Директивные указания

Исходными данными для проектирования являются результаты комплексных исследований, в ходе которых:

- определяются запасы полезного ископаемого;

- выявляются геологические и технологические особенности месторождения;

- возможность добычи попутных полезных ископаемых и комплексного использования их.

Директивные данные:

- мощность предприятия по выпуску готовой продукции;

- сроки начала строительства и эксплуатации.

Директивные указания по ряду задач проектирования рудника обычно оговариваются в задании на проектирование. В числе таких задач может быть обоснование стадийности строительства, производственная мощность предприятия, ограниченная по капитальным затратам, по затратам трудовых ресурсов и т.д. Для проектантов такие задачи являются решенными, а ограничения - обязательными при выполнении проектных работ. Директивные указания, заложенные в задание на проектирование, как правило, обоснованы и вытекают из ранее выполненных расчетов (ТЭО и ТЭР), исследований и других материалов, положенных в основу утвержденных схем развития и размещения отраслей народного хозяйства и промышленности, а также схем развития и размещения производительных сил по экономическим районам и республикам.

Методы: вариантов, экспериментов, аналогов и логики

Метод вариантов. Область возможных решений разбивается на блоки. С учетом принятых ограничений, из выделенных выемочных блоков формируют несколько вариантов отработки. Варианты оцениваются по близости к целевой функции. Из них выбирается наиболее близкий к целевой функции.

Метод вариантов - наиболее надежный и широко применяемый в практике проектирования рудников. Любая задача, независимо от ее важности и сложности, характера, масштабности, уровня иерархии и комплексности может быть решена на основе сравнения вариантов. Суть метода заключается в том, что для решения любой задачи выбирается несколько наиболее вероятных, безопасных и пригодных для использования вариантов, для них разрабатываются проектные решения, обосновываются общие для всех критерии цели. По этим критериям определяется экономическая эффективность каждого варианта и осуществляется выбор наиболее эффективного (оптимального) варианта.

Метод вариантов обычно используется при выборе способов и систем разработки, способов и схем вскрытия и подготовки, при определении производственной мощности рудника и границ открытых работ, выборе рациональной техники и технологии и др. Кроме того, метод вариантов применяется для определения бортового содержания при составлении технико-экономических обоснований (ТЭО) кондиций на минеральное сырье, для выбора пром-площадки, компоновки генерального плана предприятия и др. На базе метода вариантов решаются все основные вопросы проекта горного предприятия. Универсальность и надежность метода вариантов - главные его достоинства.

Рассмотрим важнейшие правила и условия успешного применения метода вариантов. Прежде всего - правильный выбор вариантов для сравнения, который должен основываться на глубоком анализе условий задачи и горно-геологических условий месторождения. Второе важнейшее условие - это выбор наиболее полно отвечающих условию и характеру задачи критериев оценки, состава объемов горных и строительно-монтажных работ, а также затрат на их выполнение. Важно также иметь в виду, что чем больше число вариантов, тем выше точность, поэтому число вариантов должно быть достаточно большим, но не чрезмерным из-за роста трудоемкости расчетов. Точность и сопоставимость исходных данных должна обеспечивать необходимую достоверность результатов. Варианты должны оцениваться и сопоставляться по абсолютной и относительной величинам критерия сравнения. Как правило, результаты расчетов сводятся в таблицу.

Выполнение первых двух условий в очень значительной степени зависит от уровня квалификации и творческих способностей специалистов. При отсутствии уровня возможны потери эффективных вариантов и принципиально неверные выводы.

Все сравниваемые результаты должны быть приведены в сопоставимый вид по всем признакам (объему продукции, ее составу, качеству, срокам изготовления, а также социальным эффектам, включая охрану окружающей среды), кроме признака, эффективность которого определяется.

В зависимости от характера и уровня решения задачи в качестве критерия могут быть приняты как натуральные показатели (запасы руды, количество добываемой рудной массы, содержание в ней полезных и вредных компонентов, потери и разубоживание руды, производительность труда, удельный расход ВВ на отбойку, извлечение металлов при переработке рудной массы на обогатительной фабрике и металлургическом заводе и др.), так и стоимостные (себестоимость добычи и переработки, капитальные затраты, удельная прибыль и дифференциальная рента, себестоимость конечной продукции, годовая прибыль, сумма дисконтированной прибыли и др.). Для решения одних задач достаточно установить оптимум (максимум или минимум) по одному из этих показателей, для других задач бывает необходим более обобщающий критерий.

