Методика выбора рациональной технологической схемы

УДК 622.271.4
Н.Н. ПЫЖИК, канд. техн. наук, доц., Криворожский технический университет
В.Г. ПШЕНИЧНЫЙ., ГП «ГПИ «Кривбасспроект»
МЕТОДИКА ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
ВНУТРЕННЕГО ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ КАРЬЕРОВ,
РАЗРАБАТЫВАЮЩИХ КРУТОПАДАЮЩИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Представлена классификация технологических схем внутреннего отвалообразования. Определены характерные
варианты разработки месторождения. По каждому варианту приведена формула определения суммарных приведенных затрат на разработку месторождения. Разработана методика выбора рациональной технологической схемы
внутреннего отвалоообразования. Методика рассмотрена на примере условного карьера.
Проблема и ее связь с научными и практическими задачами. В настоящее время внутреннее отвалообразование вскрышных пород на карьерах, разрабатывающих крутопадающие
месторождения, находит все большее применение, поскольку позволяет уменьшить затраты на
разработку месторождения за счет сокращения дальности транспортирования вскрышных пород, сократить отчуждение земельных площадей под внешние отвалы, а также улучшить экологическую ситуацию.
Анализ исследований и публикаций. Из всего разнообразия можно выделить следующие
группы технологических схем внутреннего отвалообразования [1-4]:
1. Технологические схемы, не требующие жесткой привязки к режиму горных работ и позволяющие формировать постоянный внутренний отвал.
2. Технологические схемы внутреннего отвалообразования пионер-карьером, которые
включают вскрытие карьером первой очереди вытянутого в плане месторождения на одном из
его флангов, интенсивную углубку карьера первой очереди до конечной глубины, последующее
движение горных работ в горизонтальном направлении к другому флангу месторождения и
внутреннее отвалообразование с формированием постоянного внутреннего отвала.
3. Технологические схемы внутреннего отвалообразования с разработкой месторождения
блоками. Данные технологические схемы включают разделение рабочей зоны карьера на подготовительный, выемочный и отвальный блоки, назначение которых поочередно меняется, а
временный внутренний отвал перемещается в блок, где выемочные работы завершены.
4. Технологические схемы внутреннего отвалообразования этапами. Данные технологические схемы включают вскрытие вытянутого в плане месторождения на одном из его флангов
карьером первого этапа, движение горных работ в горизонтальном направлении к другому
флангу месторождения и укладку вынимаемых вскрышных пород во временный внутренний
отвал, формирование карьера второго этапа с последующим движением горных работ в противоположном направлении и переэкскавацией вскрышных пород временного внутреннего отвала в формируемый новый внутренний отвал.
5. Технологические схемы внутреннего отвалообразования на борту карьера с формированием постоянного или временного внутреннего отвала.
6. Технологические схемы локального внутреннего отвалообразования с формированием
постоянного или временного внутреннего отвала сравнительно небольшого объема.
Постановка задачи. При рассмотрении целесообразности применения или замены технологической схемы внутреннего отвалообразования в условиях конкретного карьера разрабатывающего крутопадающее месторождение, возникает необходимость сравнения различных технологических схем между собой и выборе наиболее рациональной из них по технологическим и
экономическим факторам. Эту задачу невозможно решить без обоснования объективного критерия оценки экономической эффективности рассматриваемых технологических схем и разработки на его основе методики выбора рациональной технологической схемы дальнейшей разработки месторождения.
Изложение материала и результаты. Все существующие технологические схемы внешнего и внутреннего отвалообразования можно привести к трем характерным вариантам разработки месторождения:
.
© Пыжик Н.Н., Пшеничный В.Г., 2010
Разработка рудных месторождений, вып. 93, 2010
вариант разработки месторождения с внешним отвалообразованием, при котором все годовые объемы выемки вскрышных пород укладываются во внешние отвалы. При этом значение
суммарных приведенных затрат составит, грн
T
T
Ç   A
i
i 1
ði
i 1
 (a  bâ  nâi ) 
1
,
(1  E )i 1
(1)
где Т - продолжительность эксплуатационного периода работы карьера, лет; Арі - производительность карьера по руде в i-ом году эксплуатации, т; а - себестоимость добычи руды без учета затрат на вскрышные работы, грн/т; bв - себестоимость вскрыши при внешнем отвалообразовании, грн/м3; nві - текущий коэффициент внешней вскрыши (вскрыши, доставляемой на внешний отвал) в i-ом году эксплуатации карьера; Е - коэффициент приведения разновременных затрат к одному моменту оценки;
вариант разработки месторождения с внешним и внутренним отвалообразованием и формированием постоянного внутреннего отвала. При данном варианте разработки вскрышные
породы частично укладываются во внешний, а частично - во внутренний отвал. Значение суммарных приведенных затрат при этом составит, грн
T
T
1
,
(2)
Ç

