Электрон Метод Ресурс-Иванцов ВМ / 1-Основы ПРРМ / Тема 4
.docГУЦМиЗ, Кафедра ПРМ
Профессор ИВАНЦОВ В.М.
ТЕМА. ВЫБОР ВИДОВОГО ИСПОЛНЕНИЯ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ
И ФОРМИРОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ЕЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ
- выбор видового исполнения системы разработки по системообразующим факторам
- функциональная интеграция и дифференциация «горнов» как метод
совершенствования систем разработки
- научно-технический прогресс и адаптация систем разработки к новым условиям
4.1. Выбор видового исполнения системы разработки по системообразующим факторам
Все процессы цикличны. Состав цикла: подготовительно заключительные операции и технологические процессы (непосредственно преобразовательные процессы). Процессы, а, следовательно, и их циклы упорядочены во времени и пространстве.
Наши технологические комплексы (совокупности горных выработок и технологического оборудования, используемые при их создании) одновременно участвуют структурными элементами во многих системах (физических, технических, экономических, социальных)
Чтобы выполнить свою функцию (как миссию) или роль каждому структурному элементу необходимо обладать определенными свойствами, которые формируются как ответ на не менее определенные требования систем, в которые они входят составной частью. Эти требования весьма противоречивые, поскольку должны соразмеряться во времени, пространстве и в использовании материи и энергии.
Основные требования правильной разработки сводятся к следующему.
Система разработки должна выполнять свою функцию по добыче полезного ископаемого, обеспечивая:
- безопасность труда;
- минимально возможные прямые затраты;
- максимально возможную производительность труда,
- обеспечение плановых масштабов добычи руды по выемочной единице (в смену, сутки);
- экономически обоснованные показатели полноты и качества извлечения
- максимально возможную прибыль с одной тонны погашаемых балансовых запасов
Получаем, что прибыль с 1т погашаемых балансовых запасов будет заглавным показателем.
Она в свою очередь определяется такими показателями как:
- балансовая ценность 1т руды;
- себестоимость 1т добытой рудной массы;
- коэффициент извлечения полезного компонента из недр;
- коэффициент изменения качества руды.
Принято считать, что выбор возможен, если намечены варианты, полностью удовлетворяющие требованиям безопасности труда.
В практике проектирования широко применяется однофакторный мысленный эксперимент - оценка влияния одного их факторов при сохранении стабильного положения других. При этом обычно используется адаптивная стратегия: к последующему рассмотрению принимаются лишь варианты, прошедшие отбор по рассматриваемому фактору. Это означает, что очень важно правильно проранжировать факторы и соблюдать последовательность оценки.
Выбору, а верней, отбору, предшествует систематизация намеченных вариантов, воспользовавшись одной из известных классификаций.
Мы в своей работе воспользуемся классификацией М. И. Агошкова и принципом деления целого на два противоречивых начала. Получим, что в начале оценке могут подлежать две группы систем: А. – системы с сохранением окружающего массива в статически равновесном состоянии и Б. – системы с обрушением окружающего массива. Затем созданные из них подгруппы и т.д. с выходом на классы по классификации М. И. Агошкова.
При оценке влияния того или иного фактора воспользуемся экспертными оценками. При этом будем иметь в виду, что балансовая ценность с одной стороны определяется содержанием полезного компонента, а с другой – спросом на рынке сбыта. Балансовая ценность тем больше, чем больше - цена на металл и содержание полезного компонента в руде. В свою очередь – чем больше ценность, тем больше ожидаемая прибыль. Если можно считать, что ценность задается условиями задачи, то себестоимость и показатели использования недр определяются конкретным исполнением системы разработки.
Существует взаимосвязь между конструктивным видом системы и себестоимостью добычи одной тонны руды (независимо от содержания полезного компонента).
