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

его, рассчитанная по формуле (157), при минимально возможных значениях ЬфР.у будет максимально возможной и оптимальной, так

с уменьшением производственной мощности карьера величины со­

Рис. 55. Графики зависимости Ca=f(L$>р) при разработке горизонтального месторождения с применением транспорт­ ных средств для перемещения во внутренние отвалы:

I — при использовании экскаватора ЭКГ-3,2; I I — ЭКГ-8; 1 — авто­ транспорт; 2 — железнодорожный; 3 — конвейерный

табл. 48, 57 и 58); при этом значения составляющих сд. тэ и ск будут оставаться постоянными. Следовательно, себестоимость добычи 1 м3 полезного ископаемого с уменьшением производственной мощности карьера будет увеличиваться.

При заданной величине производственной мощности карьера ра­ циональная длина карьерного поля может быть рассчитана по фор­ муле (157) исходя из минимально возможной длины фронта работ на один экскаватор.

Как следует из всего вышесказанного, установление производст­ венной мощности карьера на основе рациональных нормативов длины фронта горных работ на экскаватор и темпов его развития при разработке горизонтальных и пологих месторождений, так же как и при разработке наклонных и крутых, обеспечивает достиже­ ние высоких технико-экономических показателей.

186

Экономическая целесообразность расчета производственной мощности карьера по длине фронта горних работ на один экскаватор

В настоящее время в угольной и горнорудной промышленности разрабатывается несколько горизонтальных и пологих месторож­ дений с применением средств транспорта для перемещения вскрыши (Ирша-Бородинское, Назаровское, Кумертаусское, Михайловское, Лебединское и др.). Сравним на примере некоторых из них преиму­ щество предлагаемой в нашем исследовании методики расчета ве­ личины производственной мощности карьера и основных технико­ экономических показателей отработки этих месторождений с суще­ ствующим положением.

Размеры карьерного поля и длина фронта горных работ на один экскаватор. Для сравнения используем отчетные данные работы этих карьеров за 1970 г. и, не изменяя ни способов вскрытия, ни средств выемки и транспортирования, рассчитаем удельные значе­ ния длины фронта работ на один экскаватор и число уступов исходя из рациональной высоты уступа. Результаты анализа и расчетов сведены в табл. 65.

Как видно из данных таблицы, длина фронта работ на один экс­ каватор но предлагаемой в настоящем исследовании методике резко снижается, так как почти на всех рассматриваемых карьерах эта величина сильно завышена по сравнению с минимально допу­ стимой (см. табл. 30, 32 и 33). Несколько изменяется количество ус­ тупов и их высота (в основном по Ирша-Бородинскому карьеру, где последняя значительно ниже, чем допустимая по ЕПБ (см. табл. 9).

Объемы добычных и вскрышных работ. Фактические и возмож­ ные объемы добычных и вскрышных работ, рассчитанные по форму­ лам (156) и (157) для рассматриваемых месторождений с учетом данных табл. 65, приведены в табл. 66. Как и следовало ожидать, объемы работ, а следовательно, и производственная мощность карьеров при проектировании их по предлагаемой в настоящем ис­ следовании методике — исходя из длины фронта работ на один экс­ каватор — резко увеличиваются.

В данном примере производственная мощность карьера по до­ быче устанавливалась по длине фронта добычных работ и по коэф­ фициенту вскрыши. Нормы выработки экскаваторов взяты из ЕНВ применительно к горнотехническим условиям рассматриваемых ме­ сторождений и используемым на действующих карьерах транспорт­ ным средствам.

Горнотехнические и технико-экономические показатели отра­ ботки месторождений. Значительное увеличение производственной мощности карьеров вызовет улучшение основных горнотехнических и технико-экономических показателей отработки рассматриваемых месторождений: скорости подвигания фронта работ, объемов до­ бычи полезного ископаемого с 1 км длины фронта работ карьер­ ного поля, фондоотдачи и фондоемкости капитальных затрат,

187

Т а б л и ц а 65

Горнотехнические параметры карьеров

Карьер

ископаемого. В табл. 67 для сравнения приведены фактические по­ казатели, достигнутые в 1970 г. на рассматриваемых карьерах, и расчетные, полученные при определении производственной мощно­ сти этих карьеров исходя из рациональной длины фронта горных работ на экскаватор.

В этой таблице величина фондоотдачи определялась как част­ ное от деления годовой производственной мощности карьера по по­ лезному ископаемому на сумму его основных фондов; фондоемкость' (или удельные капитальные затраты), наоборот, как частное от де-

188

Т а б л и ц а 66

Объемы добычных и вскрышных работ

Технико-экономические показатели отработки карьеров

189

ления суммы основных фондов карьера на его годовую производст­ венную мощность.

Увеличение производительности труда рабочих и снижение се­ бестоимости добычи 1 м3 полезного ископаемого определялись по формулам (207) и (208), т. е. с учетом изменения этих величин за счет только условно постоянного штата рабочих и условных по­ стоянных затрат на карьерах.