Aði  (a  bâ  nâi  bâí  nâí i ) 


i
(1  E )i 1
i 1
i 1
где bвн - себестоимость вскрышных работ при внутреннем отвалообразовании, грн/м3; nвні - текущий коэффициент внутренней вскрыши (вскрыши доставляемой на внутренний отвал) в i-м
году эксплуатации карьера, м3/т;
вариант разработки месторождения с внешним и внутренним отвалообразованием. Формируется временный внутренний отвал, который при дальнейшем развитии горных работ перемещается в контурах карьера до его постоянного положения. При данном варианте разработки
вскрышные породы частично укладываются во внешний и частично во внутренний отвалы,
кроме этого, проводятся работы по переэкскавации вскрышных пород внутреннего отвала. Значение суммарных приведенных затрат при этом составит, грн
T
T
 Ç   P  (a  b  n
i 1
i
i 1
i
â
âi
 bâí  nâí i  bï åð  nï åði ) 
1
,
(1  E )i 1
(3)
где bпер - себестоимость переэкскавации вскрышных пород, грн/м3; nперi - текущий коэффициент
переэкскавации вскрышных пород в i-м году эксплуатации карьера, м3/т.
В качестве критерия оценки приняты приведенные затраты, по которым определяется
сравнительная экономическая эффективность рассматриваемых вариантов технологических
решений, при этом рациональным будет вариант с большим ее значением.
Рассмотрим методику выбора рациональной технологической схемы внутреннего отвалообразования на условном карьере, разрабатывающем рудное крутопадающее месторождение
(рис. 1).
Рис. 1. Продольный разрез условного карьера, разрабатывающего рудное крутопадающее месторождение
За базовый вариант принимается вариант разработки месторождения с внешним отвалообразованием со следующими исходными технологическими параметрами: Ар= 5 млн т/год;
nв=1,2м3/т; а=15 грн/т; bв =10 грн/м3; E=0,08; T=10 лет. Значение суммарных приведенных затрат при этом составит, млн грн
T
10
i 1
i 1
Çá   Çi   5 106  (15  10 1,2) 
1
 978,3.
(1  0,08)i 1
Первым альтернативным вариантом является вариант разработки месторождения с внешним и внутренним отвалообразованием и формированием постоянного внутреннего отвала на
участках выхода рабочей зоны карьера на проектные контура (рис. 2). Для этого производится
интенсивная углубка горных работ, а участки, на которых будет сформирован постоянный
Разработка рудных месторождений, вып. 93, 2010
внутренний отвал, выставляются на проектные контуры (первые 6 лет рассматриваемого эксплуатационного периода карьера в T=10 лет). Все вскрышные породы при этом вывозятся на
внешний отвал. В последующие 4 года все вынимаемые вскрышные породы укладываются в
постоянный внутренний отвал.
Рис. 2. Вариант разработки месторождения с внешним и внутренним отвалообразованием
и формированием постоянного внутреннего отвала; 1 - постоянный внутренний отвал
Технологические параметры первых 6 лет эксплуатации карьера: T=6 лет; Ap= 5 млн т/год;
nв=1,2 м3/т; а=15 грн/т; bв =10 грн/м3; E=0,08; последующих 4 лет эксплуатационного периода
работы карьера: Т=4 года; Ap = 5 млн т/год; nв=0 м3/т; nвн=1,2 м3/т; а=15 грн/т; bв =10 грн/м3;
bвн=5 грн/м3; E=0,08. Тогда значение суммарных приведенных затрат при данном варианте разработки составит, млн. грн
T
6
4
1
1
Ç1   Çi   5 106  (15  10 1,2) 

