CC BY
46
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 519_256.6222
НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАРЬЕРОВ
, С. В. Корни л коп, К). И. Лель, А. Д. Стариков, Ю. В. Тер схима,
В статье »а основе линейной стратегии проектирования в отличие от обшепринктиП циклической предлагается нови Л метод оптимизации, особенность которого состоит в том, что техникл-жшимичезд»-му сравнению подлежат не отдельные илраметрь карьера щи модели горного оборудования, л их м мп-лексы, сформированные пп технологическим условиям. Варианты кмшлексов подвергаются экономн-чеекпл оценке на базе пришлых « современной практике финансировании производства крнтернса Ч;'1Д и лр.. рассчитанных методом потока денег (cash flow). Установлено, что при прооедешш долгосрочны* (стратегических) расчетов на Нрсдпроектиых стадиях необходимо отпавагкпредпочтение xteptегичесхо-му критерию, обладающему бачыиоп чувствительностью по сравнению с экономическими. 11рнвелмш примеры реализации разработанного метода для установления экономически целесообразных паромет* ров открытой разрабо1хи Курмановского месторождения Хроынтовых рул н обосновании оптимальной глубины переходе на тоннельное вскрыше глубоких горизонтов Костомукшского карьера.
Кяюч&гыеcioeir. комплексный подход, оптимизация, метох экономическая оценка
Л new method of optimization is suggested, the peculiarity of which isin lite fact that not separate panunrtm of qunrry or models of mining equipment arc subjected to technical-economic comparison hui their completes, being formed according to technological conditions. Variants of complexes ore subjected to economic assessment on the basis of criteria adopted in modem practice ofproduction financing calculated by a method of cash f n\s It is established that while canying out long-term (strategic) calculntions at рге-dcsigning stages it is necessary to give preference to energy criterion, possessing high sensitivity in comparison with economic ones. Examples are given for application of a developed method in establishing of economically expedient parameters оГорсг cut mining of Kunnanovsky deposit of chrome ores and substantiating optimal depth of passing onto tunnel development of deep horizons of Kostomukshsky quarry,
Key words, complexes of quarry, optimization, method, economic one*.
В. С. Хохряков
Начавшееся в 1930-е годи крупномасштабное дня тех лет проектирование строительства новых карьеров потребовало теоретических обоснований, которые ограничивались, однако, в основном лишь залзчами определения конечной глубины открытой разработки Теории проектирования карьеров как раздели в горной науке и в учебниках не было.
Основные положения современной теории проектирования карьеров были заложены еще
в 1950-1960-е годы и трудах В В Ижевского н А. И. Арсентьева [1.6. 7]. При этом в практике сложилась определенная последователь-иость решения тдач. составляющих существо проекта карьера, согласно которой вначале определяются границы карьера, прежде ьсе-IX» конечная глубина и положение вскрываю-шнх выработок к концу его отработки, зигем последовательно устанавливается производственная мощность предприятия и решаются
Друпгё технологические 1алачм инженерного обеспечения горного производств 11ри этом все технико-экономические показатели устанавливались ни так называемый расчетный im характеризующий, как правило, выход карьера на проектную производительность или близкий к нему
В отличие от существовавшею тогда статического полхода, позднее был предложен, а затем развит динамический подход, при котором карьер рассматривался, т. е проектировался и рассчитывался развивающимся i1 течение всего периода эксплуатации В технологической части проекта зтот подход реа-лизооывался путем горно-геометрического анализа карьерного поля в установ ленных границах разработки, который стал важнейшей часгыо проектов п части обоснования производственной мощности предприятий по полезному ископаемому и вскрыше.
I lee коль ко позднее динамический ПОДХОД получил развитие и оформление благодари его* имосткому учету фактора времени, г е. количественному сопоставлению разновременных tarpar и доходов на протяжении всего срока эксплуатации карьера 1111 или ни период отработки, не превышающий 20 лот. Затем теория проектирования карьеров дополнялась математическим моделированием месторождении и горных работ, теорией транспортных систем 1151. методиками САПР и другими »опросами.
В рамках сформировавшейся парадигмы йЫ работал с л практический алгоритм решении задач горной части проекта карьера, была создана серия учебников и научных Трудов, составлены учебные планы подготовки горных инженеров и др. Такой подход а основных своих чертах сохранился до koihw XX века и характеризуется прежде всего ц неличным, итеративным процессом принятия и уточнения решений, поскольку главные параметры открытой разработки (глубина, производитель-ность. срок отработки, погашаемые запасы, общая схема размещения объектоэ предприятии) взаимозависимы (10, 12).
Отработанный порялок соответствовал практике государственного финансирования горной промышленности и просктых организаций, принятым критериям опенки технических решений, в особенности chic и потому, что риск инвестировании строптсльстга горнодо-
I > 82 ~
бывающих предприятий принимало на себя государство.
