книги из ГПНТБ / Совершенствование горных работ на карьерах Алмалыкского горно-металлургического комбината

Анализ экспериментальных данных показывает, что наиболее интенсивный рост высоты подъема тепловой струи происходит на начальном участке. Так, при расходе тепла от 3,4 -103 до 3,4 -104 кВт увеличение расхода тепла на 1 0 0 % дает рост высоты подъема струи на 50—80%. При расходах тепла 3,4•lO4 кВт увеличение расхода тепла на 1 0 0 % дает рост высоты подъема струи 2 0 %.

Как видно, эта зависимость носит линейный характер. Отсюда можно сделать вывод, что с увеличением диаметра высота подъема тепловой струи несколько падает (при М = const). Это падение

ного расхода тепла от диаметра и высоты трубы. Нетрудно устано­ вить, что между расходом тепла и удельным расходом тепла имеется прямая зависимость. Поэтому она не являлась предметом специаль­ ного исследования.

Зависимость удельного расхода тепла от диаметра трубы при

Н— const выражается формулой

т= ав~^°, кВт/м3,

где а — коэффициент, выражающий удельный расход тепла (при заданном расходе тепла) при D = 0, т. е. если источник тепла точечный (идеальный случай), кВт/м3.

Зависимость численных значений коэффициентов ос, р от Н и М при Н = 10 м представлена ниже.

меняется с изменением диаметра трубы. Так, при изменении диаметра

т = — pH -f- R, кВт/м3,

где р — коэффициент, показывающий изменение удельного расхода тепла при изменении высоты трубы на 1 м, кВт-м4; R — постоянная величина, выражающая удельный расход установки без трубы, кВт/м3.

221

Численные значения коэффициентов р и R представлены ниже.

Анализ этих данных показывает небольшое влияние высоты трубы на удельный расход тепла. При изменении высоты трубы с 12 до 25 м удельный расход уменьшается на 10—20%, т. е. измене­ ние высоты трубы по сравнению с изменением ее диаметра влияет на изменение удельного расхода тепла незначительно.

Таким образом, наибольшее влияние на производительность установки и высоту подъема конвективной тепловой струи оказывает расход тепла: оптимальный расход тепла находится в пределах 8,5 -Ю3—3,4-104 кВт. Диаметр трубы установки (формирователя потока) оказывает большое влияние на производительность уста­ новки, высоту подъема конвективной струи и удельный расход тепла. Оптимальные значения диаметра трубы находятся в пределах 20— 25 м. Высота трубы (формирователя потока) сравнительно мало влияет на производительность установки и удельный расход тепла и незна­ чительно — на высоту подъема (дальнобойность) конвективной струи.

Промышленный образец установки УКП-3 (см. рис. 85) испыты­ вали в феврале и ноябре 1970 г. в Кургашинканском карьере (глу­ бина 210 м). В этот период над районом месторождения стоял глу­ бокий антициклон, которому сопутствовали штиль и инверсия тем­

Измеряли следующие параметры: скорость движения воздуха на выходе из установки, производительность, высоту подъема потока нагретого воздуха (определяли фототеодолитом по вертикальному подъему дыма), температуру (измеряли термопарами и термометрами), расход топлива (измеряли расходомером).

222

При обработке экспериментальных данных скорость воздуха и производительность приводили к температуре карьерного воздуха

на гор. 483 м.

Получены следующие данные: производительность на выходе из установки 700—860 м3/с; средняя скорость воздуха на выходе из установки 12—13 м/с; высота подъема потока воздуха 500—545 м; количество выносимого из карьера воздуха — до 5000 м3/с; темпе­ ратура воздуха на выходе из установки 120—130° С; расход топлива

ния Средазнипроцветмета. Разжижение вредных примесей при работе установки оценивали визуально и фотографировали.

В ночные и утренние часы в карьере загазованность была выше предельно допустимой концентрации (ПДК). Визуально при вос­ ходе солнца над карьером просматривалась плотная сизовато-белая пелена с четкими контурами, иногда заполняющая весь карьер.

