CC BY
44
© Е.В. Шибаев, Ж.А. Франкевич, 2011
УДК 622.271.4
Е.В. Шибаев, Ж.А. Франкевич
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ВЫБОРА ЭФФЕКТИВНЫХ ВАРИАНТОВ СООРУЖЕНИЯ КОММУНИКАЦИОННЫХ ТОННЕЛЕЙ
Приведена методика экономической оценки выбора эффективных вариантов сооружения коммуникационных тоннелей. Приведен экономический механизм выбора вариантов сооружения тоннелей, даны рекомендации по его использованию при проектировании подземных сооружений. Материал статьи рекомендуется для использования при подготовке студентов и проектировщиками подземных сооружений.
Ключевые слова: тоннель, ущерб, затраты, риски, модели, дисконт.
^Особенность подземных сооруже-^-^ний, в том числе коммуникационных тоннелей, заключается в выявлении, управлении и организации работ по их сооружению и поддержанию в течение длительного времени их эксплуатации. Проведенный анализ эксплуатации коллекторных тоннелей показывает, что за период их эксплуатации происходят частичные или полные отказы конструкции крепи коллекторов. Проведенные исследования показывают, что отказы имеют не детерминированный, а стохастический характер и возрастают с увеличением срока функционирования тоннелей (рис. 1). При этом темпы прироста количества поврежденных участков при эксплуатации тоннелей за пределами 40-летнего периода приводят к разрушению конструкции.
Проведенный анализ позволяет разделить весь период эксплуатации тоннелей на шесть зон риска: I - зона безрисковая; II - зона минимального риска; III
- зона допустимого риска; IV - зона критического риска; V - зона катастро-
фического риска; VI - зона разрушений (рис. 1). В результате установлено, что средства на капитальные и профилактические ремонты системы коммуникационных тоннелей необходимо выделять, начиная с момента ее перехода из зоны допустимого в зону критического риска, то есть с 15 года эксплуатации тоннелей до периода их окончательного закрытия. Таким образом, сложившаяся ранее идеология «безремонтного поддержания» горных выработок себя не оправдала. Ремонт профилактический или капитальный должен предусматриваться в период эксплуатации подземных сооружений.
Проведенные исследования по техническим отказам, возникающим в процессе функционирования тоннелей, позволяют принимать управленческие решения по поддержанию тоннелей за рассматриваемый период их жизнедеятельности. Однако исследования по техническим отказам не позволяют оценить величину экономических потерь от возникновения негативных событий. Для принятия обоснован-
ных решений произведена оценка и определена вероятность величины экономического ущерба в период эксплуатации коммуникационных тоннелей. На рис. 2 показана динамика изменения величины ущерба в зависимости от ожидаемого показателя риска.
Как видно из графика, через 25 лёт функционирования тоннелей величина ожидаемого ущерба будет равна остаточной стоимости тоннелей и за пределами этого периода необходима замена всей системы коммуникационных тоннелей. Графики, приведенные на рис. 1 и 2, показывают, что предельный срок функционирования системы коммуникационных тоннелей по техническим возможностям находится в зоне катастрофического риска. При этом период эксплуатации тоннелей может составить 35-40 лет.
С точки зрения экономической эффективности срок функционирования коммуникационных тоннелей составляет 25 лет, то есть на 10-15 лет меньше. Следовательно, оценку периода функционирования системы коммуникационных тоннелей необходимо производить по экономическим показателям, учитывающим изменение величины вероятного ущерба с увеличением сроков эксплуатации тоннелей.
Таким образом, с учетом проведенных исследований по поддержанию коммуникационных тоннелей величину формирующихся доходов и расходов в период их эксплуатации (ДЭ) можно представить в виде формулы:
Динамика надекности систем коллектора
Рис. 1. Оценка динамики надежности функционирования системы коллекторных тоннелей в период их эксплуатации
&
, (1)
крі
где Ц, — цена единицы транспортировки ресурсов, руб.; С1 — себестоимость транспортировки единицы ресурсов, руб.; QTt -годовая пропускная способность тоннелей, ед.; КН - коэффициент, учитывающий снижение прибыли, с учетом налога на прибыль 20% (КН = 0,80); Ост1 — остаточная стоимость основных фондов, руб.; Л1 — величина амортизационных отчислений на восстановление основных фондов, руб.; Skpt - годовые затраты на поддержание тоннелей, руб.; (, = К + 1;Т) — период эксплуатации коммуникационных тоннелей, лет; (, = 15; Т)
- период выделения затрат на поддержание коммуникационных тоннелей, лет; Е - принятая величина нормы дисконта, годовая.
В предлагаемой экономико-математической модели предусматривается третья
г—К+\
і—15
9.00
8.001
7.00
6.00 £ 5,00 й 4,00
О.