Вместе с тем но мерс накопления опыта проектирования и анализа степени соотвез ствия реальным показателей триых. работ принятым проектным решениям в научной литературе стали высказываться предложения о совершенствовании теории проектирования. о необходимости новьх подходов [2,9.12.141,
Изменившиеся в 90-х юдах экономические и организационные условия горного тцк>-нзводстна, в частност появление новых директивных документов (СП 11-101-95. СНиП 11-01-95, Мелодические рекомендации поонсп-ке эффективности инвестиционных принтов н их отбору для фниапенрования. М.. 1994 и пр.) и прежде всего переход к новым формам финансирования проектирования и производства, существенно изменили условия проектирования и требования к проектам. Это, и свою очередь, привело к необходимости пересмотра многих положений Теории и подходов к проектированию карьеров, особенно я части методов пыбора оборудования, оптимизации параметров карьера, экономических сценок технических решений и др.
Поскольку массовое проектирование строительства новых крупных карьеров в основном прекратилось, эти новые требования наиболее отчетливо проявились в приложении к малым карьерам, проектирование которых в настоящее время осуществляется по инициативе частных лиц или акционерных обществ с жесткими требованиями к обоснованию размеров ннвестниий н сроков разрьботки тсхнн-ко-экот юмических обоснований, бизнес-планов, ходатайств о намерениях инвестирования и пр. При этом все расчеты, как правило, должны быть многовариаитнымн, особеатно на пред-проектных стадиях инвест ицнонного замысла, выбора общей етр.тгетн и очередности развития и строшслютва предприятия.
В статье в качестве ОДНОГО из теоретических положений предлагается включить в теорию проектирования новый порядок оптимизации славных параметров карьера- конечной щубины и производственной мощности.
Как это уже отмечено выше, традиционный порядок проектирования предусматривает последовательное пошаговое решение этой
На первом шаге рассматриваются ¿алилиты конечной глубины карьера Я. про-сводится их технико-экономическая опенка. ! результате которой находится оптимальное авачеиие Н^, затем в выбранных границах го осматриваются варианты производственной •юшяоети карьера А. и о результате тсхнмк> ^?номичсскнх расчетов принимается оптимальное значение .-1 на основании которого доссчшывасгся срок агработки карьера Т.
Полученные при этом параметры • I строго говоря, нельзя пртнать оптн-нальными. При этом полхолс лля достаточно ^основанных результатов уже на I -м ШйГс необходимо было бы в каждом оцениваемом варианте глубины принимать несколько вирн-«нтов Л, т е. осуществлять оптимизацию з комплексе. Другими словами, целы« оолж-ни быть па оптимизация о/пдичьпых параметров. а оптимизация их тиимоишисо-ЧЫХ сочетаний.
Оптимальный комплекс. отвечающий нр»»-нигым критериям и лаюшин наибольший экономический эффект; будет представлять несколько параметров, каждый из которых, ее: и его рассматривать отдельно, не обязательно может быгь оптимальным, но совокупность сочетаний этих параметров является Наилучшей. В разных задачах те или иные параметры могут быть искомыми или могут быть даннымн и приняты в качестве ограничений. В качестве примеров методики расчетов для условий крутопадающих месторождений могут быть приведены следующие задачи.
Для установления экономически целесообразных параметров открытой разработки Курманонского месторождения хромктовь х руд на стадии разработки конкурсных технико-экономических показателей производилась оценка календарных графиков ведения горпь х
работ, соответствующих нескольким вариантам глубины карьера. Перед юрио-геомстри-ческими расчетами предварительно приняты ориентировочные значения конструктивных утоп погашения нерабочих боргов (37-5*'°), которые были распространены на все последовательно оцененные варианты глубины разработки.
11српоначально была оценена предельная глубина карьера, обеспечивающая полное погашение выставленных на конкурс запасов (табл. I) Производительность по вскрыше и динамика текущих коэффициентов вскрыши лля КАЖДОГО нз Последовательно рассмотренных вариантов установлена на основании хор-но-гсомстрического анализа карьерного «юля. Критериями для оценки приняты максимум чистого дисконтированного дохода и сроки (минимальные)окупаемости инвестиций (* Удельныеэкономические показатели разработки были приняты по аналогичным железорудным карьерам, поскольку разработка хромитов в данном регионе давно не велась. Результаты расчетов приведены в табл. I
Из приведенных данных следует, что при наибольшей глубине и интенсивности ведении горных работ разработка месторождения убыточна из-за чрезмерно высоких текущих коэффициентов вскрыши, резко ухудшающих экономику добычи. При сокращении скорости понижения горных работ и. соответственно, снижении производительности карьера по руд с до 300 тыс т/год, а также сокращении предельной глубины разработки до 66 м эксплуатация месторождения становится весьма |ф» фсктианой. Вместе с тем, как это следует нз табл I, предельная безубыточная глубина разработки может достигать 126 м. обеспечивая при этом наибольший объем погашаемых запасов.