Установку включали на 18—45 мин. В процессе работы пелена постепенно рассеивалась. Загрязненный воздух эжектировался не только в месте расположения установки, но и на всем пути движения конвективной струи в карьерном пространстве. Кроме того, за счет тепловых колебаний изменялась температурная стратификация на расстоянии более 1 0 0 м от установки, что способствовало подъему воздуха из этой зоны за пределы карьера.

УКП-3. За 22 мин ее работы температурный градиент и концентра­ ция акролеина изменились с —5,5 до —4° С/100 м и с 0,0048 мг/л До 0. Загрязненный воздух из карьера поднимался на 500 м. Уста­ новки типа УКП путем регулирования расхода топлива и нагрева загрязненного воздуха могут удалять его и на высоту в несколько километров. Это позволяет рекомендовать их для проветривания глубоких карьеров при различных стратификациях атмосферы.

223

Г л а в а V I I I

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ КРУПНЫХ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

§ 1. Общие замечания

При определении экономической эффективности освоения место­ рождений полезных ископаемых большое значение играют факторы времени, недоучет которых ведет к серьезным ошибкам в определе­ нии рационального пути использования минерально-сырьевых ре­ сурсов и тем самым наносит большой ущерб народному хозяйству.

Значительную роль факторы времени приобретают при определе­ нии экономической эффективности отработки крупных месторожде­ ний, разработка которых осуществляется в течение многих десят­ ков лет.

Проявление факторов времени сказывается в различных сферах производства и потребления народного хозяйства.

С течением времени устойчивой тенденцией развития человече­ ского общества является непрерывное увеличение потребности на душу населения основных продуктов потребления. Это обстоятель­ ство, в целях пропорционального развития отраслей промышлен­ ности, обусловливает при определении экономической эффективности освоения месторождений необходимость учета изменения потреб­ ности народного хозяйства в основных и попутных полезных ком­ понентах на период всего срока отработки.

Не менее важным при оценке эффективности освоения месторож­ дений является учет фактора времени, проявляющегося в постоян­ ном ухудшении естественно-природных и горно-геологических усло­ вий разработки, которые с течением времени находят свое отражение в уменьшении содержания полезных компонентов в добываемой РУДе, увеличении глубины отработки, вовлечении в разработку значительно обводненных месторождений и руд, требующих более сложной и более дорогой технологии их переработки, и т. д. Так, за последние 1 0 0 лет среднее содержание меди в добываемой руде ежегодно снижалось в среднем на 0,03% [27], а проектная глубина карьеров к настоящему времени составляет 700, 800 и даже 900 м.

Фактор времени проявляется также и в ухудшении экономико­ географических условий разработки месторождений.

Как известно, с каждым годом в общем объеме продукции цвет­ ной металлургии увеличивается удельный вес предприятий на

224

Северо-Востоке страны, т. е. с худшими климатическими условиями и на значительном удалении от основных промышленных центров, что обусловливает по сравнению с отдельными районами значитель­ ное повышение капитальных и эксплуатационных затрат на произ­ водство продукции и приводит к увеличению ее средней себестои­ мости в целом по отраслям.

Поэтому, несмотря на одинаковый уровень технической осна­ щенности, разница в экономических показателях предприятий раз­ личных районов страны оказывается весьма существенной. В связи с этим освоение новых мощностей горнодобывающих предприятий на основе вовлечения в разработку месторождений с худшими горно­ геологическими условиями в промышленно-освоенных районах страны зачастую оказывается экономически более целесообразным, чем освоение месторождений с более лучшими горно-геологическими условиями, находящимися в малообжитых и труднодоступных восточ­ ных и северных районах страны.

Влияние факторов времени на экономичность разработки место­ рождений, как правило, проявляется в комплексе с другими факто­ рами, и в первую очередь с фактором научно-технического про­ гресса.

В настоящее время к определяющим темпы развития техниче­ ского прогресса отраслям народного хозяйства в первую очередь относятся такие, как электроэнергетика, электротехника, приборо­ строение, цветная и черная металлургия, машиностроение, нефтяная и газовая промышленность, химическое производство, атомная промышленность, освоение космоса.

