Определение граничного коэффициента вскрыши при совместной комбинированной эксплуатации месторождения

Оценка влияния горных работ на окружающую среду при открытом подземном или комбинированном способах. Выращивание сельскохозяйственных культур, использование земель, изменение гидросферы. Установление верхней границы подземных работ. Анализ методов Ржевского, Городского, Шестакова.

При оценке влияния горных работ на окружающую среду необходимо учитывать следующие составные части ущерба:

1) нарушение площади земель, занятых непосредственно предприятием, его отвалами и поселком;

2) повреждение, снос или разрушение под воздействием подработки, сейсмики взрывов и других воздействий на промышленные и гражданские объекты и природные ресурсы;

3) снижение продуктивности природных ресурсов на площадях, прилегающих к земельным стволам предприятий (зоны такого воздействия могут быть в 5 - 10 раз больше площадей земельных отводов).

В настоящее время разработаны методики для достаточно точной экономической оценки определения этих трех частей ущерба окружающей среде.

При открытом способе имеют место различные виды ущербов (запыленность городов, заболеваемость в них населения и т.п.) и эффектов (повышение производительности труда, понижение уровня травматизма и т.п.) социального характера. Могут быть также отдаленные во времени последствия (возможно, гибель лесов и т.п.), которые пока определить трудно.

Важность учета ущерба окружающей среде проследим на примере одного из железорудных месторождений, на котором возможно применение открытого или подземного способов. Для этого месторождения существенным моментом является неизбежность сноса части города и ликвидация действующей шахты при разработке карьером. Для оценки способов разработки применительно к условиям этого месторождения, кроме эксплуатационных и капитальных затрат на добычу и обогащение, необходимо учесть ущерб за счет более позднего ввода карьера в эксплуатацию по сравнению с подземным рудником, ущерб от ликвидации шахты и от сноса части города, а также ущерб в результате нарушения земель в пределах отвода и снижения продуктивности плодородных земель, прилегающих к нему, и др.

Ущерб от ликвидации действующей шахты определяется стоимостью самой шахты, ценностью продукции, которую эта шахта обеспечила бы за время строительства нового предприятия, и затратами, связанными со строительством и освоением мощности предприятия взамен погашаемой шахты. Этот ущерб равен

где К_ш, А_г - основные средства и производительность (т/год) погашаемого предприятия; К_у - удельные капитальные вложения на строительство и поддержание мощности предприятия, равного по мощности погашаемой шахте, руб/т; t_с - срок проектирования, строительства и освоения проектной мощности предприятия взамен погашаемой шахты, лет; (ц_п - с_п) - прибыль на погашаемом предприятии, руб/т.

Ущерб от сноса части города составит

,

где Q_г, - остаточная стоимость погашаемой части города и капиталовложения на строительство нового города; Q_п - ущерб из-за ликвидации жилых и производственных площадей, пока не построены новые, руб.; А₁, t₁ - производительность (т/год) и срок отработки (лет) для предприятия, строительство которого требует сноса города.

Допустим, что в хозяйствах, расположенных в зоне воронки осушения, урожайность оказалась только на 20 % ниже, чем в хозяйствах, имеющих равный с ними бонитет почв, но расположенных за пределами депрессионной воронки. Сравнительная оценка вариантов разработки железорудного месторождения, выполненная с учетом ущерба окружающей среде, представлена в табл. 21.1. Из нее видно, что по затратам открытый способ более экономичен, но при учете ущерба окружающей среде - наоборот. При разработке карьером ущерб от непосредственного нарушения земель составит не менее 0,485 у.е./т, а от снижения плодородия в результате осушения и эрозии прилегающих к карьеру земель - не менее 1,11 у.е./т.

Применение подземного способа разработки с народнохозяйственных позиции будет значительно выгоднее. Для народного хозяйства, в целом, экономия составит более 30 млн у.е. ежегодно. Однако, если допустить, что производительность труда на карьере будет вдвое больше, чем на подземном руднике, то экономия от снижения затрат труда составит соответственно 0,58 и 0,23 у.е./т. Поэтому относительная эффективность открытого способа возрастет. Она может стать одинаковой или даже большей, чем при подземном способе, если не допускать снижения плодородия земель, а построить природоохранные сооружения и провести природоохранные мероприятия.

