Определение основных размеров шахтного поля

Как уже отмечалось, вопрос об определении размеров рудничного (шахтного) поля решается очень просто - они принимаются в соответствии с параметрами месторождения. На месторождениях с выдержанной мощностью на больших площадях оптимальные размеры шахтного поля могут быть определены аналитически по методу академика Л.Д. Шевякова. Суть метода в том, что себестоимость добычи выражается в виде функции от длины шахтного поля и количества этажей (ширины поля). Минимум себестоимости добычи имеет место, когда частные производные функции равны нулю. Аналитический метод заключается в решении двух уравнений, полученных путем приравнивания к нулю найденных частных производных целевой функции

где с_д - функция оптимизирующего критерия (себестоимости добычи) в зависимости от размеров шахтного воля (L и В).

В качестве критериев могут быть приняты такие показатели, как приведенные затраты, прибыль и др. На рудниках и других непластовых месторождениях задача решается методом вариантов аналогично тому, как это делается при определении производственной мощности рудника.

Сущность метода вариантов состоит в том, что при нескольких значениях размеров рудничного поля определяются все зависящие от них капитальные и эксплуатационные затраты (на проходку стволов, штолен, вертикальных, наклонных, спиральных выработок, околоствольных дворов, квершлагов, рудоспусков, спиральных и петлевых съездов, штреков, на вентиляцию, водоотлив, на транспортировку и подъем руды, поддержание выработок и др.). Затем при каждом варианте размеров шахтного поля определяется величина приведенных затрат, приходящихся на 1 т руды.

Сравнением устанавливается вариант, обеспечивающий минимум затрат. При этом целесообразно размер рудничного поля по падению представить как общую наклонную высоту количества этажей. Высота этажей в зависимости от горно-геологических условий и систем разработки может быть принята по нормам технологического проектирования или на основе предварительных расчетов. Однако в настоящее время ни себестоимость добычи, ни приведенные затраты не могут быть использованы в качестве критериев экономической оценки.

В основу оценки вариантов разных размеров рудничного (шахтного поля), как и при решении других задач вскрытия и подготовки месторождений должен быть положен критерий суммы дисконтированной прибыли за вычетом капитальных затрат с учетом фактора времени и банковской ставки на кредит. При этом также целесообразно размер рудничного поля по падению представить как общую наклонную высоту определенного количества этажей, а высоту этажей в зависимости от горно-геологических условий и систем разработки принять по нормам технологического проектирования или на основе предварительных расчетов.

Капитальные затраты на проходку всех вскрывающих и горно-подготовительных выработок, строительство зданий, сооружений, приобретение и монтаж оборудования в t -й год можно определить (руб.) по формуле

Эксплуатационные затраты на поддержание выработок и обслуживание зданий и сооружений (руб/т) в t -й год можно выразить как

Эксплуатационные затраты на транспортировку и подъем руды, водоотлив, вентиляцию (руб/т) в 1-й год можно выразить формулой

В этих формулах: т - число стволов в одном рудничном поле; n - число этажей в рудничном поле; h_н - глубина наносов и пород до верхней границы месторождения, м; h_э - высота этажа, м; S_c, S_к, S_р, S_ш - площадь сечения ствола, квершлага, капитального рудоспуска, штрека, м²; V_o - объем выработок околоствольного двора, м³; пh_э+h _н, (п+ 1) h _э, L_к, L_ш - - длина ствола, капитального рудоспуска, квершлага, штрека, м; с_с, с_к, с_р, с_o, с_ш - стоимость проведения 1м³ ствола, квершлага, штрека, капитального рудоспуска, выработок околоствольного двора, руб; с_кв, с_шт, с_под, с_в, - затраты на транспортировку 1 т/км по квершлагу и штреку, на подъем руды и водоотлив на каждые 100 м высоты, руб.; j - коэффициент водообильности, ед.; с_зсо, с_пзсо - затраты на здания, сооружения, оборудование и их содержание и обслуживание, руб.; с_вв - затраты на вентиляцию, руб/т; с_пс, с_пр, с_пш, с_по - стоимость поддержания 1 п.м. ствола, капитального рудоспуска, квершлага, 1 м³ околоствольного двора.

Можно принять, что L_ш = 1/2, где L - длина рудничного поля по простиранию, а также Аt=lМgnh_г (1-П)/(1-Р) и t=пh_э/h_гК₁К₂, где: А - производственная мощность рудника, т/год; t - срок отработки месторождения длиной по простиранию l, м; М - горизонтальная мощность рудного тела, м; g- объемная масса руды, т/м³; h_г - годовое понижение горных работ, м/год; К₁ и К₂ - коэффициенты, учитывающие изменение годового понижения в зависимости от мощности рудного тела и угла падения.

В зависимости от размеров рудничного поля могут существенно изменяться очень многие показатели, характеризующие эффективность разработки месторождений. Среди них - величина капитальных и эксплуатационных затрат и их удельное значение, время строительства рудника и срок его службы, производственная мощность рудника, величина суммарной и удельной прибыли и др. Поэтому в качестве критерия оптимизации размеров рудничного поля необходимо принять неприведенные затраты на 1 т добычи, а сумму дисконтированной прибыли за вычетом предварительных затрат на строительство предприятия (рудника, обогатительной фабрики и т.д.) согласно формуле (руб.)

где Т=t_с+t_р - полный жизненный цикл рудника, лет; t_с и t_р - срок строительства предприятия и расчетный срок эксплуатации месторождения, лет; А_t - производственная мощность рудника в t-й год, т/год; К_t - величина капиталовложений в t-й год строительства рудника, руб.; ц_дt и с_дt - извлекаемая ценность добываемой рудной массы и эксплуатационные затраты на добычу и переработку, руб/т; Е - коэффициент дисконтирования затрат и прибыли во времени, доли ед.; Е_к - коэффициент, учитывающий величину банковского процента на кредит для выполнения капитальных работ.

Рис. 23.1.Изменение величины прибыли в зависимости от числа шахтных

полей в пределах одного рудника п:

1, 2,..., n₁, n₁+1 - соответственно при одном, двух и т.д. этажах в одном блоке рудничного поля; n₁, n₂, n₃ - оптимальное число этажей при одном, двух и трех блоках в одном рудничном поле; L - размер рудничного поля при двух этажах

Удельное значение этого критерия (руб/т) имеет вид

Подставив в эту формулу показатели ценности и затрат, соответствующие значениям А и t, выраженные через l, получим выражение удельной прибыли, в котором два неизвестных l и п.

Приняв количество этажей в реальных пределах, можно для каждого варианта найти зависимости удельной прибыли от длины рудничного поля l, а также минимальные ее значения при каждом варианте высоты этажа и, сравнив эти варианты, установить такое количество этажей n, которое обеспечивает максимальную прибыль, а значит, соответствует оптимальным размерам рудничного поля по простиранию и падению, так как при числе этажей п+ 1 прибыль снова снижается (рис. 23.1.). Зная количество этажей, можно найти размер рудничного поля по падению как l_п = nh_э/sina,

где a - угол падения рудной залежи, градусы.

При заранее заданной производственной мощности рудника расчеты по формулам значительно упрощаются.

Дата добавления: 2014-11-25