В качестве экономических критериев оценки при методе вариантов в зависимости от уровня решения задачи обычно принимают себестоимость добычи и переработки, удельную прибыль, дифференциальную ренту, годовую прибыль и др. Иногда требуется применять в качестве критерия несколько показателей. Например, при выборе способов разработки или способов вскрытия месторождения бывает недостаточно этих критериев, так как необходимо еще учесть ущерб от потерь руды, а также экономию от более раннего ввода рудника в эксплуатацию, ущерб от нарушения земель и снижения продуктивности окружающей природной среды. И важно правильно решить, когда и какой критерий применять.

Что касается принимаемых к расчету объемов и затрат, то в большинстве случаев следует определять их полные величины (без какого-либо исключения) по всем сравниваемым вариантам, чтобы иметь не только относительную, но и абсолютную оценку каждого варианта.

При выполнении расчетов по вариантам без применения вычислительной техники считается возможным осуществлять сравнение лишь по объемам и затратам, выражающим отличие одного варианта от другого. Исключение общих для каждого варианта объемов горных работ и затрат сокращает объемы расчетных работ по сравнению вариантов, но требует больших затрат квалифицированного труда проектировщиков на логические рассуждения по выявлению специфики каждого варианта, различия вариантов в горных выработках, в средствах механизации и оборудования и т.д.

Решение задачи при таком методе вариантов складывается из следующих этапов:

1) анализ горно-геологических условий, выбор вариантов и привязка каждого из них к условиям месторождения и рудника;

2) сопоставление вариантов с целью установления их принципиальных отличий по технологии, объему и порядку выполнения горных и других работ, а также выделения общих для всех вариантов объемов горных работ и затрат;

3) выбор показателей оценки и сопоставления критерия (суммы затрат, ущербов и прибыли при каждом из сравниваемых вариантов);

4) выполнение расчетов для определения прибыли, текущих, капитальных и приведенных затрат, трудовых и материальных расходов, ущерба от потерь и разубоживания руды, ущерба окружающей среды по каждому варианту;

5) сравнение результатов расчетов по каждому варианту и выбор оптимального по принятому критерию оценки. Как правило, результаты расчетов сводятся в таблицу или изображаются в виде графиков.

Однако такая разновидность метода может быть корректно применена лишь в частном случае - для сравнения вариантов, не отличающихся по основным параметрам (величина запасов и их качество, производственная мощность рудника, качество добываемого полезного ископаемого, величина потерь и оставляемых охранных целиков и др.). Иногда такой метод может привести к недостаточно обоснованным выводам. Например, при одном из вариантов разработки ценного месторождения производственная мощность на 10 % больше, чем при втором варианте, а затраты по работам составляют 200 млн руб. При другом варианте эти затраты равны 150 млн руб. Если бы эти затраты представляли собой полный объем всех расходов по вариантам, то второй вариант был бы в 1,33 раза дешевле и значит предпочтительнее. Однако, если общие затраты первого варианта равны, например, 5 200 млн руб., а второго 5 150 млн руб., то видно, что по затратам эти варианты равноценны. А если учесть, что при первом варианте будет достигнута увеличенная производственная мощность, то предпочтительнее окажется первый вариант.

Недостатки этого метода в том, что он требует больших затрат труда высококвалифицированных специалистов на выполнение расчетов и логической работы по анализу каждого варианта и выявлению его технологических особенностей. Но в результате выполнения огромного объема работ устанавливается лишь относительная эффективность вариантов.

Поэтому в наиболее общем случае необходимо принимать полные объемы работ и затрат, присущие всем сравниваемым вариантам по единой модели и единому критерию. Если применить единую программу расчетов для решения задачи с помощью вычислительной техники, то может быть с небольшими затратами и за короткое время осуществлено сравнение огромного числа вариантов и выбран наилучший из них.

При современном методе вариантов с применением вычислительной техники сокращение объема расчетных работ, а следовательно, процедура выявления технологического и экономического различия вариантов потеряла смысл, так как даже при значительном увеличении объема вычислений на ЭВМ лишь ненамного возрастет время расчетов. Поэтому целесообразно по каждому варианту вести расчеты с учетом полного объема горных строительно-монтажных работ и соответствующих им затрат. При этом расчет каждого варианта можно осуществлять на основе одного и того же алгоритма и в одинаковой последовательности, несмотря на их существенные различия. Можно полнее и точнее учесть в более сложных зависимостях всю взаимосвязь и взаимовлияние параметров, объектов и затрат, что резко повысило точность и достоверность результатов сравнения вариантов без увеличения затрат труда и времени на выполнение расчетов.

Порядок и содержание работ при выполнении проектных решений методом вариантов с применением расчетов с помощью вычислительной техники заключается в следующем:

1) анализ горно-геологических условий и выбор пригодных для этих условий вариантов в проектных решениях;

2) установление параметров и показателей вариантов и диапазона возможного их изменения;

3) построение технологического графа (блок-схемы) вариантов;

4) обоснование критериев оптимальности и перечней объемов работ и затрат на их выполнение по вариантам;

5) установление системы ограничения границ изменения параметров и показателей и применения вариантов решений;

6) составление целевой функции, отражающей с достаточной полнотой особенности всех сравниваемых вариантов;

7) расчеты и анализы их результатов.

