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

По предлагаемой методике

По сравнению с 1970 г. объемы добычи угля на карьерах могут быть увеличены по отдельным карьерам от 1,8 до 3,5 раза.

Горнотехнические и технико-экономические показатели отра­ ботки месторождений. Фактические за 1970 г. и расчетные по пред­ лагаемой в настоящем исследовании методике показатели работы карьеров приведены в табл. 77. Как видно из данных этой таблицы, при проектировании мощности карьеров по предлагаемой методике резко улучшаются все технические и экономические показатели ра­ боты последних.

Интенсивность отработки карьерных полей (подвигание фронта работ и объем добычи с 1 км фронта) увеличивается в 2 раза и бо­ лее, в значительной степени повышается использование капиталь­ ных вложений (фондоемкость снижается в 1,3—2,4, фондоотдача возрастает в 1,4—2,5 раза), увеличивается производительность

труда и снижается себестоимость добычи 1 м3 полезного ископае­ мого.

207

.208

§4. Разработка роторными экскаваторами

иконсольными отвалообразователями

Рассматриваемая система разработки по своему характеру во многом аналогична бестранспортной системе отработки место­ рождений, с той только разницей, что условия ее применения огра­ ничиваются еще и крепостью вскрышных пород. Транспортно-от­ вальными системами могут отрабатываться месторождения с мяг­ кими породами.

Производственная мощность карьера как функция ТфР и ТфР. у

Зависимость между мощностью карьера, длиной его фронта ра­ бот и ее значением, приходящимся на один вскрышной комплекс, для рассматриваемого случая может быть выражена уравнением (192), приведенным для бестранспортных систем разработки. Только число дней работы комплекса на вскрыше NBв год в данном случае зависит>от продолжительности зимнего периода, в течение которого комплекс не работает. Величина NBопределяется климати­ ческими условиями района месторождения и может быть принята по данным проектных институтов от 185 до 238 дней.

При значениях ТфР. у, соответствующих его минимально возмож­ ным значениям (см. табл. 36), производственная мощность карьера, рассчитанная по формуле (192), будет максимально возможной (для данного фронта работ и комплекса).

Исследование зависимости Сд= [(£фР, Qn)

Влияние длины фронта работ на себестоимость выемки 1 м3 вскрыши и добычи 1 м3 полезного ископаемого исследуем с помо­ щью экономико-математической модели.

Себестоимость выемки 1 м3 вскрыши вообще, как это следует из формулы (140), с увеличением длины фронта работ карьера воз­ растает. В настоящем исследовании в связи с тем, что фронт работ на один вскрышной комплекс является величиной постоянной, се­ бестоимость выемки 1 м3 вскрыши будет также постоянной величи­ ной, не зависящей от длины фронта работ карьера.

Себестоимость добычи 1 м3 полезного ископаемого при разра­ ботке месторождения с использованием консольных отвалообразователей может быть определена по уравнению (195), однако в дан­ ном случае затраты на буровзрывные работы будут отсутствовать. Все, что было отмечено выше при расчете отдельных составляющих себестоимости Сд при разработке месторождения одноковшовыми экскаваторами с непосредственной переэкскавацией породы в вы­ работанное пространство, полностью относится и к рассматривае­ мой системе разработки.

Характер зависимости Сд = /(/.фР) при отработке карьера кон­ сольными отвалообразователями будет определяться взаимным

влиянием затрат на себестоимость добычи и темпами возрастания сд. у и с д.т и снижения величин сд. ш см. м, сп. п, сг. Р, ск, спр и ср. в при увеличении длины фронта работ карьера.

В данном случае, так же как и при разработке месторождения одноковшовыми экскаваторами с непосредственной переэкскавацией породы, установление характера зависимости себестоимости добычи 1 м3 полезного ископаемого от длины фронта работ из-за сложности полученной зависимости Сд = / ( А ф Р ) невозможно. По­ этому исследуем характер этой зависимости на примере разработки конкретных месторождений.

Предположим, что разработке подлежат два горизонтальных ме­ сторождения: первое — с пластом мощностью h = 2 м и второе — й = 5 м с высотой покрывающих пород не более 50 м. Вскрышные породы отрабатываются роторными экскаваторами и консольными отвалообразователями различных моделей; пласт полезного иско­ паемого разрабатывается механическими лопатами с верхней по­ грузкой в автосамосвалы БелАЗ-548.