Научно-техйический прогресс, как в цветной металлургии, так и в других ведущих отраслях народного хозяйства выражающийся в повышении уровня комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, их интенсификации, повышении энер­ говооруженности и фондовооруженности труда, дальнейшей кон­ центрации производства, совершенствовании технологии производ­ ственных процессов, организации и управления этими процессами, обусловливает повышение производительности труда и снижение себестоимости продукции, находит свое проявление в таких вопро­ сах, как облегчение физического труда и стирание грани между физическим и умственным трудом.

В связи с этим при обосновании эффективности освоения место­ рождений, особенно крупных, необходимо обязательно учитывать фактор научно-технического прогресса, эффект которого отражается в изменении во времени себестоимости продукции.

Метод оценки влияния научно-технического прогресса на эко­ номику работы предприятия основывается на технико-экономиче­ ских расчетах, отражающих изменение во времени коэффициентов материалоемкости, фондоемкости, капиталоемкости и трудоемкости

Таким образом, научно обоснованные планы развития отрасли и ее предприятий зависят предже всего от исходных процессов планирования, под которыми понимается анализ и предвидение, решающиеся путем разработки прогнозов, т. е. прогноз выступает как научное исследование, включающее всесторонний ретроспектив­ ный анализ и предвидение тенденции развития отрасли и ее пред­ приятий в условиях действия объективных законов.

Экономический прогноз раскрытия тенденции развития экономи­ ческих процессов, выявляя основные закономерности этих тенден­ ций и определяя их возможность изменения в будущем, является базой перспективного плана, технико-экономические показатели которого могут быть использованы для более объективного обоснова­ ния, в частности эффективности разработки месторождений полез­ ных ископаемых.

§ 2. Принципы динамического метода обоснования долгосрочных параметров и решений при разработке месторождений полезных ископаемых

Разработка месторождений, характеризующихся большими запа­ сами и значительной глубиной залегания полезного ископаемого, как правило, связана с длительным сроком существования горно­ перерабатывающего комплекса (20—50 и более лет) и особенностями динамики его развития по этапам отработки месторождения вслед­ ствие проявления факторов времени. Последние, находя свое отра­ жение в результате совершенствования научно-технического про­ гресса и изменчивости горно-геологических условий по глубине, предопределяют в различные периоды эксплуатации месторождения определенную качественную и количественную структуру произ­ водства горноперерабатывающего комплекса, а следовательно, и ди­ намичность затрат на производство выпускаемой продукции.

Проектные и плановые организации в своей практике при реше­ нии различных задач промышленности пользуются статическими стоимостными показателями. Проектный показатель себестоимости продукции как обобщающий измеритель, рассчитанный на полное развитие предприятия, оказывается некоторой средней величиной и не отражает качественных изменений на отдельных этапах эксплу­ атации. Более того, обоснование таких долгосрочных параметров и решений, как, например, промышленные кондиции на руды, экономически целесообразная глубина открытых горных работ, производится согласно действующим инструкциям по стоимостным показателям, достигнутым на момент проектирования, без учета динамики их изменения на будущее. Такое положение зачастую приводит к ошибочной оценке (чаще к занижению) перспектив раз­ вития сырьевой базы проектируемых горноперерабатывающих пред­ приятий, а в конечном счете к значительным дополнительным затра­ там на их реконструкцию, связанную с расширением производства. Кроме того, в ряде случаев оказывается, что некондиционная руда,

226

вывозимая в первые периоды эксплуатации месторождения в отвал, в последующем, в связи с пересмотром промышленных кондиций, становится промышленной.