Из данных табл. 67 видно, что все основные горнотехнические и технико-экономические показатели1отработки карьеров при проек­ тировании и производственной мощности по рациональной длине фронта горных работ на экскаватор и скорости его подвигания зна­ чительно улучшаются по сравнению с существующим положением. Так, темпы отработки месторождений и использование фронта ра­ бот резко возрастают, улучшается использование капитальных вло­

§ 3. Разработка с непосредственной переэкскавацией породы в выработанное пространство одноковшовыми экскаваторами

Характерной особенностью рассматриваемой системы разра­ ботки горизонтальных и пологих месторождений является переме­ щение вскрышных пород в выработанное пространство по кратчай­ шему расстоянию вскрышными экскаваторами. В этих системах обеспечиваются наиболее высокие технико-экономические показа­ тели разработки месторождений, но вместе с тем условия примене­ ния их ограничиваются мощностью пласта (или залежи) и углом его падения, а также мощностью покрывающих пород.

В СССР разработка месторождений с непосредственной пере­ экскавацией пород в отвал получила сравнительно небольшое рас­ пространение, хотя возможности применения ее в нашей стране по геологическим условиям месторождений довольно большие. Из разрабатываемых и разведанных месторождений угля и руд по этим системам могут быть с успехом отработаны такие, как Райчихинское, Черемховское, украинские буроугольные, Камыш-Бурун- ское, Лисаковское, Никопольское и др.

Производственная мощность карьера как функция L$v и БфР.у

В этом случае между производственной мощностью карьера, длиной фронта его работ и удельным значением последнего имеет место следующая зависимость:

При минимально возможных значениях /,фР. у производственная мощность карьера, рассчитанная по указанной выше формуле, бу­ дет максимально возможной в данных условиях.

190

Исследование зависимости С д = / ( / , ф Р, <3Д)

Для исследования характера зависимости величины себестоимо­ сти добычи 1 м3 полезного ископаемого от длины фронта работ карьера необходимо определить все затраты, которые будут иметь место при разработке месторождений с непосредственной переэкскавадией вскрыши в выработанное пространство. Это лучше всего можно осуществить на основе математического моделирования про­ изводственного процесса разработки месторождения и составления экономико-математической модели, представляющей собой зависи­ мость себестоимости вскрышных и добычных работ от параметров карьера и применяемых горнотранспортных машин.

Себестоимость выемки 1 м3 вскрыши Св при рассматриваемой системе разработки в пределах уступа складывается из затрат на

Рис. 56. Схема к определению умень­ шения приемной способности вырабо­ танного пространства

экскавацию и переэкскавацию породы, на холостые передвижки экскаваторов из забоя в забой с3 и на буровзрывные работы сБ. бз- Величина ее, так же как и в предыдущем случае (см. § 2 этой главы), не зависит от длины фронта работ, а определяется моделью экскаватора, схемой его работы (которая влияет на величину коэф­ фициента переэкскавации) и физико-механическими свойствами разрабатываемых пород.

Если же рассматривать карьер в целом, то при данных размерах карьерного поля с уменьшением длины фронта горных работ на вскрышной экскаватор будет снижаться приемная способность вы­ работанного пространства ДУо за счет размещения в нем дополни­ тельных выездных траншей для транспортирования полезного иско­ паемого (рис. 56).

Величина ДУ0 может быть рассчитана из выражения

где п — число вскрышных экскаваторов.

Высота первичного отвала Я 0 в этой формуле определяется в за­ висимости от схемы отработки и модели применяемых на вскрыш­

Яп=15.

Снижение приемной способности внутреннего отвала будет при­ водить к уменьшению высоты вскрышного уступа, отрабатываемого по бестранспортной системе данной моделью экскаватора. Чтобы не

191

допустить этого при простых бестранспортных системах, необхо­ димо породу, не размещаемую в отвале в местах расположения до­ полнительных выездных траншей (см. рис. 56), отрабатывать с при­ менением ж.-д. транспорта и вывозить за пределы карьерного поля.

В схемах с переэкскавацией уменьшение приемной способности выработанного пространства в местах расположения дополнитель­ ных выездных траншей может быть компенсировано за счет не­ сколько увеличенных параметров экскаватора-драглайна на переэкскавации (высоты и радиуса разгрузки) и размещения породы этих траншей в отвалах повышенной высоты (см. рис. 56).

Увеличение себестоимости 1 м3 вскрыши в этом случае может быть определено из выражения

где св. т и св. б — себестоимость выемки 1 м3 вскрыши соответственно при транспортной и бестррнспортной системах разработки.

