоев могут вести работы в другом, не связанном с первым системой проветривания. Однако в современной практике работы геологических организаций это проводится редко.
ПУТИ СНИЖЕНИЯ МАТЕРИАЛОЕМКОСТИ
ГОРНО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ
Как уже отмечалось, существенное влияние на расход материалов, прежде всего технологических, а следовательно, и на материалоемкость горно-разведочных выработок оказывает организация работ в проходческом цикле. К основным направлениям совершенствования организации проходческих работ, влияющих на расход материалов, можно отнести следующее:
9—673
разработка и строгое соблюдение оптимальной технологии пр( водства буровзрывных работ (схем расположения шпуров, техноло их заряжания, забойки, взрывания и т.д.) с целью увеличения Ю уменьшения удельных расходов времени на бурение шпуров и расх взрывчатых веществ на единицу объема взорванной породы;
увеличение коэффициента использования рабочего времени i ходчиков на их основной работе за счет сокращения времени их отвл ния на выполнение посторонних работ и внутрисменных простоев;
увеличение производительности труда на основных процес проходческого цикла - при бурении шпуров и уборке породы за счет вершенствования техники и технологии их производства;
организация производства вспомогательных процессов про> ческого цикла — временного крепления, наращивания рельсовых пу и других коммуникаций — преимущественно в специально выделен) для этих работ смены, что в итоге позволяет увеличить среднюю глуб шпуров в комплекте и снизить расход основных средств взрывания детонаторов и огнепроводного шнура.
Уровень организации работ в проходческом цикле полностью завщ от оптимальности решений, заложенных в паспорт буровзрывных раб В случаях, когда проходческие работы ведутся обычными метода в три (или меньше) смены за сутки с между сменными перерывами которые можно производить взрывные работы и проветривание выра! ток, основным условием оптимальности паспортов следует считать реа ную возможность выполнения полного цикла проходческих работ в за£ (не считая времени производства взрывных работ и проветривания) полное целое число рабочих смен, чаще всего в одну смену.
Если же принятый паспорт буровзрывных работ рассчитан на отр такого объема породы, для получения которого выполнение основн работ проходческого цикла — бурение шпуров и уборка породы — может быть обеспечено в одну смену либо другое целое число рабоч смен, что приводит либо к бесполезному простою бригады в конце сме: в ожидании взрывания, либо к необходимости осуществлять взрываг и проветривание в рабочее время смены, то такой паспорт должен бь пересмотрен.
Приведенному выше условию оптимальности паспортов буровзрь; ных работ отвечает средняя глубина шпуров / (м):
Ф тУП + ?У.6 + fBcn"|
где Т — нормальная продолжительность рабочей смены, мин; Кн - ере; ний коэффициент использования времени рабочей смены проходчико! на их основной работе (за вычетом времени отвлечений на выполнен® посторонних работ и внутрисменных простоев); нормальное значений К^ = 1, однако практически при наличии частых перебоев в снабжение забоев сжатым воздухом и других неполадок оно бывает и меньшим;
^ - среднее значение коэффициента использования шпуров (КИШ) - отношения величины подвигания забоя выработки за цикл к средней глубине шпуров. В соответствии с п. 1.11 ’’Инструкции по производству и приемке работ по сооружению подземных горно-разведочных выработок” (М., Мингео СССР, 1981 г.) паспорт признается удовлетворительным, если при его применении коэффициент использования шпуров составляет не менее 0,85; 5 — проектное сечение выработки в проходке, м2; U — средний объем бурения (шпуров) на единицу объема пройденной выработки, м/м3 в целике по данным наблюдений за взрывными работами, во время которых значение КИШ было не менее 0,85; ?бур — среднее время бурения шпуров одним перфоратором по сумме основных, вспомогательных и подготовительно-заключительных операций, мин/м; т — число одновременно работающих перфораторов; ?уб — среднее время уборки (погрузки и откатки) породы по сумме тех же операций, мин/м3 в цели- ке; ZBCn — среднее время выполнения вспомогательных операций проходческого цикла — временного крепления, наращивания рельсовых путей, вентиляционных труб, воздухо- и водопроводов и т.п., мин/м.
Значения всех входящих в выражение (65) величин, а также среднего расхода взрывчатых веществ на проведение выработок q (кг/м3) следует устанавливать по данным фотохронометражных наблюдений над выполнением серии — не менее 3—5 полных проходческих циклов (при т? > 0,85).
Другие параметры оптимального комплекта шпуров, соответствующие кх глубине, вычисленной по выражению (65) :
число шпуров в комплекте
n=USn;(66)
расход взрывчатых веществ на взрыв (кг)
Q = q S I ri-(67)
подвигание забоя за один цикл (м)
П = Гц.(68)
Пример. Утвержденный паспорт предусматривает следующие параметры комплекта шпуров для проведения выработки проектным сечением S = 5,8 м2: средняя глубина шпуров I = 1,8 м, число шпуров в комплекте и— 25, U—4,%5 м/м3, расход ВВ на взрыв (? = 30 кг (<? = 3,23 кг/м3), подвигание забоя за цикл П = 1,6 м Сп = = 0,89).
Наблюдения, проведенные над выполнением нескольких проходческих циклов в этом забое, показали, что средние фактические параметры применяемого здесь комплекта шпуров довольно существенно отличаются от паспортных и составляют: число шпуров и = 22, их средняя глубина 1 = 1,6 м, расход ВВ на взрыв 0 = 26 кг
11 подвигание забоя за циклП = 1,4 м (U— 4,22 кг/м3, q = 3,12 кг/м3 и 7? = О,88). Однако фактическое среднее сечение выработки при этом получается 5'факт = ~ 5,95 м , а общая продолжительность цикла составляет 2 Г = 456 мии, т.е. существенно превышает нормальную продолжительность рабочей смены Г = 420 мин, несмотря на то что число и глубина шпуров меньше, чем по паспорту.
При этом фотохронометражные наблюдения показали, что среднее общее время бурения шпуров в смене двумя проходчиками (т - 2) составило 178 мин (1^ _ = Ю’11 ~ 10 мин/м), среднее время уборки породы - 92 мин (Губ = 11,04 ~/ ~ 11 мин/м3) и время вспомогательных процессов - 80 мин КвСП = 57,14 ~; ~ 57 мин/м) при среднем значении
178 + 92 + 80
*й =456= 0’77’
Очевидно, что для таких условий оптимальный комплект шпуров должен был бы иметь совсем другие параметры, в том числе среднюю глубину шпуров - всего
_420 • 1 • 0,77
/ == 1,56 м
0,85 • 5,8 (4,22 • 10/2 + 11) + 57
при числе шпуров в комплекте
и = 4,22 • 5,8 ■ 0,85 = 20,8 ~ 21,
общем расходе взрывчатых веществ на взрыв
Q = 3,12 ■ 5,8 • 156 • 0,85 = 24 кг,
что обеспечило бы среднее подвигание забоя за цикл
П = 1,56 • 0,85 = 1,33 м,
т.е. всего на 5 % меньше, чем наблюдалось в действительности.
Однако при этом цикл был бы уложен точно в одну смену и у проходчиков во второй смене во время производства взрывных работ и проветривания забоя не было бы прост оя.
Переработанный в соответствии с проведенными расчетами паспорт буровзрывных работ обязательно должен быть проверен и окончательно откорректирован серией дополнительных опытных взрывов.
Для других выработок, проводимых по тем же породам, но с другими площадями поперечного сечения, расчетные значения расхода. шпуров U (м/м3 в целике) и взрывчатых материалов q (кг/м3 пройденной выработки) можно определить из условия
_£1_ = _И_.(69)'
Уг Яг S1
Все остальные параметры комплекта шпуров должны рассчитываться; по тем же формулам (65) - (68) и также проверяться и корректировать-" ся опытными взрываниями. ।
При специальных методах скоростного (многоцикличного) проведе- ния выработок в четыре смены в сутки без перерывов между сменами (с производством взрывных работ и проветривания в рабочее время смен) рациональные паспорта буровзрывных работ должны обосновываться другими расчетами. Однако, так же как и в рассмотренном при- 132 j
мере, основным критерием оптимальности паспортов должно оставаться достижение наибольших производительности труда проходчиков и скорости подвигания забоев выработок.
В отличие от технологических материалов, расходы крепежных и линейных материалов, являющихся основными материалами на горно-разведочных работах, не зависят от уровня организации работ в проходческом цикле и поэтому на снижение материалоемкости горных выработок при их использовании влияния не оказывают.
Никакая экономия крепежных материалов по сравнению с их расходом по утвержденным паспортам крепления не разрешена и не подлежит поощрению — ни рабочим, ни инженерно-техническому персоналу.
В случае же разработки и применения новых видов крепления или материалов, позволяющих получить экономию без снижения качества возводимой крепи, их авторы должны поощряться единовременно — по действующим положениям о премировании за изобретательство и рационализацию, после чего паспорта крепления должны быть пересмотрены.
Снижение материалоемкости горных выработок за счет экономии линейных материалов обеспечивается прежде всего возможностью их повторного использования, т.е. основным направлением снижения их расхода является увеличение коэффициента их повторного использования за счет правильной эксплуатации и хранения, своевременного извлечения из погашаемых выработок й хорошо организованного учета.
Так, расход рельсов на 1 м вновь пройденной выработки не может быть меньше 36 кг (предполагается укладка/двух ниток рельсов Р-18), однако по фактическим данным он составляет в среднем всего 17,79 кг/м, т.е. примерно вдвое меньше. Причем это достигается за счет того, что часть этих рельсов бригада использует вторично, извлекая их из погашаемых выработок, проходка и геологическое изучение которых уже закончены. То же и в отношении вентиляционных труб, расход которых вместо 1 м на метр выработки фактически составляет всего лишь 0,64 м/м и т.д.
Поэтому при расчете норм расхода линейных материалов должен учитываться объем не только пройденных новых выработок, но и погашаемых за тот же срок, из которых должны быть извлечены уже ненужные там линейные материалы. Если работа по извлечению материалов из погашаемых выработок выполняется теми же членами бригады, которые будут монтировать их на новом месте, то она должна быть включена в их комплексную норму времени.
В тех случаях, когда эту работу будут выполнять рабочие, не входящие в состав бригады, или члены другой бригады, она оплачивается по отдельному наряду, все извлеченные из выработок материалы должны быть оприходованы и при выдаче бригаде учтены вторично.
К сожалению, в настоящее время это требование не всегда соблюдается: работа по извлечению материалов из погашаемых выработок оплачивается бригаде по отдельным нарядам, а экономия, достигаемая при их повторном использовании, также записывается в счет хозрасчетной Деятельности бригады.
к*к*ДетДето.шо.шдет о.ш*дет о.ш*(72)(72)
к*
к*
Дет
Дет
о.ш
о.ш
дет о.ш*
дет о.ш*
(72)
(72)
К основным организационно-техническим направлениям снижена
расхода применяемой при проведении горно-разведочных работ энер относятся:
наличие налаженной диспетчерской службы, обеспечивающей пода энергии к местам ее потребления только в то время и в таком количе ве, в котором это требуется;
разработка и применение наиболее совершенной техники и технол гии, обеспечивающей минимальные затраты потребляемой энергии ад единицу объема выполняемых работ;
разработка и осуществление мероприятий по всемерному сокра нию потерь энергии при ее транспортировании к месту работ (путе) увеличения сечения проводов или диаметра трубопроводов, лучш изоляции стыков труб, устройства промежуточных воздухосборника^ аккумулирующих сжатый воздух в период сокращения его расхо и др.);
на вводе объектов установка счетчиков, обеспечивающих то учет фактических затрат энергии и возможность постоянного контрол ее правильного расходования, снижения бесполезных потерь и др.;
применение наиболее совершенных конструкций электричес и компрессорных станций и двигателей к ним, обеспечивающих найме ший расход горюче-смазочных материалов на единицу выработанной энергии;
правильный подбор производительности и числа электрических 1 компрессорных станций, позволяющий вырабатывать энергию в количе вах, не превышающих сколько-нибудь значительную величину ее потр ления в каждый отдельный момент, — с учетом неравномерности ее пот ребления в течение смены и суток.
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА ВЗРЫВЧАТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Нормы расхода взрывчатых материалов — взрывчатых веществ средств взрывания (капсюлей и электродетонаторов, огнепроводноп и детонирующего шпуров, зажигательных патрончиков и т.д.) - опред ляются в соответствии с утвержденными для данного объекта паспорта буровзрывных работ с учетом сечения выработок, трудности бурения взрывания горных пород, а также запаса на не предусмотренные паспо тами расходы на выравнивание подошвы, стенок или кровли выработо и т.п. Коэффициент запаса определяется по отчетным данным за проше шие периоды (обычно коэффициент запаса равен 1,05 ± 1,1).
Производственные нормы расхода взрывчатых материалов на 1 горной выработки определяются по следующим формулам:
норма расхода взрывчатых веществ (кг/м)
и = №3Ш,
норма расхода детонаторов (шт/м)
(71)
норма расхода огнепроводного шнура (м/м)
где Q — расход взрывчатых веществ (на один взрыв), кг; К3 — коэффициент запаса; 77 — ожидаемое подвигание забоя выработки за один цикл, м; ^цп — число шпуров в комплекте, шт.; /ОеШ — длина огнепроводного шнура каждого отдельного заряда, м (принимается по требованиям техники безопасности с учетом глубины шпуров, времени каждого отдельного зажигания не менее 5 с и отхода взрывника в укрытие не менее 60 с, а при пучковом зажигании — с учетом возможности сведения шнуров от отдельных зарядов в пучки).
Пример. Паспортом буровзрывных работ предусмотрено: число шпуров в комплекте Ищд = 21, средняя длина шнуров / = 1,56 м, коэффициент использования шпуров равен 0,85; общая масса заряда ВВ на один взрыв 0 — 24 кг; подвигание1 забоя за цикл П составит 1,33 м; длина отрезков огнепроводного шнура принята о.ш 2,5 м.
С учетом коэффициента запаса К3 = 1,1 рассчитаем: норму расхода взрывчатых веществ по формуле (70)
Я„„ = 24 - 1,1:1,33 = 19,85 кг/м;
норму расхода детонаторов по формуле (71)
Ядет = 21 • 1,1:1,33 = 17,37 шт/м;
норму расхода огнепроводного шнура по формуле (72)
Яо ш = 17,37 - 2,5 =43,42 м/м.
Производственные нормы расхода и общая потребность взрывчатых материалов по бригаде рассчитываются по форме табл. 36.
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ БУРЕНИЯ ШПУРОВ
Для бурения шпуров перфораторами применяются комплекты буров, включающие в себя наборы буровых штанг разной длины и наборы различающихся по диаметру на 2-3 мм буровых коронок. Буровые штанги изготовляются из шестигранной (или круглой) буровой стали марок У7, У8, 45, 55С. Коронки буров долотчатой или крестовой формы армируются пластинами твердого сплава марок ВК4В, ВК8, ВК6В, ВК8В, ВК15.
Нормирование расхода инструмента для бурения шпуров обычно Производят расчетно-статистическим методом или на основе табличных данных о зависимости расхода буровой стали и проходки на коронку между заточками от крепости горных пород (табл. 37).
