Обобщенная прогнозная оценка себестоимости бурения взрывных скважин и шпуров Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

3. Мосинец В.Н., Лукьянов А.Н., Фещенко А.А., Шлыков А.Г. и др. Совершенствование техники и технологии постановки бортов карьеров в предельное положение. Горный журнал, 1983, №1.

4. Рубцов С.К., Шлыков А.Г., Мальгин О.Н. и др. Опыт применения наддолотных стабилизаторов при бурении взрывных скважин станками СБШ-250МН-32 на карьере Мурунтау. Горный журнал, №5, 2001, с. 73-75.

— Коротко об авторах -----------------------------

Рубцов С.К.; Шлыков А.Г. - ВНИПИпромтехнологии, Мальгин О.Н.; Зинько Н.А.; Филь В.И. - Навоийский ГМК.

------------------------------------------ © В.А. Кузнецов

В.А. Кузнецов

ОБОБЩЕННАЯ ПРОГНОЗНАЯ ОЦЕНКА СЕБЕСТОИМОСТИ БУРЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ СКВАЖИН И ШПУРОВ

А нализ затрат на буровзрывные работы, выполняемые на ¿ж.земной поверхности в карьерах и на горно-строительных

объектах, показывает, что стоимость бурения взрывных скважин составляет 30-50 % от общей величины затрат. С внедрением более дешевых ВВ, приготовляемых на местах производства взрывных работ, доля затрат на бурение еще более возрастает.

Надежная прогнозная оценка затрат на бурение взрывных скважин и шпуров представляет весьма актуальную задачу как для специалистов-проектировщиков, так и для заказчиков и исполнителей горных работ.

В структуре себестоимости бурения необходимо различать следующие основные элементы затрат:

- фонд оплаты труда (ФОТ) - зарплату операторов бурового станка с учетом коэффициента списочного состава, кс = 1,2, накладных расходов (17,3 %) и регламентированных отчислений на социальные нужды (35,6 %), в целом ФОТ составляет 20-25 % от общей величины затрат на бурение;

- затраты на буровой инструмент (с увеличением крепости горных пород увеличиваются от 5-10 до 25-30 %);

- стоимость расходуемых энергоносителей (до 20 %);

- затраты на ремонт и содержание станка (10-30 %);

- амортизационные отчисления (25-35 %);

- налоговые отчисления (18 % НДС).

К числу основных факторов и технических параметров, оказывающих наиболее значительное влияние на величину себестоимости буровых работ, относятся:

- диаметр скважин (шпуров);

- прочностные свойства и структурные особенности горного массива (в первую очередь - крепость пород);

- способ бурения, тип бурового станка, его конструктивные особенности, стоимость и качество (производительность и надежность);

- стоимость и качество (стойкость) используемого бурового инструмента;

- уровень оплаты труда операторов, величина накладных расходов, нормативы социальных отчислений;

- тарифы на электроэнергию и другие энергоносители;

- климатические и топографические условия;

- организационно-технологический режим эксплуатации (в том числе, ремонтов) бурового станка, определяющий коэффициенты использования станка в работе в течение смены, суток, месяца и года, а также оказывающий влияние на нормативную величину

амортизационных отчислений в калькуляции стоимости машино-смены станка;

- объемы буровых работ.

Для оценки влияния диаметра скважин, d, на себестоимость бурения целесообразно использовать величину удельной объемной стоимости бурения, со, - стоимость единичного объема, например, 1 дм (1 л) в объеме скважины (шпура), выраженную в у.е. (долл. США) или в рублях.

Анализ имеющихся достоверных данных [1, 2] позволяет принять зависимость со^) в виде

Примечание: Здесь и ниже символ ”~” обозначает прямую пропорционал ьность.

По утверждению шведских и американских специалистов [1], такой характер зависимости со^) сохраняется при изменении диаметра скважин в чрезвычайно большом диапазоне: от 0,02 м (бурение шпуров) до 10-15 м (бурение тоннелей на полное сечение).

Зависимость (1) в значительной мере объясняет основную причину использования взрывных скважин большого диаметра - с увеличением диаметра скважины существенно снижается стоимость единичного объема взрывной полости, предназначенной для размещения ВВ.

Затраты на бурение, отнесенные к 1 м3 взорванной горной массы, прямо пропорциональны именно удельной объемной стоимости бурения.