Глубина, м л*. *»*•' лег Г^аст ШВ1Ы У,. ы/гол ЧАД. май доля. 7«. лет
186 550 10.9 10,0 1,5 3.2 18-21 -15,7 >
550 6,0 6,5 13 18-21 -п.о •в
126 450 5.1 8,0 КО 0,7 16-18 - 4.5 »
300 2,25 11,0 1,0 0.7 10-11 0.5 6.5
106 300 1,50 10,0 1.0 0,7 10-11 5,8 6,С
66 300 0.8 7.0 1.0 0,7 10-11 9.1 з.с
Таблица I
Техннко-жпнпмнчсскос обоснован не производительности и границ карира
Рис.!. Плои, продольная и поперечная проекциизаяежеЛ и объемная модель Курчановского месторождения при бортовом содержали» Сг,0, Ю %
Рис.2. Объемное представ; сине, план, поперечная и продольная проекции но одному шнариаитоя предельны * грхинц карьера
Впоследствии Курмкновское честорож-теиие было доразвсдано. уточнены границы рудных тел и осуществлено распределение в них хромшиинелидов, новому возникли задача обоснования рациональных параметров открытой разработки на стадии утверждения ТЭО временных разведочных кондиций. Объемное представление уточненных границ рудных тел приведено на рис. 1.
При обосновании временных разведочных кондиций использовался ранее ai |робнроваШ1ЫЙ подход. Производительность по хром НТО вой руде определена исходя из заданного заказчиком годового производства концентрата с учетом среднего содержания Сг.О (12,98; 16.31 ; 21,35 %) в добываемых рудах по вариантам бортового содержания Возможные варианты конечной глубины отработки генерировались методом объемною компьютерного моделирования с использованием упрощенных твердотельных аналитических моделей предельных границ карьера с результирующими углами наклона 37-391 (рис. 2).
Производительность карьера по вскрыше определялась укрунненно. по вычисленному в результате моделирования среднему коэффициенту вскрыши, что для предварительной стадии расчетов допустимо.
Экономическая оценка полученных вариантов календарных графиков отработки карьера в различных пар пат а а сим лубки ы и для различных вариантов бортовою содержания Сг30< приведена в тпбл 2.
Данные табл. 2 свидетельствую! о том, что обоснованные ранее границы разработки в целом соответствуют уточненным геологическим данным, поскольку установленная экономически эффективная глубина разрдоот-ки составила 52 м. a бортовое содержание Cr.Oj 10 % может быть рекомендовано для дальнейшего подсчета запасов.
В свою очередь, оперативный расчет чистого дисконтированною дохода в лн.шогонс
варьировании коэффинпопа лнешмгшром имя oí 10 до 40 %, косвенно характеризующего экономический риск реализации оцениваемых решений, показал, что в оцениваемых горно-геологических условиях разработки принятая глубина разработки является предельной Во всех случаях при увеличении глубины карьера до 76 м чистый дисконтированный доход
становится отрицательным,«« том числе при бортовом содержании Сг,0, ~ 15 % и I 40 %. Дальнейшие летальные экономические {мече-па подтвердили правомерность примененной методики.
Приведенные примеры показывают, что основными особенностями предлагаемого метода предпроекгиой оценки главных нард-метров открытой разработки являются использование упрощенных моделей предельных котгтуров карьера, обеспечивающих устойчивость бортов и ориентировочно уч1ггивакчннх возможность размещения на них транспортных берм ;< берм очистки, применение укрупненных горно-геометрических расчетов при обосновании календарного графика разработки или расчет производительности по вскрыше на основании вычисленного среднего ко-эффнцнента вскрыши применение при экономической оценке удельных стоимостных показателей. принятых по достигнутым показателям Ведения горных работ в аналогичных условиях. Для сокращения рассматриваемых вариантокн целенаправленного поиска рациональной) соотношения искомых параметров открытой разработки рекомендуется начинать их совокуинуюоиенку с наибольшей глубины карьера, соответствующей нижней Гранине разведанных Запасов. В этом случае обитая стратегия получения оптимальных решений становитс* не цикличной, а линейной.
Изложенное указывает на то. что в зависимости от горнотехнических и экономических условий, а также требований инвестора в практике могут оказаться тик требованными задачи с различными сочетаниями параметров. подлежащих определению, с разными показателями ИСХОДНЫХ Двины» и критериев оценки, среди которых наиболее распространены следующие:
1 Определить производственную мощность А, глубину И1 и размеры карьера 1МВ. обеспечиьаюшнс в комплексе достижение максимального дохода, если запасы месторождения ¿условно неограниченны, л заданными являются урок эксплуатации карьера /', величина капп «ловложений А" и срок окупаемости/ .