Таблица 21.1

Затраты, у.е.	Открытый способ	Подземный способ
с обрушением	с закладкой
Приведенные затраты на добычу и переработку сырой руды	2,660	2,74	3,130
Ущерб:
за счет более позднего ввода в эксплуатацию	0,126	-	-
от ликвидации шахты	0,234	-	-
от сноса части города	0,300	0,074	-
в результате непосредственного нарушения пашни	0,485	0,224	0,057
в результате осушения пашни	1,110	0,066	-
Итого	4,915	3,104	3,187

Для более общего решения необходимо при каждом варианте способа разработки определить оптимальный граничный коэффициент вскрыши, а значит разделить запасы для открытого и подземного способов, что позволит определить для обоих способов производственную мощность.

Наиболее простой метод установления границ открытого и подземного способов основан на равенстве себестоимости добычи руды при том и другом способах

откуда граничный коэффициент вскрыши (т/т)

где а_п и с_о - себестоимость добычи руды подземным и открытым способом, руб/т; b - себестоимость 1 т вскрыши, руб.

Эта формула живет уже не одно десятилетие и многие проектировщики предпочитают ею пользоваться до сих пор. Некоторые изменения в нее внес В.В. Ржевский, предложивший следующую формулу (м³ /м³)

Эта формула для случая добычи еще и попутной продукции, в ней: q _н и q - объем соответственно попутного и основного полезного ископаемого; nq - дополнительное количество вскрышных пород, приходящихся на единицу попутно добываемого полезного ископаемого.

А.И. Арсентьев предложил формулу с учетом первоначального коэффициента вскрыши (П _п), но смысл ее остается тот же

Во втором случае простейшая формула для определения границы открытых работ основана на равенстве

откуда

где с_д - предельно допустимая себестоимость добычи полезного ископаемого, обеспечивающего достаточно эффективную разработку месторождения, руб/т.

В качестве предельной себестоимости обычно служат средние затраты, увеличенные на величину уровня рентабельности, например, на 15 %

откуда

Более правильно определять граничный коэффициент вскрыши на основе определения ценности добываемого полезного ископаемого.

Бесприбыльная отработка месторождения открытым способом будет обеспечена, когда извлекаемая ценность добытого полезного ископаемого будет равна затратам на добычу с учетом вскрыши

а требуемый уровень рентабельности карьера будет обеспечиваться при

где - коэффициент, учитывающий требуемый уровень рентабельности

где ц_д - извлекаемая ценность добываемого полезного ископаемого, руб/т, руб/м³.

Зная величину граничного коэффициента вскрыши, можно определить глубину открытых работ по формуле, вывод которой дал проф.
П.И. Городецкий, а некоторое упрощение сделал проф. Б.П. Боголюбов. Эта формула имеет вид

или

,

где М – горизонтальная мощность рудного тела, м; h - мощность наносов, м; К_из - коэффициент извлечения руды, доли ед.; b - затраты на выемку пород наносов, руб/т; и - углы откосов карьера по висячему и лежачему бокам, град.

При = формула упрощается Определив по той или иной формуле К_гр и подставив его, можно определить глубину открытых работ, а, следовательно, и запасы руды для открытого и подземного способов разработки.

Формула В.В. Ржевского для определения глубины (м) в условиях сложной залежи с учетом породных прослойков имеет вид

,

где m _х – горизонтальная мощность породных пропластков в залежи, м; К_г - граничный коэффициент вскрыши, м³/м³.

При небольшой длине карьера может быть рекомендована следующая формула В.В. Ржевского

,

где р - периметр дна карьера, м; S_п - площадь полезного ископаемого на конечной глубине, м; _ср - средневзвешенный угол откоса бортов карьера, град.

Таким образом, задача определения границы между подземными и открытыми работами с помощью вышеприведенных формул достаточно проста. Однако следует иметь в виду, что руда из открытых работ не всегда одинакова по качеству с рудой подземной добычи и тогда равенство а_п=с_о+bК_гр теряет смысл.

Чтобы учесть разный уровень потерь и разубоживания руды и ценность добываемой рудной массы при двух сравниваемых способах разработки, применяются формулы, в основу которых положено равенство прибыли, получаемой при отработке 1 т руды балансовых запасов, т.е.

откуда

где П_п и Р_р - потери и разубоживание при подземной разработке месторождения, доли ед.; П_о и Р_о - потери и разубоживание при открытом способе разработки, доли ед.; ц_п и ц_о - извлекаемая ценность добываемой рудной массы при подземном и открытом способе разработки, руб/т. Остальные обозначения прежние.

Если при сравниваемых способах разработки обеспечиваются разные объемы погашаемых балансовых запасов, отличаются величины капитальных затрат и др., а они бывают значительными, особенно при небольшой производственной мощности горного предприятия.

