книги из ГПНТБ / Егурнов, Г. П. Выбор оптимальной мощности угольных и железорудных карьеров

ется в основном влиянием на величину сд изменения величины сд. т,

Ск и Ср. в.

Темпы увеличения расходов на транспортирование руды сд. т с увеличением длины фронта работ карьера будут повышаться, на­ пример при применении экскаватора ЭКГ-4,6 при увеличении ГфР от 1,5 до 2,25 км величина сд. т возросла на 6%, а при увеличении от 2,25 до 3 км — на 12%. В то же время с увеличением длины фронта работ снижение себестоимости за счет слагаемых ск и ср. в, наоборот, будет происходить более медленными темпами, например при использовании того же экскаватора с увеличением ГфР от 1,5 до 2,25 км и от 2,25 до 3 км величины ск и ср. в уменьшаются соответ­ ственно на 9 и 5%. Следовательно, при разработке наклонных и крутых месторождений себестоимость добычи 1 м3 полезного иско­ паемого с увеличением длины фронта работ карьера до некоторой его величины будет уменьшаться. Эта величина при применении экскаваторов ЭКГ-4,6 находится в пределах 4—5 км, а экскавато­ ров ЭКГ-8И — в пределах 3—3,5 км. При дальнейшем увеличении СфР (после указанных выше величин) себестоимость Сд будет уве­ личиваться.

С увеличением глубины карьера себестоимость добычи полезного ископаемого повышается; темпы ее роста весьма значительны, на­ пример для экскаватора ЭКГ-4,6 при увеличении Яу от 100 до 200 м величина Сд повышается на 27%.

Величины себестоимости Ся при маятниковом и кольцевом дви­ жении локомотивосоставов практически одинаковы (см. данные табл. 52). Учитывая, что провозная способность тупиковых съездов в кольцевых схемах движения значительно выше, чем в маятнико­ вых, можно сделать вывод о целесообразности применения кольце­ вой организации движения составов на карьерах.

Значения длины фронта работ, приведенные в табл. 52 и на гра­ фике (рис. 55), при которых себестоимость добычи 1 м3 полезного ископаемого минимальна, будут о п т и м а л ь н ы м и р а з м е р а м и к а р ь е р н о г о п о л я п р и р а з б и в к е к р у п н ы х м е с т о ­ р о ж д е н и й на о т д е л ь н ы е поля .

Вслучае, когда размеры месторождения сравнительно невелики

иразработка его будет производиться одним карьером, задачей

проектирования является установление оптимальной производст­ венной мощности карьера.

Производственная мощность горного предприятия, рассчитанная по формулам (156) и (157), как уже указывалось, будет макси­ мально возможной величиной. Следовательно, оптимальная произ­ водственная мощность (если она существует) в данных условиях может быть равна максимальной или может быть меньше ее. При заданных размерах карьерного поля длина его фронта работ будет величиной постоянной, и тогда, как это следует из формул (156) и

166

(157), снижение производственной мощности карьера может быть осуществлено только за счет увеличения длины фронта работ на один экскаватор.

При этом затраты на выемку 1 м3 вскрыши св.у и на добычу 1 м3 полезного ископаемого в пределах уступа сд. у будут расти; вместе с возрастанием св. у будут увеличиваться затраты по статье сд.в (затраты на вскрышные работы). Величины составляющих себе­ стоимости добычи Сд, Сд. п» Сдан» Сэс> Ср. в и Сдр, как это видно из фор­ мул для их расчета (табл. 48, 57 и 58), с уменьшением производст­ венной мощности карьера QR будут увеличиваться.

Значения ск при определенных размерах карьерного поля и объ­ емах запасов полезного ископаемого от величины мощности карь­ ера не зависят и будут постоянны (см. формулу табл. 58); не изме­ нят своей величины и будут постоянными величины слагаемых сд. т

И Сд. э-

Как видно из' приведенных выше рассуждений, себестоимость добычи 1 м3 полезного ископаемого с уменьшением производствен­ ной мощности карьера по сравнению с ее величиной, рассчитанной по формулам (156) и (157), будет увеличиваться. Следовательно, м а к с и м а л ь н о в о з м о ж н а я в д а н н ы х у с л о в и я х п р о ­ и з в о д с т в е н н а я м о щ н о с т ь к а р ь е р а , определяемая по указанным выше формулам при минимально возможных значениях длины фронта работ на экскаватор, будет и ее оптимальной вели­ чиной, при которой себестоимость добычи полезного ископаемого минимальна.