2 Определить требуемый объем капитальных вложений А' и глубину карьера У/. если одш ы производственная мощность Л. срок окупаемости <
Таблица2
Роульпты тслинкжиашпмнчесмн! ицсюм »ффеьтнпноет рациГкпкп К>рмииопскии» МСсгорШсини хромнтонмх рул
Показатель Значения по вариантам
I лубина отработки, м........... 12 28 36 40 52 76 100
Бортоеое содержание - 5 %
Срок оценки, лет................. 6 9 10 10 12 14 17
Инвестиции, всего, млн руб... 16,92 19,285 22,378 23,74 34.298 63,226 71,645
ЧДД при Е = 20 % млн руб.... 32,1 40,0 37,1 35,4 30.0 -15.4 -50.6
ВИД %............................ >40 >40 33,23 2,66 29,40 2.49 18,08 1.87 < 10 < 10
ИД, сд.............................. 2.90 3,08 1 0.76 0.29
Срок окупаемости инвестиция, I л л 2 2 8
Бортонос содержание — К) %
Срок оценки, лет ............... 5 6 7 8 10 12 13
Инвесгицнн. всего, м.ж руб... 19.291 21,991 22,249 22,360 22,638 38.281 66316
ЧДД. май руб.:
тон Е=* 10% . 37,8 143 3.4 -15.7
20%------------------- 28.3 31,7 35,5 373 41,1
30%.____ 22,9 24.0 25,9 26,7 28.2 — —
•Ю % .. 18,8 38.80 18,3 33.52 19,2 35,45 19,6 36,11 19,9 36,70
пнд%..„.................................. <10 <10
ИДед............................. 2.47 1 2,44 1 2,60 1 2,67 1 2,82 138 4 0,76 7
Срок окупаем осп« инвестиций, лет...........................
Портовое содержание -15%
Срок оценки, лет................ 4 6 6 6 6 7 7
Инвестиции, всего, млн руб. 17,870 18,540 19.961 20.606 22,484 27,247 58,411
ЧДД, млн руб.:
при Е = 20 %.............. 28,5 38,8 37,5 36.9 35.1 30,1 -15,6
30%.................... 20,4 24,8 23,2 223 20,4 — —
ВНД.%...................................... >40 >40 >40 >40 36.53 23,17 <10
ИД сд............................ 2,60 1 3.10 1 2,88 1 2,79 1 2,56 1 2,11 2 0,73 5
Срок окупаемости инвестиций, лег...........................
3 Определи п. производственную мощ-ипсть I, срок эксплуатации Т, СС.1И задан.! глубина карьера //. запасы в контуре карьера предельно допустимые капиталовложения К и срок окупаемости /в.
1 Успшовтт. рациональное сочетание производительности карьера по руде и вскры-
ше .4^, V и глубины разработки // . обеспечивающие наилучшие сроки окупаемости вложении и дисктггированный доход.
5 Обосновать допустимую (необходимую) глубину разведки месторождения, обеспечивающую ею эффективную экеилуагашт-и финансовый риск принятия решений и пр.
В обшем виде все перечисленные н ару-i не задами такого класса могут быть ianj»саны в виде соотношения
üpi (/У,, ,1, Г, Z, Kv /,...) -> ЩД^ (I)
Предлагаемый метод оптимизации сочетания параметров наиболее применим на первоначальных зтинй.ч освоения месторождений и предназначается дли проведения приближенных экономических расчетов, позволяющих онера гивно определять основные параметры будущего карьера, предварительно оценив ис-лосообразность олояссних средств, в том ч»;с-лс на Приобретение нрава собственности, на проведение дополнительной геологической разведки н технологических испытаний зля определения качества товарной продукции и цены будущего объекта и др.
Па предпроектной стадии к методике тсх-ниюокоиомичсскнхобоснований и отлили.за-иии параметров карьеров предъявляются следующие требования:
I Расчеты, в отличие от обычного смет-но-техиатогичсского проектирования, должны, как пришло, по требоватпо инвестора выполняться о кратчайшие сроки (деемткн Д1ЮЙ. a не месяцев). Пели раньше подобные вопросы решались на оснояе проектных проработок. выполнение коюрых занимало нес колике месяцев, го в условиях динамичной котткурги-тной ситуации обоснование требуется выпэл-ннть быстро, иногда в течение нескольких дней. Поэтому время на принятие решений по многим вопросам, связанным с необходнмэс-тыо вложения значительных затрат, например на приобретение лицензий, доразведку месторождения. прмобрстение нового оборудовали, оказывается сильно ограниченным
2. Оценке должно подвергаться достаточно большое количество возможных вариан.ов для расширения диапазона разных значений оцениваемых Параметров и фаннчпых условий, чго позволяет при отсутствии достаточно достоверных ИСХОДНЫХ .шнных повысить обоснованность выводов и рекомендаций
3. Экономические расчел а могут быть хотя и приближенными, но достоверными, г. е. опираться lia реальные иены, нормативы платежей« учитывать правовые требования и. кроме того, должны учигывать динамическую
картину процесса реализации с указанием ежегодных расходов и доходов по всем пилам основных затрат за длительный период времени или за весь срок действия оцениваемого объекта. Все расчеты требуется выпот, нить, как правило, в нескольких вариантах дли разных знамений исходных данных
Последнее требование обусловливает необходимость повышения надежности исходных экономических показателей, поскольку поиск и обоснование аналогов в настоящее время затруднен - текущие затраты препнри-ятнй являются данными служебного пользования. Поэтому все большую актуальность имеют методики расчета, основанные из использовании многофшглэрных корреляционных моделей [12].