Длина фронта работ на один вскрышной комплекс АфР. у для всех моделей экскаваторов принята одинаковой, равной 2,6 км; месторождения отрабатываются отдельными блоками длиной 2,6 км и вскрываются двумя фланговыми наклонными траншеями.

Выбор основных параметров карьера

Высота отрабатываемого породного уступа для каждого из при­ меняемых комплексов рассчитывается по формуле (109); ширина заходки принимается по данным табл. 28. Число вскрышных комп­ лексов определяется в зависимости от длины фронта работ карьера и от ее удельных значений.

Производственная мощность карьера по добыче рассчитывалась по формуле (192); объемы вскрышных работ определялись в зави­ симости от числа вскрышных комплексов и величины их годовой производительности. Данные расчета производственной мощности карьера при различной длине фронта работ приведены в табл. 78.

Себестоимость добычи 1 м3 полезного ископаемого. Исследова­ ние уравнения (195) применительно к данному случаю производи­ лось на ЭВМ, для чего были составлены блок-схемы для расчета Сд и объема капитальных затрат (аналогичные схемам, приведенным на рис. 57) и были выбраны исходные параметры для расчета: мо­ дели добычных экскаваторов и отвалообразователей, нормы их вы­ работки, стоимость машино-смены и др. (табл. 79).

Объемы горно-капитальных работ определялись по формулам

и угля, рассчитанные на ЭВМ с помощью указанных выше блоксхем для отечественных моделей вскрышных комплексов при изме­ нении длины фронта работ карьера в пределах от 2,6 до 7,8 км,

210

сведены в табл. 80. На основе данных этой таблицы на графике рис. 60 построены кривые зависимости Сд= /(КфР) для указанных выше комплексов и условий работы.

Как видно из приведенных графиков (рис. 60), себестоимость добычи 1 м3 полезного ископаемого при транспортно-отвальных си­ стемах разработки для всех моделей вскрышных комплексов с уве­ личением длины фронта работ карьера возрастает. По своему ха­ рактеру зависимость Сд= /(КфР) и для данного случая разработки выражается кривой, которая при определении значения L$p должна иметь точку минимума.

В условиях данного примера минимум себестоимости Сд имеет место при длинах фронта работ, меньших 2 км, т. е. находится за пределами минимально возможной его величины по условиям обеспечения нормальной работы карьера (см. табл. 35).

Величина себестоимости добычи Сд при изменении длины фронта работ определяется в основном темпами изменения ее составляю­ щих Сд. т и сд. пр; влияние составляющих ск и ср. в незначительно. Как видно из данных табл. 80, величины этих составляющих (в коп.) при изменении длины фронта работ карьера изменяются не­ значительно.

При увеличении производительности вскрышных комплексов се­ бестоимость добычи 1 м3 полезного ископаемого при транспортно­ отвальных системах разработки снижается. Это положение спра­ ведливо и при использовании комплекса ЭРШР-2600, при помощи которого отрабатывается месторождение с большей высотой пород-

212

ного уступа, а следовательно, и с большим значением коэффициента вскрыши.

Для снижения затрат на транспортирование полезного ископае­ мого при транспортно-отвальных системах разработки необходимо вскрытие карьерного поля производить с обоих торцов, а технологи­

длины фронта работ на один вскрышной комплекс, производитель­ ность которого должна соответствовать заданной производственной мощности карьера.

•Следовательно, при разработке горизонтальных месторождений роторными экскаваторами и консольными ленточными отвалообразователями рациональные величины производственной мощности карьера и длины карьерного поля определяются производительно­ стью вскрышных комплексов.

213

§ 5. Комбинированные системы разработки

При отработке горизонтальных и пологих месторождений с боль­ шой мощностью покрывающих пород, когда разработка их с непо­ средственной переэкскавацией вскрыши в выработанное простран­ ство по условиям размещения ее в выработанном пространстве су­ ществующими моделями экскаваторов и отвалообразователей невозможна, применяют комбинированные системы разработки. Сущность их заключается в том, что нижний породный уступ отра­ батывается с непосредственным перемещением породы одноковшо­ выми экскаваторами или отвалообразователями, а верхний — с применением различных средств транспорта для транспортирова­ ния породы в выработанное пространство.