Таблица 36
Расчет производственных норм расхода взрывчатых материалов по бригаде
(бригадир
— ■) на планируемый период
Выработка
Планируе- мый объем работ, м
Данные паспорта буровзрывных работ
Сечение выработки, м2
Категория буримости пород
Число шпуров в комплекте, шт.
Средняя глубина шпуров, м
Расход вв на в зрыв, кг
Проходи за цикл м
Штрек №6
600
5,8
XVI
21
1,56
24,0
1,33
Всего И т.д.
(73(73Норма расхода буровых коронок Нк (шт/м) рассчитывается формуле
(73
(73
Як ” К31хп
где 2/ — общая длина пробуренных за один цикл шпуров, м; Кэ — сре нее число заточек на коронку до полной амортизации (определяет! опытным путем, обычно равно 6—7); Z ] — проходка на коронку меж; заточками, м.
Норма расхода буровой стали Яст (кг/м) определяется по формул f i 21
Н = ,ПА
ст I ооопv
где Р ] - расход буровой стали на 1 м бурения шпура, кг (принимает! по табл. 37).
Таблица 37
Зависимость расхода буровой стали
и проходки на коронку между заточками от крепости горных пород
Коэффициент крепости горных
Проходка на коронку
Расход буровой
пород по М.М. Протодьяконову
между заточками, м
стали, г/м
До 3-4
15-30
2-5
6-8
10
12-16
10-12
5
20-25
14-16
2
30-40
18-20
1,2
50-70
Свыше 20
0,6
70-110
BB, кг/м
детонато- рои, шт/м
огнепроводного шнура, м/м
BB, кг
детонаторов, шт.
огнепроводного шнура, м
19,85
17,37
43,42
11910
10442
26052
Производственные Нормы расхода
Потребность на планируемый период
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА КРЕПЕЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ
На подземных горных работах для крепления выработок применяются различные материалы: дерево, бетон, железобетон, металл, естественные и искусственные камни и др. При производстве горно-разведочных работ чаще всего применяется деревянная крепь, но в последние годы более широкое применение получают и другие виды крепи (металлическая, арочная, штанговая, бетонная и т.д.).
Нормирование расхода .крепежных материалов должно учитывать и отражать особенности горно-геологических и организационно-технических условий производства работ.
Нормы расхода крепежных материалов на горно-разведочных работах определяются в м3 на единицу длины горной выработки, а для горнодобывающих предприятий определяются в м3 на 1000 т суточной добычи полезного ископаемого.
Основным документом при расчете фактического и нормативного расходов крепежных материалов является утвержденный для данного объекта паспорт крепления. Производственные нормы расхода материалов определяются на основе паспорта крепления с учетом сечения выработки, устойчивости горных пород, а также запаса на не предусмотренные паспортом расходы — в связи с немерностью материалов, отходами при заделке крепи, и т.п. Нормативы отходов (коэффициент запаса) устанавливаются по отчетным данным за прошедшие периоды или расчетным путем (обычно на практике коэффициент запаса К3 не превышает 1,1 при проходке горизонтальных и 1,15 при проходке наклонных и вертикальных горных выработок)..
Плановая потребность крепежных материалов для каждого объекта горнопроходческих работ определяется в соответствии с общими объемами проведения горно-разведочных выработок, поручаемыми бригаде
к выполнению в планируемом периоде, и предполагаемым распределяя нием этих объемов по способам их крепления, определенным по данным их фактического распределения в прошедшем (базисном) периоде или на основании каких-либо других обоснованных расчетов.я
Для крепления горных выработок в основном применяют лесны^ материалы. Норму их расхода Н (м3/1000 т) на предприятиях горнодо^ бывающей промышленности определяют по формуле [21]1
Я = яо + яп +ярем + ЯП.П +ЯПОВ,(75)
где Я0 и Яп — нормы расхода лесных материалов на крепление соответственно очистных забоев и подготовительных выработок; Ярем, Яп п g Япов — нормы расхода лесных материалов соответственно для ремонта’ крепи, прочих подземных работ и работы на поверхности.
Нормы расхода круглых лесных материалов при проведении горноразведочных выработок рассчитываются по следующим формулам: для прямоугольной полной крепежной рамы
nd2
Н=—Кх <21^*71^-,(76)
4
для трапециевидной полной крепежной рамы
nd2
Н=-—-К1^1ст+1в+1д>Ку(77)
4
где d — диаметр крепежного леса, м; Кх — коэффициент, учитывающий шаг крепления, т.е. число установленных крепежных рам на 1 м выработки, при сплошной крепи; I ст, I в и Z л — длина соответственно стойки, верхняка и лежняка, м; К3 — коэффициент запаса.
Если предусматривается затяжка боков выработки или ее кровли горбылем, то нормы расхода для горбыля следует рассчитывать по формулам:
с затяжкой кровли и боков выработки
Я=^СТ+В)ЬК3;(78)
с затяжкой только кровли
Я = В b К3,(79)
где В — ширина выработки поверху, м; b - средняя толщина горбыля, м.
Пример. Бригаде необходимо провести 600 м подземных горно-разведочных выработок, в том числе 350 м штреков сечением 6,4 и 5,8 м2 и 250 м рассечек сечением 4 м2. По опыту прошлых лет 50 % длины пройденных штреков должны быть закреплены неполными крепежными рамами, в том числе 20 % (Z j = 70 м) с установкой рам через 0,5 м с затяжкой кровли и боков выработки горбылем и 30 % 138
(7 2 = 105 м) - с установкой рам через 1 м с затяжкой только одной кровли выработки. Рассечки проводились без крепления.
По утвержденному паспорту крепления длина стоек в штреках должна быть / ст = = 2,8 м, верхняка 7В = 2,15 м, диаметр лесаd = 0,18 м. Ширина выработки поверху В = 2,2 м, средняятопщина горбыля b = 0,03 м.
Для участков, закрепляемых рамами через 0,5 м с затяжкой кровли и боков выработки, производственную норму расхода крепежных материалов на 1 м выработки определяем по формулам (76) и (78):
круглого леса
7KZ23,14-0,182
(4Z м + 2Z в) К = (4 • 2,8 +
4
+ 2-2,15)1,1 =0,434 м3;
горбыля
(У^+В) ЬК3 = (2 • 2,8 + 2,2) 0,03 ■ 1,1 = 0,257 м3.
Аналогично для участков, закрепленных рамами через 1 м с затяжкой только кровли выработки, эта норма составит:
круглого леса
,14 • 0,182,
(2 • 2,8+2,15)1,1 =0,217 м ,
4
горбыля
• 2,2 • 0,03 • 1,1 = 0,073 м3.
Общая потребность крепежных материалов на весь объем проходки составит: круглого леса
70 • 0,434 + 105 • 0,217 = 53,15 м3;
горбыля
70 ■ 0,257 + 105 • 0,073 = 25,66 м3.
Производственные нормы расхода крепежных материалов и общая их потребность по бригаде на плановый период рассчитываются по форме табл. 38.
Для крепления горных выработок с большим сроком службы в породах средней крепости применяют бетонную крепь, а в устойчивых породах крепление выработок осуществляют торкрет- или набрыэгбетоном. При торкрет-бетонировании в качестве заполнителя применяют кварцевый песок крупностью зерен не более 5 мм, а при набрызгбетонировании — более крупные заполнители (до 25 мм) и специальные ускорители схватывания и твердения (фтористый натрий или калий в количестве 1—3 % от массы цемента).
При использовании любой модификации бетонной крепи основным расходуемым материалом является цемент. Нормы расхода цемента в бетонных смесях Нц (кг/м3) определяют по общепринятой формуле [21]
Таблица 38
(бригадир(бригадирРасчет производственных норм расхода крепежных материалов по бригаде
(бригадир
(бригадир
) иа планируемый период
ВыработкаВыработкаШтрек № 2Штрек № 2РассечкиРассечкиВсегоВсегоПланируемыйобъемПланируемыйобъемСпособкрепленияСпособкрепленияРазмеры элементов крепи по дан-ным паспорта крепленияРазмеры элементов крепи по дан-ным паспорта креплениястоекстоекперекладовперекладовS s §& яS s §& я350350250250Si к XSi к X7070105105600 175600 175SS3 дяS я8 23 дяS я8 26,46,46,46,45,84,05,84,0Неполные дверные рамы через 2 м с затяжкой кровли и боков выработки То же, рамы через 1 м, затяжка кровлиНеполные дверные рамы через 2 м с затяжкой кровли и боков выработки То же, рамы через 1 м, затяжка кровли2&82&8sа S Йsа S Йw S ° 5 | s s sr яw S ° 5 | s s sr яssSSSSSSss3 о 553 о 55выработки,выработки,0,180,180,180,182,82,82,82,844220,180,180,180,18Без крепленияТо жеБез крепленияТо же2,152,152,152,152211
Выработка
Выработка
Штрек № 2
Штрек № 2
Рассечки
Рассечки
Всего
Всего
Планируемыйобъем
Планируемыйобъем
Способкрепления
Способкрепления
Размеры элементов крепи по дан-ным паспорта крепления
Размеры элементов крепи по дан-ным паспорта крепления
стоек
стоек
перекладов
перекладов
S s §
& я
S s §
& я
350
350
250
250
S
i к X
S
i к X
70
70
105
105
600 175
600 175
S
S
3 д
я
S я
8 2
3 д
я
S я
8 2
6,4
6,4
6,4
6,4
5,8
4,0
5,8
4,0
Неполные дверные рамы через 2 м с затяжкой кровли и боков выработки То же, рамы через 1 м, затяжка кровли
Неполные дверные рамы через 2 м с затяжкой кровли и боков выработки То же, рамы через 1 м, затяжка кровли
2
&
8
2
&
8
s
а S Й
s
а S Й
w S ° 5 | s s sr я
w S ° 5 | s s sr я
s
s
S
S
S
S
S
S
s
s
3 о 5
5
3 о 5
5
выработки,
выработки,
0,18
0,18
0,18
0,18
2,8
2,8
2,8
2,8
4
4
2
2
0,18
0,18
0,18
0,18
Без крепленияТо же
Без крепленияТо же
2,15
2,15
2,15
2,15
2
2
1
1
Продолжение табл. 38
Выработка
Размеры элементов крепи по данным паспорта крепления
Пр оизводс тв ен - ная норма
Потребность на планируемый
затяжки кровли
расхода
период
боковой выработки
о
.2
Q
4
5
о-5
5 | И
|
К S
5в И
U н S
Я
2 о
§*2
"s
to &
2
Я 2 О я
”s
2
Штрек № 2
Рассечки
2,2
2,2
0,03
0,03
2,8
Без кре То же
0,03
пления
0,433
0,217
0,257
0,073
30,31
22,79
17,99
7,67
Всего
-
-
-
-
-
-
53,10
25,66
(80)(80)Нц = р^п,
(80)
(80)
где Рц — полезный расход-цемента, кг; П — технологические потери при приготовлении бетона, кг.
Полезный расход цемента рассчитывается по следующим формулам: для обычных бетонов с 28 %-ной прочностью
^ц^цR = + о,5 КА„—2ц_ w :R = + о,5 КА„—2ц_ w :(81)(81)для быстротве рдеющих цементовдля быстротве рдеющих цементовЦ 0,42ЛцЦ 0,42ЛцWW(82)(82)где R6 - прочность (марка) бетона (по справочнику); К - эмпирический коэффициент (для щебня К = 0,55, для гравия К = 0,5); Лц — активность цемента (по ГОСТу); w- содержание воды в 1 м3 бетона, л.Водосодержание бетонной смеси определяется расчетным путем или по табличным данным, обычно для пластичных бетонов величину w принимают равной 8,5 % от массы сухой смеси.Для расчета нормы расхода бетона определяют объем бетонного раствора Кб р (м3/м) по формулегде R6 - прочность (марка) бетона (по справочнику); К - эмпирический коэффициент (для щебня К = 0,55, для гравия К = 0,5); Лц — активность цемента (по ГОСТу); w- содержание воды в 1 м3 бетона, л.Водосодержание бетонной смеси определяется расчетным путем или по табличным данным, обычно для пластичных бетонов величину w принимают равной 8,5 % от массы сухой смеси.Для расчета нормы расхода бетона определяют объем бетонного раствора Кб р (м3/м) по формулеН ~ Ihdx + В^г,Н ~ Ihdx + В^г,(83)(83)где h — высота стенок выработки, м; Вв — ширина выработки поверху, м; dv nd? — толщина бетонного слоя соответственно на стенах и кровле выработки, м.Так как бетонные материалы обладают хорошим сопротивлением на сжатие и имеют невысокую прочность при изгибе и растяжении, бетонной крепи чаще всего придают сводчатую форму.Толщину свода крени d (см) определяют по формуле проф. М.М. Прогде h — высота стенок выработки, м; Вв — ширина выработки поверху, м; dv nd? — толщина бетонного слоя соответственно на стенах и кровле выработки, м.Так как бетонные материалы обладают хорошим сопротивлением на сжатие и имеют невысокую прочность при изгибе и растяжении, бетонной крепи чаще всего придают сводчатую форму.Толщину свода крени d (см) определяют по формуле проф. М.М. Протодьяконоватодьяконова4,4 аd = ;т=9,8 • 104 Ост4,4 аd = ;т=9,8 • 104 Ост(84)(84)где а - половина ширины выработки в свету, см; ост - допускаемое напряжение на сжатие для материала крепи, Па; / — коэффициент крепости пород; h — подъем свода, см.Толщину стенок бетонной крепи принимают обычно равной толщине свода. При торкрет- и набрызгбетонировании бетонная смесь наносится на поверхность выработки в 2 3 слоя до получения общей толщины бетонного слоя 5-7 мм.Нормирование расхода металла при применении металлической крепи различных типов проводится на основе конструкторской документации и технических условий изготовления отдельных деталей, узлов и комплекта крепи в целом на предприятии, изготовляющем крепь.где а - половина ширины выработки в свету, см; ост - допускаемое напряжение на сжатие для материала крепи, Па; / — коэффициент крепости пород; h — подъем свода, см.Толщину стенок бетонной крепи принимают обычно равной толщине свода. При торкрет- и набрызгбетонировании бетонная смесь наносится на поверхность выработки в 2 3 слоя до получения общей толщины бетонного слоя 5-7 мм.Нормирование расхода металла при применении металлической крепи различных типов проводится на основе конструкторской документации и технических условий изготовления отдельных деталей, узлов и комплекта крепи в целом на предприятии, изготовляющем крепь.
^ц
^ц
R = + о,5 КА„
—2ц_ w :
R = + о,5 КА„
—2ц_ w :
(81)
(81)
для быстротве рдеющих цементов
для быстротве рдеющих цементов
Ц 0,42Лц
Ц 0,42Лц
W
W
(82)
(82)
где R6 - прочность (марка) бетона (по справочнику); К - эмпирический коэффициент (для щебня К = 0,55, для гравия К = 0,5); Лц — активность цемента (по ГОСТу); w- содержание воды в 1 м3 бетона, л.
Водосодержание бетонной смеси определяется расчетным путем или по табличным данным, обычно для пластичных бетонов величину w принимают равной 8,5 % от массы сухой смеси.
