 |
Расчет предельной глубины открытой разработки месторождения
|
|
|
|
Лекция 9
ВЫБОР СПОСОБА РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ
Одной из основных задач которую приходится решать при проектировании горного предприятия, является выбор способа отработки место рождения — открытый, подземный или комбинированный.
Открытый способ разработки нашел широкое применение в горнодобывающей промышленности. Удельный вес открытого способа в добыче угля составил около 40%, железной руды более 85%, цветных металлов 67%, горнохимического сырья 40% и почти 100% в добыче строительных материалов.
Его достоинства: более высокий уровень производительности труда (в 4-6 раз больше, чем на подземном) и безопасности работ (травматизм тоже в 5-6 раз меньше, чем на подземном), меньшие потери и разубоживание.
Однако с глубиной разработки преимущества карьеров снижаются, а недостатки растут. Поэтому актуальна задача определения граничного коэффициента вскрыши и сравнения способов разработки.
Вот основные случаи:
1) месторождение отрабатывается только открытым способом и его граница устанавливается на пределе экономической целесообразности разработки вообще;
2) месторождение отрабатывается открытым и подземным способами и граница карьера устанавливается на глубине, дальше которой более экономичным является подземный способ. При этом в зависимости от порядка и последовательности применения открытых и подземных работ будут иметь место следующие варианты:
а) месторождение отрабатывается сначала открытым способом, затем подземным и граница карьера устанавливается на глубине, ниже которой экономические показатели работы карьера уступают показателям работы рудника;
|
|
|
б) месторождение отрабатывается сначала одновременно открытым и подземным способами, затем только подземным и граница карьера устанавливается на глубине, ниже которой показатели открыто-подземного способа уступают показателям подземного способа;
в) месторождение отрабатывается одновременно с начала и до конца открытым сверху вниз и подземным снизу вверх;
г) месторождение отрабатывается одновременно открытым и подземным способами сверху вниз;
д) месторождение отрабатывается сначала подземным способом, а затем повторная его отработка осуществляется открытым способом.
3. Если возможно применение какого-то одного способа разработки - открытого или подземного, то возникает задача сравнения этих способов.
4. Если возможна отработка обоими способами вместе или в той или иной последовательности, то должна решаться задача об определении границ применения обоих способов
В практике имеется три основных метода выбора способа разработки месторождения:
1. целесообразность одного из способов совершенно очевидна и не требует никаких расчетов (глубокозалегающее, малой мощности месторождение; мощное месторождение, залегающее на небольшой глубине или выходящее на поверхность и т. д.);
2. условия залегания месторождения таковы, что выбрать способ разработки можно только расчетом (горизонтально залегающее месторождение; месторождение средней мощности, залегающее на небольшой глубине и т. д.);
3. месторождение с непостоянным, резко меняющимся коэффициентом вскрыши, когда часть месторождения целесообразно разрабатывать открытым способом, а часть - подземным (мощное крутопадающее месторождение, залегающее верхней частью относительно близко к поверхности и распространяющееся на значительную глубину и т. д.).
При втором и третьем методах решения, как правило, осуществляется определение предельной глубины карьера.
|
|
|
В том случае, если глубина распространения месторождения меньше предельной глубины карьера, то месторождение отрабатывается открытым способом.
При третьем методе высотная отметка предельной глубины карьера является границей, ниже которой месторождение отрабатывается подземным способом.
Расчет предельной глубины открытой разработки месторождения
Экономическая эффективность ОСР при отработке месторождения зависит от соотношения объемов породы и руды в контуре карьера и глубины карьера (рис).
Рис. Схема определения глубины карьера.
Если ограничить контур карьера глубиной Н1, то общий объем вскрыши - V1 и объем добычи полезного ископаемого - Р1.
Принимая себестоимость добычи 1 м3 горной массы – вм3 и удельные капвложения – к, можно найти:
Себестоимость руды
,
Удельные капитальные затраты
кр =к*(V1+P1)*γ/P1 = k*γ(1+n1)
Здесь γ –средняя плотность горной массы
п1 - средний коэффициент вскрыши для принятого контура карьера.
Как видно из уравнений, основные экономические показатели работы карьера зависят от коэффициента вскрыши. При увеличении контура величина к-та вскрыши возрастает и показатели открытого способа могут стать хуже подземного.
Максимальный коэффициент вскрыши при котором экономические показатели карьера уравниваются с подземным рудником называют граничным коэффициентом вскрыши, а соответствующую ему глубину –предельной или граничной.
Если исходить из равенства себестоимостей добычи руды подземным и открытым способами,
сп = а + bпг,
откуда граничный коэффициент вскрыши (т/т)
,
где сп - себестоимость добычи руды подземным способом, руб/т;
а –себестоимость добычи руды открытым способом без учета вскрыши, руб/т;
b - себестоимость 1 т вскрыши, руб.
Если учитывать капвложения в карьер и подземный рудник, можно получить следующую формулу:
Если руда из открытых работ не одинакова по качеству с рудой подземной добычи т. е. 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
|
|
|
,
где Пп и Рп - потери и разубоживание при подземной разработке месторождения, доли ед.;
По и Ро - потери и разубоживание при открытом способе разработки, доли ед.;
Цп и Цо извлекаемая ценность добываемой рудной массы при подземном и открытом способе разработки, руб/т. Остальные обозначения прежние.
Этими формулами проектировщики предпочитают 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
qн 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 (Пп), но смысл ее остается тот же
.
Формула для определения границы открытых работ по предельно допустимой себестоимости добычи основана на равенстве
сд = а + b*nг,
откуда
,
где сд - 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%
1.15сд = а + bnг,
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
Цд = а + bnг,
а требуемый уровень рентабельности карьера будет обеспечиваться при
Цд = (а + bnг)j,
где j - коэффициент, учитывающий требуемый уровень рентабельности.
.
В этих формулах Цд - 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:
|
|
|
,
где М - горизонтальная мощность рудного тела, м;
h - мощность наносов, м;
Киз - коэффициент извлечения руды, доли ед.;
- затраты на выемку пород наносов, руб/т;
g и b - углы откоса карьера по висячему и лежачему бокам, град.
Определив по той или иной формуле Кг 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 mх - горизонтальная мощность породных пропластков в залежи, м;
Кг - граничный коэффициент вскрыши, м3/м3.
При небольшой длине карьера может быть рекомендована следующая формула В.В.Ржевского
,
где р - периметр дна карьера, м;
Sп - площадь полезного ископаемого на конечной глубине, м;
gср - средневзвешенный угол откоса бортов карьера, град.
|
|
|
