CC BY
38
ПРОБЛЕМЫ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ
№3, 2015 г.
УДК 622.684:621.879 + 622.271.3.06:658.527 "75'
Семенкин Александр Владимирович
младший научный сотрудник, Институт горного дела УрО РАН, 620075, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 58 e-mail: a.semenkin92@mail.ru
Semenkin Alexander V.
junior researcher, The Institute of Mining, UB RAS, 620075, Yekaterinburg, Mamin-Sibiryak st., 58 e-mail: a. semenkin92 @mail. ru
ИЗМЕНЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЗАТРАТ ПРИ РАЗРАБОТКЕ КАРЬЕРА С ПРИМЕНЕНИЕМ
ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНОГО КОМПЛЕКСА И КОМПЛЕКСА ЦИКЛИЧНО-ПОТОЧНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
MODIFICATION OF ESTIMATED COSTS CHANGES FOR THE DEVELOPMENT OF AN OPEN PIT EMPLOYING EXCAVATOR AND TRUCK COMPLEXES AND CYCLIC-FLOW-LINE TECHNOLOGY
Аннотация:
Статья посвящена исследованию изменения расчетных затрат при разработке карьера с применением экскаваторно-автомобильного комплекса (ЭАК) и циклично-поточной технологии (ЦПТ). На основе экономико-математических моделей произведены расчеты удельных эксплуатационных и капитальных затрат, по результатам которых определены тенденции изменения удельных затрат. Автор полагает, что полученные результаты и сделанные выводы помогут в дальнейшем определить рациональные условия применения комплексов ЦПТ.
Ключевые слова: карьер, комплекс циклично-поточной технологии, экскаваторно-автомобиль-ный комплекс
Abstract:
The article is devoted to studying estimated costs changes for an open pit development employing excavator and truck complexes (ETC) and cyclic-flow-line technology (CFLT). In terms of economic and mathematical models calculations of specific operating costs and capital outlays were performed as a result of which tendencies of modification specific costs changes are determined. The author supposes that the obtained results and conclusions will help to determine rational conditions of the cyclic-flow-line technology complexes application in the future.
Key words: an open pit, cyclic-flow-line technology complex, excavator and truck complex
Выполненные ранее научно-исследовательские и проектные работы, а также основанные на частных примерах сведения по эффективности применения того или иного оборудования в комплексах ЦПТ не позволяют достаточно обоснованно оценить рациональные условия их использования в карьерах. Поэтому целью данного исследования является установление изменения удельных затрат в зависимости от годовой производительности карьера и высоты подъема скальной горной массы при использовании комплексов ЭАК и ЦПТ с традиционным ленточным конвейером для определения в дальнейшем рациональных условий применения комплексов ЦПТ.
Для расчета затрат и выбора оборудования ЭАК за основу принята экономико-математическая модель, изложенная в [1]. По рекомендации А.А. Кулешова выбор грузоподъемности автосамосвала производится по массовому модулю 3 < = ^ < 6, где Чзг грузоподъемность автосамосвала, цэ- масса породы в ковше экскаватора. Допустимо соотношение < дв = ^а/цэ < 9 [2], которое позволяет рассматривать больше вариантов для выбора оборудования. Для расчета затрат и выбора оборудования комплекса ЦПТ за основу взята экономико-математическая модель, изложенная в [3].
По принятым экономико-математическим моделям были проведены расчеты при годовой производительности карьера 5, 10, 20, 30 млн.т/г и высоте подъема скальной
Сетевое периодическое научное издание
59
ПРОБЛЕМЫ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ
№3, 2015 г.
горной массы 100, 200, 300, 400, 500, 600 м. Результаты расчетов, представленных в табл. 1 - 3, произведены в ценах на 1 января 1998 года. Для дальнейшего анализа затраты переведены в относительные единицы. Это дает возможность ориентироваться в затратах текущего времени с допущением, что они увеличиваются по всем статьям расходов пропорционально с одним коэффициентом удорожания. При переводе общих затрат по отдельным статьям расходов в относительные единицы за 100 % приняты общие капитальные затраты при разработке скальных вскрышных пород с применением ЭАК при высоте подъема горной массы 100 м и производительности карьера 5 млн.т/год. При переводе удельных затрат в относительные единицы за 100 % приняты капитальные удельные затраты при разработке скальных вскрышных пород для вышеупомянутого варианта.
