Влияние параметров селективной технологии дражных работ на сроки отработки месторождений
В.Ф.Хныкин, проф., д.т.н., МГГРУ (Москва)
При проектировании, строительстве и эксплуатации горнодобывающих предприятий главной задачей является определение экономически эффективного направления инвестиционной деятельности.
Важным принципом всех расчетов эффективности инвестиционных проектов является должный учет фактора времени. Данная задача решается благодаря реализации специальной процедуры так называемого дисконтирования разновременных затрат и эффектов различных вариантов инвестиционного проекта, для сравнения которых и выбора наилучшего из них, как минимум, необходимо задаться экономическим показателем оценки и заранее определить сроки функционирования горнодобывающего предприятия, соответствующие рассматриваемым вариантам проекта.
Последнее обстоятельство играет решающую роль, т.к. от расчетного периода в значительной степени зависит величина показателя эффективности каждого варианта инвестиционного проекта. Примером тесной взаимосвязи между вариантом технологии проектируемого горнодобывающего предприятия и сроком эксплуатации месторождения (а следовательно, характером распределения во времени капитальных затрат, текущих издержек и выручки) может служить дражный способ разработки россыпных месторождений, литология рыхлых отложений которых характеризуется четким разграничением пласта металлоносных песков и торфов (пустых пород).
При проектировании дражного способа разработки россыпных месторождений в подобных горногеологических условиях могут быть рассмотрены следующие варианты технологии горно-подготовительных и добычных работ:
• вариант валовой технологии, при котором добычные работы выполняются драгой на всю мощность рыхлых отложений россыпи, т.е. без предварительной опережающей отработки вскрыши торфов;
• несколько вариантов селективной технологии, при которых осуществляется предварительная вскрыша торфов на верхнем уступе, а добычные работы – на нижнем уступе. При этом варианты селективной технологии дражной разработки могут отличаться различной глубиной вскрыши торфов.
При условии, что для всех рассматриваемых вариантов будет использоваться один тип серийно выпускаемой отечественной промышленностью драги (например, 250-литровой драги ИЗТМ), каждый вариант инвестиционного проекта будет характеризоваться конкретным размером инвестиций и определенным сроком отработки запасов месторождения.
Вариант инвестиционного проекта, соответствующий применению валовой технологии дражной добычи, характеризуется максимальным сроком Тв отработки запасов месторождения, определенным делением общего объема горной массы месторождения W, на реальную годовую производительность драги Qв.
Отличительными особенностями вариантов дражной разработки с применением селективной технологии являются следующие принципиальные положения, существенно влияющие на срок отработки запасов месторождения и на основные технико-экономические показатели:
• предварительная вскрыша торфов, выполняемая на верхнем горизонте разрабатываемой россыпи с помощью специального горного оборудования (экскаваторы, бульдозеры, тракторные скреперы), требует дополнительных капиталовложений;
• совместное использование вскрышного оборудования и драги при селективной технологии увеличивает производственную мощность горнодобывающего предприятия и сокращает сроки отработки месторождения;
• с увеличением глубины вскрыши торфов, при всех прочих равных условиях, срок отработки месторождения уменьшается, а действительная производительность драги по выемке пород в забое снижается.
При селективной технологии дражного способа разработки срок отработки месторождения сокращается по сравнению с валовой технологией, т.к. значительную часть объемов торфов с определенным опережением перерабатывает вскрышное оборудование. В связи с этим срок отработки месторождения по селективной технологии Тс дражных работ определится по формуле:
где Wвс – общий объем горной массы месторождения, перерабатываемой вскрышным оборудованием;
Qс – реальная годовая производительность драги при селективной технологии добычных работ;
l – относительная глубина вскрыши торфов, определяемая соотношением глубины вскрыши торфов hв
и мощности рыхлых отложений россыпи Hр.