При обосновании стратегии ВГОКа по развитию горнорудной базы НТМК до 2025 г и прогнозе удельных текущих запрет на откры* тук» разработку были использованы упрощенные корреляционные зависимости. рекоменду-емые для прелнроектных экспресс-оценок Горным бюро США [5] Использованиетпкой методики при прогнозировании себесточмос-11« открытой добычи, па наш взгляд, рационально. гак кпк она позволяет учесть в себестоимости добычи налот и, относимые на текущие затраты, а действующая в нашей стране система налогообложения близка к американской по доле налогов (около 37 %). Кроме того, методика, в отличие от известных отечественных. напрямую учитывает расстояние транспортирования руды по поверхности (табл, 3) Для обоснования допустимости испачыо-ваиня методики Горного бюро нами приведено сопоставление с факпотескнми показателями работы карьироп ВГОКа, результаты которого свидетельствуют о том. что погрешность расчетов не превосходит 10-12 %. что для прогнозирования на длительный интервал времени вполне допустимо
Методика горного бюро США откорректирована примешпелмю к условиям российских карьеров небольшой производительности и реализована в виде следующих коррстяцн-онных соотношений < додл/т):
К » 15.05/1"°<»1<>»1- (2) С-3.15Л**тк}'»ихх*-, (3)
Габлшш 3
Расчетные длнш ас дю техипкдокономическоМ опенки нарван п>в открыто!! рсирзгботкн поддержании рутой базы В ГОК
Объект разработки Производительность по руде, тыс т/год Средний коэффициент ВОфЫ-шн, ьгАт Расетонивс транспорта-рованмя руды, км Суточная производительность по горной массе, т Себестоимость добычи 1 труды, долп/т
Естюиинскис отвалы.......... 200,0 0 2,5 560 4,13
Медморудяткжнн карьер....... 50,0 3,0 4.5 1316 731
Главный карьер................. 180,0 2.0 6.0 1008 6,83
Лагерное месторождение...... 350 3.8 8,0 11412 3,60
Выйское месторождение....... 300,0 3,1 3.0 8134 3,57
200,0 1.9 23 3540 3.98
Северный участох ГБРУ...... 400,0 V 7709 3,03
500,0 23 11,0 10420 3,03
Осоки некий карьер............ 600,0 3.5 и.о 18151 2,98
Валуеэская аномалия.......... 160.0 13 9,5 2080 4,52
1Д.сЛ производительность по полезному ископаемому, млн гУгол; к[г - величина срепие-го коэффициента вскрыши,т/г, (. - далмость транспортирования горной массы, км.
Ее применение позволяет■оперативно рассчитать основные удельные экономические
Показатели на предварительной стадии оценки месторождения с погрешностью не более 8-9 %. При необходимости можно проанализировать структуру себестоимости по статьям затрат, для чего имеются соответствующие зависимости (табл. 4).
Гоблина4
Заанснмостн вггргг ог определяющих факторов
Вил затрет Удиышв КДЛ!ГГ1ЛЬКЫС "итрети на 1 т годовоЬ лроюподствеиной мощности по руле. долл. Экишулииминныс шрдш на добычу 1 т руды, долг,
'Заработная плата......... Оборудование............ Сталь...................... Горючесмазочные материалы............... Взрывчатые материалы Пневматические шита Прочие затраты.......... Налог на продажу....... Кю = К, = 0.23 АГ^К^Р" Кт= 0¿ХА+^К?* =0,13 Кщ = О&А^К?™!?^ К = !,08А'§°'4"/-007? 0,53А*.М701ОМО Се = 0,04А'.ОЯ" Свм = 0>22Л"о,тЯ'в0>54 С„ =0,07 Л+^К?"