Для расчета нормы расхода бетона определяют объем бетонного раствора Кб р (м3/м) по формуле
где R6 - прочность (марка) бетона (по справочнику); К - эмпирический коэффициент (для щебня К = 0,55, для гравия К = 0,5); Лц — активность цемента (по ГОСТу); w- содержание воды в 1 м3 бетона, л.
Водосодержание бетонной смеси определяется расчетным путем или по табличным данным, обычно для пластичных бетонов величину w принимают равной 8,5 % от массы сухой смеси.
Для расчета нормы расхода бетона определяют объем бетонного раствора Кб р (м3/м) по формуле
Н ~ Ihdx + В^г,
Н ~ Ihdx + В^г,
(83)
(83)
где h — высота стенок выработки, м; Вв — ширина выработки поверху, м; dv nd? — толщина бетонного слоя соответственно на стенах и кровле выработки, м.
Так как бетонные материалы обладают хорошим сопротивлением на сжатие и имеют невысокую прочность при изгибе и растяжении, бетонной крепи чаще всего придают сводчатую форму.
Толщину свода крени d (см) определяют по формуле проф. М.М. Про
где h — высота стенок выработки, м; Вв — ширина выработки поверху, м; dv nd? — толщина бетонного слоя соответственно на стенах и кровле выработки, м.
Так как бетонные материалы обладают хорошим сопротивлением на сжатие и имеют невысокую прочность при изгибе и растяжении, бетонной крепи чаще всего придают сводчатую форму.
Толщину свода крени d (см) определяют по формуле проф. М.М. Про
тодьяконова
тодьяконова
4,4 а
d = ;т=
9,8 • 104 Ост
4,4 а
d = ;т=
9,8 • 104 Ост
(84)
(84)
где а - половина ширины выработки в свету, см; ост - допускаемое напряжение на сжатие для материала крепи, Па; / — коэффициент крепости пород; h — подъем свода, см.
Толщину стенок бетонной крепи принимают обычно равной толщине свода. При торкрет- и набрызгбетонировании бетонная смесь наносится на поверхность выработки в 2 3 слоя до получения общей толщины бетонного слоя 5-7 мм.
Нормирование расхода металла при применении металлической крепи различных типов проводится на основе конструкторской документации и технических условий изготовления отдельных деталей, узлов и комплекта крепи в целом на предприятии, изготовляющем крепь.
где а - половина ширины выработки в свету, см; ост - допускаемое напряжение на сжатие для материала крепи, Па; / — коэффициент крепости пород; h — подъем свода, см.
Толщину стенок бетонной крепи принимают обычно равной толщине свода. При торкрет- и набрызгбетонировании бетонная смесь наносится на поверхность выработки в 2 3 слоя до получения общей толщины бетонного слоя 5-7 мм.
Нормирование расхода металла при применении металлической крепи различных типов проводится на основе конструкторской документации и технических условий изготовления отдельных деталей, узлов и комплекта крепи в целом на предприятии, изготовляющем крепь.
(85)(85)i в.оi в.оII33§ оВ 8 и о В 5В S оС11 11Seq ш.О О 11 1ОXспeq соохeq ооTfОО ООО 1ОО ОХ3xf НСП ХО1спeq wAm S S о В 5 bd 5 m•9*5'1111в *•& 8 ° S 5 5 кS В 2 О Д х о и и 2 и ° я v к о 8 у " * А В 8m 1 1II2Уа к 3 2 оО удоВ g н 2 8oilII1° S о X1-S & к д в ч X 5 оС1 о 1 о5eq 1 11 |5соeq снoxeq^ ooxo ОО OСП 1ОО Ох3TfСП хоV-) со।о^ хоа sО £I 5^- eq соTt ш5 Sя00 ■ « §^ „ I ° ^. @ о 3 S 3 £ 5 § К S V и fc 3 S ^ X R kid+§• §*ов«.“§X41CQR+S§ оВ 8 и о В 5В S оС11 11Seq ш.О О 11 1ОXспeq соохeq ооTfОО ООО 1ОО ОХ3xf НСП ХО1спeq wAm S S о В 5 bd 5 m•9*5'1111в *•& 8 ° S 5 5 кS В 2 О Д х о и и 2 и ° я v к о 8 у " * А В 8m 1 1II2Уа к 3 2 оО удоВ g н 2 8oilII1° S о X1-S & к д в ч X 5 оС1 о 1 о5eq 1 11 |5соeq снoxeq^ ooxo ОО OСП 1ОО Ох3TfСП хоV-) со।о^ хоа sО £I 5^- eq соTt ш5 Sя00 ■ « §^ „ I ° ^. @ о 3 S 3 £ 5 § К S V и fc 3 S ^ X R kid+§• §*ов«.“§X41CQR+S
(85)
(85)
i в.
о
i в.
о
I
I
3
3
§ о
В 8 и о В 5
В S о
С
11 1
1
S
eq ш.
О О 11 1
О
X
спeq со
охeq оо
TfОО О
ОО 1
ОО ОХ
3
xf НСП ХО
1спeq w
A
m S S о В 5 bd 5 m
•9*
5'111
1
в *
•& 8 ° S 5 5 к
S В 2 О Д х о и и 2 и ° я v к о 8 у " * А В 8
m 1 1II
2
У
а к 3 2 о
О удо
В g н 2 8
oilII
1
° S о X
1
-S & к д в ч X 5 о
С
1 о 1 о
5
eq 1 11 |
5
соeq сн
oxeq^ oo
xo ОО O
СП 1
ОО Ох
3
TfСП хо
V-) со
।о^ хо
а s
О £
I 5
^- eq соTt ш
5 S
я
00 ■ « §
^ „ I ° ^. @ о 3 S 3 £ 5 § К S V и fc 3 S ^ X R kid
+
§• §*
ов«.
ҤX4
1CQR+S
§ о
В 8 и о В 5
В S о
С
11 1
1
S
eq ш.
О О 11 1
О
X
спeq со
охeq оо
TfОО О
ОО 1
ОО ОХ
3
xf НСП ХО
1спeq w
A
m S S о В 5 bd 5 m
•9*
5'111
1
в *
•& 8 ° S 5 5 к
S В 2 О Д х о и и 2 и ° я v к о 8 у " * А В 8
m 1 1II
2
У
а к 3 2 о
О удо
В g н 2 8
oilII
1
° S о X
1
-S & к д в ч X 5 о
С
1 о 1 о
5
eq 1 11 |
5
соeq сн
oxeq^ oo
xo ОО O
СП 1
ОО Ох
3
TfСП хо
V-) со
।о^ хо
а s
О £
I 5
^- eq соTt ш
5 S
я
00 ■ « §
^ „ I ° ^. @ о 3 S 3 £ 5 § К S V и fc 3 S ^ X R kid
+
§• §*
ов«.
ҤX4
1CQR+S
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА ЛИНЕЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В группу условно названных линейных материалов объединены материалы, расход которых зависит в основном только от длины выработки, ! к ним относятся: рельсы, вентиляционные, воздухо- и водопроводные трубы, электрические кабели, провода, а также детали для их крепления i к почве, стенкам и кровле выработок, в том числе шпалы, подкладки и : накладки, костыли, болты, скобы, крюки и т.п.
Нормы расхода линейных материалов определяются в соответствии с утвержденными проектами и паспортами проведения выработок.
Производственные нормы расхода собственно линейных материалов — . рельсов, труб различных видов, электрических кабелей и проводов — с учетом их повторного использования из погашаемых выработок рассчитываются по выражению общего вида
А - В (1 - 1/и) #л=#пР ”К,
где Япр — расход данного вида материалов на 1 м выработки, предусмотренный утвержденным проектом или паспортом проведения выработок, кг; Л — планируемый на данный период объем проведения новых выработок, м; В — планируемый на данный период объем погашения выработок, пройденных ранее, с извлечением из них оставленных материалов данного вида; п - коэффициент повторного использования мате- риалов — допустимое число их последовательных установок в выработках вплоть до полного износа и списания; К — коэффициент, учитывающий увеличение расхода данного вида материалов по отношению к протяженности пройденных выработок (с учетом укладки отвальных путей на поверхности, на устройство разминовок, закруглений для электрических кабелей и проводов, на их провисание между опорами, потери и т.п.).
Количественные значения коэффициентов и и К определяются по г практическим данным прошлой деятельности геологических организаций. Расход материалов Япр на настилку рельсового пути определяется расчетно-статистическим методом и на основе табличных данных.
Пример. Определить норму расхода рельсов Р-18 для следующих условий: Япр 2 • 18 = 36 кг/м, А = 1200 м, В = 1000 м, п = 3, К = 1,15.
1200 - 1000(1 - 1/3)
// = 361,15 = 18,4 кг/м.
1200
Расчет производственных норм расхода деталей для крепления линейных материалов к почве, стенкам и кровле выработок, в том числе шпал, накладок, болтов и костылей, скоб, крючков и др., осуществляется в соответствии с проектом — без учета каких-либо коэффициентов (запаса, повторного использования и т.п.) в предположении, что незначительное
увеличение их расхода на непредвиденные цели всегда может быть koi пенсировано повторным использованием указанных деталей из пог шаемых выработок.
Пример. Определить норму расхода шпал и крепежных деталей (костыле
накладок и т.п.) иа настилку рельсовых путей из рельсов Р-18 на 1 м проведе! выработок, если проектом предусматривается размер шпал 0,13 х 0,21 х 1,2
расстояние между шпалами - 0,65 м, длина отдельных рельсов - 6,5 м, масса на ладки - 3,0 кг, комплекта болтов (с гайками) - 0,175 кг, одного костыля 0,135 кг. Подкладки не ставятся.
Соответствующие нормы расхода должны быть:
шпал
1:0,65 = 1,54 шт/м,
или (0,13 ■ 0,21 • 1,2): 0,65 = 0,05 м3/м;
накладок
2:6,5 = 0,3 шт/м, или 0,3 ■ 3 = 0,9 кг/м;
болтов с гайками
8:6,5 = 1,23 шт/м, или 1,23 ■ 0,175 = 0,22 кг/м;
костылей
1,54 ■ 4 = 6,16 шт/м, или 0,83 кг/м;
всех креплений (накладок с болтами и гайками, а также костылей)
0,9 + 0,22 + 0,83 = 1,95 кг/м.
Результаты расчета производственных норм расхода линейных материало! оформляются по форме табл. 39.
НОРМИРОВАНИЕ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ
Производственные нормы расхода различных видов энергии - электрической или пневматической (сжатого воздуха) в натуральных измери телях (кВт ■ ч, м3 ) составляются только в тех случаях, когда снабжение объекта работ этими видами энергии осуществляется со стороны. Произ водственные нормы расхода энергии различных видов Нэ (кВт ■ ч/м иля м3/м3) определяются с учетом числа механизмов — потребителей соответствующего вида энергии, работающих на данном объекте, размера ее нормального потребления каждым из этих механизмов в единицу машинного времени, среднего времени в течение смены (или суток) и соответствующего сменного (или суточного) объема выполняемых работ, а также потерь энергии при ее транспортировании (по электро-, трубопроводам и т.п.) и вследствие других причин
НэНэS таТ к
Нэ
Нэ
П
где т — число единиц каждого вида механизмов - потребителей данного вида энергии; q - норма потребления данного вида энергии каждым из них в единицу времени (кВт, м3/мин); Т — средняя продолжительность машинного времени работы механизмов — потребителей в течение смены (суток), ч (мин); П — объем работ, выполняемых за то же время, м (м3); К — коэффициент, учитывающий непроизводительные затраты и потери энергии при ее транспортировании, а также вследствие других причин, определяется опытным путем.
Пример. Определить расход сжатого воздуха на проведение подземной горно- разведочной выработки. Бурение шпуров осуществляется двумя перфораторами ПР-ЗО (т, = 2, qi = 3,5 м3/мин), уборка породы - породопогрузочной машиной ППН-1-С (m2 = 1, Яг = Ч м3/мин), машинное время составляет 0,75 общего времени работы машин:
для перфораторов
_ 0,755 ПЯГбурТ\_ 0,755 ПЯГбурТ\5,8 ■ 1,33-4,22 ■ 10
_ 0,755 ПЯГбур
Т\
_ 0,755 ПЯГбур
Т\
= 0,75 = 122 мин;
2
для погрузочной машины
Т2 = 0,75 Slltys " 0,75 ■ 5,8 • 1,33 -11 = 64 мин.
Коэффициент, учитывающий потери, принят^ = 1,5.
Соответствующая норма расхода сжатого воздуха
Я3 = (2 • 3,5 • 122 + 1 ■ 11 ■ 64) 1,5 = 2337 м3/м.
В случаях производства электроэнергии или сжатого воздуха непосредственно на местах работ — на местных энергоустановках (электрических или компрессорных станциях), приводимых в действие двигателями внутреннего сгорания, — производственные нормы расходов энергии в ее натуральных измерителях (кВт ■ ч, м3) не составляются. В таких случаях вместо их разрабатывают нормы расхода горюче-смазочных материалов, расходуемых на этих энергоустановках на производство соответствующих видов энергии, но отнесенные на конечную единицу объема выполняемых разведочных работ, кг/м или л/м3.
Производственные нормы расхода горюче-смазочных материалов ^г с м (кг/м или л/м3), потребляемых на местных энергоустановках при производстве электроэнергии или сжатого воздуха, определяются по установленным нормам их расхода двигателями внутреннего сгорания этих установок, с учетом развиваемой ими мощности, времени работы, а также минимального резерва на непредвиденные цели (коэффициент запаса не более К3 = 1,05) :
Н = »г.с.м1к(87)
“г.С.Мд3’V /
где qT с м — нормальный расход горюче-смазочных материалов двигателями электростанций (компрессорных), кг (л)/ч; Т — продолжитель-
ность работы электростанций (компрессоров), машино-ч/смену (сутки); П — скорость подвигания забоя (забоев) в ту же единицу времени, м/сме- ну (сутки).
Пример. Определить расход дизельного топлива на производство сжатого воздуха для бурения шпуров и погрузки породы при проведении горной выработки для условий, предусмотренных в предыдущем примере.
Дополнительное условие: работы производятся и компрессорная станция расположена на высоте 3000 м над уровнем моря, на которой производительность комп-у рессоров и мощность, развиваемая двигателями внутреннего сгорания, уменьшаются на 25 %.
Скорость проходки П = 1,33 м/смену. В процессе бурения шпуров заняты два перфоратора ПР-30, расходующие 3,5 м3/мин каждый. Приняв коэффициент потерь сжатого воздуха в сети К = 1,5, определим общую потребность в сжатом воздухе^ во время бурения шпуров 2 * 3,5 • 1,5 — 10,5 м3/мин, при этом продолжительность процесса бурения составит 164 мин ~ 3 ч. В процессе бурения породы сжатый воздух потребляет только одна породопогрузочная машина ППН-1-С в объеме 11 м3/мин или с учетом потерь 16,5 м3/мин сжатого воздуха. Продолжительность работы машины 85 мин 1,5 ч.
На штольне установлены два компрессора ДК-9-М номинальной производитель-' ностью 9 м3/мин (на высоте 3 000 м над уровнем моря 9 • 0,75 = 6,75 м3/мин) с двигателями Д-108 номинальной мощностью 79,4 кВт, расходующие дизельное топ-’ ливо q = 6 л/ч.
