The analysis of dependence of the level of operational costs and production outputs upon geological and mining conditions in selected hard coal mines in Poland

This publication presents the research aimed at developing statistical models, on the basis of which it was possible to prepare credible forecasts of unit cost and coal net output for longwalls in 5 hard coal mines in Poland. The argument has been verified that there is a dependence between the level of nuisance and the level of costs, as well as longwall production results. A research procedure has been developed for that purpose, which aimed at developing two statistical models connecting the nuisance due to geological and mining conditions with costs and longwall production results. The multiple linear regression technique has been used to develop statistical models. The set of data taken into account in the analyses comprised 120 longwalls mined in the years 2010–2019. Two models have been developed – one for forecasting unit costs, the other for forecasting coal net output. Subsequently, the models’ forecasting ability has been verified on a sample of historical data. A relative forecast error for 75% of observations has been in the range of (–25%; +37%). That result has been considered satisfactory. Subsequently, using those models, forecasts of unit costs and coal net output have been prepared for 220 longwalls planned for mining in the years 2020–2030. Those forecasts have been prepared in the stipulated ranges of geological and mining nuisance influencing mining process, by means of dedicated W Ue and W Ut factors. The nuisance models for forecasting purposes have been developed using the AHP (Analytic Hierarchy Process) method. The research hypothesis has been confirmed on the basis of the obtained results. An increase in the level of nuisance leads to an increase in the unit costs for longwalls and the deterioration of production results. Unit operating costs for longwalls in specific ranges of nuisance may differ by up to 30%, being in the range of 52.0–120.3 zł/Mg. Likewise, the coal daily output of longwalls may be even 22% lower, having the average level in the range of 1.89–3.61 thousand Mg/d.

Publikacja prezentuje badania zmierzające do opracowania modeli statystycznych, na podstawie których możliwe było wykonanie wiarygodnych prognoz kosztu jednostkowego i wydobycia netto ścian w 5 kopalniach węgla kamiennego w Polsce. Weryfikowano tezę, że istnieje zależność pomiędzy poziomem uciążliwości a wielkością kosztów i wynikami produkcyjnymi ścian. W tym celu opracowano procedurę badawczą prowadzącą do skonstruowania dwóch modeli statystycznych wiążących uciążliwość warunków geologicznych i górniczych z kosztami i wynikami produkcyjnymi ścian. Do skonstruowania modeli statystycznych posłużono się techniką regresji wielorakiej. Zbiór danych, które uwzględniono w analizach, obejmował 120 ścian eksploatowanych w latach 2010–2019. Powstały dwa modele – jeden dla celów prognozowania kosztów jednostkowych, drugi – produkcji węgla netto. Następnie wykonano weryfikację zdolności prognostycznej tych modeli w próbie danych historycznych. Względny błąd prognozy dla 75% obserwacji wahał się w przedziale (–25%; +37%), a jego średnia wartość dla wszystkich obserwacji nie przekraczała 5% dla obu tych modeli. Wynik ten, mimo defektów modelowania liniowego, uznano za satysfakcjonujący. Następnie przy użyciu tych modeli wykonano prognozy kosztów jednostkowych i coal net output dla 220 ścian planowanych do wydobycia w latach 2020–2030. Prognozy te wykonano w umownych przedziałach uciążliwości geologicznych i górniczych warunków procesu eksploatacji za pomocą wskaźników WUe i WUt. Modele uciążliwości dla celów prognostycznych skonstruowano z wykorzystaniem metody AHP (Analytic Hierarchy Process). Na bazie otrzymanych wyników teza badawcza została potwierdzona. Wzrost uciążliwości prowadzi do wzrostu kosztu jednostkowego ścian i pogorszenia wyników produkcyjnych. Zależność ta nie jest liniowa. Koszty jednostkowe ścian w poszczególnych przedziałach uciążliwości mogą się wahać nawet do 30%, mieszcząc się w przedziale 52,0–120,3 zł/Mg. Podobnie również wydobycie dobowe ze ścian może być niższe nawet o 22%, i kształtować na poziomie średnim w przedziale 1,89–3,61 tys. Mg/d.