Практика открытых горных работ показывает, что в процессе эксплуатации карьера изменение технико-экономических показате­ лей работы не исключение, а правило развития горных предприятий. Так, на большом числе карьеров (Коунрадский, Коркинский, Высо­ когорский, Гороблагодатский, Андреевский, Соколовский и др.) проектные показатели неоднократно изменялись, т. е. карьеры пери­ одически реконструировались. Особенно это характерно для горных предприятий с большим сроком эксплуатации, когда вследствие технического прогресса, совершенствования технологии и органи­ зации работ себестоимость всех видов работ, а также ценность конеч­ ной продукции значительно изменяются, вызывая через определен­ ные промежутки времени необходимость реконструкции. При этом, если бы возможность реконструкции предусматривалась в стадии проектирования, то затраты, связанные с реконструкцией карьеров,

и утверждения ГКЗ новых запасов по месторождению в 1960 г. Гипроцветметом было разработано проектное задание на расширение Кальмакырского карьера, согласно которому были изменены пара­ метры карьера, срок существования и производительность как по руде, так и по горной массе. При этом производительность карьера

ское обоснование целесообразности расширения Алмалыкского гор­ но-металлургического комбината, в котором вновь обоснована целесообразность изменения границ отработки Кальмакырского месторождения, а также увеличения производительности карьера как по руде, так и по горной массе.

В аспекте сказанного становится ясным, что совершенствование методов обоснования долгосрочных параметров и решений как на стадии предварительной экономической оценки промышленной

чение.

Предлагаемый метод обоснования долгосрочных параметров и ре­ шений базируется на прогнозировании динамики научно-техниче­ ского и экономического развития горноперерабатывающего комплекса.

В основу прогнозного развития комплекса положены следующие определяющие принципы:

непрерывный рост научно-технического прогресса;

пропорциональное взаимоувязанное развитие отдельных пред­ приятий единого комплекса с учетом факторов времени;

органическая связь планирования и управления производствен­ ного комплекса с государственным и отраслевым планированием и управлением;

расширение объема производства во времени.

Обоснование долгосрочных параметров и решений производится в следующем порядке:

прогнозирование динамики научно-технического уровня развития производства;

прогнозирование динамики изменения стоимостных показателей работы комплекса;

установление параметров и решений по этапам отработки место­ рождений и в перспективе;

определение экономической эффективности промышленной разработки месторождения при установленных долгосрочных параметрах и решениях.

Прогнозирование динамики научно-технического уровня раз­ вития производства применительно к открытой разработке рудных месторождений связано с решением следующего комплекса вопросов:

1.В результате анализа геологических материалов отстраиваются варианты предварительных контуров отработки запасов месторо­ ждения при различном бортовом содержании.

2.На основе прогнозного развития научно-технического про­ гресса в горной промышленности производится выбор технологи­ ческих схем и структур комплексной механизации горных работ во времени с учетом изменения горно-геологических условий.

3.На основе выбранных схем механизации горных работ, пред­ определяющих продолжительность каждого из этапов отработки месторождения, отстраиваются контуры этапов и устанавливается для каждого периода эксплуатации максимально возможная произ­

водительность карьера по руде и горной массе.

4. В соответствии с принятой для каждого этапа производитель­ ностью карьера по руде и ее качеством устанавливается мощность, а также технология и механизация работ перерабатывающего ком­ плекса на основе научно-технического прогресса в области обога­ щения и металлургии.

В основу прогнозирования динамики научно-технического уровня развития карьера положен принцип поэтапной отработки место­ рождения.

Возможность повышения экономической эффективности разра­ ботки месторождений этапами отмечена Н. В. Мельниковым, В. В. Ржевским, М. Г. Новожиловым. Ряд вопросов этой сложной по своему характеру задачи исследовались А. И. Арсентьевым, Б. П. Юматовым, В. С. Хохряковым, А. Н. Шилиным, В. Г. Шитаревым, А. Н. Буниным, П. Т. Церенщиковым, И. И. Пляскиным и т. д. Однако многие аспекты поэтапного проектирования крупных карьеров в настоящее время еще не нашли должного обоснования,

228

что является сдерживающим фактором в построении научных основ проектирования при поэтапной разработке месторождений и внедре­ ния этого метода в практику проектных работ.

