Тема: Понятие о коэффициентах

Режим горных работ и экономические

основы его регулирования.

Под режимом горных работ понимают определенный порядок выполнения вскрышных и добычных работ в границах карьерного поля за весь или длительный период эксплуатации карьера.

Рассмотрим три возможных варианта работы одного и того же карьера.

 

 

В соответствии с вариантами режима горных работ (I, II, III) при соответствующем направлении углубки карьера имеем три варианта динамики объемов добычи вскрышных пород и полезного ископаемого. Последняя по всем трем вариантам является одинаковой и принята на уровне Ар = 3*10⁶ т/год. Различаются варианты лишь динамикой объемов добычи вскрышных пород. При этом по первому варианту режим добычи вскрышных пород за весь рассматриваемый период равномерный по годам и составляет 7*10⁶ м³/год. Второй вариант характеризуется возрастающими, а третий – убывающими объемами выемки вскрышных пород.

Из трех рассмотренных вариантов лучшим по технико-экономическим показателям является второй II-вариант в сравнении с другими.

Его целесообразность объясняется следующими причинами:

1. Срок строительства карьера минимальный.

2. Меньшие объемы замораживания капитальных вложений.

3. Перенос выемки вскрыши на более поздний период позволит в будущем вести их разработку с более лучшими технико-экономическими показателями, так как за время на которое данная вскрыша консервируется произойдет совершенствование техники и технологии.

В теории и практике проектирования существует несколько способов регулирования объемов добычи вскрышных пород:

1. Изменением угла откоса рабочего борта откоса карьера (последний в свою очередь зависит от параметров систеиы разработки: высоты уступа и ширины рабочей площадки).

2. Изменением направления развития горных работ.

 

Понятие о коэффициенте

горной массы.

Себестоимость добычи руды определяется по выражению:

Себестоимость концентрата определяется по выражению:

а_д – себестоимость руды без затрат на вскрышу, руб/т;

а_п – себестоимость передела 1т руды в железорудный концентрат, руб/т;

n – коэффициент вскрыши, руб/т;

в – себестоимость вскрыши, руб/т;

γ_к – выход концентрата с 1т руды, доли единицы.

Выполним некоторые преобразования:

 

 

 

 

Коэффициент горной массы – это отношение объема горной массы (Г), приведенного по стоимости добычи и переработки к себестоимости добычи руды к количеству концентрата который можно получить из руды, входящей в эту горную массу. Данный критерий оценки вариантов разработки показывает какое количество горной массы извлекается из карьера при производстве 1т концентрата.

Так как а_д и а_п можно считать величинами постоянными, то можно записать:

Тема. Динамика формирования

карьерного пространства.

Основные взаимосвязи при

развитии горных работ.

Для постоянного сохранения и возобновления фронта работ необходимо вскрывать и подготавливать новые уступы – углублять карьер. Между скоростями подвигания уступа и углубки карьера существует определенная взаимосвязь, которая может быть выражена математически. Для большей наглядности и сравнимости скорость углубки карьера измеряется не по истинному направлению углубки, а по вертикали тогда эта величина называется скоростью понижения горных работ.

На рисунке представлен поперечный разрез карьера, в котором вскрытие произведено временными съездами по лежачему боку рудного тела, то есть углубка карьера идет под углом (γ) по линии ОД. Скорости перемещения горных работ на рисунке изображены векторами L_p и L_p¹. Чтобы обеспечить возможность углубления горных работ и поддерживать нормальную ширину рабочих площадок, на каждом рабочем уступе работы развиваются от контакта лежачего бока в обе стороны в направлениях ОА и ОВ.

Анализируя приведенный графический материал можно определить:

 

 

 

где h_г - скорость углубки карьера, м/год;

h_о – скорость опускания добычных работ (в пределах рудного тела) м/год;

L_р – скорость горизонтального подвигания рабочих уступов в руде и в породах висячего бока, м/год;

j – угол откоса рабочего борта в руде и породах висячего бока;

g - угол падения рудного тела, то есть угол направления углубки карьера.

 

Скорость опускания добычных работ в данном случае совпадает с годовым опусканием горных работ и эти скорости прямо пропорциональны скорости горизонтального подвигания рабочих уступов.