При продолжительности периода оптимн-мшш, превышающей 20-25 лет, и высоком «ровне ставки процента отдаленные платежи оказывают незначительное влияние на величину чистого приведенного дохода. Вследствие этого различные по продолжительности периодов отдачи варианты оказываются практически равноценными по конечному экономическому эффекту. Вместе с тем при проектировании довольно часто возникает необходимость проведения долгосрочных технике-экономических расчетов с длительностью расчетного периода вплоть до полного срока отработки месторождения 130-40 лет и более». Такие расчеты характерны для выбора и оптимизации параметров транспортных с»н етсм глубоких карьеров, установления котт-лнний, сроков разработки и границ карьероь Методика учета фактора времени при долгосрочных технико-экономических расчета* в настоящее время широко обсуждается в отечественной и зарубежной литературе Предложения авторов сводя тся к испазьзово-нню дисконтировании по разным ставкам процентов в пределах периода оптимизации и к отказу от дисконтирования всего денежного потока или его части пределами срока окупаемости. В частности, доц. Салмано-вым О. И. (Московский государственный геологоразведочный университет) разработана методика расчета чистого приведенною дохода с учетом реннвестпционною эффекта Пол рсинвестиционным эффектом понимается ожидаемый доход от отсутствия риска потерять каптал. приведенный к настоящему времени по учетной процентной ставке Поскольку реинвестнционшя ставка процента ниже учетной ставки, разработанный метод обеспечивает более высокую чувствительность при срокзх оптимизации свыше 15-20 лет 18].
В последние годы активизировались исследования по обоснованию дополнительных физических критериев оценки проектных вариантов в торной промышленности Одним из таких критериев являются энергетические затраты.
I Ь'анаыш ни с экономической оценкой при сравнении вариантов транспортных систем затраты энергии прошлых и будущих периодов можно приводить к текущему моменту
с помощью коэффициента приведение, рассчитываемого по выражению
где В - коэффициент приведения;« - норматив для приведения разновременных затрат энергии (норма дисконта)! - год, к которому приводите» эиергозшрпгы: /г - год осуществления энергозатрат
В этом случае норма дисконта („<> лоляша отражать технический прогресс, т. с сре не годовой пропейте ниже ннн удельной энергоемкости различных видов и средств горно-транспортной техники. По данным зарубежных исследований. Л = 0.005 - 0,015. Такой подход является дискуссионным, »го имеет определенные преимущества перед денежной оценкой. В отличие от денежной энергетическая оценка имеет прямое, объективное, «'физическое* основание, является более стабильной, не тгод-верженной инфляции и волюнтаристскому гме-шатсльству. Денежная оценка гсхиоло ий и транспортных систем может колебаться в весьма широком диапазоне в «ивиснмосги от котаонктуры рынка, характера взаимоотношений со смсжпнкамн. поставщиками оборудования и материалов и множества лрушх факторов. В целом энергетическая оценка не подменяет, л дополняет денежную оцемк> Денежная оценка лает основание для вы работки производственной тактики, энергггн-ческ»»й анализ - для выработки стратегии формирования транспортных сна см ни весь период отработки карьера.
В качестве примера рассмотрим технико-экономическое обоснование варианта вскрытия глубоких горнзонтоп ПСНГрЛЛЫачТЭ участка карьера Костомукшского ГОКа вну i -рикарьерными железнодорожными тоннелями
W.
При обостюнании экономической целесообразности и границы перехода к тоннельному вскрытию в качестве альтернативного варианта рассматривалось траншейное вскрытие железнодорожным транспортом глубоких горизонтов центрального участка карьера Костомукшского ГОКа. Технологически возможная глубина ввода железнодорожного транспорт при гупнкивой форме трассы железнодорожных Коммунпкапнй. располагаемых на Западном борту и в Торцах карьера, и рукояо
Рис. 3. Схема х расчету рашюншьноя глу бины перехода к тоннельному вскрытию Я,,. Я„,. Нш> - шубини перехода к шинельному вскрытию при различных вриангах, м. - конечна« глубина карьера, м; I, -рукэводяшнЛ уклон железнодорожных путеП на постоянных сьездлх - руководящий уклон железнодорожных иу!х?Л и тоннелях, 9С*; <¡1 -- угол откнеп рабочего» брта карьера, |рад., а-угол направления VIлубки, град., у-угол откоса нерабочее борга карьера, град. \. . \ - расстояния по вертикали между верхними « нижними порталами тоннелей. м
цяшем уклоне 57 составляет 310 м (гор. -100 м). Раздельные пункты тупиковой трассы расползаются на горизонтах -40. -20. -6(1 и -100 м, 11 ослс дин Л пункт перегрузки горной массы с автомобильного на железнодорожный транспорт устраивается па гор. -100 м.
Рассмотрено три вариаша вскрытия глубоких горизонтов внутрикарьерными однопутными тоннелями, сгптичаюшихся глубиной перехода с траншейного к тоннельному вскрытию (рис. 3;
/ вариант Переход к тоннельному вскрытию осуществляется с глубины 170 м (юр. +40 м) и включает три этапа На первом пане к 2010 году вводятся внутрнкарьерные олноиутыс тоннели с гор. +40 м до гор.
20 м В 2016 г вводятси тоннели с гор, -20 до гор -100 м и в 2021 г - тоннели с гор. -100 м до гор. -180 м. Установлено, ЧТО более глубокий ввод желез подорожного транспорта с помощью внутрнкарьерных тоннелей не обеспечивает окупаемость капитальных вложений и экономически нецелесообразен
// вариант. Переход к тоннельному некрыт ню осуществляется с глубины 230 м
(гор. -20 м). т. е. исключает первый этап тоннельного вскрытия. До гор. -20 м предусматривается траншейное вскрытие при расположении трассы на Западном борту карьера.