5 106  (15  5 1,2) 
 910,0.

i 1
(1  0,08)
(1  0,08)i 1
i 1
i 1
i 1
Вторым, альтернативным базовому, является вариант разработки с внешним и внутренним
отвалообразованием, формированием временного внутреннего отвала, который при дальнейшем развитии горных работ необходимо перемещать в пределах контуров карьера до его постоянного положения (рис. 3). При этом формирование временного внутреннего отвала производится с 1-го по 6-й годы рассматриваемого эксплуатационного периода карьера в Т=10 лет. В
последующие 4 года все вынимаемые вскрышные породы укладываются в постоянный внутренний отвал, и кроме этого, в него переэкскавируются вскрышные породы временного отвала.
Технологические параметры первых 6 лет эксплуатации карьера: T=6 лет; Ap= 5 млн т/год;
nв=0,6 м3/т; nвн=0,6 м3/т; а=15 грн/т; bв =10 грн/м3; bвн= 10 грн/м3; E=0,08; последующих 4 лет
эксплуатационного периода работы карьера: Т=4 года; Ap = 5 млн т/год; nв=0 м3/т; nвн=1,2 м3/т;
а=15 грн/т; bв =10 грн/м3; bвн= 5 грн/м3; bпер= 3 грн/м3; E=0,08.
Рис. 3. Вариант разработки месторождения с внешним и внутренним отвалообразованием и формированием
временного внутреннего отвала; 1 - постоянный внутренний отвал; 2 - временный внутренний отвал
Тогда значение суммарных приведенных затрат при данном варианте разработки составит,
млн грн
T
6
i 1
i 1
Ç2   Çi   5 106  (15  10  0,6  5  0,6) 
4
1
1

 5 106  (15  5 1, 2  3  0,9)∙(1  0,08)i1  866, 2
(1  0,08)i 1 i 1
Определим величину сравнительной экономической эффективности первого альтернативного варианта с базовым вариантом разработки месторождения, млн грн
Э2 =978,3-910,7=67,6.
(4)
Определим величину сравнительной экономической эффективности второго альтернативного варианта с базовым вариантом разработки месторождения, млн грн
Э2 =978,3-866,2=112,1.
(5)
Поскольку Э2>Э1, то рациональным является вариант разработки месторождения с внешним и внутренним отвалообразованием, а также формированием временного внутреннего отвала, который при дальнейшем развитии горных работ необходимо перемещать в конечных контурах карьера до формирования постоянного внутреннего отвала.
Вывод. Разработанная методика позволяет выбрать рациональный вариант технологической схемы внутреннего отвалообразования с учетом взаимосвязи технологических и экономических факторов.
Разработка рудных месторождений, вып. 93, 2010
Список литературы
1. Открытая разработка крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием / [Шапарь А.Г.,
Лашко В.Т., Романенко А.В., Киковка В.Е.]; отв. ред. Ефремов Э.И. – К: Наукова думка, 1992.
2. Ресурсозберігаючі технології видобутку корисних копалин на кар’єрах України / [Шапар А.Г., Дриженко
А.Ю., Поліщук С.З. та ін.]; за ред. Шапара А.Г. – К., 1998.
3. Михайлов О.М., Темченко А.Г., Ковалевський В.О. Ресурсозберігаюча та маловідходна технология. –
Кривий Ріг: Мінерал, 2003.
4. Рутковский Б.Т. Блоковый способ отработки карьерных полей с большим простиранием / Б.Т. Рутковский
// Разработка угольных месторождений открытым способом, 1972. – Вып. 1. – С. 82 - 87.
5. Хохряков В.С. Проектирование карьеров. – М: Недра, 1980.
Рукопись поступила в редакцию 22.05.09.
Разработка рудных месторождений, вып. 93, 2010