Переходя от удельной объемной стоимости к линейной стоимости бурения, рассчитанной на 1 м скважины, получим из (1)

Следующим фактором, оказывающим заметное влияние на стоимость бурения, является фактор, включающий прочностные свойства обуриваемого массива. В соответствии с отечественной практикой, в качестве их количественной характеристики целесообразно использовать f - коэффициент крепости пород по проф. М.М. Протодъяконову, [стсж] - предел прочности горных пород на одноосное сжатие, либо группу пород (грунтов) по СНиП и ГЭСН.

со ~1М.

(1)

сл ~ d.

(2)

В соответствии с анализом, выполненным советскими учеными [3], линейная стоимость бурения взрывных скважин может быть принята прямо пропорциональной коэффициенту крепости пород Сл ~ f (3)

Отмеченное выше влияние структуры горного массива на стоимость бурения носит менее определенный и неоднозначный характер. С одной стороны, увеличение трещиноватости массива свидетельствует об его ослаблении и, как правило, способствует до определенной степени росту механической скорости бурения и производительности станка. Однако чрезмерная трещиноватость массива обуславливает значительные вибрационные нагрузки, что приводит к необходимости снижения осевого давления и скорости вращения бурового инструмента и может вызвать снижение производительности станка. Поэтому при обобщенной прогнозной оценке стоимости бурения массивов скальных пород представляется возможным на данном этапе структурный фактор не выделять, полагая, что отчасти он учитывается коэффициентом крепости пород /

Таким образом, в соответствии с (1), (2), (3), для упрощенной оперативной оценки стоимости бурения можно использовать достаточно простые эмпирические выражения:

3,8 -10-3 f

со =----- ----, дол/л (4)

а

сл = 3 f ■ а, дол/м (5)

Примечание. Значения коэффициентов в (4) и (5) получены на основе анализа практических данных [3,4] и могут рассматриваться в качестве обобщенных приближений, в наибольшей

Рис. 1. Зависимость удельной объемной себестоимости бурения взрывных скважин и шпуров от их диаметра и крепости пород

мере подходящих для вращательного бурения взрывных скважин шарошечными долотами в районах центральной климатической зоны; во всех прочих случаях они подлежат корректировке в соответствии с реализуемым способом бурения и местными условиями.

На рис. 1, 2 отражены обобщенные зависимости удельной объемной и линейной (соответственно) себестоимости бурения скважин от их диаметров и крепости пород, рассчитанные в соответствии с формулами (4), (5). Уточненную прогнозную оценку себестоимости бурения в конкретизированных условиях рекомендуется выполнять по формуле

С 1,2Сд

с = _м + ^д , (6)

лПS.

см д

где Ссм - стоимость машиносмены; Псм - сменная производительность бурового станка, м; Сд - стоимость бурового долота (коронки); £д- стойкость долота (коронки), м.

Примечание. Повышающий коэффициент 1,2 в (6) учитывает затраты на штанги, забурники, пневмоударники и другие компоненты бурового инструмента (помимо долот и коронок).

20

С, долл/м

с1=250 мм/

220 мм

<3=15СИум^

(3=105 м

5 10 15 20

Коэффициент крепости пород по М.М.Протодъяконову, f

25

Рис. 2. Обобщенная зависимость себестоимости бурения взрывных скважин от их диаметра и крепости горных пород (в линейной аппроксимации)

В соответствии со структурой (6) при расчете стоимости ма-шиносмены бурового станка в данном случае в нее, помимо традиционных затрат (амортизация, ремонт, энергозатраты), должен включаться фонд оплаты труда - зарплата операторов (машиниста и помощника) с соответствующими коэффициентами, накладные расходы и все отчисления на социальные нужды. При этом стоимость восьмичасовой машиносмены по ориентировочной оценке составляет: для СБШ-250 МНА - 280-320, 2СБШ-200Н - 200-240, БТС-150 - 130-150 дол.

При бурении с наращиванием штанг в расчете сменной производительности станка необходимо учитывать относительную (на 1 м скважины) продолжительность вспомогательных операций, tв, связанных с наращиванием бурового става, его подъемом и разборкой, заменой долота (коронки), переездом на новую точку бурения и горизонтированием

Псм = 60цТ /^ + ^) «цТ^85, м/см, (7)

где г) - коэффициент использования станка в течение смены на бурении, ц = 0,6-0,7; Т- продолжительность смены, час; ум- механическая скорость бурения, м/час.

, м/час.

