Assessing geological and mining condition nuisance and its impact on the cost of exploitation in hard coal mines with the use of a multi-criterion method

This article presents the use of a multi-criterion Analytic Hierarchy Process (AHP) method to assess geological and mining condition nuisance in longwall mining operations in selected coal mines in Poland. For this purpose, a methodology has been developed which was used to calculate the operational nuisance indicator (WUe) in relation to the cost of mining coal in individual longwalls. Components of the aggregate operational nuisance indicator include four sub-indicators: the natural hazards indicator (UZN), an indicator describing the seam parameters (UPZ), an indicator describing the technical parameters (UT) and an environmental impact indicator (UŚ). In total, the impact of 28 different criteria, which formed particular components of the nuisance indicators were analysed. In total 471 longwalls in 11 coal mines were analysed, including 277 longwalls that were mined in the period of 2011 to 2016 and 194 longwalls scheduled for exploitation in the years 2017 to 2021. Correlation analysis was used to evaluate the relationships between nuisance and the operating costs of longwalls. The analysis revealed a strong correlation between the level of nuisance and the operating costs of the longwalls under study. The design of the longwall schedule should therefore also take into account the nuisance arising from the geological and mining conditions of the operations. Selective operations management allows for the optimization of costs for mining in underground mines using the longwall system. This knowledge can also be used to reduce the total operating costs of mines as a result of abandoning the mining operations in entire longwalls or portions of longwalls that may be permanently unprofitable. Currently, underground mines do not employ this optimization method, which even more emphasizes the need for popularizing this approach.

Artykuł przedstawia zastosowanie wielokryterialnej metody AHP (Analytic Hierarchy Process) do oceny poziomu uciążliwości warunków geologicznych i górniczych procesu prowadzenia eksploatacji w ścianach wydobywczych wybranych kopalń węgla kamiennego w Polsce. W tym celu opracowano metodykę, która posłużyła do obliczenia wskaźnika uciążliwości eksploatacji WUe w kontekście kosztów wydobycia węgla w poszczególnych ścianach. Składowymi wskaźnika uciążliwości są cztery subwskaźniki: wskaźnik wynikający z zagrożeń naturalnych (UZN), wskaźnik charakteryzujący parametry pokładu (UPZ), wskaźnik określający parametry techniczne (UT) oraz wskaźnik wpływu eksploatacji na środowisko (UŚ). Łącznie analizowano wpływ 28 różnych kryteriów wchodzących w skład poszczególnych składowych uciążliwości. Analizie poddano 471 ścian wydobywczych w 11 kopalniach węgla kamiennego, w tym 277 ścian, które były eksploatowane w latach 2011-2016 oraz 194 ściany zaprojektowane do eksploatacji na lata 2017-2021. Przy ocenie związków kosztów operacyjnych ścian i uciążliwości zastosowano analizę korelacji. Analiza wykazała silny związek między poziomem uciążliwości eksploatacji a kosztami operacyjnymi tych ścian. Projektowanie harmonogramu biegu ścian powinno zatem uwzględniać również aspekt uciążliwości wynikającej z warunków geologiczno-górniczych eksploatacji. Selektywne zarządzanie wydobyciem umożliwia optymalizację kosztów wydobycia w kopalniach podziemnych stosujących system ścianowy. Wiedza ta może być wykorzystana również do obniżenia całkowitych kosztów operacyjnych kopalń wskutek zaniechania udostępniania i eksploatacji ścian, partii i całych rejonów, które mogą być trwale nierentowne. Na koniec należy dodać, że w kopalniach podziemnych nie stosuje się tego typu rozwiązań, co tym bardziej podkreśla potrzebę popularyzacji tego podejścia.