1 3,00 2,00 1,00 0,00, -1,00
у = 0, Ю35Х2 + 0, 0842х - 0,2 518
Я2 = 0, )8Э5
І 1 0 1 5 2 0 2 5 3 со о 5 4
Годы
-Остаточная стоимость
“Ожидаемая величина ущерба
Сущерб =[(Ц-Ср) ^ + Sk + Sэк ] Рот, (2)
где Ц - цена транспортировки единицы ресурсов по тоннелю, руб./ед.; Ср - издержки по транспортировке единицы ресурсов, руб./ед.; ц - уменьшение объемов транспортировки ресурсов при на-
дующий вид:
IЦ о, *(
Рис. 2. Влияние экономических рисков на период функционирования системы коллекторных тоннелей
составляющая - вероятность возникновения дополнительных затрат в процессе эксплуатации коллекторных тоннелей. Специфика геотехнологических условий функционирования коммуникационных тоннелей заключается во взаимодействии горного массива и крепи тоннеля, которая в процессе эксплуатации подземного сооружения приводит к его частичному или полному разрушению. Следовательно, возникают специфические риски, характерные для подземных сооружений, которые необходимо учитывать в модели как вероятность экономического ущерба, связанного с ликвидацией негативных последствий от разрушения тоннеля. Величина ожидаемого экономического ущерба от отказов в системе коммуникационных тоннелей может быть определена как:
ступлении отказа, ед./лет, мес.; tвос - период восстановления тоннеля, лет, мес.; Sвос -затраты на восстановление тоннеля, руб.; Sk — компенсационные выплаты предприятиям, у которых ухудшились экономические показатели, руб.; Sэк - плата, возмещающая экологичес-кий ущерб, руб.; Рот - вероятность наступления от-каза, доли ед.
С учетом изложенного экономикоматематическая модель оценки ожидаемого экономического эффекта по рассматриваемым вариантам сооружения городских коммуникационных тоннелей имеет сле-
Э, =■
х I Гь, + гк„
Т (К
+1
і=о
стрі,
+ К
)х кпер, ]-ир?, )
(1+Е)?
^ (Ц ~С,) х0, х КН + 0ст , +
"і
(1+Е) Ы (1+Е)‘
|^( Ц, Ср, ) + ^восо + ^к, + ^эк,] Рот,
где (і=
(і = 0Т)
(1+Е1
период осуществления капитальных вложе-
первоначальных ний, лет.
Условия ограничений:
1- ?св - ?зак, срок сдачи тоннелей в эксплуатацию должен быть меньше или равным сроку сооружения объекта, установленному по договору с заказчиком;
2- 3ф - З^ уровень фактических затрат на сооружение коммуникационных тоннелей должен быть меньше или рав-
+
і=К+1
і=К+1
ным уровню затрат, установленному по договору с заказчиком;
3. ^проект ^(0,1 - 0,!5) ^с^ сТОИМос1Ъ проектных работ не должна превышать 10
- 15% от стоимости строительства тоннелей;
Рис. 3. Механизм оценки и выбора экономически эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей
ных тоннелей не должна превышать установленного уровня затрат; срок сдачи тоннелей в эксплуатацию не должен превышать срок их сооружения, установленный по договору с заказчиком. На следующем этапе оценивается ожидаемый экономический эффект по вариантам сооружения коммуникационных тоннелей, отвечающим первому ограничению. Из вариантов, отвечающих установленным ограничениям экономию-математической модели, выбирается вариант с максимальной величиной экономического эффекта. Разработанный механизм позволяет на основе предложенной экономической оценки и системы ограничений осуществить выбор конкурентоспособного, экономически эффективного варианта сооружения коммуникационных тоннелей, обеспечивающего получение максимального экономического эффекта, птш
— Коротко об авторах ------------------------------
Шибаев Е.В. - профессор, доктор технических наук, Франкевич Ж. А. - доцент, кандидат экономических наук Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СИРОТА Совершенствование геоэлектриче-
Дмитрий ского метода прогноза зон концентрации напряжений и разрушения 25.00.16 к.т.н.
4. £кр < Кстр, затраты на ремонт
коммуникационных тоннелей не должны превышать затрат на их строительство;
5. (t = 15; Т), затраты на поддержание
коммуникационных тоннелей должны выделяться не позднее 15-го года их функционирования;
6. Эф > 0 , ожидаемый экономический эффект по рассматриваемым вариантам должен быть положительным.
Предложенный в работе алгоритм предварительного выбора вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей и разработанная экономикоматематическая модель легли в основу механизма оценки и выбора экономически эффективных вариантов сооружения городских коммуникационных тоннелей (рис. 3). Первый отбор вариантов производится на основе ограничений: величина фактических затрат на сооружение ком-муникацион-
Юрьевич угольных пластов по измерениям по-
ля на земной поверхности