В длинам случае два компрессора должны будут работать 3 + 1,5 = 4,5 ч, а третий - только 1,5 ч, всего Т = 10,5 машино-ч, а средняя норма его расхода на 1 м проходки составит
10,5-6
Нтс м =1,05 = 47,37 л/м.:
г.е-м 1>35
В случае обслуживания одной электрической (компрессорной) станцией; нескольких объектов горно-разведочных или каких-либо других видов геологоразведочных работ распределение расхода горюче-смазочных материалов между ними осуществляется пропорционально количеству потребленной ими энергии дан-t ного вида.
ГЛАВА 5
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ
ПРИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ, ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ
И ПОИСКОВО-СЪЕМОЧНЫХ РАБОТАХ
Геофизические работы состоят из комплекса разнообразных иссле^ дований, проводимых с целью поисков и разведки полезных ископаемых.^ К ним относятся сейсморазведка, электроразведка, гравиразведка, магни* торазведка, аэрогеофизические работы, скважинная геофизика, геофизи-| ческие исследования в скважинах.
Разнообразие геофизических методов и применяемых средств вызьй вает необходимость в использовании большого ассортимента различны^ материалов. Так, номенклатура материалов на проведение геофизичес| 146I
ких исследований в скважинах насчитывает 100 наименований. Материалы, расходуемые при проведении геофизических работ, подразделяются на зависящие от объема работ и от времени использования материалов. К последним относятся радиоактивные источники и контейнеры к ним, расход которых определяется переходом полураспада радиоактивных элементов.
К материалам, расход которых определяется объемом геофизических работ, относятся электробатареи, регистрационная бумага, фотобумага, кабельные изделия и др. Расход данных материалов на производство геофизических исследований зависит от условий и времени проведения работ и выбранного метода исследования. При проведении геофизических исследований в скважинах основными нормообразующими факторами, характеризующими условия проведения работ, являются вид полезного ископаемого и глубина скважин. По виду полезных ископаемых выделяют нормы расхода материалов при проведении геофизических работ на нефть и газ (структурно-картировочное бурение), воду, уголь, черные и цветные металлы, неметаллы (химические и строительные материалы, радиоактивное сырье). Вид полезного ископаемого определяет комплекс методов геофизических исследований и тип применяемой каротажной станции. Этот признак также влияет на выбор технологии проведения геофизических исследований. В основе нормирования расхода материалов на геофизические исследования лежит отчетно-статистический метод, так как затраты по материалам в данном виде работ занимают незначительный объем и составляют всего 5—7 %.
Отчетно-статистический метод применяется по той же причине и при нормировании расхода материалов на гидрогеологические (затраты по материалам не превышают 10 % всей стоимости работ), поисковые и гео- лого-съемочные работы (затраты по материалам в среднем 5 %).
Принцип разработки норм расхода материалов отчетно-статистическим методом изложен в гл. 1. Производственные нормы расхода материалов рассчитываются на время работы отряда или партии, а сводно-плановые — на 1 млн. руб. сметной стоимости соответствующих видов работ. Потребность материалов определяется в натуральных единицах по номенклатуре, учитывающей технологию исследований, применяемые технические средства и условия проведения работ (географо-климатическая зона и др.).
Нормирование расхода материалов на материалоемких видах работ (бурение, горные), используемых при геолого-поисковых геофизических и гидрогеологических работах, осуществляется по нормам, методы разработки которых рассмотрены в гл. 3 и 4.
ГЛАВА 6
ОРГАНИЗАЦИЯ НОРМИРОВАНИЯ РАСХОДА |
И ЭКОНОМИИ МАТЕРИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
НА ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ j
СИСТЕМА НОРМ < И НОРМАТИВОВ РАСХОДА МАТЕРИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
Одним из важнейших условий совершенствования планирования на-, родного хозяйства является наличие прогрессивной нормативной базы, обеспечивающей рациональное использование и экономию ресурсов, повышение сбалансированности планов и эффективности производства.
В 1980 г. была сформирована ’’Система прогрессивных техникоэкономических норм и нормативов по видам работ и затрат (экономии) труда, сырья, материалов и топливно-энергетических ресурсов, нормативов использования производственных мощностей и удельных капитальных вложений, норм и нормативов, используемых при разработке народнохозяйственных планов” (далее Система норм и нормативов).
При создании этой системы были учтены и использованы опыт разработки и внедрения системы материальных нормативов, работы по созданию автоматизированной системы сбора, накопления и обновления норм и нормативов (АСН), созданию и внедрению автоматизированной системы плановых расчетов (АСПР).
Система норм и нормативов предусматривает формирование прогрессивной нормативной базы для всех уровней планирования, ее постоянное обновление с учетом достижений научно-технического прогресса и изменения условий производства и видов продукции.
В целом Система прогрессивных технико-экономических норм и нормативов является первой очередью единой системы научно обоснованных технико-экономических норм и нормативов для планирования экономического и социального развития СССР и построена на основе следующих принципов:
обеспечение методического единства формирования по уровням планирования норм и нормативов, используемых при разработке годовых, пятилетних и долгосрочных планов;
обеспечение прогрессивности норм и нормативов на основе максимального отражения в них планируемых достижений научно-технического прогресса, передовых методов организации производства и труда и использование этих норм и нормативов в качестве средств внедрения научно-технических достижений;
комплексное формирование нормативной базы для всех разделов планов (производство, материальные балансы и планы распределения, труд и кадры, капитальные вложения и другие разделы);
систематическое обновление норм и нормативов на основе отражения факторов научно-технического прогресса, передовых методов организации труда и производства;
обеспечение сопоставимости норм и нормативов, формируемых на различных уровнях планирования, путем агрегирования и дезагрегирования, а также их взаимосвязи;
автоматизация формирования и использования норм и нормативов в Системе на основе автоматизированной системы сбора, накопления и обновления норм и нормативов (АСН), как неотъемлемой составной части автоматизированной системы плановых расчетов (АСПР), отраслевых автоматизированных систем планирования и управления (ОАСУ) и автоматизированных систем управления объединений и предприятий (АСУП), обеспечивающей единство нормативной базы.
Система норм и нормативов построена по иерархическому принципу и включает в себя все уровни управления народным хозяйством: предприятия (объединения) — отраслевые министерства (Госпланы союзных республик) — Госплан СССР, Госснаб СССР, Госстрой СССР, Министерство финансов СССР, Госкомтруд СССР, Госкомстат СССР.
Основной принцип создания Системы норм и нормативов — ее поэтапное развитие с тем, чтобы обеспечить постепенное формирование в системе следующих основных групп норм и нормативов.
Нормативы эффективности общественного производства
Нормы и нормативы затрат труда и заработной платы
Госплан СССР
Госкомтруд СССР, ВЦСПС, Госплан СССР, Госстрой СССР
3. Нормы и нормативы расхода и запасов сырья, материалов, топлива и энергии
Госплан СССР, Госснаб СССР, Госстрой СССР
Госплан СССР
Нормы и нормативы использования производственных мощностей и нормы продолжительности освоения проектных мощностей
Нормативы капитальных вложений и капитального строительства
Нормы и нормативы потребности и запасов оборудования, кабельных изделий и показателей использования оборудования
Финансовые нормы и нормативы
Госплан СССР
Госплан СССР, Госстрой СССР Госплан СССР, Госснаб СССР
Минфин СССР, Госплан СССР,
Нормы денежных (комплексных) затрат на производство (обслуживание), отчисления на целевые мероприятия и т.п.
Социально-экономические нормы и нормативы
Госплан СССР, Минфин СССР
Госплан СССР, Госкомтруд СССР, Минфин СССР, Минздрав СССР, Минкультуры СССР
10. Нормы и нормативы охраны окружающей среды
Госкомгидромет СССР, ГКНТ СССР, АН СССР. Госплан СССР, Минздрав СССР, Минводхоз СССР
На первом этапе реализуются со 2 по 6 группы норм и норматива™ Наряду с указанными основными группами норм и нормативов минЗИ терства и ведомства должны разрабатывать нормы и нормативы, отраж^Ц щие специфику различных отраслей народного хозяйства.
Для обеспечения взаимосвязи норм и нормативов с показателями эффективности общественного производства в Системе норм и нормат|И вов предусмотрено формирование показателей (нормативов) экономив ресурсов. После уточнения этих показателей при проведении расчетам по нормам затрат они в форме заданий по экономии ресурсов устаиапт,^ ваются в планах министерствам и ведомствам, в соответствии с че)ш| производится обновление норм и нормативов.
С учетом указанных положений и на основе общеметодологическйЯ принципов нормирования расхода и использования ресурсов Систем™ норм и нормативов Госплана СССР, а также с учетом специфики отрастаЦ в Министерстве геологии СССР в 1981 г. была разработана и утверждейЯ отраслевая Система норм и нормативов.Я
Дальнейшее развитие работ по созданию отраслевой Системы нор™ и нормативов, уточнение ее задач и организационных принципов отражеЯ но в утвержденных Министерством геологии СССР в 1984 г. документах^ ’’Положении об организации нормирования ресурсов в системе МингедД СССР” и ’’Положении об автоматизированной системе нормативов”, коЯ торые, не отменяя отраслевую Систему, дополняют ее с учетом современЯ ных требований к решению задач по нормированию ресурсов.я
Таким образом, под системой норм и нормативов в геологии пони-Я мается комплекс научно обоснованных норм и нормативов использоваЯ ния трудовых, материальных, технических и финансовых ресурсов, поря-.| док и методы формирования, обновления и применения этих норм ци нормативов при разработке текущих и перспективных планов проведения | геологоразведочных работ, а также организации подготовки и эксперти* 1 зы норм и нормативов на всех уровнях управления в геологии с примене-'^ нием ЭВМ [ 22] .|
Отраслевая система норм и нормативов в геологии (первая очередь) 1 состоит из 5 разделов.1
Раздел I. Нормы и нормативы затрат труда и заработной платы. I Раздел II. Нормы и нормативы расхода сырья, материалов и топлив- j но-энергетических ресурсов, а также производственных запасов.|
Раздел III. Нормы и нормативы производительности оборудования | и потребности воборудовании и кабельных изделиях.|
Раздел IV.Сметные нормы напроизводство геологоразведочных!
работ.I
Раздел V. Финансовые нормативы.|
Отраслевая Система норм и нормативов разрабатывалась исходя из ] сложившихся условий планирования геологоразведочных работ, в coot- J ветствии с чем в первую очередь этой Системы включены разделы сметных и финансовых норм на производство геологоразведочных работ. Виды, состав норм, единицы их измерений по каждому разделу отрасле- 150
вой системы выбирались с учетом условий проведения геологоразведочных работ, сложившейся практики и методологии совершенствования нормирования расхода, использования и экономии соответствующих ресурсов в геологии.
Вместе с тем из-за слабой теоретической и методической проработки в отрасли вопросов разработки норм и нормативов использования производственных мощностей и нормативов удельных капитальных вложений соответствующие разделы не были включены в первую очередь отраслевой Системы норм и нормативов в геологии.
ОРГАНИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ, УТВЕРЖДЕНИЯ
и ПЕРЕСМОТРА НОРМ
Эффективность нормирования расхода материальных ресурсов зависит от уровня организации разработки, утверждения и пересмотра норм, т.е. от четкого и правильного функционирования Системы нормирования от предприятия до народного хозяйства в целом.
Как отмечалось выше, четкую организацию этой работы призвана реализовать единая Система норм и нормативов, одной из составных частей которой является раздел по разработке норм и нормативов расхода материальных ресурсов.
В общегосударственной Системе норм и нормативов определен порядок разработки, пересмотра и утверждения норм расхода материальных ресурсов. Предприятия, производственные и промышленные объединения, министерства и ведомства СССР, а также Советы Министров союзных республик разрабатывают и пересматривают нормы расхода материальных ресурсов как на плановый год, так и на перспективу, исходя из установленных Госпланом СССР заданий по среднему снижению норм расхода, в том числе и по отдельным видам.
Однако огранизация разработки и пересмотра норм имеет определенные отличия в зависимости от периода, на который они рассчитываются.
Формирование нормативной базы перспективного и пятилетнего планирования можно разделить на следующие два этапа [ 17] :
разработка предложений об экономии материальных ресурсов и определение предварительного показателя среднего снижения норм;
формирование средневзвешенных норм и окончательное определение показателя среднего снижения норм расхода материальных ресурсов.
Результатом первого этапа формирования нормативной базы является определение Госпланом СССР заданий по среднему снижению норм расхода с учетом предполагаемого уровня производства и потребления прогрессивных видов материальных ресурсов, а также мероприятий по экономии материалов, разработанных министерствами и ведомствами. Причем . по наиболее важным видам расходуемых ресурсов задания по среднему снижению норм расхода устанавливаются Госпланом СССР в части крупных потребителей этих ресурсов. По всем остальным видам материальных ресурсов министерства и ведомства СССР, Госпланы союзных республик разрабатывают планы мероприятий по экономии
материальных ресурсов и предложения по среднему снижению норм ряД хода на конечный год планового периода с распределением по голям ■ представляют их в Госплан СССР [16].И
Величина этой экономии учитывается Госпланом СССР в расчетам потребления материальных ресурсов и доводится до министерств и вЯ домств СССР и союзных республик в контрольных цифрах, которьЯ устанавливаются в процентах по годам очередной пятилетки нарастающими итогом и по отношению к предыдущему году. Установленные отрасл^Д задания по среднему снижению норм расхода распределяются по подЦ отраслям, объединениям и предприятиям.Я
Разработка планов организационно-технических мероприятий отрасЯ левыми министерствами, предприятиями и объединениями проводится! в следующих направлениях:Я
внедрение экономичных видов материалов и сырья, заменителей дефицитных видов сырья и материалов; совершенствование конструкЯ ций изделий и технологии производства;Я
совершенствование организации производства и внедрение органиэаЯ ционных мероприятий, способствующих экономии сырья и материаловД
На втором этапе формирования нормативной базы министерства иИ ведомства СССР, Госпланы союзных республик, объединения и предпЦ риятия на основании данных об объемах и структуре продукции, намеЯ ченной к производству, базисных норм и запланированной экономшй материалов по годам перспективного периода определяются средневз-Я вешенные групповые нормы расхода материальных ресурсов по годам! планового периода с учетом изменения структуры продукции и в условно 1 неизменной структуре базисного года.1
Исходя из средневзвешенных норм составляются сводные ведомости;! норм по отдельным видам продукции, на основании которых и с учетом | данных об объемах производства отдельных видов продукции (или pa-1 бот) определяют среднее снижение норм расхода и экономию материалов | в перспективном периоде. Полученные значения сравнивают с заданием ! по снижению норм расхода. В случае расхождения расчетных значений С1 плановыми по какому-то виду материальных ресурсов министерство, ! ведомство или Госплан союзной республики должны представить в Гос-| план СССР аргументированное обоснование, с учетом которого последний ! принимает окончательное решение.|
Групповые средневзвешенные нормы расхода на планируемый ne-1 риод, с учетом изменения по отношению к базисному (предшествующему 1 плановому периоду) году структуры производства продукции данной | группы и задания по экономии материальных ресурсов, рассчитываются | по формуле[17]|
и1
2 pi ^у - 3i?1
i= 1А
Ягр" й’j
2'
г = 1г = 1152
г = 1
г = 1
где Ягр — групповая средневзвешенная норма расхода материалов на плановый период; Pi — объем производства z-го вида продукции (работ) в планируемом году; Н^ - норма расхода / -го материала на производство z-ro изделия (работы) в базисном году; Зц — экономия / -го вида материальных ресурсов, реализуемая в производстве z-го изделия (работы) в планируемом году.