Если при проектировании карьера производственная мощность его превышает максимально возможную для данного месторожде­ ния, то по формулам (156) и (157) определяются оптимальные раз­ меры карьерного поля (длина фронта его работ) исходя из мини­ мально возможных значений длины фронта работ на один экскава­ тор. В этом случае для достижения высоких технико-экономических показателей работы месторождение целесообразно разрабатывать не по всей длине, а только на каком-то участке, размеры которого должны соответствовать длине фронта работ, обеспечивающей за­ данную производственную мощность карьера. При таких размерах карьерного поля производственная мощность его будет макси­ мально возможной (и в то же время равна заданной) и, как это следует из приведенного выше, оптимальной.

По результатам проведенного исследования можно сделать важ­ ный вывод об экономической целесообразности установления нор­ мативов фронта горных работ и темпах его развития и использова­ ния их при определении производственной мощности карьера. Рассмотренная методика расчета позволяет выбирать производст­ венную мощность горного предприятия, при которой достигается наиболее высокая интенсивность отработки месторождения и обес­ печиваются наилучшие технико-экономические показатели его работы. .

167

§ 3. Экономическая целесообразность расчета производственной мощности карьера по длине фронта работ на экскаватор

В настоящее время в угольной и железорудной промышленно­ сти разрабатывается много наклонных и крутых месторождений. На примере некоторых из них покажем преимущество предлагаемой методики расчета производственной мощности карьера по длине фронта работ и удельных его значений по сравнению с существую­ щими положениями.

Размеры карьерного поля и длина фронта горных работ на один экскаватор

Для сравнения используем отчетные данные работы этих карье­ ров за 1970 г. и, не изменяя ни способа вскрытия, ни средств выемки и транспортирования, рассчитаем значения длины фронта работ на один экскаватор и число уступов исходя из рациональной высоты уступа. Результаты анализа и расчетов сведены в табл. 54. При рас­ чете удельная длина фронта работ в зависимости от модели экска­ ватора и условий работы принималась по данным табл. 30, а высота уступа— по табл. 7.

Фактические

168

Число добычных уступов, находящихся одновременно в работе при отработке полезного ископаемого от лежачего бока к висячему, определялось по формулам (166) и (167). Число добычных уступов в действительности на рассматриваемых карьерах и по предлагае­ мой методике, различно. Это объясняется тем, что на карьерах на­ ряду со стационарными тупиковыми съездами применяются также скользящие съезды, в то время как по предлагаемой методике ус­ тупы вскрываются только при помощи стационарных тупиковых съездов, располагаемых на нерабочем борту карьера.

Из данных табл. 54 видно, что по предлагаемой методике изме­ няется удельная длина фронта работ на один экскаватор, так как почти на всех рассматриваемых карьерах его величина значительно завышена по сравнению с минимально допустимой (см. табл. 30).

Объемы добычи полезного ископаемого и вскрыши

Фактические (по итогам работы карьеров за 1970 г.) и возмож­ ные объемы добычи руды (угля) и вскрыши, рассчитанные по фор­ муле (157) с учетом фактических значений коэффициента вскрыши и данных табл. 54, приведены в табл. 55.

При расчете объемов добычи нормы выработки экскаваторов принимались по ЕНВ. Из данных табл. 55 видно, что объемы до­ бычи полезного ископаемого и вскрыши, а следовательно, и произ­ водственная мощность карьеров при расчете по предлагаемой ме­ тодике резко повышается. В данном примере производственная мощность карьера ЮГОК возрастает вследствие увеличения общей длины фронта работ. В настоящее время длина фронта добычных работ на этом карьере даже при наличии 6 уступов составляет всего лишь 5150 м, в то время как по размерам разрабатываемого карь­ ерного поля, длина которого достигает 3 км, она должна быть не ме­ нее 9 км.

