книги из ГПНТБ / Хетагуров, Г. Д. Эффективность систем разработки этажного и подэтажного обрушения

М. И. Агошков и Г. М. Малахов [81] отмечают, что техноло­ гический процесс очистной выемки включает три основные произ­ водственные операции: 1) отбойку руды, т. е. отделение ее в виде кусков от рудного массива; 2) выпуск или доставку отбитой руды до откаточного горизонта; 3) поддержание выработанного про­ странства. Следовательно, все системы разработки можно раз­ делить на три класса: с одной, двумя и тремя операциями.

Отсюда следует, что чем больше число производственных опе­ раций в системе разработки, тем выше ее трудоемкость. Естествен­ но, что себестоимость добычи руды будет изменяться пропорцио­ нально этому показателю. Высокопроизводительным системам разработки присущи большие потери и разубоживание и низкая себестоимость добычи руды [47]. Число производственных опера­ ций в них не превышает двух [82]. Для решения поставленной задачи все системы разработки нами условно разделены или сгруппированы по числу производственных операций в очистном забое. Сочетание этих производственных операций в какой-либо системе разработки позволяет охарактеризовать ее по качествен­ ным и количественным показателям. Следует заметить, что естест­ венное поддержание и подготовка блоков присущи всем системам, поэтому они как постоянно действующие факторы не могут быть приняты для деления систем. Способы отбойки, поддержания (искусственного) и доставки также не учитывались при группиро­ вании, так как они подвержены изменениям во времени.

В результате обработки материалов все системы разработки нами разделены на пять групп (три класса). При делении на группы воспользовались рекомендацией М. И. Агошкова [78] о том, что при группировании систем можно пользоваться разными признаками. Поэтому вторая группа систем отличается от третьей поведением вмещающих пород.

При разделении систем на группы в скрытой форме учитыва­ ются физико-механические свойства руды и вмещающих пород, элементы залегания и их технико-экономические показатели.

Основные свойства групп систем разработки следующие. Первая группа (первый класс) характеризуется выпуском об­

рушенной руды. Здесь полностью отсутствует отбойка горной массы в очистном забое. Сюда относятся системы этажного и под­ этажного самообрушения.

Вторая и третья группы (второй класс) характеризуются нали­ чием двух производственных операций — отбойка и доставка гор­ ной массы. Во вторую группу отнесены системы этажного и под­ этажного принудительного обрушения. В третью — камерные си­ стемы разработки.

Четвертая и пятая группы (третий класс) характеризуются на­ личием трех производственных операций: отбойки, доставки руды и поддержания очистного пространства. К четвертой группе отне­ сены системы: с креплением и с закладкой выработанного про­ странства, т. е. горизонтальные слои с закладкой, наклонные и

114

диагональный слои с закладкой, потолкоуступная выемка с заклад­ кой, слоевое обрушение, подэтажное обрушение с настилом, с креп­ лением без обрушения вмещающих пород.

К пятой группе отнесены системы с креплением и закладкой выработанного пространства. Сюда входят системы: с креплением квадратными окладами и закладкой, с креплением горизонтальной распорной крепью с закладкой, горизонтальные слои с креплени­ ем и закладкой, со станковой крепью и закладкой.

Четвертая группа отличается от пятой тем, что в ней запасы блока отрабатываются тремя производственными операциями. Причем искусственное поддержание выработок осуществляется креплением из леса или закладкой. В пятой же группе эта опе­ рация производится как с креплением, так и с закладкой, т. е. здесь в скрытой форме четыре производственных операции. Одна­ ко, как отмечалось, деление систем разработки по способу под­ держания не производится. Учитывая удельный вес каждой произ­ водственной операции в себестоимости добычи руды, нами выве­ дена относительная себестоимость по группам систем и приведены возможные их пределы, а также средние показатели потерь и разубоживания для блоков в высотой этажа 20—50 м (табл. 48).

Из табл. 48 видно, что показатели потерь и разубоживания по группам систем изменяются обратно пропорционально себестои­ мости добычи 1 т руды. Вместе с тем в каждой группе систем разработки эти показатели изменяются в ту или другую сторону, которые нами учтены в прилагаемых графиках.

Л. В. Крыжов [47] отмечает, что переход к более производи­ тельным и интенсивным системам разработки часто влечет за

8* 115

собой увеличение потерь в недрах. «По известным расчетам проф. Н. И. Трушкова более производительные системы разработки дают резкое снижение себестоимости 1 т добычи руды в 1,5—2 раза

ибольше по сравнению с малопроизводительными системами». Последние десятилетня характеризуются широким внедрением

высокопроизводительных систем разработки, при которых потери и разубоживание возросли по сравнению с малопроизводительны­ ми системами. Академик Н. В. Мельников отмечает, что потери в стоимостном выражении ежегодно растут и на предприятиях цвет­ ной металлургии доходят до 25—30% [48].