Анализ особенностей селективной технологии дражного способа разработки россыпных месторождений показывает, что при всех прочих равных условиях Тс < Тв. Поэтому, разделив уравнения расчета сроков отработки месторождения валовым и селективным способами, получим выражение коэффициента изменения (уменьшения) сроков отработки запасов месторождения при селективной технологии по сравнению с валовой технологией:
Для конкретных горногеологических и климатических условий разработки месторождения для одного и того же типа драги годовые производительности Qв и Qс отличаются только значениями коэффициентов использования ее рабочего времени при валовой и селективной технологиях, соответственно. Поэтому уравнение (2) может быть представлено и через соотношение этих коэффициентов:
Значение коэффициента использования рабочего времени драги существенным образом зависит от общей продолжительности выполнения вспомогательных операций в процессе драгирования. Среди всех прочих вспомогательных операций основную долю составляют затраты времени на подшагивание драги, перенос береговых роликов бортовых канатов и сооружение «мертвяков» для закрепления береговых роликов. При этом следует отметить, что удельный вес времени на выполнение указанных вспомогательных операций находится в прямой зависимости от высоты дражного забоя. Чем меньше высота дражного забоя при прочих равных условиях, тем выше доля затрат времени на подшагивание драги, перенос береговых роликов и сооружение «мертвяков», а следовательно, тем ниже значение коэффициента использования рабочего времени драги при добыче песков. Следовательно, для заданных конкретных горногеологических условий существует определенная закономерность: увеличение глубины предварительной вскрыши торфов при селективной технологии дражной добычи приводит к уменьшению коэффициента использования рабочего времени и фактической производительности драги при выемке песков в забое.
На рис. 1 представлена зависимость m=f(l) коэффициента изменения производительности драги при переходе с валовой технологии добычи на селективную технологию от величины l – относительной глубины предварительной вскрыши торфов. Коэффициент m рассчитан как отношение коэффициентов использования рабочего времени при селективной (h1) и валовой (h) технологиях отработки россыпи.
Зависимость m=f(l) может быть выражена через коэффициент k относительной продолжительности вспомогательных операций в процессе драгирования:
где
Ат – паспортная производительность драги, м3/ч.;
tп – продолжительность выполнения вспомогательных операций, отнесенных к одному подшагиванию, ч.;
s – величина шага драги, м;
В – средняя ширина дражного забоя, м;
Нр – полная мощность россыпи, м.
График m=f(l) построен для следующих исходных данных: Ат = 220 м3/ч.; Нр = 15 м; В = 60 м; s = 3 м; tп = 1.3 ч.
Как видно из рис. 1, максимальная производительность драги достигается при валовой технологии, при этом с увеличением глубины предварительной вскрыши торфов производительность драги снижается, поскольку коэффициент использования рабочего времени драги постепенно уменьшается.
Формула (4) представляет собой математическое выражение закономерности изменения фактической производительности драги с увеличением глубины предварительной вскрыши торфов и рекомендуется к использованию при окончательном решении вопроса о сроке отработки запасов месторождения в случае изменения технологии собственно дражных работ.
Для этого, подставив уравнение (4) в уравнение (3), после соответствующих преобразований получим формулу расчета коэффициента изменения (уменьшения) сроков отработки запасов месторождения при изменении глубины предварительной вскрыши торфов:
При использовании этой формулы необходимо учитывать важное ограничение, заключающееся в том, что значение относительной глубины вскрыши торфов не может быть больше величины 0.8. Это ограничение согласуется с величиной минимально допустимой глубины черпания
На основе формулы (5) с учетом указанного ограничения построена зависимость (рис. 2), анализ которой позволяет сформулировать ряд выводов:
• применение предварительной вскрыши торфов на дражных разработках приводит к существенному сокращению сроков отработки месторождений в интервале значений относительной глубины вскрыши от 0.1 до 0.6;
• коэффициент уменьшения сроков отработки запасов месторождения при селективной технологии достигает своего минимального значения при относительной глубине вскрыши торфов 0.75–0.8, что объясняется неэффективным использованием драги в процессе черпания пород при критических значениях глубины черпания.
Последнее положение хорошо согласуется с общим видом зависимости m=f(l), (см. рис. 1), из которой видно, что при относительных глубинах вскрыши торфов l = 0.75–0.8 коэффициент использования рабочего времени драги резко уменьшается.
Вышеизложенные выводы позволяют сформулировать главное положение: при селективной технологии дражных работ предельно допустимая, т.е. максимальная относительная глубина предварительной вскрыши торфов находится в диапазоне 0.7–0.8.