169

Т а б л и ц а 55

Объемы вскрыши и добычи на карьерах

Горнотехнические и технико-экономические показатели разработки месторождений

Увеличение производственной мощности карьера вызовет улуч­ шение основных технико-экономических показателей разработки рассматриваемых месторождений: скорости понижения фронта ра­ бот, объема добычи полезного ископаемого с единицы длины карь­ ерного поля, фондоотдачи и фондоемкости капитальных затрат, про­ изводительности труда и себестоимости добычи 1 м3 угля (или руды).

В табл. 56 приведены данные по сравнению фактических пока­ зателей (по итогам работы за 1970 г.) с расчетными по предлагае­ мой методике. В этой таблице величина фондоотдачи определилась как частное от деления годовой производственной мощности карьера по полезному ископаемому на сумму его основных фондов; фондоемкость (или удельные капитальные затраты), наоборот,— как частное от деления суммы основных фондов карьера на его го­ довую производственную мощность. Производительность труда ра­ бочих и себестоимость добычи 1 м3 полезного ископаемого рассчи­ тывались с учетом изменения этих величин за счет только условно постоянного штата рабочих и условно постоянных затрат на карье­ рах— по формулам (207) и (208).

Как видно из данных табл. 56, все основные технико-экономиче­ ские показатели работы карьеров при проектировании производст­ венной мощности их по рационально установленной длине фронта горных работ на экскаватор и темпам его развития при отработке наклонных и крутых месторождений значительно улучшаются. Темпы отработки и использования фронта работ возрастают в не­ сколько раз, резко улучшается использование капитальных вложе-

170

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ МОЩНОСТЬ КАРЬЕРА

ПРИ РАЗРАБОТКЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ

ИПОЛОГИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

§1. Общие положения

Горизонтальные и пологие месторождения в зависимости от гор­ но-геологических условий могут разрабатываться с применением различных комплексов горнотранспортных машин.

При большой мощно'сти залежи (более 15 м) применяются экс- каваторно-транспортно-отвальные комплексы (одноковшовые или роторные экскаваторы, различные виды транспортных средств и консольные отвалообразователи). Месторождения с небольшой мощностью залежи полезного ископаемого (менее 15 м) и покры­ вающих пород (40—50 м) можно разрабатывать экскаваторно-от­ вальными комплексами (одноковшовыми или роторными экскава­ торами и. консольными отвалообразователями). Эти же месторож­ дения, но с большой мощностью покрывающих пород разрабатыва­ ются при применении комбинированных структур комплексной механизации: нижний вскрышной уступ—экскаваторно-отвальными, а верхний — экскаваторно-транспортно-отвальными комплексами.

Выбор типов экскаваторов и видов транспорта в этих комплек­ сах зависит в основном от крепости разрабатываемых горных пород п полезного ископаемого: роторные экскаваторы, консольные отва­ лообразователи и ленточные конвейеры применяются при отработке некрепких пород (выемка которых производится без предваритель­ ного рыхления пород с помощью буровзрывных работ); одноков­ шовые экскаваторы, ж.-д. и автомобильный транспорт могут приме­ няться при отработке мягких и крепких пород.

Мягкие породы более эффективно разрабатывать с использова­ нием оборудования непрерывного действия (роторных экскавато­ ров, отвалообразователей и конвейеров), так как в этом случае со­ здаются условия для организации наиболее прогрессивной и эконо­ мичной поточной технологии работ.

§ 2. Разработка с применением средств транспорта для перемещения вскрышных пород

В том случае, когда возможно внутреннее отвалообразование, вскрышные и добычные уступы вскрываются раздельными незави­ симыми друг от друга выработками; породные уступы имеют транс-

172

портную связь непосредственно с отвальными тупиками при помощи съездов, располагаемых на одном из торцов карьера часто без вы­ хода на поверхность (рис.. 54). В данных условиях уступы полез-

*

Рис. 54. Схема разработки горизонтального (или пологого) месторождения с применением транспортных средств для перемещения вскрыши во внутренние отвалы

ного ископаемого чаще всего вскрываются самостоятельной наклон­ ной траншеей. В этом случае грузопотоки вскрышных 'и добычных работ разобщены.