В условиях полиметаллических месторождений, где широко применяются различные высокопроизводительные системы разра­

рудных месторождений по критерию числа производственных опе­ раций наиболее правильно характеризует каждую систему раз­ работки по количественным и качественным показателям конечного продукта.

Рассмотрим эффективность систем разработки по конечному продукту.

При разработке мощных месторождений могут быть применены разнообразные системы разработки. Очевидно, что наиболее эф­ фективной системой будет та, которая даст наибольшее количество продукции, полученной из 1 т руды при минимальной ее себестои­ мости. Этим условиям могут отвечать системы с минимальными потерями, разубоживанием и с наименьшим числом производст­ венных операций. Для окончательного определения эффективности той или иной системы разработки или групп систем весьма важно знать количественные и качественные показатели их конечного продукта. В этом случае определятся количественные и качествен­ ные показатели концентратов.

Для этого воспользуемся известной связью между основными

Эти уравнения отвечают содержанию металла в руде от 1 до

3%.

Произведем расчеты количественных и качественных показа­ телей с учетом потерь и разубоживания по приведенным средним данным в 5 группах систем разработки из табл. 48. Исходное содержание металла в руде условно принимаем 1; 2; 3; себестои­

116

мость добычи и переработки 1 т руды соответственно расположе­ нию групп систем составляет 4,6; 5,2;: 6,2; 7,8; 9,5 руб.

Графическая интерпретация расчетов показывает, что наиболь­ шее количество продукции, полученной из 1 т руды, дают системы, приуроченные к пятой группе, для которых характерны низкие

потери и разубоживание. Наряду с этим себестоимость условного концентрата здесь выше, чем в других группах (рис. 45).

При условии равных затрат средств на добычу и переработку руды, соответствующих затратам второй группы (5,2 руб.), коли­ чество возможно получаемой продукции будет:

(13,8; 27,2; 41,5) = (11,6; 22,8) кг.

117

Аналогично и по другим группам.

При условии одинаковых затрат средств количественные пока­ затели рассматриваемых групп показаны на рис. 46, из которого видна относительная эффективность систем разработки.

При рассмотрении эффективности той или иной системы в учет должны быть приняты не только себестоимость конечного продукта, но и убытки от потерь и разубожнвания руды. С ростом содержания металла в руде убытки от потерь и разубожнвания растут и целесообразность применения системы ограничивается для руд с невысоким содержанием металла. Оценивая эти убытки по оптовой цене на данный металл, можно определить возможную область применения каждой системы разработки по содержанию металла в руде. Кроме потерь и разубожнвания на экономическую целесообразность применения системы в данных условиях сущест­ венное влияние оказывает государственная отпускная (оптовая) цена на металл (концентрат), себестоимость добычи и переработки. Все эти параметры являются переменными н оказывают соответ­ ствующее влияние на выгодность применения системы.

Убытки от потерь и разубожнвания изменяются аналогично изменению количества получаемой продукции и определяются из выражения

Суммируя значения себестоимости концентрата и убытков от потерь и разубожнвания при соответствующем содержании метал­ ла в руде а, мы найдем характер изменения этой суммы и опре­ делим минимальное ее значение, определяющее оптимальное со­ держание металла в руде.

Рассмотрим влияние каждого фактора на область применения той или иной системы разработки по содержанию металла в руде.

1.Переменные показатели потерь и разубожнвания, себесто

мость добычи и переработки, постоянная государственная цена

С' = 0,3 руб/кг (ом. табл. 48).

Произведя соответствующие расчеты мы получим характер из­ менения суммы 2 убытков от потерь, разубожнвания и себестои­ мости концентрата в зависимости от содержания металла в исход­ ной руде (рис. 47).