При формировании годовых планов предприятия и промышленные объединения, министерства, ведомства и Госпланы союзных республик разрабатывают и представляют дополнительные предприятия по использованию резервов экономии материальных ресурсов, с учетом которых в годовых планах утверждаются задания по экономии.
Основная масса производственных и индивидуальных норм разрабатывается предприятиями в соответствии с утвержденными отраслевыми и межотраслевыми методиками и на основе нормативной и конструкторско-технологической документации. Общепринятая последовательность разработки индивидуальных, годовых норм расхода материалов заключается в следующем.
Исходя из планов внедрения новой техники и технологии и с учетом заданий по экономии материальных ресурсов, прежде всего устанавливаются подетальные и пооперационные нормы на изделие, которые разрабатываются одновременно с запуском конкретного изделия в производство. На их основе разрабатываются специфицированные и сводные нормы расхода материалов на единицу продукции или работ.
Как уже отмечалось, срок действия указанных норм, как правило, один год, однако в ряде отраслей сложился порядок разработки и утверждения сводных норм на пятилетие с разбивкой по годам. В этом случае ежегодный пересмотр их оформляется специальной сводкой изменений.
Подетальные, пооперационные и специфицированные нормы утверждаются главным инженером организации, сводные нормы, как правило, директором предприятия.
Утвержденные производственные и индивидуальные нормы используются министерствами и ведомствами для расчетов средневзвешенных групповых по видам продукции, которые в свою очередь являются основой для проведения Госпланом СССР вариантных расчетов потребности в материальных ресурсах на планируемый год.
Порядок пересмотра или изменения действующих норм в течение года мало чем отличается от уже приведенного порядка их разработки. В случае изменений условий производства конкретной продукции или работ корректируются первичные (подетальные и пооперационные) нормы и вносятся соответствующие изменения в специфицированные и сводные нормы. Изменения последних отражаются в оперативной сводке изменений. После этого проводят сравнение полученного эффекта от их снижения с плановым и при необходимости разрабатывают дополнительные оргтехмероприятия по снижению расхода материалов для обеспечения планового снижения.
Все материалы с результатами разработки и пересмотра норм на пла-
нируемыи год, включающие ведомости индивидуальных норм и расчете средневзвешенных групповых норм, планы оргтехмероприятий по экощ мии материалов, расчеты планового снижения норм по предприятию целом и обоснования изменения норм текущего года, по установлений формам представляются в вышестоящую организацию.
Утвержденные вышестоящей организацией, с учетом внесенных п проверке и согласовании коррективов, индивидуальные нормы расхо материалов по тем же формам доводятся до предприятий и служат оси ваием для определения потребностей в материалах по предприятию и конкретному объекту.
Все указанные положения в полной мере относятся к геологии отрасли народного хозяйства, потребляющей значительные количест трудовых, материальных, технических и финансовых ресурсов.
Подготовка отраслевой нормативной базы планирования теологор; ванием для определения потребностей в материалах по предприятию ил] к основным направлениям экономического и социального развити СССР на 10 лет (по пятилетиям) — за два года до очередной пятилетки к проектам пятилетних планов экономического и социального pat вития — за год до очередной пятилетки;
к годовым планам экономического и социального развития СССР - за 8-9 мес до начала планируемого года.
Нормативная база формируется с учетом прогноза развития наук и техники в геологической отрасли и комплексной программы научнс технического прогресса СССР на 20 лет (по пятилетиям), в которо: должны формироваться показатели экономии и удельных затрат ресурсов а также мероприятия, обеспечивающие их достижение. Нормы инормати вы для годовых планов рассчитываются на основе соответствующий показателей пятилетнего плана по годам.
В производственных геологических организациях работа по уточне нию нормативной базы проводится в соответствии с мероприятиям! плана технического развития и организации производства. При уточнение норм и нормативов должны учитываться прежде всего следующие положения: повышение технического уровня производства; улучшение организации производства и труда; изменение структуры и объема проводи^ мых работ; изменение геолого-технических условий проводимых работу повышение качества геологоразведочных работ.|
Процедура формирования норм и нормативов включает в себя следующие стадии их разработки:
организационную - определение порядка разработки и систематического обновления норм и нормативов, определение организаций, участвую* щих в их формировании, а также объемов финансирования этих работ;.
методическую — подготовку методических документов по формиро^ ванию норм и нормативов, определение соответствующих номенклатура экспериментальную' проверку и утверждение методических документов;: расчетную — проведение расчета, утверждение и обеспечение система-^ тического обновления норм и нормативов.j
Формирование и пересмотр норм и нормативов для государственных
планов экономического и социального развития СССР проводит Министерство геологии СССР, которое организует эту работу в геологических организациях с привлечением на разных этапах нормативно-исследовательских, отраслевых научных и проектных организаций. Указанные организации разрабатывают и систематически пересматривают методические документы и инструкции по расчету норм и нормативов и согласовывают их с ВИЭМСом, как головной организацией отрасли. Основные отраслевые инструкции по нормированию расхода материалов согласовываются с НИИПиНом при Госплане СССР.
СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ
НОРМИРОВАНИЕМ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ
Общегосударственная система управления нормированием расхода материальных ресурсов, так же как и Система норм и нормативов, построена по иерархическому принципу от предприятия до Госплана СССР, осуществляющего методическое руководство всей работой. В министерствах, ведомствах и Госпланах союзных республик функцию нормирования расхода материалов выполняют специальные подразделения, обычно входящие в состав технических или производственных управлений. Следующим организационным уровнем нормирования материальных ресурсов являются органы (отделы, бюро, группы) по нормированию расхода материалов объединений и промышленных предприятий, а также отраслевые институты и нормативно-исследовательские организации, в составе которых созданы специальные подразделения по нормированию расхода и экономии материальных ресурсов. Основная тяжесть работы по нормированию расхода материалов ложится на производственные предприятия, в которых в зависимости от объемов производства, типов и номенклатуры потребляемых материалов организация нормирования может строиться по централизованной или децентрализованной системе.
Децентрализованная система нормирования материалов получила распространение на крупных промышленных предприятиях, имеющих разветвленную систему технических служб (отделы: главного механика, главного технолога, главного энергетика, главного металлурга, транспортный отдел и т.д.). В этом случае соответствующие отделы и службы заводоуправления разрабатывают первичные нормы расхода материалов. Общее методическое руководство, а также всю работу по систематизации и обобщению норм расхода на предприятии осуществляют бюро или группы по нормированию расхода материальных ресурсов, которые подчинены, как правило, главному инженеру предприятия. В задачи бюро (группы) материальных нормативов, кроме разработки методических материалов по нормированию и выбору экономичных видов материалов, входят: проверка подетальных и пооперационных норм расхода, разрабатываемых технологами; определение сводных норм на изделие и виды продукции (или работ), средневзвешенных групповых норм; составление совместно с другими службами предприятия планов организационно-
технических мероприятий по экономии материальных ресурсов и ю роль за их выполнением; анализ отчетных данных о фактических уд ных расходах материалов в производстве по видам продукции, опр ление экономичности норм расхода по предприятию на планируем период и контроль за внедрением и соблюдением в производстве у новленных норм расхода; составление сводных данных по нормам ра< да для вышестоящих организаций [14]. Работа бюро материальных i мативов тесно связана во всеми техническими и экономическими сл бами предприятия и .строится на полученной от них конструкторе технической, технологической, плановой и учетной документации, а т же оперативной информации о выполнении норм, возникающих отк нениях и изменениях.
Централизованная система организации и управления нормирование материалов применяется на небольших предприятиях, имеющих оград ченные технические службы. В этом случае бюро (группы) материальны нормативов разрабатывают на основе входных данных, представлении технологами, весь комплекс расходных норм, включая подетальные пооперационные.
Нормирование расхода материалов в производственных объединения строится по тем же принципам, что и на предприятиях, только с больши разделением и специализацией труда при организации нормировани,
В аппаратах министерств и ведомств СССР организационное и мет дическое руководство нормированием расхода материалов возложег на отделы (секторы) материальных нормативов (ОМН), входящих в со тав технических управлений, которые ведут свою работу, опираясь на головные проектно-технологические и другие отраслевые научно-исследовательские организации, отвечающие за научно-методическое обоснование норм расхода материальных ресурсов.
Отделы материальных нормативов министерств и ведомств призваны решать следующие задачи: организацию систематической работы в отрасли по разработке научно обоснованных норм и нормативов расхода Материалов, их рассмотрение и утверждение; изучение уровня использования материальных ресурсов и разработка мероприятий по лучшему йспользованию резервов их экономии в отрасли; контроль за выполнением норм и нормативов, планов внедпения организационно-технических мероприятий по их экономии. Отделы материальных нормативов министерств готовят для утверждения в Госплане СССР весь комплект документов по нормированию расхода материальных ресурсов на перспективный период, включающий в себя: сводные ведомости средневзвешенных норм расхода по утвержденной номенклатуре продукции (работ) и видам материалов; сводный план оргтехмероприятий по экономии материалов; ведомости показателей среднего снижения норм расхода; предложения по экономии материальных ресурсов и т.д.
После утверждения указанных документов ОМН министерств и ведомств в дифференцированном виде доводят до промышленных объединений и предприятий задания по снижению норм расхода материалов.
По такому же принципу организовано руководство нормированием расхода материальных ресурсов в союзных республиках, только республиканские министерства передают свои предложения в Госпланы союзных республик, а те уже, проведя соответствующую обработку нормативной информации, в Госплан СССР.
В Министерстве геологии СССР организация нормирования расхода материальных ресурсов, как составной части отраслевой системы норм и нормативов, также построена по иерархическому принципу в соответствии со структурой отрасли: партии, экспедиции; производственные геологические объединения; Министерство геологии СССР.
Общее руководство и координацию всех работ в отрасли по созданию и внедрению системы норм и нормативов осуществляют [22]:
на уровне Мингео СССР — Главное планово-экономическое управление;
на уровне производственных геологических объединений — плановоэкономические отделы объединений.
Руководство и организацию всех работ в отрасли по разделу ’’Нормы и нормативы расхода сырья, материалов и топливно-энергетических ресурсов, а также производственных запасов” и разделу ’’Нормы и нормативы производительности оборудования и потребности в оборудовании и кабельных изделиях” на все виды геологоразведочных работ осуществляет Главное производственное управление Мингео СССР, кроме производственных запасов материалов и оборудования, разработку норм и нормативов которых организует Союзгеолснаб.
Головной научно-методической организацией по созданию и ведению системы норм и нормативов в Министерстве геологии СССР является Всесоюзный научно-исследовательский институт экономики минерального сырья и геологоразведочных работ (ВИЭМС). Нормы и нормативы разрабатываются на отдельные виды работ:
производство промышленной продукции и выполнение ремонтноэксплуатационных нужд в целом по отрасли;
строительные работы, включая строительство временных зданий и сооружений, обустройство нефтегазоразведочных площадей;
производство геофизических работ на нефть и газ;
производство геофизических работ на твердые полезные ископаемые;
производство геофизических работ в скважинах, а также на все виды геофизических исследований с использованием взрывчатых материалов.
Разработку, систематическое обновление и внедрение норм и нормативов расхода материальных ресурсов и производственных запасов по видам геологоразведочных и вспомогательных работ организуют:
механическое колонковое бурение и горные работы — Главное производственное управление Мингео СССР и соответствующие подразделения производственных геологических объединений;
глубокое разведочное бурение — Управление глубокого разведочного бурения Мингео СССР и аналогичные подразделения объединений;
геофизические работы — Управление геофизических работ Мингео
СССР и аналогичные подразделения объединении;
лабораторные работы — Техническое управление Мингео СССР, анал, гичные подразделения объединений;
транспортные и другие работы (ремонтно-эксплуатационные нужда продукция машиностроения) — Управление главного механика, энерг тики, транспорта и связи Мингео СССР, аналогичные подразделения обь динений;
внедрение новой техники, технологии и прогрессивных направлени работ — Техническое управление и Управление геофизических рабо Мингео СССР, аналогичные подразделения объединений;
эксплуатационные нужды вычислительной техники — Главное произ водственное управление Мингео СССР, аналогичные подразделения обье динений;
производственные запасы — Управление материально-технической снабжения Мингео СССР (Союзгеолснаб), аналогичные подразделею» объединений;
строительство — Управление строительства Мингео СССР, аналогичные позразделения объединений [22].
В производственных геологических организациях (партиях и зкспе* дициях), так же как и в промышленности, действуют две системы организации нормирования расхода материалов: в крупных комплексных экспедициях — децентрализованная система, при которой соответствующие службы разрабатывают первичные нормы расхода материалов по отдельным видам работ, а систематизацию и обобщение норм расхода осуществляет производственно-технический отдел экспедиции, и центра-, лизованная система, при которой в производственно-технических ^отделах разрабатывается весь комплекс первичных норм расхода материалов.
На всех уровнях разработки норм расхода материальных ресурсов в отрасли участвуют соответствующие научно-исследовательские и нормативно-исследовательские организации. На уровне Министерства геологии СССР — ВИЭМС; на уровне производственных геологических' объединений — комплексные опытно-методические экспедиции и нормативноисследовательские партии. Все указанные нормативно-исследовательские организации работают в рамках единого координационного пятилетнего плана, утверждаемого Министерством геологии СССР.
АВТОМАТИЗАЦИЯ СБОРА
И ОБРАБОТКИ НОРМАТИВНОЙ ИНФОРМАЦИИ
Совершенствование нормирования материальных ресурсов в народном хозяйстве, систематическое обновление норм связаны с необходимостью переработки в сжатые сроки значительных объемов нормативной информяпии поэтому важную роль приобретает применение экономикоматематических методов и ЭВМ во всех процедурах сбора, накопления и разработки норм и нормативов.
В единой государственной системе норм и нормативов качественно новым этапом в работе по организации нормирования материальных ресурсов является создание автоматизированной системы сбора, накопления и обновления норм и нормативов (АСН) с целью своевременного и полного представления нормативной информации, необходимой для разработки долгосрочных, среднесрочных и текущих народнохозяйственных планов.
Автоматизированная система норм и нормативов (АСН) состоит из подсистем, перечень которых соответствует Системе норм и нормативов, и включает в себя:
подсистему норм и нормативов расхода сырья, материалов, топлива, тепловой и электрической энергии - АСНм;
подсистему норм и нормативов для определения потребности V^ использования о борудования - АСНо;
подсистему норм и нормативов затрат труда и заработной платы — АСНт;
подсистему норм капитального строительства — АСНк;
подсистему норм производственных мощностей — АСНп;
подсистему финансовых норм и нормативов — АСНф;
подсистему социально-экономических норм и нормативов — АСНн; подсистему норм охраны окружающей среды — АСНс.
По этому же принципу построена АСН в отрасли ’Теология и разведка недр”. Согласно положению об автоматизированной системе норм и нормативов в геологии, АСН Министерства геологии СССР является функциональной отраслевой подсистемой АСУ-Геология. Вместе с тем правомерно ее рассматривать как целостную автоматизированную систему, обеспечивающую единые методические и организационные принципы формирования нормативной информации на всех уровнях планирования и управления геологоразведочными работами [22].