Комбинированные структуры комплексной механизации в прак­ тике работы отечественных карьеров весьма распространены, так как на большинстве пологих угольных и железорудных месторожде­ ний, разрабатываемых открытым способом, мощность покрываю­ щих полезное ископаемое пустых пород превышает возможную вы­ соту породного уступа, который может быть отработан с перемеще­ нием вскрышных пород в выработанное пространство существую­ щими выемочными комплексами — одноковшовыми экскаваторами

а удельный вес вскрышных работ при применении комбинированной системы составил почти 40% от общих их объемов.

Параметры карьера. На выбор параметров карьера влиет в ос­ новном способ отработки нижнего породного уступа, и поэтому все, что было отмечено ранее при исследовании разработки месторож­ дений по бестранспортным и транспортно-отвальным системам, полностью относится и к комбинированным.

Себестоимость 1 м3 вскрыши СКб при комбинированных системах определяется величинами себестоимости выемки 1 м3 вскрыши ниж­ него уступа Сн, отрабатываемого одноковшовыми экскаваторами в отвал или роторными экскаваторами на консольные отвалообразователи, и выемки 1 м3 вскрыши верхнего уступа Св, отрабатывае­ мого с применением средств транспорта для перемещения вскрыши, и удельным весом их в общих объемах вскрышных работ на карь­ ере:

С кб Рн^-н Рв^*в> ( 2 0 о )

где рн и рв — удельный вес вскрышных пород соответственно ниж­ него и верхнего уступов (в долях от общего объема вскрыши на карьере).

Известно, что себестоимость 1 м3 вскрышных пород при бес­ транспортных и транспортно-отвальных системах (Сн) значительно ниже, чем при транспортных (Св). Следовательно, для достижения высоких технико-экономических показателей отработки месторож­ дений при комбинированных системах разработки необходимо

215

стремиться к увеличению объемов вскрышных пород, отрабатывае­ мых непосредственно экскаваторами или отвалообразователями в отвал, т. е. работать с максимально возможной высотой нижнего породного уступа.

Выбор параметров карьера для нижнего уступа в данном слу­ чае производится аналогично приведенной выше методике при раз­ работке месторождений с переэкскавацией вскрышных пород в вы­ работанное пространство с помощью экскаваторов или отвалообразователей, а для верхнего — так же, как и при отработке горизонтальных и пологих месторождений с применением средств транспорта для перемещения породы в отвалы.

Производственная мощность карьера по полезному ископаемому

для рассматриваемого случая может быть определена по формуле (192), только коэффициент вскрыши в этом случае представляет собой отношение высоты нижнего вскрышного уступа к мощности пласта (или залежи) полезного ископаемого.

Высота верхнего вскрышного уступа, отрабатываемого с исполь­ зованием транспортных средств, определится разностью между мощностью покрывающих пород и высотой нижнего уступа. Необ­ ходимые объемы вскрышных работ по верхнему уступу рассчиты­ вают в зависимости от производственной мощности карьера по по­ лезному ископаемому и коэффициента вскрыши, величина которого

нему и нижнему вскрышным уступам, м3/м3; Я в и Я„ — высота со­ ответственно верхнего и нижнего уступов, м.

Характер зависимости Сд= / ( / , ф Р ) при применении комбиниро­ ванных систем разработки будет аналогичен рассмотренным выше системам разработки месторождений с непосредственной переэкс­ кавацией вскрыши экскаваторами или перемещением вскрышных пород отвалообразователями в отвал. Только в этом случае вели­ чина составляющей себестоимости сд. в (затраты на вскрышные ра­

Целесообразность расчета производственной мощности карьера по оптимальным значениям длины фронта горных работ на экскава­ тор при разработке месторождений с применением комбинирован­ ных структур механизации показана на примере угольных карьеров Северо-Восточного (Райчихинское месторождение) и Храмцовского № 1—2 (Черемховское месторождение). На этих месторож­ дениях нижний вскрышной уступ разрабатывается с переэкскава­ цией вскрыши в отвал драглайнами и механической лопатой

216