Из приведенного рисунка видно, что целесообразность примене­ ния систем для разработки месторождений с высоким содержанием металла изменяется обратно пропорционально изменению потерь и разубожнвания, т. е. системы разработки с низкими показате­ лями потерь и разубожнвания выгодно применять для разработки месторождений с высоким содержанием металла в руде. Эта же зависимость показана на рис. 48, когда себестоимость добычи и переработки в каждой группе возрастает. Из этого рисунка также видно, что системы с креплением и закладкой выработанного про­ странства имеют почти неограниченную область применения,

118

Рис. 47. Влияние себестоимости концент­ рата и убытков от потерь и разубоживапия на область применения систем раз­ работки:

I, 2, 3, 4. 5 — S ß + S 0 и П — R соответственно 6 и 20: 7,2 и 17; 9,4 и Я = 10, Л= 7; 13 и 6; 16,7 руб. и 4%

Рис. 48. Влияние убытков от потерь и разубогкиваиия различных групп систем на область применения систем разработки

119

показатели потерь и разубоживания (n = R = 17%), себестоимости 2. Переменная государственная отпускная цена, постоянны

добычи и переработки 7 руб. в системе этажного принудительного обрушения также постоянные. Графическое построение полученных результатов расчетов показывает, что с уменьшением государст­

\\

N

Xj

3. Переменная государственная отпускная цена на концентрат, постоянные показатели потерь и разубоживания, переменная се­ бестоимость добычи и переработки в системе этажного принуди­ тельного обрушения.

Результаты расчетов для этих условий показывают, что с уменьшением государственной отпускной цены на концентраты, постоянной себестоимости добычи и переработки возможность при­ менения систем для богатых руд возрастает. С ростом себестои­ мости добычи и переработки, постоянной отпускной цены на кон­ центраты область применения системы уменьшается (рис. 50).

4. При постоянной государственной отпускной цене на концен­ траты, а также потерь и разубоживания (n= R —6%) область применения системы по содержанию металла в руде изменяется

120

обратно пропорционально изменению себестоимости добычи и переработки (см. рис. 50).

Таким образом, из приведенного анализа видно, что не всякая высокопроизводительная система разработки может быть примене­ на для добычи руд с высоким содержанием металла. В частности, система этажного принудительного обрушения с обычной схемой подготовки днища блоков, когда потери и разубоживание колеблятся в пределах 12—17%, оптимальное содержание металла (свинца) в руде для нее не превышает 1,5%.

При траншейной подготовке блоков, когда потери и разубоживания могут снижаться до 4—6%, система применима для разра­ ботки руд с высоким содержанием металла. Однако практически такое снижение потерь и разубоживания при данной системе изза организационных недостатков весьма затруднительно.

Вместе с тем в каждой группе системы условия могут изме­ няться в широких пределах. Для переменных условий нами были сделаны расчеты на электронно-вычислительной машине (ЭВМ) в институте кибернетики АН УзССР под руководством канд. техн. наук И. Б. Табакмана. Для каждой из пяти групп систем было рассчитано 540 вариантов, а всего 2700. Вычислительный процесс построен следующим образом (рис. 51):

1) вводится исходная информация и образуется первый вариант значений параметров R, П, сі, (5д+ 5 0), С'; (блок 1—2);

2) по выведенным формулам определяются значения е, ет> е'. ?р. Тр. Т',.т. У„р, Ск, С'к,

Ск.ч, Уп.р, Уп.р (блок 3—4);

3)осуществляется печать значений параметров рассмотренного варианта и найденных результатов вычислений (блок 5);

4)если из представленного набора переменных значений еще не все просмотрены, то образуется очередной вариант, и вычисле­ ния начинаются сначала (блоки 6, 7, 3). Когда все варианты значений R проанализированы, осуществляется переход к перебору вариантов в связи с изменением уже двух параметров R и а (бло­ ки 6, 8, 9, 10, 3).

Таким же образом рассматриваются различные варианты, по­

лучающиеся из сочетания значений исследуемых параметров

R, а, П, 5д-{-50, С (блоки 10—19).

По приведенной блок-схеме была составлена стандартная про­ грамма для ЭВМ, по которой получены результаты для 2700 вариантов.

Рассмотрим результаты расчетов по группам систем раз­ работки.

121

Первая группа. Переменные показатели потерь и разубоживания при постоянной себестоимости добычи, переработки и госу­ дарственной отпускной цены на концентрат. Расчеты показывают, что с уменьшением потерь и разубоживания руды целесообраз­ ность применения систем для разработки руд с более высоким

содержанием металла возрастает. С уменьшением государственной отпускной цены на концентрат или металл и себестоимости добы­ чи область применения систем также возрастает.

Вторая группа. Аналогично предыдущему случаю здесь также с уменьшением себестоимости добычи и переработки при постоян­ ной государственной отпускной цене концентрата, потерь и разу­ боживания область применения системы возрастает. С ростом отпускной цены на металл, потерь и разубоживания область при­ менения систем снижается.

122