При использовании комплекса ЦПТ для транспортирования скальной горной массы необходимо механическое дробление. Дробленую руду в карьерном дробильно-перегрузочном пункте (ДПП) конвейерами транспортируют на дробильно-обогатитель-ную фабрику (ДОФ) на стадию среднего дробления. При использовании ЭАК руда транспортируется на ДОФ на стадию крупного дробления. Поэтому расчет затрат с использованием ЭАК и ЦПТ при разработке руды проводился с учетом затрат на стадию крупного дробления в обоих случаях. При разработке скальных вскрышных пород затраты на дробление учитывались только при использовании комплекса ЦПТ.
По полученным результатам были построены графики (рис. 1 - 8) изменения относительных удельных затрат в зависимости от высоты подъема горной массы и годовой производительности карьера с использованием ЭАК при разработке скальных вскрышных пород и руды и с использованием комплекса ЦПТ с традиционным ленточным конвейером.
В результате исследования выявлена тенденция изменения относительных удельных капитальных затрат при использовании комплексов ЭАК и ЦПТ. Затраты увеличиваются с ростом высоты подъема горной массы и снижаются с ростом годовой производительности карьера. При использовании комплекса ЦПТ с ростом производительности от 5 до 30 млн.т/г они снижаются в 1,5 и 1,1 раз при высоте подъема горной массы 100 и 600 м, соответственно. При использовании ЭАК с ростом производительности от 5 до 30 млн.т/г относительные удельные капитальные затраты снижаются в 1,1 и 1,05 раз при тех же высотах подъема горной массы.
Такая же тенденция изменения повторяется для удельных эксплуатационных затрат при использовании комплексов ЭАК и ЦПТ. При использовании комплекса ЦПТ с ростом производительности от 5 до 30 млн.т/г они снижаются в 1,3 и 1,1 раз при высоте подъема горной массы 100 и 600 м, соответственно. При использовании ЭАК с ростом производительности от 5 до 30 млн.т/г относительные удельные эксплуатационные затраты снижаются в 1,1 раза при тех же высотах подъема горной массы.
Установлено, что разница между относительными удельными эксплуатационными затратами при применении комплексов ЭАК и ЦПТ с увеличением высоты подъема горной массы возрастает. Так, при годовой производительности карьера 5 млн.т/г с ростом высоты подъема горной массы от 100 до 600 м эта разница увеличивается в 7,6 раз, а при годовой производительности 30 млн.т/г с тем же увеличением высоты подъема горной массы эта разница становится больше в 4,9 раза.
Сетевое периодическое научное издание
60
Относительные затраты по статьям при разработке карьера с использованием ЭАК
Qг, млн.т/г Н, м Кд, % Эд, % Кэ, % Ээ, % Кгор, % Эгор, % Ка.с., % Эа.с., % Кобщ.в., % Эобщ.в., % Кобщ.р., % Эобщ.р^ %
5 100 18,3 4,9 23,9 11,6 0,4 0,1 76,1 56,6 100,0 68,2 118,31 73,04
200 18,3 4,9 23,9 11,6 1,6 0,2 98,5 78,2 122,4 89,8 140,71 94,66
300 18,3 4,9 23,9 11,6 3,7 0,4 121,4 96,9 145,3 108,4 163,64 113,29
400 18,3 4,9 23,9 11,6 6,5 0,7 143,5 121,0 167,4 132,5 185,76 137,41
500 18,3 4,9 23,9 11,6 10,2 1,0 170,0 142,7 193,9 154,3 212,24 159,13