В АСН предусматривается комплексный подход к формированию нормативной информации и обеспечивается представление норм и нормативов по всем разделам плана геологоразведочных работ и для всех уровней планирования на единой методической основе.
Отраслевая АСН построена по иерархическому принципу и подразделяется на следующие уровни:
Министерство геологии СССР — общее организационное руководство нормированием в отрасли, утверждение норм и нормативов по номенклатуре первого уровня;
Производственные геологические объединения, обеспечивающие формирование норм и нормативов по собственной номенклатуре, сбор, конт-у роль и передачу информации на вышестоящие уровни; нормы производст- : венных геологических организаций, как правило, формируются на этом уровне;
экспедиции, партии, рассматриваемые как структурные подразделе- ния, входящие в сферу АСН и обеспечивающие систему необходимой исходной информацией.
Исходя из иерархического построения АСН, в основу создания автоматизированной системы нормативов положен принцип централизации сбора и обработки нормативной информации на всех уровнях системы, при этом предусматривается агрегирование информации при передаче на вышестоящие уровни системы и соответственно ее дезагрегирование при движении информации от вышестоящих уровней к нижестоящим.
Для обеспечения прогрессивности нормативной информации и ее соответствия требованиям научно-технического прогресса и меняющимся условиям ведения геологоразведочных работ предусматривается обязательность ее формирования в низовых (производственных) геологических организациях и систематический пересмотр.
Функциональная структура АСН соответствует структуре отраслевой системы норм и нормативов и построена по блочному принципу, при котором каждый блок охватывает задачи, связанные с формированием одного из видов нормативной информации. Такое построение системы позволяет по мере ее развития выделять или вводить в систему дополнительные' подсистемы и блоки.
Система обеспечения АСН, включающая подсистемы методического, математического, информационного, программного, технического и организационно-правового обеспечения, мало чем отличается от соответствую- щих систем обеспечения других подсистем АСУ-Геология и базируется • на тех же принципах и директивных документах. В техническом отношении отраслевая АСН реализуется на базе сети вычислительных центров J АСУ-Геология. !
В соответствии с блочной функциональной структурой внедрение АСН осуществляется отдельными комплексами задач или блоками и заключается в опытной эксплуатации задач внедряемого комплекса с использованием реальной нормативной информации и в установленном режиме функционирования.
При положительных результатах опытной эксплуатации на основании акта о приемке внедряемого комплекса задач приемочной комиссией он сдается в промышленную эксплуатацию.
АВТОМАТИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ НОРМ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ
Автоматизированная система нормирования расхода материалов — часть АСУ геологоразведочным производством, имеющая единое с другими подсистемами информационное обеспечение [22].
Условия общности информационного обеспечения и требования, предъявляемые к системе оптимального управления геологоразведочным производством, указывают на необходимость создания единой развитой и тесно взаимосвязанной распределенной информационной базы. Сбор и последующее агрегирование первичных показателей позволяют создать иерархическую структуру баз данных, дифференцированную по уровням и функциям управления. Преемственность и связь баз данных обусловли- 160
дается использованием элементов унифицированных информационных моделей объектов работ, формируемых непосредственно по ходу производственного процесса. Таким образом, особое значение приобретает первичная информация для анализа движения и состояния материально- технических ресурсов, оперативного управления производством и создания информационного фонда для последующей переработки и получения баз данных автоматизированных систем верхнего уровня (см. рис. 5).
В настоящее время с помощью микропроцессорных вычислительных комплексов (типа АСКУБ, ’’Парус” и др.) возможна автоматизация сбора и первичной обработки технологической и организационно-экономической информации [10] . Для создания автоматизированной нормативной базы геологоразведочных организаций необходим комплекс вычислительных средств.
Рассмотрим задачу автоматизации комплекса расчетов производственных норм расхода материалов на буровых работах. Расход всей совокупности применяемых материалов описывается системой показателей, которые можно подразделить на следующие группы:
адресные данные и сведения о привязке объекта исследований;
сведения, характеризующие геолого-технические условия бурения;
характеристика технических средств, используемых при геологоразведочных работах;
проектно-плановые показатели;
технологическая и организационно-экономическая информация о расходе материалов;
нормативные и паспортные данные по применяемым техническим средствам.
Адресные данные содержат в себе административную привязку (экспедиция, участок и т.п.), цель и дату расчета производственных норм, фамилии исполнителей. Каждая совокупность производственных норм рассчитывается для конкретных геолого-технических условий проведения работ: вид и способ бурения, категория пород, глубины бурения и др. Технические средства (буровой станок, насос, вышка и т.д.) характеризуются типоразмером, мощностью и другими параметрами, являющимися, по существу, нормообразующими факторами для многих материально- технических ресурсов. Проектно-плановые показатели выделены несколько условно, так как некоторые из них (глубина и конструкция скважин) характеризуют одновременно геолого-технические условия (вторая группа) и могут быть нормообразующими факторами. Пятая группа характеризует как нормообразующие факторы, так и нормативные показатели, от полноты и точности измерения которых зависит в основном качество норм расхода материалов. Среди технологической и организационно-экономической информации можно выделить показатели, отличающиеся технологией и периодичностью регистрации. Так, сведения о породоразрушающем инструменте собираются непосредственно на скважине с порейсовой периодичностью, данные об износе талевого каната и буровых рукавов - после определенного бурения или полного износа.
На основе данных пятой группы создается нормативно-справочная инфор- мадия автоматизированной системы нормативов (НСИ АСН). О степени соответствия этой информации фактическим геолого-техническим условиям бурения можно будет судить при эксплуатации автоматизированной, системы.
Необходимость показателей шестой группы обусловлена формированием процедур расчета норм для создания автоматизированной системы.' Минимизация входных параметров системы потребовала более широ- кого использования паспортных, ГОСТовских, нормативных данных, полученных в лабораторных условиях, при испытании технических j средств и т.п.
Представленный перечень показателей отражает специфику формирования производственных норм. При исследованиях определились три нс- ] точника данных для расчета производственных норм. Они выделялись с I учетом периодичности и уровня возникновения информации. Первый 1 источник (на уровне объекта работ) — суточные рапорты, второй — непос-1 редственные наблюдения и третий (на уровне партии и экспедиции) — | материальные и бухгалтерские отчеты.]
Систематизация информационного потока, анализ процедур рас- ? чета норм позволили формализовать задачи производственного нор- мирования.
Формирование и систематизация комплекса задач проводились одновременно с оценкой доли затрат этих материалов по отношению к стоимости 1 м бурения на основе информации, которая использовалась при раз- 1 работке СУСН (геологоразведочное бурение), а также отчетов произ- | водственных организаций. Удельные затраты вычислялись по видам ресурсов с использованием типизации, принятой в СУСН.|
Сопоставление полученных результатов показывает определенное 1 несоответствие между нормативными (по СУСН) и фактическими затра- 1 тами на материальные ресурсы. Для устранения несоответствий целе- > сообразна разработка системы научно обоснованных норм расхода материалов и использование их как фактора рационального управления геологоразведочным производством.,
По степени влияния на стоимость 1 м бурения в первоочередной комплекс необходимо выделить расчет норм износа породоразрушающего инструмента. Затраты по СУСН составляют от 19 до 24,1 %.
Следующий комплекс задач — расчет норм на горюче-смазочные материалы и электроэнергию. Как показали исследования, точные затраты ; на горюче-смазочные материалы и электроэнергию выявить очень сложно. Поэтому при решении этого комплекса задач были рассмотрены следую- - щие способы: вычисление затрат по видам потребителей энергии (станки, насосы и т.п.) с учетом их мощности, времени работы по каждому виду s работ, а также сбор и обработка информации на основе непосредственных J наблюдений.
Из комплекса задач расчета норм износа бурового инструмента важ- | нейшей является группа по расчету износа бурильных труб.|
К первоочередным можно отнести и расчеты расхода промывочной жидкости, которые составляют 4,2 % по СУСН и лесных материалов для керновых ящиков 2,2 % по СУСН и около 4,1 % по фактическим данным. Большие затраты на промывочную жидкость обусловлены стоимостью добавок и компонентов, используемых в сложных по составу растворах. Поэтому алгоритмизация расчетов норм расхода промывочной жидкости должна учитывать получение норм расхода всех ее компонентов.
Прежде чем перейти к программной реализации расчетов производственных норм и нормативов рассмотрим организацию базы необходимых данных для указанных расчетов.
Ориентация на применение мини-ЭВМ при реализации задач автоматизации управления на производственном уровне существенно влияет на организацию базы данных, и с учетом ограниченности ресурсов, присущей мини-ЭВМ, предпочтение, как правило, отдается реляционной модели представления данных. Основа этой модели — табличная организация данных, сохраняющая в своей структуре присущие исходным данным взаимоотношения.
Одно из главных достоинств реляционного подхода — его простота, а отсюда — доступность для понимания конечным пользователем. При обеспечении связи между таблицами некоторые из них должны содержать общие атрибуты — ключи. Но избыточность по ключу, облегчающая понимание логического представления, не обязательно приводит к физической избыточности. Реляционная модель данных основана на хорошо проработанной теории отношений и в отличие от других моделей, для которых формализованных методов оптимизации не существует, позволяет получить концептуальную модель и затем преобразовать ее в логическую с использованием достаточно простых средств системы управления базами данных (СУБД).
Анализ первичных документов различных категорий отчетности в производственных организациях позволил провести ориентировочную оценку объемов содержательной информации по производственному нормированию материалов. Если допустить, что контролем, связанным с обеспечением задачи нормообразования, охвачено 20 буровых агрегатов, то суммарный объем данных, подлежащих хранению, составит около 1,5 мгбайта, что не превысит объем сменной части внешней памяти ЭВМ СМ-4.
Логическая структура информационной базы строится исходя из двух взаимосвязанных требований:
максимального сохранения естественных (принятых в отраслевых документах) связей между данными, что обеспечивает исключение слабо коррелируемых отношений, не существующих в реальном процессе бурения;
разнесения реквизитов по разным отношениям в соответствии с источниками поступления в базу первичных данных.
При формировании отношений различают: данные из суточных рапортов и документов актирования эпизодических работ; данные, извлекае-
мые из сводных отчетов бухгалтерской документации, отдела матетя но-технического снабжения и т.п.; данные, получаемые расчетно-ав тическим путем.
Необходимые затраты материала определяются на основе изуч< его фактического расхода при фиксированных значениях нормообраз щих факторов.
Йри выборе этих факторов и формировании из них таблиц дол; быть учтено влияние на расход материалов условий и технологии про водства. информации о типе оборудования, глубине скважины, катего| пород по буримости, способе и режиме бурения. (Информацию получа из оперативных источников, например суточных, сменных рапорте, оперативных сводок и т.п.)
Система расчета норм и нормативов расхода материалов включав значительное число (свыше 120) достаточно простых и практически н связанных друг с другом зависимостей. Дайные, используемые для расчс та, также слабо связаны друг с другом. Часть данных (меньшая) предо, тавляет собой различные константы общеотраслевого (технические хараю теристики материалов) или локального характера (проектные данный скважин). Большая часть данных отражает особенности технологического процесса бурения и быстро изменяется (фактические расходы, акад эпизодических контрольных замеров и т.п.).J
Рассмотрим особенности поступающей в систему расчетов информации применительно к мини-ЭВМ СМ-4 с операционной системой РАФОС в системе управления базами данных ППП РАФОС.<
Исходные данные определены перечнем и многообразием аргументов, входящих в аналитические зависимости, на основе которых построена система расчета. Источников поступления информации несколько:*
фактические данные из ежесуточных сообщений;
акты ежемесячного и эпизодического описания расходуемых материалов, данные экспериментальных замеров;
сводные данные по расходу материалов из отчетных документов.
Специфика каждого источника данных отражается на степени их достоверности. Так, наивысшую достоверность и максимальную привязку к конкретным условиям, в которых расходуются материалы, имеют данные экспериментальных замеров. Однако сложность их получения, сопряженная с организацией специального сбора, и в силу этого их малочисленность не позволяют ориентировать всю систему только на этот источник исходных данных. Высокую степень достоверности и хорошую привязку к конкретным условиям имеют данные ежесуточных сообщений в системе диспетчерского управления (см. рис. 5). Этот источник обеспечивает поступление основного массива исходных данных в количественном отношении. Однако динамичность технологического процесса, порой не позволяющая тотчас фиксировать получение данных, а также высокий уровень помех канала диспетчерской передачи информации и человеческий фактор (невнимательность, субъективность и даже сознательное искажение) являются источниками помех для этого массива
данных. Данные, извлекаемые из ежемесячных актов (отчетов) списания, несут отпечаток обобщенности. Требуется затратить значительные усилия, чтобы привязать их к конкретным условиям. Однако часто характеристики этих условий необратимо утрачены в силу тех обобщений, которые неизбежны при формировании акта, отражающего суммарный месячный расход материалов. Отчетные документы, наиболее полно учитывающие суммарный расход по завершенным этапам работ, практически лишены привязки к конкретным условиям.
Отчетно-статистический метод, как было показано в гл. 1, может дать обоснованные нормы расхода при дифференцированном учете расхода материалов.
Трехзвенный подход к сбору и регистрации фактической информации требует создания трехкомпонентной структуры базы данных. Первая компонента базы формируется с использованием оперативной ежесуточной отчетности и специальных экспериментальных наблюдений. Она содержит значения фактических расходов тампонажных смесей, промывочной жидкости, химреагентов, антивибрационных смазок, расхода и возврата обсадных труб, бурильных труб, породоразрушающего инструмента, горюче-смазочных материалов и т.д. Ежесуточный контроль реализует приведенное в разд. 1.5. условие контроля за состоянием материально-технических ресурсов.
Израсходованные ресурсы необходимо ’’привязывать” к конкретным геолого-техническим условиям бурения скважин. Для оперативного управления материально-техническими ресурсами период контроля tK условий бурения устанавливается в соответствии с прогнозным геологическим разрезом [10] :
fK z6 = const,
где Гб — время бурения в постоянных геолого-технических условиях.
Смена условий бурения должна сопровождаться фиксацией возникающей информации и передачи ее при необходимости в диалоговую систему.
