CC BY
27
УДК 622.271
А. В. Селюков, В. Н. Макаров
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ ДОРАБОТКИ ОСТАВШИХСЯ ЗАПАСОВ УГЛЯ НА ВЕРХНИХ ГОРИЗОНТАХ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ
ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
Прокопьевско-Киселевский район Кузбасса представлен преимущественно наклонными и крутыми пластами, значительная часть которых относится к мощным. 65% всех запасов приходится на мощные пласты, причем 42% - на пласты мощностью более 6 м. Пласты весьма сближены, около 20% расположены на расстоянии менее 10 м друг от друга, 31% - от 10 до 20 м. Угленосные отложения собраны в сравнительно узкие складки, вытянутые в северо-западном направлении и разбитые на отдельные блоки продольными нарушениями. Господствующей формой складчатости являются синклинали. Крылья складок падают под углом 60 - 70°, складки наклонные с углами погружения 3 - 25°.
Верхние горизонты шахтных полей, особенно старых шахт, отработанны подземным способом с большими потерями, порядка 50-60 %.
Оставшиеся запасы угля на этих горизонтах шахтных полей со временем начинают самовозго-
раться, создавая опасную экологическую обстановку для окружающей среды. Кроме этого создается непригодный для освоения ландшафт, характеризующийся провалами, трещинами и просадками.
Возможным объектом открытой разработки являются отработанные верхние горизонты шахтных полей.
Экономический эффект технологии доработки оставшихся запасов угля на верхних горизонтах шахтных полей формируется за счет следующих факторов:
• дополнительное извлечение угля;
• рекультивация нарушенных земель после подземной разработки шахтных полей;
• снижение загрязнения окружающей среды (атмосферы) вредными выбросами.
Предотвращенный ущерб от загрязнения окружающей среды зависит от расчетной величи-
30
А.В. Селюков, В.Н. Макаров
ны годового народнохозяйственного ущерба до осуществления экологической санации шахтных полей закрытых шахт и остаточного ущерба после экологической санации шахтных полей.
Приведенный ущерб от загрязнения окружающей среды на 1 т извлеченного угля представляет собой сумму затрат на рекультивацию шахтных полей после их вторичной отработки открытым способом.
Стоимость рекультивации 1 м2 поверхности определяется из расчета, что поверхность шахтного поля формируется в процессе ведения добычных работ за счет применения поперечной сплошной технологии, которая предполагает раздельную укладку крепких вмещающих пород, потенциально плодородного слоя и плодородного слоя.
В результате горно-геометрического анализа шахтных полей Прокопьевско-Киселевского угольного района применительно к их отработке открытым способом с одновременной рекультивацией определены средние значения коэффициента вскрыши по глубине открытых горных работ. Графическое представление этих данных дано на рис. 1.
Из графика видно, что наименьшее значение среднего коэффициента вскрыши обеспечивается при отработке Северного торцевого блока района, а максимальное значение - при отработке южного торцевого бока Прокопьевско-Киселевского угольного района.
График позволяет определить максимальную глубину отработки шахтных полей открытым способом в зависимости от минимального значения отпускной цены 1 т угля и среднего коэффициента вскрыши.
Так, при отпускной цене 1 т угля в размере
850 руб глубина разрезов может достигать 175 м для северного блока; 140 м - промежуточного блока; 130 м - для центрального блока и 90 м -для южного торцевого блока.
Расширение области открытой разработки полей ликвидированных шахт может быть достигнута за счет применения поперечной сплошной системы разработки крутопадающих залежей по транспортной и бестранспортной технологий с рекультивацией нарушенных земель вслед за по-двиганием фронта горных работ (рис. 2)
На рис. 2 представлена система открытой разработки целиков крутых пластов угля, оставшихся после отработки шахтных полей подземным способом. Предлагается деление рабочей зоны карьера по глубине на транспортную и бестранспортную части.
Транспортная зона разрабатывается комплексом экскаваторов со смещенным порядком расположения заходок в рабочей зоне. Вскрышная порода перевозится во внутренний отвал по бермам, которые могут располагаться со стороны висячего или лежачего бока залежи, а уголь перевозится к местам складирования и переработки.
Так же по транспортной технологии производится выемка покрывающих пород.
Вначале производится уборка почвенного слоя. Этот слой перемещается бульдозером в навал, который затем разрабатывается колесным погрузчиком на автотранспорт с перевозкой на поверхность внутреннего отвала (на рисунке показано стрелкой).
Потенциально-плодородной слой разрабатывается на всю его мощность мехлопатой с вывозкой автотранспортом на поверхность коренных пород. Автосамосвал разгружается на поверхно-
сти внутреннего отвала из крепких пород перпендикулярно линии бровки откоса отвала образуя серию небольших породных навалов, которые затем перемещаются и сваливаются под откос бульдозером.