При вскрытии стационарными съездами по проектному борту карьера со стороны лежачего бока залежи скорость понижения горных работ не равна скорости понижения добычных работ.

Причем:

 

 

где b -угол откоса борта карьера в породах лежачего бока залежи.

 

Развитие горных работ в

горизонтальном направлении.

Между скоростью углубки карьера (h_г) и подвиганием фронта горных работ (l_р) существует строгая геометрическая зависимость. Возможное подвигание фронта на рабочем уступе определяется зависимостью:

Подвигание верхних рабочих уступов, обеспечивающее углубку карьера со скоростью h_г

где - производительность экскаватора, м³/год;

- высота уступа, м;

- минимальная длина экскаваторного блока, м;

- длина экскаваторного блока на рабочем уступе, см;

- скорость углубки карьера, м/год;

- угол откоса рабочего борта карьера при нормальной ширине рабочих площадок;

- угол углубки карьера.

Тогда возможная скорость углубки карьера определится по выражению:

 

Максимальная скорость горизонтального подвигания определится:

Необходимая скорость подвигания будет равна:

 

Длина фронта горных

Работ.

Необходимо различать общую и активную длину фронта горных работ. Под общей длиной понимают суммарную протяженность уступов всех горизонтов за вычетом длины транспортных и предохранительных берм на участках выхода горных работ на проектные контуры карьера.

Активный фронт работ – это часть общего фронта работ за вычетом протяженности уступов с площадкой равной В_min, протяженность съездов, протяженности уступов на временно нерабочих бортах, за вычетом уступов под перегрузочными пунктами, т.е. фронт работ на котором есть готовые к выемке запасы. Готовые к выемке запасы – это запасы, которые могут быть извлечены с каждого уступа без продвижения верхнего смежного уступа с оставлением на нем площадки В_min. Запас готовый к выемке измеряется в месяцах и в соответствии нормами технологического проектирования составляет:

- для рыхлых пород 1,8 месяца;

- для скальных пород и руды – 2,5 месяца.

 

Тема: Производительность карьера

горным возможностям.

Основным показателем работы любого предприятия является его производственная мощность.

Производственная мощность карьера характеризуется возможной производительностью карьера по полезному ископаемому и по горной массе. Взаимосвязь этих показателей выражается через эксплуатационный коэффициент вскрыши. Правильное установление производственной мощности горного предприятия является важнейшей задачей проектирования. В настоящее время известны две группы методов определения годовой производительности карьера:

- по горнотехническим факторам;

- по экономическим факторам.

Первая группа, чаще называется методами определения производительности по горным возможностям, включает в себя методы определения производительности карьера:

- по возможной интенсивности развития горных работ;

- по транспортным возможностям.

Вторая группа методов включает в себя определение производительности:

- по плановой потребности в полезном ископаемом;

- по обеспеченности запасами и по срокам амартизации;

- по факторам экономической эффективности.

В большинстве случаев целесообразно пользоваться несколькими методами, что позволит избежать крупных ошибок. Нужно также иметь в виду, что технически возможная производительность может не являться экономически целесообразной и, наоборот, экономически целесообразная производительность не всегда технически возможна.

 

Определение производительности

карьера по максимальной интенсивности

развития горных работ.

При разработке месторождений сложной формы, залегающих в пересеченной местности необходимо пользоваться методами учитывающими форму рудной залежи и принятое направление развития горных работ.

В процессе развития горных работ в карьере можно различать два возможных случая:

1. Горные работы развиваются с максимально интенсивностью в глубину, а в горизонтальном направлении обеспечивается только максимальная необходимость только минимальная необходимая скорость, чтобы сохранять нормальную ширину рабочих площадок.

2. Горные работы развиваются с максимальной интенсивностью в глубину и в горизонтальном направлении.

Рассмотрим последовательно оба случая.

В первом случае угол откоса рабочего борта всегда близок к максимальной величине j_max (предпоследняя графа в таблице №1).