/// вариант. Переход к тоннельному вскрытивэ осуществляется с глубины 310 м (гор -100 м).
В качестве критерия оценки эффективно-сти вариантов вскрытия на перти :trr.anc был принят минимум энергозатрат за весь период разработки. Учитывались затрат энергии но всем технологическим процессам, а также на строительство и содержание тоннелей и вентиляционных стволов. Ни »торим -лиане в качестве критерия оценки использовался ми-пимум суммарных дисконтированных затрат за весь период разработки карьера СД'З (модифицированный критерии ЧДЦ. предложенный инженером Л. Л. Костиным)
В качестве года приведения был принят 2006 год. гак как до указанного периода рассматриваемые варнашы вскрытия аналогичны и отличаются только затратами ни дополнительный разнос бортов карьера 1>ЫЛ рассмотрен период отработки карьера с 1996 по 2031 гг. включительно.
Рис, -1. График потока л лвсг (вариант И тоннельного вскрытию
В качестве базового был принят I варианте минимальной глубиной псрехола на тон-нсльнос вскрытие). Для всех остальных вар»т-аитов были рассчитаны ежегодные прираь гения эксплуатационных и капитальных затрат но отношению к базовому, а соответственно и изменения чистого потока денег. График приращений потока денег но варианту П представлен на рис. 4.
Горизонтальная ось графика является базовым вариантом, т. е. график наглядно пока-
тывает, насколько прибыльнее или убыточ-нее рассматриваемы« вариант относительно базового в Определенный временной интервал (год).
Суммарные затраты энергии, объемы дополнительного разноса бортов карьера но рпс-сматривасмым вариантам по сравнению с проектными и объемы гор некапитальных работ но проходке тоннелей и вспомогательных подземных выработок представлены □ табл. 5 и рис 5.
ТаблицаJ
Суммарные Jiieprn id трапп и объемы горнокашгтльиых работ НО Ш|р1ЫНГПМ ПС1фМ тли
Варна» гш вскрытия Энергозатраты, мдн^ У.Т Объем дополнительною разноса Объем гориокдлитадытых работ при вскрытии тоннелями
acero, тыс. ЫГ я том числе проходка, тыс. м1
ос-ртов мтн м тоннелей встгтнллционмих стволов
Траншейный ввод ж.-д. транспорта на глу бину 310 м 6.517 I00 33,0 — — —
Варианты тоннельного вскрытия: I 6.132 94.1 17,1 615,9 603,7 12,2
II 5.728 87,9 24,6 323,0 316,3 6,5
III 6,778 104,0 38,2 162,0 158,3 3.7
— — —1-суммарные дисконтированные затраты.
- 2 - суммарные энергозатрат;
Е- норма дисмлгта; ESSSSSSS33 - область оптимальных значений
глубины перехода на шинельное вскрытие
Рис. 5. Зависимость суммарных лнсионтнровлнных затрат (3) н суммарных энергозатрат (Pi от глубины перехода на схему вскрытия железнодорожными тоннелями (»1,»
на Центральном участке Костомукшского карьера: I - суммарные дисконншро*аипл$ затраты. 2 -суммарные энергозатраты, ti —норма Ouctomma. 3 -1маеты оптимальных значений глубины перехода на тинмеяъпие вскрытие
К детальной проработке принят II вариант тоннельного вскрытия как наиболее энер-i егически эффективный. Суммарные затраты «нергии по указанном) варианту на 12.1 % шоке, чем при вскрытии с траншейным в во-дом железнодорожного транспорта на глубину 310 м, и на 6-16 % ниже, чем при I и Ш вариантах тоннельного вскрытия. Энергетическая эффективность обеспечивается за счет более глубокого ввода железнодорожного транспорта, снижения высоты подъема "орной массы автотранспортом и сокращения разноса боргов карьера.
Детальные экономические расчеты по модифицированному кртерню ЧДД подтвердили сделанные выводы (см рис. 5). Вместе с тем установлено, что при норме днсюлгта Е> 5 % сделать обоснованный вывод о рациональной глубине перехода на тоннельное вскрытие невозможно ввиду незначительного различия вариантов по затратам. При проведении долгосрочных (стратегических) расчетов необходимо отдавать предпочтение энергетическому критерию, обладающему большей чувствительностью.