600 18,3 4,9 23,9 11,6 14,7 1,5 195,4 164,2 219,3 175,8 237,62 180,63
10 100 36,6 9,5 47,8 23,1 0,4 0,1 130,2 107,2 178,0 130,3 214,58 139,81
200 36,6 9,5 47,8 23,1 1,6 0,2 169,4 149,1 217,2 172,2 253,83 181,74
300 36,6 9,5 47,8 23,1 3,7 0,4 212,3 190,5 260,1 213,6 296,74 223,09
400 36,6 9,5 47,8 23,1 6,5 0,7 257,6 235,3 305,4 258,4 342,03 267,94
500 36,6 9,5 47,8 23,1 10,2 1,0 297,7 274,0 345,5 297,1 382,16 306,60
600 36,6 9,4 47,8 23,1 14,7 1,5 341,5 315,5 389,3 338,7 425,88 348,11
20 100 54,9 14,2 103,5 50,1 0,4 0,1 238,3 208,3 341,9 258,4 396,80 272,56
200 54,9 14,1 103,5 50,1 1,6 0,2 318,9 293,7 422,5 343,7 477,39 357,86
300 73,3 18,7 103,5 50,1 3,7 0,4 394,1 372,4 497,6 422,4 570,90 441,14
400 73,3 18,7 103,5 50,1 6,5 0,7 479,1 460,3 582,6 510,4 655,90 529,10
500 73,3 18,7 103,5 50,1 10,2 1,0 555,0 539,5 658,6 589,6 731,81 608,26
600 73,3 18,6 103,5 50,1 14,7 1,5 636,4 622,6 739,9 672,7 813,15 691,27
30 100 75,1 18,8 98,4 47,7 0,5 0,5 438,8 317,4 537,2 365,0 612,33 383,83
200 75,1 18,8 98,4 47,7 2,0 2,0 589,4 458,0 687,8 505,7 762,90 524,43
300 75,1 18,7 98,4 47,7 4,6 4,6 724,7 561,2 823,2 608,9 898,28 627,58
400 75,1 18,7 98,4 47,7 8,2 8,2 877,3 690,9 975,8 738,5 1050,89 757,21
500 75,1 18,6 98,4 47,7 12,8 12,8 1022,6 813,3 1121,0 861,0 1196,16 879,64
600 75,1 18,6 98,4 47,7 18,4 18,4 1161,1 929,3 1259,5 977,0 1334,60 995,59
Примечание: Qг - годовая производительность карьера; Н - высота подъема горной массы; Кд - относительные капитальные затраты на стадию крупного дробления; Эд - относительные эксплуатационные затраты на стадию крупного дробления; Эгор - относительные эксплуатационные затраты на горно-подготовительные работы; Ээ - относительные эксплуатационные затраты на экскаваторное звено; Кэ - относительные капитальные затраты на экскаваторное звено; Кгор - относительные капитальные затраты на горно-подготовительные работы; Ка.с. - относительные капитальные затраты на автомобильный транспорт; Эа.с. - относительные эксплуатационные затраты на автомобильный транспорт; Кобщ.в. - относительные общие капитальные затраты на разработку вскрыши; Эобщ.в. - относительные общие эксплуатационные затраты на разработку вскрыши; Кобщ.р. - относительные общие капитальные затраты на разработку руды; Эобщр. - относительные общие эксплуатационные затраты на разработку руды
Относительные затраты по статьям при разработке карьера с использованием комплекса ЦПТ
Qг, млн.т/г Щ м Кдкк, сум, % Эдкк, сум., % Кгор,% Эгор, % Кэ, % Ээ, % Ка.с., % Эа.с., % Кобщ., % Эобщ., %
5 100 25,1 9,0 33,3 3,3 23,9 11,6 51,2 32,1 133,5 56,0
200 31,9 12,2 53,1 5,3 23,9 11,6 52,4 32,2 161,4 61,3
300 36,9 14,4 72,9 7,3 23,9 11,6 54,5 32,4 188,2 65,7
400 42,0 17,0 92,7 9,3 23,9 11,6 57,3 32,7 215,9 70,5
500 49,2 20,3 140,3 14,0 23,9 11,6 61,0 33,1 274,3 78,9
600 55,4 23,0 160,1 16,0 23,9 11,6 65,5 33,5 304,9 84,1
10 100 45,6 14,8 41,8 4,2 39,8 19,3 84,2 60,2 211,4 98,4
200 52,7 18,4 61,6 6,2 39,8 19,3 67,5 60,3 221,6 104,1
300 62,4 23,2 109,1 10,9 39,8 19,3 69,5 60,5 280,8 113,9
400 68,8 26,4 128,9 12,9 39,8 19,3 72,4 60,8 309,9 119,3