Вторая компонента базы данных содержит сведения о расходе материалов из агрегированных отчетных документов и, как отмечалось выше, имеющих слабую привязку к конкретным условиям работы. Этот недостаток устраняется первой компонентой базы данных. Третья компонента базы состоит из математических констант, рассчитываемых с использованием информации первых двух компонент, а также нормативных констант, условно разделенных на три массива (области отношении), а именно: константы отраслевые, константы экспедиции и проектные данные. Таким образом, для расчета производственных норм расхода материальных ресурсов на буровые работы создается реляционная база иод именем ’’ФАКТ”, состоящая из шести областей отношений (таблиц), поименованных: константы отраслевые; константы экспедиции; проектные данные; факт суточный; эпизодические данные; статистика (специально подготовленные данные с достаточной выборкой для статисти-
ческой обработки), Конструкция каждой области организована следукн^В щим образом. Область ’’Константы отраслевые” содержит 9 таблиц^И каждая таблица, нумеруется по порядку, первый символ ”К”. Например^И в таблице К2 — ’’Соединительные муфты” — приведены типоразмеры и^Д отраслевой номенклатуры на муфты для бурильных колонн различногц^Н диаметра. Каждая таблица состоит из конкретного числа доменов (столбД| цов), имеющих свою нумерацию. Например, 3-й столбец приведенно1Д| таблицы, содержащий данные о массе муфт каждого типа (кг), обознаЯН чается К2. 03. Машинное представление таблиц и доменов имеет сокра^И щенную форму: таблица ’’Соединительные муфты” называется ”СОЕДМУ”Д| а домен К2.03 - "МАССА”.■
Область ’Константы отраслевые” имеет 35 доменов. Область ’’КонсЯИ танты экспедиции” включают 11 таблиц. Таблицы обозначаются такж^Д символом ”К”, имеют нумерацию начиная со второго десятка: с 21 до 31ДВ Например, ’’Водоцементный состав” — К.26, второй домен таблицы К.2(ДЦ ”Марка цемента” - К.26. 02. В машинном представлении это будет соотД| ветственно ’’ВОДСОС” и ”МАРЦЕМ”. В область констант экспедиции™! включены 94 домена. Область ’’Проектные данные” включает 6 таблиц^И каждая таблица обозначается символом ”П” и имеет порядковый номеряИ Например, таблица ”Расход КАВС” обозначается П.4; ее третий прменД ’’Расход в кг” - П.4. 03. В машинном представлении —' соответственно|И ’’РАКАВС” и ’’РАСХОД”. Область П состоит из 45 доменов. Обласп^И ’’Факт суточный” включает 15 таблиц. Все таблицы области кодируются®^ символом ”Е”. Например таблица ЕЗ — ’’Расход обсадных труб”. Ее вто-Я| рой домен ’’Тип, марка” — Е3.02. В машинном представлении соответст-®! веяно ’’РАСОБТ” и ’’ТИПМАР”. Область содержит 112 доменов. Область■! ’’Статистика” включает 14 таблиц. Каждая таблица области котируется®! символом ”С”. Число доменов в ней — 93.
Количественный состав структурных единиц базы ’’ФАКТ” приведен Д| в табл. 40.ДВ
Учитывая интересы пользователя, весь комплекс задач (около 1501 с учетом их областей применения разобьем на ГЗ разделов. Каждый раздел ®В представляет собой комплексную задачу, в состав которой входят подраз-^К целы — отдельные задачи.Ж
Ниже приведен перечень задач, решаемых системой:
раздел ’’Расчет производственных норм (ПН) расхода бурильных fl® труб на износ и зоединительных замков и муфт”. Включает в себя следую- ■ щие задачи:Д
расчет ПН расхода бурильных труб по методике ВИЭМС [15] ;.Дк
расчет ПН среднего износа бурильных труб по методике ВИТР;ЯВ
расчет процента износа бурильной колонны;Ям
расчет ПН расхода муфт и замковых соединений на бурение данного ЯН интервала глубин;®
расчет ПН расхода муфт и замковых соединений на скважину;
расчет ПН расхода муфт на комплектацию;ж
расчет ПН расхода замков на комплектацию.
Таблица 40
Количественный состав структурных единиц базы "ФАКТ”
Имя области
Число таблиц
Число доменов
Наибольшее число доменов в таблице
Константы отраслевые
Константы экспедиции
Проектные данные факт суточный Эпизодические и экспериментальные данные Статистика
9 11
6 15 13 14
55
94
45
94
112
83
9 15
9 13 18 14
Итого
68
483
18
раздел ’’Расчет ПН расхода породоразрушающего инструмента” включает в себя задачи 8—15.
раздел ’’Расчет ПН расхода расширителей на износ” — задачи 1—4.
раздел ’’Расчет ПН расхода талевого каната на износ” — задачи 5—8.
раздел ’’Расчет ПН расхода буровых рукавов на износ” — задачи 9-11.
раздел ’’Расчет ПН расхода обсадных труб” — задачи 1-4.
раздел ’’Расчет ПН расхода материалов при цементаже скважины” — задачи 1—4.
раздел ’’Расчет ПН расхода при тампонаже скважины” — задачи 5-7.
раздел ’’Расчет ПН расхода очистного агрегата и его составляющих” — задачи 6-10.
раздел ’’Расчет ПН расхода КАВС”, содержит задачу ’’Расчет нормы расхода КАВС”.
раздел ’’Расчет ПН расхода лесных материалов на изготовление керновых ящиков” — задачи 1—4.
раздел ’’Расчет ПН расхода ГСМ” — задачи 5—8.
раздел ’’Расчет ПН расхода электроэнергии” — задачи 9— 12.
Сервисные разделы 14—19 содержат задачи, которые не являются основными, но могут заинтересовать пользователя. В их составе — расчет объема скважины, среднего диаметра скважины и т.п. Программы задач реализованы на языке ФОРТРАН.
Разработанная система функционирует в двух режимах. При первом, задавая показатели по скважине (группе скважин), получаем совокупность производственных норм расхода материальных ресурсов. Входная информация подразделяется на: адресные данные; проектные по компоновке буровых, обсадных колонн; общие сведения по скважине, а также специализированные для расчетов отдельных норм. Расширение возможностей системы потребовало создания диалоговой системы (ДС),
входвходвыходвыходЭкран 1Экран 1Экран 2Экран 2Экран 3Экран 3Экран 4Экран 4Рис. 15. Блок-схема алгоритма диалоговой системы базы ’’ФАКТ”Рис. 15. Блок-схема алгоритма диалоговой системы базы ’’ФАКТ”ментов бурового снаряда, рецептурные нажных смесей и т.п.ментов бурового снаряда, рецептурные нажных смесей и т.п.
вход
вход
выход
выход
Экран 1
Экран 1
Экран 2
Экран 2
Экран 3
Экран 3
Экран 4
Экран 4
Рис. 15. Блок-схема алгоритма диалоговой системы базы ’’ФАКТ”
Рис. 15. Блок-схема алгоритма диалоговой системы базы ’’ФАКТ”
ментов бурового снаряда, рецептурные нажных смесей и т.п.
ментов бурового снаряда, рецептурные нажных смесей и т.п.
работа с которой не требует специальной подготовки потребителя. Алгоритм диалога приведена на рис. 15.
Рассмотрим процедуры работы диалоговой системы. В процессе расчетов вызываются четыре трафарета (экраны 1 т 4). При первом запросе к системе на экране 1 появляется перечень разделов (компле ксы задач) и комментарий „Укажите номер раздела ZX”. Реализация следующего запроса вызывает на экран 2 список подзадач, входящих в данный раздел с комментариями „Укажите номер расчета Ы?\ На этот запрос на экране 3 высвечиваются константы, используемые в расчете. После занесения констант и исполнения последнего запроса формируется результат, который выдается на экран дисплея (4-й экран). Кроме результата на экране показываются те константы, которые участвовали в расчете.
В составе сервисных задач имеются процедуры выдачи справочной информации, которая имеется в отношениях К и П
третьей Компоненты базы и может потребоваться пользователю. Это может быть типоразмер зле- составы очистного агента, тампо-
Программная реализация системы в целом при детальном рассмотрении оказывается значительно сложнее и менее наглядна, однако для более зримого ее представления уместно привести некоторые подробности внутреннего построения.
Так, программы задач, представляющих собой как бы пакет специализированных стандартных подпрограмм, имеют определенную структурную упорядоченность, благодаря которой диалоговая система легко осуществляет организацию последовательной активизации подзадач. Например, группа подзадач по расчетам, связанным с тампонажными работами, любая из которых может быть использована как самостоятельная задача, — объединена в структуру, как представлено на рис. 16, что
входвходРис. 16. Пример структурной организации группы задач по расчету норм расхода материалов на тампонажные работыРис. 16. Пример структурной организации группы задач по расчету норм расхода материалов на тампонажные работы
вход
вход
Рис. 16. Пример структурной организации группы задач по расчету норм расхода материалов на тампонажные работы
Рис. 16. Пример структурной организации группы задач по расчету норм расхода материалов на тампонажные работы
обеспечивает получение на том же программном материале дополнительных расчетов.
Логическая организация данных, поддерживаемая СУБД ППП РАФОС, представлена для каждой области отношений базы таблицами описания доменов (ОД); описания отношения (00) и описания заголовков (03).
В качестве примера приведены табл. 41—43 для первого отношения области Е: идентификатор отношения Е1, машинное представление имени ’’РАСГСМ”, полное имя ’’РАСХОД ГСМ”.
В табл. 41 приведено описание доменов. Первый домен DN по порядку строк содержит идентификаторы доменов 0, 1, 2, . . . , 6, . . . с указанием их принадлежности к табл. Е1, т.е. ЕЮ, Е11, . . . Второй ее домен DF указывает тип доменов, входящих в отношение, например, FX — домен фиксированной ширины. Домен DT содержит указание типа данных в доменах (например, IN — целый, RL — вещественный, UN — неопределенный), домен DK указывает ранг домена — неключевой UN или ключевой КУ, домен DS указывает формат (разрядность поля домена) в байтах, домен DLU — длину таблицы в количестве строк и домен NL — ключ доступа к области (идентификатор области), к которой принадлежит отношение.
В табл. 42 домен RN — машинное имя отношения, к которому принадлежит домен, входящий в это отношение; домен DN — имена доменов, входящих в отношение; домен DN — имена доменов; AS — ранг доменов; FT - формат записи числа.
12—673
Таблица41
Описание доменов
DN
DF
DT
DK
DS
DLN
ЕЮ
FX
IU
UN
2
50
UDB: KRUIS, RD#
Е11
FX
IU
КУ
2
50
UDB: KRUIS, RDP
Е12
FX
IU
КУ
2
50
UDB:KRUIS, RDP '
Е16
FX
RL
UN
5
50
UDB:KRUIS, RDP
Таблица42
Описание таблицы^^
ia43
■е заголовков
RN
AN
DN
1 AN 1
FTИмя таблиць
Расход ГСМ
РАСГСМ
номпп
ЕЮ
UN
ном пп (12)
Номер по поря ку
РАСГСМ
номскв
Е11
КУ
НОМСКВ (12)
Номер скважины
РАСГСМ
ЗИДРАБ
Е12
КУ
(12)ВИД РАБ
Вид работ
РАСГСМ Г
ЛУБК
Е16
UN (
F 5,1)
Г ЛУБК
Глубина конечная, м
Фактическая реализация системы расчета норм и нормативов расхода материалов занимает 2,15 Мбайт в памяти ЭВМ, в том числе: описание доменов 640 кбайт, описание таблиц 480, описание заголовков 800, соответственно СУБД 15, программы ДС 35, программы подзадач 60 и массив данных 100.
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ
КАК ОСНОВА СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ БРИГАДНОГО ХОЗРАСЧЕТА
Одним из важнейших экономических методов организации производства в социалистическом обществе, получающим все большее распространение, является хозяйственный расчет, применение которого предполагает введение системы мер по экономическому стимулированию производства и усилению коллективной и личной заинтересованности работников в результатах труда.
Хозрасчетные отношения на геологоразведочных работах получили широкое распространение в форме хозрасчетного бригадного подряда. Это определяется прежде всего тем, что буровые и горнопроходческие бригады, а также аналогичные им коллективы низшего производственного уровня в значительной степени влияют на получение качественных конечных результатов геологоразведочных работ и именно здесь расходуются материальные, трудовые и финансовые ресурсы. Эффективность бригадного хозрасчета в полной мере зависит от учетно-экономического обеспечения производства работ, т.е. от обоснованности системы планирования, нормирования и учета.
Система планирования должна включать такие показатели, выбор, расчет и форма представления которых способствовали бы уточнению хозрасчетных отношений между администрацией и бригадами, возникающих при выполнении конкретной работы. И прежде всего они должны обеспечивать формирование системы норм и нормативов, гарантирующих объективность планирования и оценки качественных, количественных и стоимостных показателей для подразделений, и их увязку с заданиями геологической организации по качеству и количеству конечных результатов работ, экономии материальных и энергетических ресурсов, снижению себестоимости работ [6].
Для бригад, работающих по методу бригадного подряда, основными плановыми показателями являются объем работ по объекту подряда (в натуральных измерителях и нормо-часах), плановая и нормативная продолжительность, расчетная стоимость и качество работ [3] .
К важнейшим показателям хозрасчетного плана относятся лимиты затрат по статьям расходов. Известно, что от деятельности бригад не зависят затраты по амортизации резервного оборудования и накладные расходы, а также всякого рода доплаты (полевое довольствие и т.д.), так как они полностью компенсируются банком и существенно не влияют на динамику себестоимости работ.
Хозрасчетным бригадам планируется лимит затрат по следующим, зависящим только от результатов их деятельности, статьям расхода: основная заработная плата, материалы, электроэнергия и сжатый воздух; износ малоценных и быстроизнашивающихся предметов и сменного оборудования; услуги вспомогательных производств; транспортирование грузов.
Как показывает анализ работы хозрасчетных бригад, прирост эконо-
мии от снижения стоимости обусловлен ростом производительности труда’ и сокращением удельного расхода материальных ресурсов и услуг [6].
Вместе с тем наибольшие сложности при ведении хозрасчета возникают как раз при определении лимитов затрат по статьям ’’Материалы”, ”Из-, нос” и ’’Услуги”, расчет по которым производится на основе производственных норм расхода материалов, сменного оборудования и услуг вспомогательного производства. Обычно производственные нормы расхода материальных ресурсов устанавливаются отчетно-статистическим методом с присущими ему недостатками, однако если для расчета потребности в материальных ресурсах эти нормы пригодны, то для условий ведения бригадного хозрасчета их следует дифференцировать в зависимости от конкретных факторов, характеризующих условия применения материалов [26].
Методы разработки дифференцированных норм расхода рассмотрены в гл. 3 и 4.
Экономному расходованию материалов, как известно, способствуют прогрессивные нормы расхода, которые должны разрабатываться на все применяемые материалы, что позволит лучше учитывать результаты использования их бригадами. В этой связи нельзя считать правильным существующее мнение о целесообразности исключения затрат по креплению глубоких скважин и ликвидационному тампонированию из сферы планирования и учета по показателям хозрасчетного подряда, так как экономия может свидетельствовать о браке. Но ведь и перерасход любого материала, используемого на этих работах, может свидетельствовать о потерях при хранении или подготовке материалов к использованию, о нарушении технологии и др. Очевидно, что экономия должна создаваться не за счет уменьшения полезного расхода, определенного технологией, а за счет сокращения потерь и отходов. Таким образом, одним из важнейших факторов, влияющих на эффективность бригадного хозрасчета, является уровень прогрессивности и обоснованности норм расхода материалов. При этом разработанные нормы расхода материальных ресурсов не должны превышать'установленных для организации сводно-плановых норм, увязанных с плановой (сметной) стоимостью по соответствующим статьям затрат.