К достоинствам способа относятся: простота, возможность применения методов оптимизации: линейное и дискретное программирование и т.д.

К недостаткам относится то, что он ориентирован на ручной счет, а при автоматизации процессов проектирования его достоинства исчезают.

Главный недостаток метода – субъективизм. На начальном этапе проектировщик задает вид выемочных блоков и характер зависимости их между собой. Это сужает область поиска оптимального решения границами компетентности проектировщика.

Метод производственного или лабораторного экспериментирования технологических, конструктивных, объемно-планировочных и архитектурно-строительных решений в некоторых проектах рудников, особенно на крупных и ответственных объектах, применяется с целью более глубокого исследования неясных и недостаточно изученных вопросов. В частности, для уточнения геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических сведений о месторождении, изучения влияния некоторых факторов на технологию горных работ и т.д.

Например, на Яковлевском месторождении КМА, прежде чем строить рудник на 20 млн т годовой добычи, было предусмотрено построить опытную шахту на 4,5 млн т/год общей стоимостью более 200 млн руб. Шахта им. Губкина в КМА также в свое время начала работу как экспериментальная мощностью до 2 млн т/год, а в дальнейшем она достигла мощности 3,5 млн т/год. Иногда опыты проводят с целью испытания новой техники и технологии горных работ. Так, для отработки новых технологических решений с применением самоходного оборудования и вибротехники создавались специальные опытные участки на рудниках Джезказгана и Миргалимсая, Зыряновска, Кривого Рога, Урала, Горной Шорни, Тырныауза и др.

В большинстве случаев для окончательного выбора систем разработки на каждом руднике необходимо постоянно испытывать разные системы, изменяя их варианты, параметры, технику и технологию горных работ, и не только для вновь проектируемых, но и уже построенных рудников, в том числе давно работающих. Только при таком положении можно достичь постоянного технического прогресса на рудниках.

Метод аналогии. Аналогия (греч. - соответствие) - это сходство нетождественных объектов в некоторых качествах, отношениях, сторонах. Умозаключение по аналогии - вывод о наличии определенных признаков на основании фиксации сходства, существующего в некоторых других признаках. Обычная схема умозаключения по аналогии выглядит так: объект В обладает признаками «а, b, с, d, е»; объект С обладает признаками «b, с, d, е», следовательно, объект С, вероятно, обладает признаком «а».

В практике проектирования рудников метод аналогии применяется довольно часто, например, для установления производственной мощности рудника. Если допустим, что на одном из месторождений (базовом), где мощность рудных залежей и их простирания «b», «с», угол их падения «d», годовое понижение горных работ «а», обеспечивается производственная мощность «А», то на другом месторождении с параметрами b, с, d, е производственная мощность рудника будет, по всей вероятности, равна «А».

Если тот или иной параметр на новом месторождении в какой-то мере отличается от аналогичного параметра на базовом месторождении, то делают соответствующую поправку, учитывающую это различие.

Метод аналогии довольно часто применяется как для формирования исходной информации для проектных работ, так и для осуществления и принятия некоторых проектных решений. При этом методе выбираются аналоги проектных решений, которые приводятся в сопоставимый вид и сравниваются для обоснования оптимального решения. Метод аналогии в практике проектирования рудников применяется довольно широко с целью предпроектных укрупненных проработок или для сравнения показателей вновь проектируемого объекта с апробированным уже проектом предприятия, работающего в аналогичных условиях. Метод аналогии в комбинации с расчетными методами используется для определения числа шахтных стволов, выбора схем околоствольных дворов, организации проходческих и очистных работ. На основе метода аналогии выбираются типовые проекты и повторно применяющиеся экономичные индивидуальные проекты как для отдельных объектов, так и для целых узлов и технологических процессов. Иногда в качестве аналога принимается опыт зарубежных предприятий. Например, при составлении проектов реконструкции некоторых железорудных шахт в нашей стране в качестве аналога принимался опыт рудника Кируна в Швеции.

Метод логических рассуждений, по сути дела, является методом экспертных оценок и довольно широко внедрен в практику проектирования на стадии предварительного отбора приемлемых вариантов при решении задач о выборе способа разработки, схемы вскрытия, систем разработки, типа оборудования, схемы размещения зданий, сооружений, отвалов и др. Результативность этих методов во многом зависит от опыта и творческих способностей проектанта.

Дата добавления: 2014-11-25