Как видно из выражения (194) и данных табл. 67, себестоимость вскрыши при простых бестранспортных системах с увеличением длины фронта горных работ будет повышаться. Например, при зна­ чениях св. т и св. б, имеющих место на действующих карьерах, себе­ стоимость 1 м3 вскрыши вследствие проведения дополнительных вы­ ездных траншей при отработке карьерного поля двумя и тремя вскрышными экскаваторами увеличивается на 5,5 и 11 % по сравне­ нию с использованием одного экскаватора (для условий табл. 67

при Н = 25 м ).

Себестоимость добычи 1 м3 полезного ископаемого при бестран­ спортных системах разработки месторождений складывается из за­ трат в пределах добычного уступа сд. у, на зачистку кровли пласта с3, на буровзрывные работы ся.б3, на транспортирование полезного ископаемого сд. т, на содержание и амортизацию постоянных авто­ дорог Сд. п, линий электропередач слэп, понизительной электропод­

станции сп. п, электромеханической мастерской см. м и гаражно-ре­ монтного хозяйства сг. р, на вскрышные работы сд. в, на погашение горно-капитальных работ ск, на прочие затраты сд. пр (в основном — содержание инженерно-технического персонала и служащих карь-

192

Значения отдельных составляющих себестоимости Сд уравнения (195) частично были рассмотрены выше и могут быть рассчитаны: сд. у (см. § 2 главы III), Сз, сд. бз, сд. в, сд и ср в — по формулам табл. 57 и 58, сд. т, сп. п и см. м — по формулам табл. 41, 52.

Величина сдэп в данном случае определяется из выражения

2^Фр*лэп(9'91/?лэпаЛдр| + слэп)

С л э п = ---------------------------- q t-------------------------- . Р У б . (196)

от грузонапряженности дороги Qr (в млн. т в год) определяется по формуле

где kr.р — затраты на строительство ремонтно-гаражного хозяйства; «г. р — норма амортизации ремонтно-гаражного хозяйства, % в год; пав — число автомашин; сав-— стоимость содержания одной автома­ шины в год, руб.

Все отмеченное выше в части влияния длины фронта работ карь­ ера на величину отдельных составляющих себестоимости Сд при ис­ следовании транспортной системы разработки относится и к рас­ сматриваемой схеме. Следовательно, в уравнении (195) величины слагаемых сэ, сд. б3 и слэп при изменении величины ЬфР остаются постоянными, Сд, у, Сд. т с увеличением длины фронта возрастают, в Сд.п, См.м, Сд.п, Сг.р, Ск, Сд.пр и ср.в — уменьшаются.

Характер зависимости Ся= 1(ЬфР) при бестранспортных систе­ мах разработки будет определяться темпами увеличения и уменьше­ ния указанных выше слагаемых с увеличением фронта работ.

Решение уравнения (195) и установление характера искомой зави­ симости в общей форме и для рассматриваемого случая не пред­ ставляется возможным. Поэтому исследуем характер этой зависи­ мости на примере разработки конкретных месторождений.

Предположим, что разработке подлежат два горизонтальных месторождения: одно — с пластом мощностью h = 5 м и мягкими по­ родами (примерно условия Райчихинского буроугольного месторож­ дения) и другое — с h — 7 м и крепкими породами (условия Черемховского каменноугольного месторождения); мощность покрываю­ щих пород — более 25 м.

Отработка месторождения производится мощными механиче­ скими лопатами и шагающими драглайнами различных моделей по усложненным схемам.

скими лопатами ЭВГ-4, ЭВГ-6 с верхней погрузкой (на месторожде­ нии с мягкими породами) и механическими лопатами ЭКГ-4,6, ЭКГ-8; полезное ископаемое транспортируется автосамосвалами БелАЗ-548.

Длина фронта горных работ на один вскрышной комплекс при­ нимается по данным табл. 12 с учетом только обеспечения безопас­

одинаковой, равной 600 м ).

Длина фронта работ карьера принимается равной 0,6; 1,2; 1,8 и 2,4 км. Буровые работы на месторождениях с крепкими породами осуществляются шарошечными станками. Месторождения отраба­ тываются отдельными блоками или участками длиной 600 м и вскрываются фланговым и центральными наклонными траншеями с условием, чтобы каждый блок имел две выездные траншеи, рас­ полагаемые на его флангах.

Выбор основных параметров системы разработки

Высота отрабатываемого породного уступа и ширина заходки

для каждого из принимаемых вскрышных комплексов определяются по данным табл. 23, 24, 25. Коэффициент переэкскавации породы рассчитывается по формуле (95) и приведен в этих же таблицах.

При применении шагающих экскаваторов — драглайнов пород­ ный уступ разрабатывается по схеме, представленной на рис. 33,— с установкой вскрышного экскаватора на предуступе (при мягких породах) и по схеме, приведенной на рис. 32 (при крепких поро­ дах).

Число вскрышных комплексов определяется в зависимости от длины фронта работ карьера и его величины, приходящейся на один комплекс.

Основные параметры разработки, принятые для расчета, при­ ведены в табл.69.

194