1.5 Понятие о режиме и этапах горных работ

Технические решения при открытой разработке месторождении и экономические ее результаты определяются прежде всего соотношением объемов вскрышных и добычных работ в целом и по периодам деятельности карьера. Количественная оценка этих соотношений производится с применением коэффициентов вскрыши.

Рис. 1.7. Схема к установлению коэффициента вскрыши

Первоначальный К_о (м³/м³) – отношение первоначального объема вскрыши, вынимаемого из карьера за период строительства V_о (м³), к общему объему извлекаемого полезного ископаемого Р (м³):

К_о = V_о / Р.

Средний K_ср (м³/м³) – отношение общего объема породы в контурах карьера V (м³) к запасам полезного ископаемого Р (м³) в этих же контурах:

К_ср = V / Р.

Среднеэксплуатационный K_ср.э (м³/м³) – отношение объема вскрышных пород к объему полезного ископаемого за период эксплуатации карьера:

K_ср.э = (V – V_о) / (Р – Р_о),

здесь Р_о – объем полезного ископаемого, добываемого в строительный период, м³.

Он определяется отношением общего объема вскрышных пород V_В.К. в карьере за минусом объема V_B.С.. который был удален при строительстве карьера, к общим запасам полезного ископаемого V_И.К. за минусом той части V_И.С., которая добыта при строительстве карьера:

Слоевой К_с (м³/м³) – отношение объема вскрыши в пределах слоя V_с (м³) к запасам полезного ископаемого в этом же слое Р_с (м³):

К_с = V_с / Р_с.

Контурный К_к (м³/м³) – отношение объема пород V_к (м³) к объему полезного ископаемого Р_к (м³), извлекаемым при изменении конечных контуров карьера:

К_к = V_к / Р_к.

Эксплуатационный (текущий) К_т (м³/м³) – отношение объема породы V_т (м³), перемещаемой в отвалы за определенный промежуток времени (месяц, квартал, год, несколько лет), к добываемому за этот же период объему полезного ископаемого Р_т (м³):

К_т = V_т / Р_т.

Граничный коэффициент вскрыши К_гр (м³/м³) определяет максимально допустимое соотношение объемов пустой породы и полезного ископаемого, при котором открытая разработка месторождения экономически целесообразна. Его используют для установления предельных контуров (границ) карьера.

Себестоимость полезного ископаемого при открытом способе разработки можно определить по формуле:

С_р = С_д + К_в·С_в,

где С_р – себестоимость 1 м³ полезного ископаемого, руб.; С_д – затраты на добычу 1 м³ полезного ископаемого (без учета затрат на вскрышу), руб.; С_в – затраты на выемку 1 м³ вскрыши, руб.; K_в – коэффициент вскрыши, м³/м³.

Разработка месторождения открытым способом рентабельна, когда себестоимость полезного ископаемого не превышает какой-то допустимой величины С_д (руб/м³).

В качестве допустимой себестоимости чаще всего принимают оптовую цену 1 м³ полезного ископаемого или себестоимость его добычи подземным способом. Граничное условие С_р = С_и, тогда

К_в = К_гр = (С_и – С_д)/ С_в.

Плановый коэффициент вскрыши Кп применяется при планировании текущей производственной себестоимости полезного ископаемого С_т (руб/м³); он характеризует объем вскрышных работ, затраты на которые погашаются в процессе текущего производства открытых работ:

,

где С_ИТ и С_ВТ. — соответственно текущие затраты на разработку 1 м³ полезного ископаемого и 1 м³ вскрышных пород.

Коэффициенты вскрыши на многих карьерах измеряются отношением объема или массы вскрышных пород к 1 т полезного ископаемого.