500 81,1 32,7 204,2 20,4 39,8 19,3 76,0 63,6 401,2 136,0
600 88,1 35,6 307,3 30,7 47,8 23,1 104,0 66,4 547,2 155,8
20 100 70,2 23,3 55,1 5,5 79,6 38,5 148,9 115,5 353,8 182,9
200 85,5 31,7 119,7 12,0 79,6 38,5 155,6 120,5 440,5 202,7
300 119,1 44,4 232,8 23,3 79,6 38,5 160,4 123,1 592,0 229,3
400 132,0 50,7 257,4 25,7 79,6 38,5 163,3 123,4 632,4 238,3
500 148,3 58,8 402,0 40,2 87,6 42,4 173,7 129,4 811,7 270,8
600 165,5 67,3 586,2 58,6 87,6 42,4 183,8 134,6 1023,1 302,9
30 100 94,3 30,6 99,3 9,9 76,5 37,1 281,1 182,5 551,3 349,5
200 114,2 42,0 172,6 17,3 87,5 42,4 290,5 188,0 664,7 289,6
300 136,2 54,3 291,8 29,2 87,5 42,4 300,9 193,6 816,4 319,4
400 156,5 65,1 457,1 45,7 87,5 42,4 313,6 200,2 1014,7 353,3
500 186,5 81,2 741,7 74,2 87,5 42,4 333,9 215,3 1349,6 413,1
600 211,7 93,9 1032,1 103,2 98,4 47,7 347,3 217,2 1689,6 462,0
Примечание: Qг - годовая производительность карьера; H - высота подъема горной массы; Кдкк - относительные капитальные затраты на дробильно-конвейерный комплекс; Эдкк - относительные эксплуатационные затраты на дробильно-конвейерный комплекс; Кгор - относительные капитальные затраты на горно-подготовительные работы; Эгор - относительные эксплуатационные затраты на горно-подготовительные работы; Кэ - относительные капитальные затраты на экскаваторное звено; Ээ - относительные эксплуатационные затраты на экскаваторное звено; Ка.с. - относительные капитальные затраты на автомобильный транспорт; Эа.с. - относительные эксплуатационные затраты на автомобильный транспорт; Кобщ— относительные общие капитальные затраты; Эобщ - относительные общие эксплуатационные затраты
Относительные удельные затраты при разработке карьера с использованием комплексов ЭАК и ЦПТ
Qг, млн.т/г Н, м Куд.в., % Эуд.в., % Куд.р., % Эуд.р^ % К№ % ^ %
5 100 100 68,2 118,8 72,9 133,9 56,1
200 122,4 90,6 141,2 95,3 161,8 61,4
300 145,9 108,7 164,1 113,6 188,7 65,9
400 167,9 132,9 186,2 137,8 216,5 70,7
500 194,5 154,7 212,9 159,5 275,1 79,2
600 219,9 176,2 238,2 181,2 305,6 84,4
10 100 89,2 65,3 107,5 70,1 106 49,3
200 108,9 86,4 127,3 91,2 111,1 52,1
300 130,5 107,1 148,8 111,9 140,8 57,1
400 153,2 129,5 171,5 134,4 155,3 59,8
500 173,2 148,9 191,6 153,8 201,2 68,2
600 195,2 169,8 213,5 174,6 274,4 78,1
20 100 85,6 64,8 99,5 68,4 88,7 45,9
200 105,9 86,1 119,6 89,8 110,5 50,8
300 124,7 105,9 143,1 110,6 148,4 57,4
400 146,1 128 164,5 132,6 158,6 59,8
500 165,1 147,8 183,5 152,5 203,4 67,9
600 185,5 168,6 203,9 173,3 256,5 75,9
30 100 89,8 61,1 102,4 64,1 92,1 43,5
200 114,9 84,5 127,5 87,6 111,1 48,4
300 137,5 101,8 150,1 104,9 136,5 53,4
400 163,1 123,4 175,6 126,6 169,5 59,1
500 187,3 143,9 199,9 147,1 225,5 69,1
600 210,5 163,3 223,1 166,4 282,4 77,2
Примечание: Qг - годовая производительность карьера; Н- высота подъема горной массы; Куд.в. - относительные капитальные удельные затраты на разработку вскрыши с использованием ЭАК; Эуд.в. - относительные эксплуатационные удельные затраты на разработку вскрыши с использованием ЭАК; Куд.р. - относительные капитальные удельные затраты на разработку руды с использованием ЭАК; Эуд.р. - относительные эксплуатационные удельные затраты на разработку руды с использованием ЭАК; Куд - относительные капитальные удельные затраты с использованием комплекса ЦПТ; Эуд -относительные эксплуатационные удельные затраты с использованием комплекса ЦПТ