Вы иод ы
1. Принципиальное отличие предлл гаемо-ю метода оптимизации состоит в тол«, что оценке подвергаются не отдельные парамст-
ры карьера, u комплекс этих параметров, которые формируются в виде вариантов на основе технологических расчетов
2. Каждый вариант подвергается экономической опенке в динамике за период определенной длительности путем расчета потока денег н вычисления на их основе экономических критериев (ЧДД. ВИД. Гок. ИД) и других показателен, принятых в современной практике,
3. Для оперативных много вариантных расчетов в качестве исходных данных рекомендуется. прежде всего, на пред проектных стадиях. использование удельных сто»- мостных показателем, определяемых на базе апробированных технико-экономических моделей
4. При проведении долгосрочных (стратегических) расчетов на предпроею ных стадиях необходимо отдавал, предпочтение энергетическому критерию, обладающему большой чувствительностью по сравнению с экономическими.
БШШОПУ^ИЧНСКИП СПИСОК
I ЛрселтьмЛ // Определение производительности H границ карьеров. М.: Госгоргехнзддт. 1%1 256 с.
2. Корню** С Н О разработке гес информационных систем (феллроектноа оценки опасных природных процессов во взаимосвязи с развитием техносферы // Итоги и проблемы производства.
Науки и образования в сфере добычи полезных не-юешемых открытым способом: Матер нал и международной научно-технической конференции, 10-11 октябри 2002 г. Екатеринбург: Иад-ио УГТГЛ. 2002.375с.
3, Кзн.ч Г У Упрощенные стоимостные моде-Н1 да* оценки горных работ // Горное бюро. Информационный шркуляр 1С/9298.1991 г.. Департамент территории Соединенных Штатов. 52 с.
А.Лаяь Ю //., Самдригт'ао И. И. Формирона-шаетраиспортлой системы при вскрытии глубока* горизонтов внутрикирьерными железнодорожными тоннелями У ' Известия вузов Горный журнал. 2000. Л* 4. С. 72-78.
5. Обоснование стратегии ВГОКа по развитию мрнарушши базы НТМКОо №23 г: Научи-« издание / Пол рел. Лапина Э. С., Корнплкояа С. 3. Екатеринбург. Итд-во УПТА. 2004.111с.
6 Ржсеский В. В Проектирование контуром карьеров. М,: Мсгадлургиздлт, 1956.
7 расеаекни В В. Режим горных работ при открытой добыче угля и руды М- Утетсхнзяат, 1955. 192 с.
8. Саг хитов О. Н 11овый метод учета фаг тора времени при оценке месторождений II Известия вузов. Горный журнал. 1955. № I. С. 48-53
СокняшскииА. В.. Даном В П 11роскт угледобывающего предприятий; от виртуальности к реальности// Итоги и проблемы проязводстии, пауки и образована» и сфере добыч» полезных ископаемых открытым способом: Материалы международной научно-технической конференции 10-11 октября 2(ХЁ т. Екатеринбург Идд-во УПТА.2002.375 с.
10. Трубецкой К //. Хронал 5 И . Краснмнс-кий Д В Проектирование карьеров: Учеб. для вузов Т.Н. М.: Изд-во Академии горных иаук,2001 536 с.
11. Хохряков В С Учет разновременности затрат при открыто« разработке месторождений Н Горный журнал. 1962. .№7 С. 19-23
I? ХфХрх*сч Л С. Прось-щрсвакие карьере» 3-е изо. М.: Недра. 1992.
IИ.ХронимВ. В. Проектирование карьерой М Недра, 1993.448 с
14 Иколзсп В Л. Теория н практика выбора глубоких карьеров Новосибирск Наука СО ЛИ СССР. 1989.240с
15. Яковлев В. Л. Формирование транспорт них систем глубоких карьеров /'Тез. докл. V Всесокм-ной науч -техн. конфер. но карьерному транспорту Свердловск: ИГДМЧМСССР. 1981.С '|Н-22.
УДК 622.44
АЭРОДИНАМИКА ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ СО СТРУЙНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ОБТЕКАНИЕМ
Н. П. Косарев. В. II. Мак-дров
На базе глубокого анализа состоянии теории аэродинамическою расчета радиальных вентиляторов сформулированы основные пути дальнейшего ее разнитня для разработки йентнляторо! е повышенной аэродинамической нагружениостью
Предложена математическая модель круговой решетки аналитических профилен с устройствами струйного управления обтеканием. Сформулирована и решена задача аэродинамического расчета ври шлющейся круговой решетки аналитических гладких профилей произвольной формы со струйным упрампе-нием циркуляцией, на базе использования модифицированного метода Конформного отображения и метода особых точек С. А. Члшшгнна
Подтверждена возможность существенного повышения аэралнпамнческой нагруженности, адаптивности и экономичности шахтных центробежных вентиляторов. выполненных но радиальным аэродинамическим схемам с еэрогаэодинамическнми профилями
К/нонъне слсчкк аарелишшпка, центробежные иентнллторы. струйное обтекание, уараилемне, ии|^ кудяиня. модель круговой решетки, лддтипносп, экономичность
Mathematical model is suggested of circular gntic of geometrical profiles with device* of jet control of streamline How. The task is formulated and solved of aerodynamic geometrical profiles of arbitrary shape with jet
