 |
|
Размеры рудничного (шахтного) поля
Шахтное поле характеризуется длиной (Lш.п) по простиранию, шириной (Вш.п) вкрест простирания, глубиной (Нш..п) по падению оруденения, объемом (V), запасами (Q).
На размер шахтного поля влияет много факторов. Главными из них являются: производственная мощность рудника (шахты), природные условия, высота этажа, требуемые капитальные вложения, эксплуатационные затраты.
При установлении размеров шахтного поля возможны два случая:
а) размеры шахтного поля определяются величиной месторождения, достаточной для разработки его только одной шахтой. Обычно они изменяются в пределах от 300-500 м и до 1.5-2 км.;
б) для месторождений со значительными запасами размеры шахтного поля определяются оптимизацией по какому – либо критерию эффективности.
На месторождениях с выдержанной мощностью на больших площадях оптимальные размеры шахтного поля могут быть определены аналитически по методу академика Л.Д.Шевякова. Суть этого метода в том, что себестоимость добычи выражается в виде функции от длины шахтного поля и количества этажей (ширины поля).
Sсд = f(L,В).
Минимум себестоимости добычи имеет место, когда частные производные функции равны нулю. Аналитический метод заключается в решении двух уравнений, полученных путем приравнивания нулю найденных частных производных целевой функции
dcд / dL = 0
dcд / dB = 0
где сд - функция оптимизирующего критерия (себестоимости добычи) в зависимости от размеров шахтного поля (L и B).
В качестве критериев могут быть приняты такие показатели, как приведенные затраты, прибыль и др.
Основной метод решения задачи, как и в случае выбора способа вскрытия - метод вариантов.
Сущность метода вариантов заключается в том, что при нескольких значениях размеров рудничного поля определяются все капитальные и эксплуатационные затраты, зависящие от размеров шахтного поля (на проходку стволов, штолен, вертикальных, наклонных, спиральных, околоствольных дворов, квершлагов, рудоспусков, спиральных и петлевых съездов, штреков, на вентиляцию, водоотлив, на транспорт и подъем руды, поддержание выработок и т.п.). 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.
Для того чтобы определить размер рудничного поля по падению можно принять, что Lш.п - длина шахтного поля по простиранию, тогда:
А = Lш.п *M*g*n*((1-П) / (1-Р))
t = n*hэ /n
где t - срок отработки месторождения длиной по простиранию,
n - годовое понижение горных работ;
g - объемная масса руды, т/м3;
M - горизонтальная мощность рудного тела, м;
Подставив в формулу удельных приведенных затрат значения А и t, получим выражение
в котором два неизвестных Lш и n.
Приняв количество этажей в реальных пределах, можно для каждого варианта найти зависимости удельных приведенных затрат от длины рудничного поля Lш, найти минимальные значения затрат при каждом варианте высоты этажа и, сравнив эти варианты, установить такое количество этажей n, которое обеспечивает минимум затрат, а значит, соответствует оптимальным размерам рудничного поля по простиранию и падению. Зная количество этажей, можно найти размер рудничного поля по падению по формуле
B = nhэ/sina,
где a - угол падения рудной залежи, град.;
B - размер рудничного поля по падению.
При окончательном установлении размеров шахтного поля необходимо учитывать ограничивающие факторы: проветривание глубоких шахт и управление крупным рудником. Для глубоких шахт, главной особенностью которых является резкое осложнение проветривания по температурным условиям, когда на глубинах около 1.5 км необходимо иметь вентиляционные участки длиной не более 400-500 м, чтобы наряду с интенсивным проветриванием горных выработок не допустить величину депрессии у главной вентиляционной установки свыше (7-7.5)103Па. Эти условия будут влиять на уменьшение размеров шахтного поля, особенно по простиранию.
Максимальная рудная площадь шахты ограничивается пределами рационального управления производством крупного масштаба. Специфика горного дела такова, что руководящий состав, и прежде всего начальник и главный инженер шахты, несут ответственность не только за ритмичную работу предприятия, организацию труда коллектива в непрерывно изменяющихся природных условиях, своевременное устранение вредного влияния случайных факторов на производственные процессы, но и за здоровье каждого рабочего. Это требует знаний реальной обстановки не только на горизонтах, в блоках, но и в отдельных наиболее опасных забоях, участия в ежемесячном и декадном планировании производства, что ограничивает масштабы производства
ПРИМЕРЫ. Для Никопольского марганцевого бассейна рекомендованы размеры шахтных полей в зависимости от производственных мощностей: 350 тыс.т руды в год - 1400х2000 м, 500 тыс.т в год - 1250х2670 м и 1 млн.т в год - 2500х2700 м.
Крупнейшие зарубежные железные рудники (с производственной мощностью 2.5-12 млн.т в год) имеют шахтные поля длиной 1400-5000 м, крупнейшие рудники цветных металлов - 400-3600 м.
Рудные площади наиболее крупных отечественных действующих рудников находятся в пределах от 33000 до 270000 м2, зарубежных - от 30000 до 385000 м2.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
Определение величины капитальных вложений В связи с различными объемами запасов месторождения, вовлекаемых в расчет при оценке вариантов вскрытия первой очереди, производится сравнение схем вскрытия на полную разведанную глубину. Это позволит более подробно рассмотреть схему вскрытия как первой очереди,так и последующих очередей.
Капитальные вложения состоят из затрат на строительно-монтажные работы и затрат на приобретение оборудования.
Строительно-монтажные работы включают затраты на строительство поверхностью зданий и сооружений (здания, эстакады, бункера, дороги, ЛЭП, водопроводы и т.д.) и подземных горно-капитальных выработок.
Затраты на приобретение оборудования включают затраты на оборудование поверхностных зданий и сооружений, и подземных горно-капитальных выработок. В общем виде
Кобщ=Кзд+Коб.зд.+Кгкр+Коб.гкр.
где Кзд - капитальные затраты на строительство поверхностных зданий и сооружений;
Коб.зд - капитальные затраты на оборудование, устанавливаемое в зданиях и сооружениях;
Кгкр - капитальные затраты на проведение горно-капитальных выработок на полную разведанную глубину;
Коб.гкр - капитальные затраты на приобретение оборудования, устанавливаемого в горно-капитальных выработках.
Стоимость зданий и сооружений определяется по их объёму и стоимости единицы объёма.
Затраты на оборудование определяются по потребному количеству и цене единицы на основе практических данных, ценника или других стоимостных материалов.
Горно-капитальные выработки оцениваются по их объему и стоимости единицы объёма по действующим прейскурантам или по данным практики и проектным решениям.
При сравнении вариантов в общей сумме капитальных затрат могут не учитываться стоимости одинаковых зданий и сооружений, одинаковое по стоимости и количеству оборудование, и одинаковые горно-капитальные выработки.