В бестранспортной зоне организация работ состоит в следуюшем. Первоначально производится отработка верхнего подуступа на ширину экскаваторной заходки гидравлического экскаватора обратная лопата (А = 8-10 м). Для этого по всей длине поперечного фронта работ производится рыхление вмещающих пород с помощью буровзрывных работ со сбросом пород на нижележащие подуступы.
После этого осуществляется выемка оставшихся целиков угля гидравлическим экскаватором обратная лопата на глубину, равную высоте поду-ступа с погрузкой в автотранспорт. Оставшаяся после этого порода шагающим экскаватором в режиме скрепирования перемещается к нижней бровке нижнего подуступа с последующей экскавацией в нижний отвальный ярус, формируя трассу для своего перемещения.
Технология ведения горных работ осуществляется по четырем этапам.
На первом этапе драглайн устанавливается на верхней площадке нижнего отвального яруса и в режиме скрепирования убирает остатки породных междупластий частично заполняя отвальный ярус 1. Вторым этапом производится разработка поду-ступа 2. Часть породы с подуступов 1 и 2 (в результате взрывного смещения) ссыпается вниз к
□Авторы статьи:
Селюков
Алексей Владимирович, канд.техн.наук., ст.преп. каф. открытых горных работ КузГТУ Тел.8 (3842) 39-63-68 Email: alex-sav@rambler.ru
первому отвальному ярусу. Заходка подуступа 1 и заходка подуступа 2 образуют временный навал, из которого драглайн формирует первый отвальный ярус. На третьем этапе разрабатывается подуступ 3. Часть развала остается в самой заход-ке, а остаток смещается взрывом и располагается между заполненной емкостью первого отвального яруса и откосом невзорванной заходки подуступа 4. Драглайн размещает вскрышу с заходки поду-ступа 3 в нижнюю часть отвального яруса 2. Особенностью разработки придонной породоугольной заходки подуступа 4 является ее расположение в зажатой среде. Последним ходом драглайн разрабатывает заходку и заполняет остаток второго отвального яруса. Следует отметить, что для отработки последующей заходки драглайну необходимо отсыпать трассу, при этом шаг передвижки поперек фронта работ примерно соответствует горизонтальной ширине отвального яруса. Рекультивация осуществляется вслед за подвигани-ем вскрышного и добычного фронтов работ.
Применение предлагаемой системы разработки полей ликвидированных шахт открытым способом позволяет осуществлять добычу угля до глубины 175 м с обеспечением рентабельности карьера и экологической безопасности окружающей среды.
Примерный расчет эффективности предлагаемой технологии экологической санации шахтных полей показывает, что эффект составляет 50,5 руб/т добытого угля.
Макаров Владимир Николаевич, технический директор ЗАО “Стройсервис” Тел.8 (3842) 377865
УДК 622.273
Я. О. Литвин
РАСЧЕТ ЗАТРАТ НА ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ГОРНОЙ МАССЫ КАРЬЕРНЫМИ АВТОСАМОСВАЛАМИ
Затраты на транспортирование вскрыши карьерными автосамосвалами зависят главным образом от дальности ее транспортирования в отвалы. Некоторое влияние оказывает также грузоподъемность автосамосвала.
Фактические данные и теоретические расчеты показывают, что стоимость в расчете на 1 ткм (Сткм , руб./ткм) при использовании автомобильного транспорта обратно пропорциональна дальности транспортирования и подчиняется гиперболической зависимости вида
Сткм а+Ъ/Ь , (1)
где Ь - дальность транспортирования, км; а,Ъ -некоторые постоянные величины размерностью руб./ткм и руб./т.
На рис.1 показана аппроксимация зависимости затрат от среднего расстояния транспортирования, полученная по результатам обработки фактических данных разрезов «Кедровский», «Крас-нобродский», «Талдинский» и «Ерунаковский» ОАО УК «Кузбассразрезуголь». Характер этой зависимости качественно соответствует (1).
32
Я. О.Литвин
(\км- руб./ткм 5 4
3 2 1 О
'1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Ь, КМ
Рис. 1. Аппроксимация фактических данных о себестоимости транспортирования вскрыши карьерными автосамосвалами
Казалось бы, что расчет затрат можно производить на основе аппроксимации рассмотренных фактических данных. Вместе с тем, более детальный анализ показывает, что фактические затраты, которые имеют место при среднем расстоянии транспортирования имеют завышенные значения по сравнению с точным расчетом, выполненным для одного расстояния транспортирования вскрыши, равном среднему значению. Данное утверждение можно доказать чисто математически. На простом примере оно означает, что разрез транспортирующий одинаковые объемы вскрыши из забоев удаленных на 1 и 5 км (среднее расстояние 3 км) будет иметь большие затраты, чем разрез, транспортирующий такие же объемы вскрыши из забоев, удаленных только на 3 км. Это объясняется нелинейностью функциональной зависи-
мости. Превышение будет тем больше, чем больше размах расстояний между забоями и отвалом. Отсюда вытекает что, при оценке срока окупаемости временного отвала фактические данные о затратах на транспортирования, которые имеют место при средних расстояниях, будут давать завышенные результаты, что приведет к завышенным срокам окупаемости.