 

Таблица №1

Глубина Работ, м	Min-е время подготовки горизонтов, лет	Объемы руды, млн. м^3	Производите- льность по руде, млн.м^3/год	Нарастающее Время, лет
+50 +35 +20 ..... .....	0,83 0,85 1,21 ..... .....	- -0,75 1,893 ..... .....	- 0,09 1,57 ..... .....	0,83 1,62 2,89 ..... .....

 

Полученные значения производительности карьера ещё не являются максимально достижимыми, так как мы принимали во внимание только интенсивность углубки карьера. Если работы развивать с максимальной скоростью как в вертикальном, так и горизонтальном направлении, то угол откоса рабочего борта всегда будет по величине меньше максимального. Назовем этот вариант работой карьера при j_mшт Для исследования данного варианта необходимо установить длину фронта работ на горизонтах и возможное количество экскаваторов, которое можна поставить на уступе. При помощи курвиметра на погоризонтных планах замеряются длины фронтов для каждой позиции и результаты заносим в таблицу №2.

Таблица№2

Глу- бина, м	Длина фронта работ по горизонтам, км	К-во рабочих уступов
+82	+70	+60	+50	+35	+20	+5	-10
+70 +60 +50 +35 +20 +5 -10	0,4/0 1,5/0 1,25/0 1,6/0 1,25/0 1,25/0 0,7/0	0,3/0 1,3/0 1,9/0 1,4/0 1,4/0 1,2/0	1,6/0 1,75/0 1,4/0 1,25/0 1,15/0	1/6/0,75 1,7/1,1 1,33/1,05 1,15/1,25	1,5/0,85 1,4/1,15 1,6/1,3	1,13/0,6 1,65/1,2	1,5/0,9 1,5/0,9
В числителе общая длина фронта работ на горизонте, в знаменателе в т.ч по руде

Сумма по горизонтальной строке показывает максимальную длину фронта работ на всех уступах к моменту начала подготовки горизонта указанного слева.

На основе таблицы №2 устанавливается возможно количество экскаваторов на каждом уступе и определяется время отработки различных участков. Результаты расчетов лучше всего представлять в виде таблицы №3.

 

Время отработки уступов карьера при максимальной

интенсивности работ.

Таблица№3.

Глубина работ, м	+82	+70	+60	+50	+35	+20			Т, лет
+50									0,83
+35									0,85
+20									1,21
,.... ..... -10

 

Таблица составляется последовательно по вертикальным строкам, Сначала определяется количество экскаваторов и минимальное время отработки каждого уступа между линиями фронтов работ на погоризонтных планах. Например, для опускания горных работ на глубину гор.+50м. необходимо на гор.+82м. вынуть объем V=1,99*10⁶ м³. На этом участке, при длине фронта L_ф=1,25км (см. табл.№2) могут работать три экскаватора (цифра в числителе) с железнодорожным транспортом.

Значит время отработки участка составит при средней производительности экскаватора по наносам 0,8*10⁶ м³/год:

В таблице №3 в соответствующей графе и ставится эта цифра в знаменателе. В каждой графе стоят три цифры: в числителе – максимальное количество экскаваторов, в знаменателе – время отработки данного участка, справа от дроби _ нарастающее по участкам время отработки.

Таким образом, по горной массе рассчитываются все графы таблицы, за исключением последних граф в горизонтальных строках. В этих графах ставится нарастающее время вскрытия новых горизонтов, взятое из расчетов по определению скорости углубки карьера (см. табл.№1). После этого подсчитывается на каждом горизонте нарастающее время его отработки. Например, для гор.+82м. при глубине работ +35м.: 0,83+0,4 = 1,23 года; при глубине работ +20м: 1,23+0,36 = 1,59 года ми т.д.

Для сохранения минимальных рабочих площадок не следует, чтобы на нижележащем уступе экскаваторы достигали линии фронта, обеспечивающей возможность подготовки данного уступа раньше чем на вышележащем. Поэтому в одной горизонтальной строке табл.№3 цифры нарастающего времени должны увеличиваться слева направо или же быть одинаковыми.

Далее необходимо учитывать объемы руды, вынимаемые с каждого горизонта. Для этого можно составить таблицу №4 в которой по вертикальным строкам вписывается нарастающий погоризонтный объем руды.

 

Тема: Границы карьеров.