Производственная мощность карьера как функция ЬфР, £фР.у

Характер зависимости Q K = f ( Ь ф Р ] L<j,p. у) при разработке гори­ зонтальных и пологих месторождений аналогичен характеру такой же зависимости при разработке наклонных и крутых — см. формулы

(156) и (157).

Производственная мощность карьера, рассчитанная по форму­ лам (156) и (157), и в данном случае определяет максимально воз­ можное ее значение, так как в этих формулах длина фронта работ на экскаватор принимается минимально возможной.

Д л и н а ф р о н т а р а б о т к а р ь е р а определяется числом уступов и их длиной; длина уступа зависит от размеров карьерного поля и расположения разрезной траншеи. Длина фронта работ карьера может быть определена как сумма длин отдельных усту­ пов, причем длину каждого из них лучше всего рассчитывать по гео­ логическим разрезам поля карьера с учетом его размеров, располо­ жения разрезной траншеи, направления перемещения фронта работ и угла откоса бортов карьера.

Д л и н а ф р о н т а р а б о т на о д и н э к с к а в а т о р рас­ смотрена выше и для конкретных случаев в зависимости от условий работы и применяемых горнотранспортных машин должна прини­ маться возможно меньшей. При этом производственная мощность карьера и технико-экономические показатели отработки месторож­ дения будут наиболее высокими.

Д л и н а ф р о н т а в с к р ы ш н ы х р а б о т при горизонтальных и пологих месторождениях может быть величиной примерно посто­

173

Д л и н а ф р о н т а д о б ы ч н ы х р а б о т при постоянной мощ­ ности пласта (или залежи) полезного ископаемого будет также ве­

личиной примерно постоянной (при правильной форме карьерного поля).

Ч и с л о в с к р ы ш н ы х и д о б ы ч н ы х у с т у п о в зависит от глубины залегания пласта (или мощности покрывающих его пород) Ну, мощности пласта (или залежи) h и высоты уступов:

h

где /,фР. к— конечная длина фронта работ по дну карьера; Яу— глу­ бина карьера по вскрыше.

Производственная мощность карьера по полезному ископаемому должна соответствовать условию неравенства (158).

Ввиду того, что пологие месторождения при применении средств транспорта для перемещения вскрышных пород, как правило, раз­ рабатываются с внутренним отвалообразованием, объемы добыч­ ных и вскрышных работ не лимитируются возможностями транс­ портных коммуникаций.

Исследование зависимости Ся = 1(ЬфР, Qw)

Себестоимость выемки 1 м3 вскрыши Св при разработке гори­ зонтальных и пологих месторождений может быть определена по формуле (172) для случая разработки наклонных и крутых зале­ жей, с той только разницей, что в данном случае будет отсутство­ вать слагаемое св. т- Затраты на транспортирование вскрыши учи­ тываются введением слагаемого св.у. В уравнение вводится допол­ нительный член св. пт, учитывающий затраты на содержание, амор­ тизацию и транспортирование (только при конвейерном транспорте) по постоянным транспортным коммуникациям карьера.

Значения отдельных составляющих уравнения (172) при приме­ нении различных видов транспорта приведены в табл. 57.

Характер зависимостей св. у, св. бз и св.пр от длины фронта работ карьера в рассматриваемом случае аналогичен характеру этих за­ висимостей при разработке наклонных и крутых залежей.

В е л и ч и н а с о с т а в л я ю щ е й с е б е с т о и м о с т и сЕ. пт, как это следует из формулы для ее расчета (см. табл. 57), с измене­ нием длины фронта работ будет изменяться незначительно, так как при увеличении последнего числитель и знаменатель в формуле £в.пт будут увеличиваться. Правда, темпы роста затрат и производ­ ственной мощности неодинаковы: последняя возрастает прямо про­ порционально увеличению фронта работ — см. формулу (157), за­ траты увеличиваются не в прямой пропорции, а несколько меньше.

174

Т а б л и ц а 57

Формулы для определения составляющих себестоимости 1 м3 вскрыши

^4

СЛ