Таблица. Матрица экспертных оценок себестоимости добычи руды по видовым классам исполнения систем разработки
|
Величина суммы затрат в сравнении с базовым вариантом, % |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
180 |
|
|
|
|
|
|
|
|
160 |
|
|
|
|
|
|
|
|
140 |
|
|
|
|
|
|
|
|
120 |
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Классы систем разработки МПИ 1. Системы разработки с открытым очистным пространством 2. Системы разработки с магазинированием руды 3. Системы с креплением очистного пространства 4. Системы с закладкой очистного пространства 5. Системы разработки с обрушением вмещающих пород 6. Системы с обрушением руды и вмещающих пород |
|||||||
Таблица. Матрица соотношений экспертных оценок показателей потерь и разубоживания
по классам систем РМПИ
|
k Сумма показателей потерь и разубоживания, % |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
k = n + p = inv n min + p max = k n max + p min = k |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Классы систем разработки МПИ 1. Системы разработки с открытым очистным пространством 2. Системы разработки с магазинированием руды 3. Системы с креплением очистного пространства 4. Системы с закладкой очистного пространства 5. Системы разработки с обрушением вмещающих пород 6. Системы с обрушением руды и вмещающих пород |
|||||||
Таблица. Матрица соотношений ценности руды и применимости систем разработки МПИ по классам
|
Ценность руды |
Высокоценные руды |
|
|
|
|
|
|
|
Ценные руды |
|
|
|
|
|
|
|
|
Средней ценности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Малоценные руды |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Классы систем разработки МПИ 1. Системы разработки с открытым очистным пространством 2. Системы разработки с магазинированием руды 3. Системы с креплением очистного пространства 4. Системы с закладкой очистного пространства 5. Системы разработки с обрушением вмещающих пород 6. Системы с обрушением руды и вмещающих пород |
|||||||
Таблица. Матрица соотношений экспертных оценок применимости систем по устойчивости руд и пород
|
Группы устойчивости: 1. Весьма устойчивые 2. Устойчивые 3. Ср. устойчивости 4. Неустойчивые 5. В. неустойчивые |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Классы систем разработки МПИ 1. Системы разработки с открытым очистным пространством 2. Системы разработки с магазинированием руды 3. Системы с креплением очистного пространства 4. Системы с закладкой очистного пространства 5. Системы разработки с обрушением вмещающих пород 6. Системы с обрушением руды и вмещающих пород |
|||||||
Если воспользоваться двухфакторным анализом, то можно составить матрицу 2Х2. Получим четыре ситуации.
Поскольку классифицирование систем проводили, принимая во внимание способы УГД, то целесообразно принять за первый системообразующий фактор – устойчивость массива. А тот факт, что прибыль определяется величиной балансовой ценности руды, подсказывает нам, что есть все основания в качестве второго фактора наметить именно балансовую ценность. В итоге получим матрицу экспертных оценок области применимости систем РМПИ по намеченным факторам.
|
Ценность руды |
Высокоценная Ценная |
А.4 класс А.3 класс |
А.4 класс Б.5 класс |
|
Ср. ценности Малоценная |
А.2 класс А.1 класс |
Б.6 класс Б.6 класс |
|
|
|
Высоко устойчивые Устойчивые |
Средней устойчивости Мало устойчивые |
|
|
Устойчивость рудного и породного массива |
|||
|
Классы систем разработки МПИ А. Системы разработки с сохранением массива в статически равновесном состоянии 1. Системы разработки с открытым очистным пространством 2. Системы разработки с магазинированием руды 3. Системы с креплением очистного пространства 4. Системы с закладкой очистного пространства Б. Системы с обрушением массива 5. Системы разработки с обрушением вмещающих пород 6. Системы с обрушением руды и вмещающих пород |
|||
Выводы.
Если руды и породы обладают сравнительно высокой устойчивостью, то предпочтительнее системы с сохранением статического равновесия. При этом при малой ценности более целесообразны системы 1 и 2 класса, а при высокой ценности - системы 3 и 4 класса. Если руды и породы обладают сравнительно малой устойчивостью, то предпочтительней при высокой ценности - системы с закладкой или слоевого обрушения, а при средней и малой ценности – системы с обрушением руды и вмещающих пород. Обратим внимание на тот факт, что угол залегания и мощность рудного тела влияют на особенности конструктивно-технологического исполнения систем внутри класса. Сам же класс, как вид, определяется устойчивостью массива и ценностью руды.
Результаты систематизации исполнения систем разработки внутри классов и условия их применения сведены в ниже следующие таблицы.