Более высокая адекватность расчетных формули-меет место в том случае, когда они получены с использованием детальных теоретических соображений и качественно согласуются с имеющими ся фактическими данными.
Поэтому параллельный подход заключался в определении стоимости машиносмены автосамосвалов и их сменной производительности при последующем переходе к стоимости транспортной
Таблица. Годовые затраты на эксплуатацию автосамосвалов
№ Элементы затрат Ед. изм. БєлАЗ-7З306 БелАЗ-7ЗШ БелАЗ-7555Д
1 Основной фонд з/пл Фонд на год тыс. руб. 1440 1440 1440
Начисление З8,5% тыс. руб. З69 З69 З69
2 Топливо г/100км 7З9 490 188
Грузооборот тыс. ткм. 8З24 З103 2319
Расход тонн 642 406 1З6
Цена 1 т. руб. 18000 18000 18000
Затраты по топливу тыс. руб. 11ЗЗ8 7306 280З
3 Смазочные % от тонн % 4 4 4
Расход тонн 22 14 З
Цена 1 т руб. 200000 200000 200000
Затраты тыс. руб. 449З 2841 1091
4 Автошина (GoodYear) Норма пробега тыс. км 110 110 110
Цена 1 колеса, тыс руб. 490 2З6 120
Общий пробег тыс. км 8З 83 83
Кол-во колес Затраты тыс. руб. З 2260 З 11З7 З З42
З Амортизация Норм. срок службы лет 9 9 9
Затраты тыс. руб. 4023 2429 937
6 Затраты на ТО и ТР тыс. руб. 1072 631 167
Всего 2З417 16814 84З7
Стоимость машиносмены, тыс. руб./см. 3З 22 10
Примечание: годовой пробег 83-85 тыс. км
работы.
Основные элементы затрат на эксплуатацию автотранспорта включают в себя заработную плату с начислениями, затраты на горючее, смазочные материалы, автошины и амортизацию. Для построения экономико-математической модели технических и экономических показателей экскаваторно-автомобильного комплекса в части транспортного звена использованы данные о фак-
тической заработной плате, существующие нормативы расхода горюче-смазочных материалов, автомобильных шин, запасных частей и норм амортизационных отчислений исходя из стоимости автосамосвала при нормативном сроке эксплуатации.
Годовые затраты по данным на эксплуатацию автосамосвалов 2009 г. и соответствующие стоимости машиносмен различных типоразмеров автосамосвалов на вскрышных работах, представлены в таблице.
Стоимость машиносмены (Смс , руб./смену) в зависимости от грузоподъемности автосамосвала (О , т) аппроксимирована параболической функцией вида
Смс=0. 148 Оа+2.555, (К =0.998) (2)
Производительность автосамосвалов рассчитывалась по методике и компьютерной программой, которые разработаны кафедрой открытых горных работ КузГТУ в рамках выполненной в 2009 г. научно-исследовательской работы. Расчеты выполнялись при оптимальном качественном и количественном составе экскаваторно-
автомобильного комплекса. Зависимость себестоимости грузоперевозки от дальности транспортирования автосамосвалами различной грузоподъемности показана на рис. 2
Коэффициенты а и Ь в формуле (1) не постоянны во времени, хотя бы по соображениям неустойчивости цен на нефтепродукты. Поэтому в практических условиях их целесообразно определять по фактическим значениям, которые имеют
место на разрезах. Вместе с тем, фактические данные, определенные по средним расстояниям транспортирования, имеют завышенные результаты (об этом уже сказано выше). Для возможности использования фактических данных необходимо ввести поправку, которая бы приводила в соответствие это расхождение. Не останавливаясь на деталях математического обоснования этой поправки, приведем расчетные формулы рассматриваемых коэффициентов в зависимости от средних фактических значений себестоимости (ссеб , руб./ткм.) и расстояния транспортирования £(км): Ь = СсеЬ /(1 + \.И) ■ (0.002& + 0.894) ;а=1.7Ь (3) На основании этих рассуждений стоимость транспортной работы определялась зависимости от расстояния транспортирования и грузоподъемности автосамосвалов в соответствии с (1), (3). В частности, в ценах 2009 г. для самосвалов БелАЗ-75306, БелАЗ-75131 и БелАЗ-7555 при теоретически возможных расстояниях транспортирования 1 - 7 км себестоимость транспортирования соответственно составляет 4,75 - 6,2 руб./ткм. и 2,15 -2,82 руб./ткм.
Рис. 2. Зависимость себестоимости грузоперевозки вскрыши от дальности транспортирования автосамосвалами различной грузоподъемности
□ Автор статьи:
Литвин Ярослав Олегович - зам. директора по производству разреза «Кедровский» УК «Кузбассразрезуголь» E-mail: ia_sys@mail.ru