Чтобы оценить этот фактор, проф. В.Н. Семевский предложил следующую формулу

где Е_н - нормативный коэффициент эффективности; К_п, К_о, К_в - удельные капиталовложения на 1 т добычи соответственно при подземном, открытом способах и вскрышных работах; а_в – затраты на вскрышу; а_к – затраты на вентиляцию карьера; а^/ _тр и а^//_тр затраты на транспорт 1 т полезного ископаемого и пород.

Для того, чтобы учесть разницу в количестве погашаемых балансовых запасов и количестве производимой продукции, связанную с различным качеством добываемой рудной массы, а также с разной производственной мощностью карьера и подземного рудника по рудной массе в силу разной интенсивности горных работ, формула граничного коэффициента вскрыши может быть выведена из следующего равенства годовой прибыли

откуда

Очень часто при открытом способе имеется возможность увеличить извлекаемые запасы за счет вовлечения в эксплуатацию забалансовых руд и не обнаруженных разведкой рудных тел. В этом случае условие равенства эффективности открытого и подземного способа имеет вид

откуда

где

Взаимозависимость параметров открытых горных работ и внутренней нормы дохода интерпретируется графиками (рис. 20.1-20.3).

Рис. 20.1.Взаимосвязь глубины открытых работ и мощности наносов	Рис. 20.2. Взаимосвязь глубины открытых работ и скорости понижения открытых работ

Рис. 20.3. Взаимосвязь глубины открытых работ и затрат на транспорт

В силу взаимовлияния карьера и рудника и разных горно-геологических и горно-технических условий их применения производственная мощность предприятия в зависимости от принятого варианта технологии подземной разработки может значительно изменяться. Еще больше изменяется производственная мощность предприятия при альтернативном варианте - при переходе только на подземный способ. На построенном уже предприятии условие одинаковой экономической эффективности разработки открыто-подземным и подземным способами при каких-то системах подземной разработки может быть представлено равенством суммы прибыли в расчете на годовую добычу и переработку рудной массы (если качество ее на карьере и руднике неодинаково)

где t_р - расчетный срок сравнительной оценки вариантов разработки, лет; П_ргкрt - годовая прибыль при работе карьера и рудника в t-й год, руб; П_ргрt - годовая прибыль при работе одного рудника в t-й год, руб.

Годовая прибыль при работе карьера и рудника определится по формуле (руб/год)

где А_к и А_р - производственная мощность карьера и рудника при одновременной работе, т/год; А_кр = А_к+ А_р - общая производственная мощность предприятия, т/год; ц_дкр - извлекаемая ценность добываемой рудной массы при одновременной работе карьера и рудника, руб/т; а_о - эксплуатационные затраты на добычу рудной массы на карьере, руб/т; К_г - текущий или граничный коэффициент вскрыши, т/т; b - затраты на вскрышные работы, руб/т вскрышных пород; с_др - эксплуатационные затраты на добычу рудной массы на руднике, руб/т; с_оф - эксплуатационные затраты на обогащение 1 т рудной массы при одновременной работе карьера и рудника, руб/т.

Годовая прибыль при работе одного рудника определится по формуле (руб/год)

где ц_др - извлекаемая ценность добываемой на руднике рудной массы, руб/т; q - доля увеличения производственной мощности рудника при отказе от работы карьера, доли ед.; j - доляусловно-постоянных затрат по руднику, обогатительной фабрике и комбинату в целом, доли ед.

В развернутом виде условие равенства двух вариантов будет иметь вид

откуда после преобразования граничный коэффициент вскрыши (т/т) равен

В этих формулах обозначения следующие: А_р и А_к - производственная мощность рудника и карьера при их совместной работе с учетом взаимовлияния, т/год; А_р(1+q) - производственная мощность рудника без воздействия карьера, т/год; q - доля увеличения производственной мощности рудника при ликвидации карьера, доли ед.; j - доля условно-постоянных затрат в себестоимости добычи и переработки, доли ед.; с_др и с_оф - себестоимость добычи руды на руднике и переработки на обогатительной фабрике при совместной работе карьера и рудника, руб/т; b - затраты на вскрышные работы на карьере, руб/т; а_o - затраты на добычу руды открытым способом (без вскрышных работ), руб/т; ц_доп и ц_др - извлекаемая ценность добытой рудной массы при работе карьера и рудника одновременно и одного рудника, руб/т.