Таблица …. Группировка систем разработки с открытым очистным пространством
|
Группировка систем разработки с открытым очистным пространством
|
||||||||||
|
1. Системы с формированием рабочего очистного пространства и без разделения рудного тела на слои |
||||||||||
|
А Сплошные слоевым типом рабочего очистного забоя и сплошной очистной выемкой |
Б. Камерно-столбовые с камерным типом рабочего очистного забоя и регулярными целиками |
|||||||||
|
а. без отграничения выемочной единицы |
б. с отграничением выемочной единицы |
а. без разделения функций целиков с междукамерными целиками столбчатого или ленточного вида |
б. с разделением функций целиков с панельными целиками (междублоковыми) и междукамерными целиками столбчатого или ленточного вида |
|||||||
|
*Со сплошной или блоковой подготовкой |
||||||||||
|
*Со шпуровой отбойкой и механизированной доставкой |
||||||||||
|
2. Системы без формирования рабочего очистного пространства, камерно-целиковые |
||||||||||
|
А. Подэтажные – с подэтажным порядком доставки руды |
Б. Этажные - с этажным порядком доставки руды |
|||||||||
|
а. – с отбойкой из горизонтальных выработок (штреков, ортов) |
б. – с отбойкой из наклонных выработок и восстающих |
а. – с отбойкой из горизонтальных выработок (штреков, ортов) |
б. – с отбойкой из наклонных выработок и восстающих |
|||||||
|
*Со скважинной отбойкой, самотечным выпуском или взрыводоставкой по очистному пространству и механизированной доставкой по выработкам |
||||||||||
|
*С предполагаемой отработкой или без предполагаемой отработки целиков |
||||||||||
|
Условия применения |
||||||||||
|
Угол залегания рудных тел |
Крутопадающие |
1Ааб |
2Ааб; 2Баб |
2Ааб; 2Баб |
||||||
|
Наклонные |
1Ааб; 1Баб |
1Баб; 2Ааб; 2Баб |
2Ааб; 2Баб |
|||||||
|
Пологие |
1Ааб; 1Баб |
1Баб; 2Аб; 2Бб |
2Баб |
|||||||
|
|
Тонкие и малой мощности (<3м) |
Средней мощности (3…20м) |
Мощные (>20м) |
|||||||
|
Нормальная мощность рудных тел |
||||||||||
Таблица …. Группировка систем разработки с магазинированием руды
|
Группировка систем разработки с магазинированием руды
|
||||||||||
|
1. Системы с формированием рабочего очистного пространства (без разделения рудного тела на слои) |
||||||||||
|
А. Сплошные - без отграничения выемочной единицы и с совмещенной во времени подготовкой |
Б. Блоковые с предварительным отграничением выемочной единицы и блоковой подготовкой |
|||||||||
|
а) со сплошной очистной выемкой |
б) с уступной очистной выемкой |
а) со сплошной очистной выемкой |
б) с уступной очистной выемкой |
|||||||
|
2. Системы без формирования рабочего очистного пространства (камерно-целиковые) |
||||||||||
|
А. Подэтажные - с подэтажным порядком доставки |
Б. Этажные - с этажным порядком доставки |
|||||||||
|
а) с отбойкой из горизонтальных выработок |
б) с отбойкой из наклонных выработок или восстающих |
а) с отбойкой из горизонтальных выработок |
б) с отбойкой из наклонных выработок или восстающих |
|||||||
|
* с предполагаемой отработкой или без предполагаемой отработки целиков |
||||||||||
|
Условия применения |
||||||||||
|
Угол залегания рудных тел |
Крутопадающие |
1АБ |
2АБ |
2АБ |
||||||
|
Наклонные |
1АБ |
2АБ |
2АБ |
|||||||
|
Пологие |
1АБ |
2АБ |
2АБ |
|||||||
|
|
Благоприятные условия применения |
Тонкие и малой мощности (<3 м) |
Средней мощности (3…20 м) |
Мощные (>20 м) |
||||||
|
|
Не благоприятные условия применения |
Нормальная мощность рудных тел |
||||||||
Таблица …. Группировка систем разработки с креплением очистного пространства
|
Группировка систем разработки с креплением очистного пространства
|
||||||||
|
1. Системы с креплением и выемкой на полную мощность рудного тела без разделения на слои и с созданием рабочего очистного пространства слоевого типа |
||||||||
|
А. С применением усиленной распорной шорной, станковой крепи |
Б. С применением подхватной или костровой крепи |
|||||||
|
а) со сплошной формой забоя |
б) с уступной формой забоя |
а) со сплошной формой забоя |
б) с уступной формой забоя |
|||||
|
* при сплошной или блоковой подготовке выемочного участка |
||||||||
|
2. Системы с креплением и выемкой на полную мощность рудного тела с разделением на слои и в виде прирезок |
||||||||
|
А. С рабочим очистным пространством камерного типа в виде коротких и длинных блоков |
Б. С рабочим очистным пространством в виде вертикальных прирезок |
|||||||
|
* при сплошной или блоковой подготовке выемочного участка |
||||||||
|
Условия применения |
||||||||
|
Угол залегания рудных тел |
Крутопадающие |
1А |
2А; 2Б |
2А; 2Б |
||||
|
Наклонные |
1А; 1Б |
2А; 2Б |
2А; 2Б |
|||||
|
Пологие |
1Б |
2А; 2Б |
2А; 2Б |
|||||
|
|
Благоприятные условия применения |
Тонкие и малой мощности (<3 м) |
Средней мощности (3…20 м) |
Мощные (>20 м) |
||||
|
|
Не благоприятные условия применения |
Нормальная мощность рудных тел |
||||||