(8)

v

м

t

Здесь t - время чистого бурения 1 м скважины, мин; определяется нормативами ГЭСН (СНиП) и ЕНиР [6, 7], аналитически [5] либо экспериментально, на основе хронометража. В табл. 1 приведены нормативные величины t, предусмотренные ЕНиР [7]. На рис. 3 отражена зависимость времени чистого бурения 1 м скважины от крепости пород, на рис. 4 - зависимость сменной (восьмичасовой) производительности буровых станков от крепости пород, рассчитанная по нормативам ЕНиР [7].

При бурении без наращивания бурового става (в один проход) сменная производительность определяется выражением

Возрастание показателя степени при ум в формуле (9) отражает уменьшение относительной величины продолжительности вспомогательных операций, при бурении в один проход.

В монографии [5] для определения механической скорости шарошечного бурения рекомендуется формула

где Ру - удельное давление на долото, Н/мм, Ру = P/d (P,d - осевое давление и диаметр долота, соответственно); n - скорость вращения бурового става, об/мин.

Подстановка данного выражения в (7), на первый взгляд, приводит к более жесткой зависимости сменной производительности бурового станка от крепости породы (Псм ~/-1,36), чем зависимости, полученной на основе обобщения нормативов ЕНиР, отраженной на рис. 2, где Псм~/-0,66 Однако если учесть, что в процессе бурения параметры рабочего режима также корректируются в соответствии

D 0,8 г

с крепостью пород, и принять Руп ~/, отмеченное противоречие исчезает.

Заслуживает внимания предложение авторов [5] оценивать производительность буровых станков по энергоемкости бурения (кВтч/м) и мощности привода вращателя.

Второе слагаемое в (6), представляющее отношение стоимости бурового долота к его стойкости, изменяется в достаточно широком диапазоне. Так, стоимость шарошечных долот

П «tjTv0,95, м/см

см 1м'

(9)

vм - 0,01Pyn°’8/ 1,6, м/час,

- 60

50

В 40

5 30

20

10

1 1 >

1 - СБШ-250МН|(с1=250 нн) | У

2 - 2СБШ-200Н ¡(¿=220 нм) ; / у? 3-БТС-150 (с!=150 нм) ; / ЛУ

4 - СБУ-100Г (П) (с1=105 мн) \ / уГ .

\ у

5 10 15

Коэффициент крепости пород по Протодъяконову М.М., f

20

Рис. 3. Зависимость времени чистого бурения 1 м скважины от крепости пород (по ЕНиР)

Рис. 4. Зависимость сменной (8 час) производительности буровых станков от крепости пород (по ЕНиР)

134

135

диаметром 250 мм различных отечественных фирм-изго-товителей составляет 450-1000 дол., а их стойкость в зависимости от качества долот и крепости пород находится в пределах 60-600 м. При этом, в соответствии с анализом имеющейся базы данных по обоим параметрам, можно принять Cll~d1,5, S~d0,5f-1. Таким образом, Cu/S ~ df, что вполне согласуется с (5).

----------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Persson P.A., Holmberg R., Lee J. Rock blastig and explosives engineering. CRC Press, 1993.

2. Щадов М.И., Виницкий К.И., Бабарика С.Д. «Буровая техника для карьеров в ближайшей перспективе». Горный журнал, № 11-12, 1996, с. 92-95.

3. Осипов Г.М., Перегудов А.А., Потехин Г.С., Щербахин Ю.А. «Исследование технико-экономических показателей бурения взрывных скважин на карьерах за 20 лет». Горный журнал, № 4, 1985, с. 30-32.

4. Кузнецов В.А. Проектирование буровзрывных работ. - М.: Изд. МГИ,

1997.

5. Мальгин О.Н., Рубцов С.К., Шеметов П.А., Шлыков А.Г. «Совершенствование технологических процессов буровзрывных работ на открытых горных работах». Ташкент. Изд. «ФАН» АН Республики Узбекистан, 2003.

6. Строительные нормы и правила (СНиП). М. Стройиздат, 1985.

7. Единые нормы и расценки (ЕНиР) на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы. Сб. 2. «Земляные работы». Вып. 3. БВР. Госстрой СССР. Стройиздат, М. 1990.

8. Нормативный справочник по буровзрывным работам. М. Недра,1986.

— Коротко об авторах ------------------------------------

Кузнецов В.А. - Московский государственный горный университет.