При работе геологических организаций в условиях полного хозяйственного расчета и самофинансирования экономия материальных затрат прямо влияет на величину хозрасчетного дохода, при распределении которого учитывается вклад участков производства в создание дохода. Однако, если применять научно обоснованные нормы расхода материалов, то достичь их экономии можно лишь при совершенствовании технологии и организации производства. Из-за сложности технологических процессов и неопределенности условий выполнения ГРР, влияющих на точность применяемых норм, в подрядных организациях могут возникать сомнения в обоснованности установленных нормативов материальных затрат в сметных расценках и соответствии планово-расчетных норм и цен фактическим условиям. Не исключены также противоречия между требова-
ниями качества ГРР (соответствующих параметров технологических процессов) и стремлением к снижению материальных издержек, даже если это достигается за счет нарушения технологии в ущерб качеству ГРР. Для устранения отмеченных противоречий необходимо совершенствовать систему внутрипроизводственного хозрасчета, уточнять нормы и нормативы расхода материальных ресурсов, стимулировать технологически обособленные подразделения на достижение качественных конечных результатов .
Критерием хозрасчетной деятельности низовых звеньев на геологоразведочных работах следует принимать возможность установления им законченных в геологическом смысле заданий, чтобы оплата каждого зависела от качественного выполнения этого задания (задачи). Лимит средств, включая материальные затраты, должен учитывать технологию и организацию работ, обеспечивающих качественные результаты ГРР и безопасное ведение работ. Для обеспечения заинтересованности коллектива в повышении качества ГРР необходимо, чтобы санкции за нарушение качества этих работ были больше возможного роста оплаты труда за счет снижения издержек при нарушении технологии и организации работ.
Очевидно, что выявить возможные отклонения от рациональной технологии нельзя без знания закономерностей технико-экономических показателей процессов, расхода материальных ресурсов от различных факторов. Например, выход керна зависит от частоты вращения бурильной колонны и нагрузки на породоразрушающий инструмент, которые в свою очередь влияют на скорость бурения, но в то же время увеличение скорости отрицательно может повлиять на выход керна.
Нормы расхода материалов, применяемых при бригадном хозрасчете, должны быть увязаны с нормативами материальных затрат в сметных расценках. Для этого в последних следует учитывать агрегированную номенклатуру материальных затрат и формировать сметные расценки применительно к агрегированным нормообразующим факторам. Средняя потребность в материальных затратах, определенная по производственным нормам расхода материалов в конкретных условиях, не должна превышать средней величины материальных затрат, рассчитанных для этих же условий по сметным расценкам.
Для разработки взаимоувязанной системы норм и нормативов необходимо применять современные методы и средства сбора и обработки информации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М., Наука, 1976.
Ахмет В.Х., Грабчак Л.Г. Интенсификация горно-разведочного производства. М., Недра, 1987.
Бригадный подряд на геологоразведочных работах /Н.И. Шкирдов, Л.И. Попов, П.Я. Митин и др. М., Недра, 1984.
Голиков СИ., Бугаков ЮЛ., Комаров МЛ. Технические средства и организация буровых работ в Японии: Обзор. М., 1986 (ВИЭМС).
Головач А.В., Брина А.М., Трофимов В.П. Критерии математической статистики в экономических исследованиях. М., Статистика, 1973.
Дубровинский Д.Л. Комплексная система хозрасчетного подряда подразделений в геологоразведочном производстве. М., Недра, 1983.
Ивахненко А.Г Долгосрочное прогнозирование и управление сложными системами. Киев, Техника, 1975.
Ивачев Л.М. Промывочные жидкости и тампонажные смеси. М., Недра, 1987.
Козловский ЕЛ. Геология Союза ССР и задачи дальнейших исследований. Советская геология, 1982, № 12, с. 3-18.
Козловский ЕЛ., Комаров МЛ., Питерский В.М. Кибернетические системы в разведочном бурении. М., Недра, 1985.
Козловский ЕЛ., Питерский В.М., Комаров МЛ. Кибернетика в бурении. М., Недра, 1982.
Комаров МЛ., Кузьмичев С.С. Обоснование типовых геолого-технических условий бурения скважин для формирования СУСН. Деп. в ВИНИТИ ГКНТ и АН СССР № 7600-84. Реф. в Изв. вузов ’Теология и разведка” № 1, 1985.
Комаров МЛ., Шульгин Ю.Г Обоснование степени укрупнения норм времени иа бурение скважин. Математические методы в теологии. Экспресс-информация. М., ВИЭМС, вып. 8, 1979.
Крук Д.М., Демичев Г.М. Нормирование расхода материалов. М., Высшая школа, 1981.
Методика разработки производственных норм расхода материалов на буровые и горно-разведочные работы /М.А. Комаров, С.С. Кузьмичев, П.П. Назаров в др. ВИЭМС, Сер. Система норм и нормативов, 1986, № 5.
Методика расчета и планирование заданий по экономии материальных ресурсов за счет снижения норм их расхода в производстве. М., изд. НИИПиН при Госплане СССР, 1979.
Методические вопросы создания системы норм и нормативов /Под ред. В.В. Соколова. М., Экономика, 1983.
Методические рекомендации по составлению сводно-плановых норм расхода алмазов /О.С. Головин, ТА. Лаврова, Т.М. Кошелева. Л., ВИТР, 1984.
Методические указания по разработке и применению системы технико- экономических нормативов для планирования распределения и использования сырья, материалов, топлива, тепловой и электрической энергии в производстве и строительстве. М., изд. НИИПиН при Госплане СССР, 1975.
Нормирование расхода и запасов материальных ресурсов в бурении / А.А. Блажевич, М.Е. Босов, М.З. Латышов и др. М., Недра, 1979.
Нормирование расхода материалов. М., Высшая школа, 1976.
Организационные и общеметодологические основы создания системы норм и нормативов в Министерстве геологии СССР /М.Л. Фалькон, И.П. Конторин, Э.А. Азроянц и др. Система норм и нормативов. М., изд. ВИЭМС, выл. 3, 1985.
Основные положения по нормированию материально-технических ресурсов при проведении геологоразведочных работ /М.Н. Григорьев, Ю.Н. Тер-Багдасаров, Н.Н. Житлухина и др. Сер. Система норм и нормативов. М., изд. ВИЭМС, 1985, вып. 4.
Салахов Р.Г., Ионова А.Ф., Колосова НС. Анализ и оценка материальных ресурсов в организациях Мингео СССР: Обзор. М., 1985 (ВИЭМС).
Сисъков В.И. Корреляционный анализ в экономических исследованиях. М., Статистика, 1975.
Совершенствование планирования и хозрасчета работы буровых бригад / Е.А. Козловский, М.А. Комаров, В.М. Питерский, Г.Н. Родин: Обзор. М., 1981 (ВИЭМС).
- 27. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. М., Машиностроение, 1981.
Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин /Под ред. Е.А. Козловского. В 2-х т. Т. 1. М., Недра, 1984.
Справочное пособие директору производственного объединения, предприятия: экономика, организация, планирование, управление /Под ред. Г .А. Егиазаряна, А.Д. Шеремета. В 2-х т. т. 2. М., Экономика, 1985.
Типовые методические указания по нормированию расхода материалов для бурения скважин. /Т.И. Мирзабеков, П.П. Чумаченко, Г.И. Лемиш и др. Госплан СССР, 1984.
Trochu matematiky pro rireni, Halada M., Mod. rireni, 1984, № 10, 28-34.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Значения функции нормального распределении
t _
0(f) = —I е dt
V^ о
Функция нормального распределения
Приложение 2
Z _ z2
Ф (Z) = —А=_ J е dZ
Z
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 "ч
0,0
0,500
504
508
512
516
520
524
528
532
536
0,1
540
544
548
552
556
560
564
567
571
575
0,2
580
583
587
591
595
599
603
606
610
614?
0,3
618
622
626
629
633
637
641
644
648
652
0,4
655
659
663
666
670
674
677
681
684
6884
0,5
691
695
698
702
705
709
712
716
719
722 15
0,6
726
729
732
736
739
742
745
749
752
755
0,7
758
761
764
767
770
773
776
779
782
785 Ч
0,8
788
791
794
797
800
802
805
808
811
813
0,9
816
819
821
824
826
829
831
834
836
839%
1,0
841
844
846
849
851
853
855
858
860
862
1,1
864
867
869
871
873
875
877
879
881
883
1,2
885
887
889
'891
893
894
896
898
900
901
1,3
903
905
907
908
910
911
913
915
916
918
1,4
919
921
922
924
925
926
928
929
931
932
1,3
933
934
936
937
938
939
941
942
943
944%
1,6
945
946
947
948
950
951
952
953
954
954/
1,7
955
956
957
958
959
960
961
962
962
963 t
1,8
964
965
966
966
967
968
969
969
970
971*
1,9
971
972
973
973
974
974
975
976
976
977
2,0
977
978
978
979
979
980
980
981
981
982
2,1
982
983
983
983
984
984
985
985
985
986
2,2
986
986
987
987
987
988
988
988
989
989
2,3
989
990
990
990
990
991
991
991
991
992 J
2,4
992
992
992
992
993
993
993
993
993
994
2,5
994
994
994
994
995
995
995
995
' 995
995
2,6
995
995
996
996
996
996
996
996
996
996'
2,7
997
997
997
997
997
997
997
997 ’
997
977
2,8
997
998
998
998
988
998
998
998
998
998.
2,9
998
998
998
998
998
998
998
999
999
999
3,0
999
t
Ф U)
t
0(f)
t
0(f)
0,1
0,0797
1,1
0,7287
2,1
0,9643
0,2
0,1585
1,2
0,7699
2,2
0,9722
0,3
0,2358■
1,3
0,8064
2,3
0,9786
0,4
0,3108
1,4
0,8385
2,4
0,9836
0,5
0,3829
1,5
0,8664
2,5
0,9876
0,6
0,4515
1,6
0,8903
2,6
0,9907
0,7
0,5161
1,7
0,9109
2,7
0,9931
0,8
0,5763
1,8
0,9281
2,8
0,9949
0,9
0,6319
1,9
0,9426
2,9
0,9963
1,0
0,6827
2,0
0,9545
3,0
0,9973
Квантили распределения Стьюдента
к *-“
0,90
0,95
0,975
0,99
1
3,08
6,31
12,71
31,82
2
1,89
2,92
4,30
6,96
3
64
35
3,18
4,54
4
53
13
2,78
3,75
5
48
02
57
36
6
1,44
1,94
45
14
7
41
89
36
00
8
40
86
31
2,90
9
38
83
26
82
10
37
81
23
76
11
36
80
20
72
12
36
78
18
68
13
35
77
16
65
14
35
76
14
62
15
34
75
13
60
16
34
75
12
58
17
33
74
11
57
18
33
73
10
55
19
33
73
09
54
20
33
72
09
53
21
32
72
08
52
22
32
72
07
51
23
32
71
07
50
24
32
71
06
49
25
32
71
06
49
26
32
71
06
48
27
31
70
05
47
28
31
70
05
47
29
31
70
05
46
30
31
70
04
46
28
64
1,96
33
Приложение 3
Приложение 4
График функции мощности Z-критерии (« = 0,05)
Мощность ^1-^100
Параметр нецентральности Л
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие3
Глава 1. Теоретические основы нормирования расхода материалов иа геологоразведочных работах5
Экономическая сущность нормирования расхода материалов для управления производством5
Принципы нормативного обеспечения 7
Определение и структура нормы расхода материалов16
Классификация норм расхода материалов на геологоразведочных работах21
Методы и средства разработки норм расхода материалов 26
Анализ норм расхода и рациональности использования материалов . . . 31
Глава 2. Математические методы в нормировании расхода материалов36
Статистическая обработка и контроль качества нормативных данных . . 35
Теория планирования эксперимента в нормировании расхода материалов 43
Нормирование раскраиваемых материалов51
Балансовые модели материальных затрат56
Управление производственными запасами60
Глава 3. Нормироиание расхода материалов при бурении геологоразведочных скиажии г 64
Характеристика нормообразующих факторов64
Структура типовых технологических процессов67
Нормирование расхода обсадных труб и тампонажных материалов . . . 71
Нормирование расхода породоразрушающего инструмента79
Нормирование расхода бурильных труб84
Нормирование расхода бурильных труб для бурения скважин снарядами со съемными керноприемниками•• • 93
Нормирование расхода технологического инструмента100
Нормирование расхода стального талевого каната108
Нормирование расхода буровых рукавов112
Нормирование расхода промывочных жидкостей и химических реагентов
Нормирование расхода запасных частей120
Нормирование расхода электроэнергии121
Глава 4. Нормирование расхода материалов иа.горно-разведочных работах • • ■ ■ 126
Материалоемкость горно-разведочных выработок126
Пути снижения материалоемкости горно-разведочных работ129
134135137 142’143146'148 |148 $151 I155158 |160 1171 Д174 S176177177 *178 .134135137 142’143146'148 |148 $151 I155158 |160 1171 Д174 S176177177 *178 .
134
135
137 142’
143
146'
148 |
148 $
151 I
155
158 |
160 1
171 Д
174 S
176
177
177 *
178 .
134
135
137 142’
143
146'
148 |
148 $
151 I
155
158 |
160 1
171 Д
174 S
176
177
177 *
178 .
Нормирование расхода взрывчатых материалов
Нормирование расхода инструмента для бурения шпуров
Нормирование расхода крепежных материалов
Нормирование расхода линейных материалов
Нормирование топливно-энергетических ресурсов
Глава 5. Нормирование расхода материалов при геофизических, гидрогеологических и поисково-съемочных работах
Глава 6. Организация нормирования расхода и экономии материальных ресурсов иа геологоразведочных работах ...........
Система норм и нормативов расхода материальных ресурсов
Организация разработки, утверждения и пересмотра норм
Структура и функции органов управления нормированием расхода материалов
Автоматизация сбора и обработки нормативной информации
Автоматизация разработки производственных норм расхода материалов
Нормирование расхода материалов как основа совершенствования бригадного хозрасчета
Список литературы
Приложение 1. Функция нормального распределения
Приложение 2. Значение функции нормального распределения
Приложение 3. Квантили распределения Стьюдента . . . .
Приложение 4. График функции мощности Г-критерия (а= 0,05)
Комаров М.А., Кузьмичев С.С., Родин Г.Н.
К 63 Нормирование расхода материалов на геологоразведочных работах. — М.: Недра, 1988. — 180 с.: ил.
ISBN 5-247-00229-6
Показана актуальность нормирования расхода материальных ресурсов в свете решений партии и правительства по совершенствованию хозяйственного механизма и осуществлению одного из важнейших принципов социалистического хозяйствования - режима экономии.
Дано экономическое обоснование и изложены методы разработки норм расхода материалов на геологоразведочных работах. Особое внимание уделено обоснованию этих норм, автоматизации сбора и обработки информации при нормировании материальных ресурсов. Раскрыто значение нормирования расхода материалов в повышении эффективности внедрения хозрасчета.
Для геологов, экономистов и других инженерно-технических работников производственных геологических организаций.
к »«OSOOOOббк 2„
043 (01) -88
М.А.Комаров С.С.Кузьмичев ГН.Родин
НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ НА ГЕОЛОГО РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ
МОСКВА «НЕДРА» 1988
ББК 26.3 К 63
УЖ 550.8(083.75)
Рецензент д-р техн, наук В. Т. Борисович
1904050000 - 373
97-8897-88К
97-88
97-88
ISBN 5-247-00229-6ISBN 5-247-00229-6043(01) -88
ISBN 5-247-00229-6
ISBN 5-247-00229-6
©Издательство ’’Недра’’, 1988