Граничный коэффициент вскрыши.

Изменение границ карьера в глубину прежде всего отражается на объеме пород, которые нужно извлекать в контурах карьера. С увеличением глубины карьера объемы пород в его контурах в подавляющем большинстве случаев возрастают быстрее, чем объемы полезного ископаемого и поэтому в себестоимости полезного ископаемого все большую часть будет занимать себестоимость вскрышных пород. На большинстве современных карьеров доля затрат на вскрышные работы составляет не менее половины в себестоимости полезного ископаемого.

Основными критериями эффективности открытых работ в практике проектирования является граничный коэффициент вскрыши:

где - допустимая полная себестоимость 1 м³ полезного ископаемого, м³/т.

 

Анализ существующих методов

определения границ открытых работ.

Наибольшее распространение в проектной практике получил метод определения конечной глубины карьера, основанный на сравнении контурного и граничного коэффициентов вскрыши. Принцип использования контурного коэффициента вскрыши

Тема: Понятие о коэффициентах

вскрыши

Коэффициент вскрыши является основным технологическим критерием оценки эффективности вариантов открытых горных работ, так как:

C_р=а_о+в*n;

а_о = const;

в = const;

C_р=f(n)$

Он отражает основной экономический показатель – себестоимость открытых горны работ.

По данному технологическому критерию определяют направление развития горных работ, эффективность вариантов вскрытия месторождений, границу карьера.

В теории и практике проектирования различают следующие коэффициенты вскрыши:

1.- Средний коэффициент вскрыши – это отношение объемов вскрышных пород к объему полезного ископаемого залегающих в проектных контурах карьера.

 

 

2. Первоначальный коэффициент вскрыши -это отношение объемов вскрышных пород, извлекаемых в строительный период к объемам полезного ископаемого залегающих в проектных контурах карьера.

Данный критерий характеризует эффективность работы карьера в строительный период его работы.

 

 

3. Средний эксплуатационный коэффициент вскрыши – это отношение всего объема вскрышных пород за вычетом объемов горнокапитальной вскрыши ко всему объему полезного ископаемого в проектных контурах карьера за вычетом объемов полезного ископаемого извлекаемых в период строительства карьера за счет капитальных вложений.

Данный показатель характеризует эффективность работы карьера в его эксплуатационный период работы.

 

 

4. Эксплуатационный коэффициент вскрыши –это отношение объемов вскрышных пород к объемам полезного ископаемого намечаемых к выемке на определенный период эксплуатации.

 

Данный критерий позволяет производить оценку эффиктивности и вариантов развития рабочей щзоны карьера (режимов горных работ)

5. Текущий коэффициент вскрыши – это отношение объемов вскрышных пород, извлекаемых за какой - то период временик объемам полезного ископаемого извлекаемых за тот же период времени.

 

6. Плановый коэффициент вскрыши – это отношение объемов вскрышных пород к объемам полезного ископаемого намечаемых к выемке вышестоящей организацией на определенный эксплуатационный период времени.

При правильном проектировании, планировании, эксплуатации месторождения текущий коэффициент вскрыши и плановый должны быть равны.

7. Контурный коэффициент вскрыши – это отношение прирощения объемов вскрыши к прирощениям объемов полезного ископаемого извлекаемых при углубке карьера на один уступ.

 

 

 

 

Геологический коэффициент вскрыши применяется при проектировании и разработке горизонтальных и пологих месторождений и представляет собой отношение мощности налегающих и припластовых вскрышных пород к суммарной мощности пластов полезного ископаемого.

9. Граничный коэффициент вскрыши (экономически целесообразный). С увеличением глубины разработки возрастают объемы выемки вскрышных пород, приходящиеся на единицу добываемого полезного ископаемого, то есть возрастает коэффициент вскрыши. И если учесть, что себестоимость добычи руды составляет

то с увеличением глубины карьера возрастает полная себестоимость. Очевидно, что наступает такой момент, когда (С_р) возрастает до максимально допустимого значения (С_д), тогда можно записать

Граничный коэффициент вскрыши – это максимально допустимый коэффициент вскрыши при котором в данных условиях открытый способ разработки месторождения в данных условиях экономически целесообразен.