Соотношением текущих объемов вскрышных и добычных работ в первую очередь определяется производственная мощность карьера по горной массе, не являющаяся постоянной, прежде всего, из-за изменения годовых объемов вскрышных работ по отдельным периодам. Это изменение является следствием непостоянной мощности вскрыши и залежи полезного ископаемого, условий его залегания, наличия разнообразных геологических нарушений, неравномерного содержания полезных компонентов в залежи. Изменения определяются также экономическими причинами. Вместе с тем предприятия — потребители полезного ископаемого рассчитаны на определенную производственную мощность и должны получать строго определенные объемы полезного ископаемого установленного качества. Эти положения принимаются за основу при выборе режима горных работ на карьере.

Рис. 1.8 – графики изменения объёмов V добычи (1) и вскрыши (2) по годам Т:

а и б – соответственно при продолжительности существования карьеров в течение 10 и 20 лет.

Под режимом горных работ понимается установленная проектом или исследованием последовательность выполнения объемов вскрышных и доб

а

а

б

а

ычных работ во времени, обеспечивающая планомерную, безопасную и экономически эффективную разработку месторождения за срок существования карьера. Режим горных работ оценивается по графику, на котором показаны изменения объемов добычи и вскрышных работ по годам за весь период существования карьера (рис. 1.8).

На относительно короткий период (до 5 лет) режим горных работ на действующих карьерах устанавливают при планировании горных работ на пятилетие. Экономически эффективным является режим горных работ, который обеспечивает максимальную прибыль от разработки месторождения с получением полезного ископаемого требуемого качества.

При продолжительности работы карьера 8—12 лет (что соответствует сроку амортизации основного карьерного оборудования) экономическая эффективность достигается тем, что возможно больший период времени ведут разработку с постоянными годовыми объемами вскрышных работ (рис. 1.8, а); при большей продолжительности работы карьера в общем случае целесообразно разделить весь срок работы на отдельные периоды, каждый из которых характеризуется постоянным годовым объемом вскрышных работ; объемы этих работ увеличивают или уменьшают при переходе к следующему периоду (рис. 1.8, б).

Периоды работы карьера с существенно различающимися объемами вскрышных работ называются этапами разработки. При небольшом сроке существования карьера стремятся к разработке без разделения на этапы, а при длительном сроке желательно выделение нескольких этапов.

В первом случае работы целесообразно производить с постоянным текущим коэффициентом вскрыши, близким к среднеэксплуатационному. Во втором случае получается ступенчато возрастающий по этапам график режима горных работ (см. рис. 1.8, б). Продолжительность каждого этапа увязывают со сроками амортизации основного оборудования; переход от этапа к этапу обычно приурочивают к периоду, когда становится необходимой реконструкция карьера и замена физически и морально устаревшего горного и транспортного оборудования.

Неравномерный режим горных работ внутри этапа приводит в отдельные годы к выполнению «пиковых» объемов вскрышных работ. При этом ухудшаются экономические показатели разработки, так как за сравнительно короткий период происходит концентрация большого числа горного и транспортного оборудования, энергомощностей, что приводит к переукомплектованию штатов рабочих и служащих, а также к дополнительному строительству вспомогательных цехов и бытовых сооружений. Особенно остро ощущаются недостатки неравномерного режима работ па карьерах с относительно коротким сроком существования и при сооружении их в недостаточно освоенных районах страны.

Поддержание равномерных объемов вскрышных работ на каждом этапе способствует устойчивой экономической деятельности предприятия.

Выбор рационального режима горных работ на карьере имеет большое значение для повышения рентабельности предприятий и ускорения оборачиваемости средств, позволяет уменьшить преждевременные и малоэффективные затраты в те периоды работы карьера, когда коэффициент вскрыши и себестоимость полезного ископаемого меняются из-за изменения природных условий. Календарным этапам соответствуют объемные этапы развития карьера, т. е. определенные промежуточные контуры карьера по глубине и в плане (рис. 1.9). Установление таких поэтапных контуров, а внутри них годовых контуров (положения горных работ) по каждому уступу и является задачей установления рационального режима горных работ.