Коэффициент, учитывающий уменьшение производственной мощности обогатительной фабрики в случае ликвидации карьера, определится по формуле

Извлекаемая ценность добытой рудной массы при комбинированной открыто-подземной разработке в случае совместной переработки руды карьера и рудника определится по формуле (руб/т)

где

В этих формулах: а_i - содержание i- го цветного металла в рудной массе, добываемой на карьере и руднике при их одновременной работе, %; а_бi - среднее содержание i- го благородного металла в рудной массе, добываемой на карьере и руднике при их одновременной работе, г/т, кг/т; с_рi - содержание i -го цветного металла в руде балансовых запасов рудника, %; с_брi - содержание i -го благородного металла в руде балансовых запасов рудника, г/т, кг/т; c_оi - содержание i -го цветного металла в руде балансовых запасов карьера, %; с_oбi - содержание i -го благородного металла в руде балансовых запасов карьера, г/т, кг/т; с_к - увеличение содержания кальцита в рудной массе, добываемой на карьере и в руднике, по сравнению с содержанием кальцита в рудной массе, добываемой в руднике, %; х_i - коэффициент, характеризующий снижение извлечения i -го цветного металла при обогащении в j -й концентрат вследствие увеличения содержания в рудной массе кальцита по сравнению с его содержанием в рудной массе рудника, доли ед. %; х_бi- - коэффициент, характеризующий снижение извлечения i -го благородного металла в j -й концентрат вследствие увеличения содержания в рудной массе кальцита по сравнению с его содержанием в рудной массе рудника, доли ед./%; ц_крij и ц_бкрij - отпускная цена i-го цветного и i -го благородного металла в j -м концентрате, руб/т и руб/г, руб/кг.

В случае раздельной переработки рудной массы с карьера ее средневзвешенная извлекаемая ценность при открыто-подземном способе определится как

где ц_дк - извлекаемая ценность добытой рудной массы при открытом способе разработки, руб/т; ц_др - тоже, при работе рудника.

Если принять, что с_др =65 руб/т, а_о = 1,5 руб/т; b = 7 руб/т; j=0,6; q= 0,2; ц_др =150 руб/т; ц_дк = 72 руб/т; А_р= 1млн т/год; А_к =1,5 млн т/год; с_оф = 60 руб/т, то граничный коэффициент вскрыши согласно формуле (1) будет равен - 3,1 т/т, т.е. открытые работы вести нецелесообразно.

Применительно к условиям вновь строящихся предприятий условие равенства эффективности вариантов комбинированной открыто-подземной и подземной разработки имеет вид (руб.)

где t_ск и t_ср - сроки строительства карьера и рудника, лет; t_р - расчетный срок сравнительной оценки вариантов, лет.

В развернутом виде это равенство может быть представлено формулой

где A_кt и A_pt - производственная мощность карьера и рудника при их одновременной работе в t -й год, т/год; ц_дкрt - извлекаемая ценность рудной массы, добываемой при совместной работе карьера и рудника в t -й год, руб/т; ц_дрt - извлекаемая ценность рудной массы, добываемой на руднике в t-й год, руб/т; с_дрt - затраты на добычу рудной массы на руднике при комбинированной разработке карьером и рудником в t -й год, руб/т; а_оt - затраты на добычу рудной массы на карьере при комбинированной разработке без (вскрышных работ) в t -й год, руб/т; в_t - затраты на вскрышные работы на карьере при комбинированной разработке в t -й год, руб/т вскрыши; К_г - граничный коэффициент вскрыши на карьере, т/т; с_oфt - затраты на обогащение при совместной работе карьера и рудника в t-й год, руб/т; К_крt - капиталовложения в строительство карьера и рудника в t-й год, руб; К_рt - капиталовложения в строительство рудника в t-й год, руб; Е_к - коэффициент, учитывающий величину процентной ставки за кредит для строительства предприятия, доли ед.; Е - коэффициент дисконтирования затрат и прибыли во времени, доли ед.; t_р - расчетный срок сравнительной оценки вариантов, лет; t_с - срок строительства карьера и рудника, лет; t_ср - срок строительства рудника, лет.

В случае строительства нового горного предприятия в составе рудника, карьера и обогатительной фабрики при тех же примерно технико-экономических показателях работа карьера еще менее экономически целесообразна. Более эффективен вариант подземной разработки наиболее богатых руд месторождения с ограниченной (величиной запасов богатых руд) производственной мощностью рудника и обогатительной фабрики.

Дата добавления: 2014-11-25