350
100 200 300 400 500 600 Н, м
■Куд, при ЭАК
■ Эуд, при ЭАК
Куд, при комплексе ЦПТ
■Эуд, при комплексе ЦПТ
Рис. 1 - Изменение относительных удельных затрат при разработке вскрышных пород в зависимости от высоты подъема горной массы при годовой производительности карьера 5 млн.т/год
о х
300
250
200
? £ 150
100
50
О 100 200 300 400 500 600 Н, м
■Куд, при ЭАК
-Эуд, при ЭАК
Куд, при комплексе ЦПТ
■Эуд, при комплексе ЦПТ
Рис. 2 - Изменение относительных удельных затрат при разработке вскрышных пород в зависимости от высоты подъема горной массы при годовой производительности карьера 10 млн.т/год
Рис. 3 - Изменение относительных удельных затрат при разработке вскрышных пород в зависимости от высоты подъема горной массы при годовой производительности карьера 20 млн.т/год
Рис. 4 - Изменение относительных удельных затрат при разработке вскрышных пород в зависимости от высоты подъема горной массы при годовой производительности карьера 30 млн.т/год
О 100 200 300 400 500 600 Н, м
• КуД, при ЭАК
.Эуд, при ЭАК
Куд, при комплексе ЦПТ
■Эуд, при комплексе ЦПТ
Рис. 5 - Изменение относительных удельных затрат при разработке руды в зависимости от высоты подъема горной массы при годовой производительности карьера 5 млн.т/год
300
100 200 300 400 500 600 Н, м
■Куд, при ЭАК
■Эуд, при ЭАК
Куд, при комплексе ЦПТ
■Эуд, при комплексе ЦПТ
Рис. 6 - Изменение относительных удельных затрат при разработке руды в зависимости от высоты подъема горной массы при годовой производительности карьера 10 млн.т/год
Рис. 7 - Изменение относительных удельных затрат при разработке руды в зависимости от высоты подъема горной массы при годовой производительности карьера 20 млн.т/год
Рис. 8 - Изменение относительных удельных затрат при разработке руды в зависимости от высоты подъема горной массы при годовой производительности карьера 30 млн.т/год
( Tw// : ПРОБЛЕМЫ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ №3, 2015г.
Полученные результаты позволят в дальнейшем сравнивать варианты с использованием комплексов ЭАК и ЦПТ по затратам и определять их рациональные условия применения.
Литература
1. Кулешов А.А. Мощные экскаваторно-автомобильные комплексы карьеров /
A.А. Кулешов. - М.: Недра, 1980. - 317 с.
2. Смирнов В.П. Теория карьерного большегрузного автотранспорта /
B.П. Смирнов, Ю.В. Лель. - Екатеринбург: УрО РАН, 2002. - 355 с.
3. Кармаев Г.Д. Выбор горно-транспортного оборудования циклично-поточной технологии карьеров / Г.Д. Кармаев, А.В. Глебов. - Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2012. - 296 с.
4. Васильев М.В. Комбинированный транспорт на карьерах / М.В. Васильев. - М.: Недра, 1975. - 335 с.
5. Выбор вида карьерного транспорта (методика) / М.В. Васильев, В.Л. Яковлев и др. - М.: Недра, 1973. - 191 с.
Сетевое периодическое научное издание
66