В отличие от общего понятия термина «период», этап — это отрезок времени в развитии какого-либо процесса. Рассматривая развитие науки и техники как постоянный непрерывный и длитель­ ный процесс этапами, по нашему мнению, можно назвать промежутки времени внутри этого процесса, характеризующиеся состоянием работы по улучшению и созданию новых образцов горного оборудо­ вания и новой технологии производства.

Цель поэтапного проектирования состоит в том, чтобы проектная себестоимость, как обобщенный измеритель результата работы всего комплекса производственных процессов, отражала существенные изменения на каждом этапе в отдельности, чтобы заранее проектом была предусмотрена планомерная реконструкция карьера, особенно в периоды отработки глубоких горизонтов, когда взаимосвязь техно­ логических процессов еще более увеличивается, а условия труда и эксплуатации оборудования ухудшаются. Таким образом, проекти­ рование месторождений по этапам позволяет четко разграничить особенности технологических процессов по объемам и характеру выполняемых работ, а также определить рубежи технического осна­ щения предприятий на основе достижений науки и техники.

В основу поэтапной отработки крупных месторождений поло­ жены следующие принципы:

1.> С2 > . . . > Сп — себестоимость добычи руды соответ­

сов месторождения, обоснование параметров этапов и производитель­ ности карьера производится на основе метода последовательных приближений. Данные показатели на стадии обоснования динамики научно-технического уровня развития карьера устанавливаются приближенно.

В последующем на основе установленной динамики изменения стоимостных показателей добычи и переработки руд производится их уточнение. Обосновываются промышленные кондиции по этапам отработки месторождения. Уточняются запасы и Средние содержания полезных компонентов в контурах каждого из этапов, уточняются

229

контуры параметров этапов и производительность карьера по руде и вскрыше.

Выбор технологических схем и структур комплексной механи­ зации горных работ во времени производится на основе прогнозного развития научно-технического прогресса в горной промышленности с учетом изменения горно-геологических условий разработки место­ рождения на глубину.

На первом этапе все технико-экономические показатели должны рассчитываться по серийно выпускаемому горнотранспортному обо­ рудованию. Поскольку сроки строительства крупных карьеров составляют 10—15 лет, первый этап должен охватывать период полной продолжительности освоения месторождения до пуска карь­ ера на полную мощность и учитывать все особенности технологии горных работ строительного периода. На последующих этапах укруп­ нения проработка должна быть ориентирована на перспективную технику и учитывать условия нормальной эксплуатации карьера.

Прогнозирование динамики технического уровня производства производится по следующей схеме поэтапного проектирования меха­ низации горных работ [93].

1.В проекте принимается горнотранспортное оборудование, ко­ торое к началу разработки месторождения является основным.

2.Проектируется новейшее оборудование, находящееся к началу разработки месторождения в стадии испытания и освоения.

3.Предусматривается применение перспективного оборудования,

находящегося в стадии проектирования.

4. Предусматривается оборудование, которое в момент проекти­ рования разработки месторождения находится в стадии научных исследований.

Число этапов при разработке конкретного месторождения предопределяется запасами полезного ископаемого и продолжитель­ ностью каждого из этапов разработки месторождения.

Продолжительность этапа определяется исходя из оптимального срока службы оборудования и необходимого периода реконструкции карьера, обусловленного переходом от одной схемы механизации горных работ к другой. Такой подход к установлению продолжи­ тельности этапа объясняется тем, что этот переход, как правило не имеет резкой границы — наряду со старым оборудованием осва­ ивается и внедряется новое. Последовательная замена оборудования, исходя из его экономически эффективного срока службы и внедрения нового, осуществляется в течение всего времени эксплуатации карьера.

Экономически эффективный срок службы основного оборудования определяется исходя из условия минимума средних затрат, связан­ ных с затратами на капитальный и текущий ремонт, на материалы, на эксплуатацию оборудования и амортизационные отчисления за весь период эксплуатации оборудования.

На основе принятой схемы механизации горных работ в этапе,

атакже установленной продолжительности последнего определяются

иотстраиваются параметры этапа в пространстве.

230