CC BY
22
© Б.В. Артемьев, В.Н. Вокин, 2002
УДК 624.137.2
Б.В. Артемьев, В.Н. Вокин
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ГОРИЗОНТОВ НА КАРЬЕРАХ
ложившаяся практика проектирования поэтапной разработки и связанные с этим горно-геометрические расчеты осуществляются на принципе соразмерного развития горных работ, сформулированного А.И. Арсентьевым в соответствии, с которым между основными параметрами и показателями формирования рабочего борта карьера должна сохраняться жесткая взаимосвязь. При этом особенностью разработки карьера крутыми слоями является то, что скорость подвигания фронта горных работ равняется ширине крутого слоя временно нерабочего борта (ВНБ). В связи с этим при вертикальном направлении углубки (рисунок) должны выполняться следующие условия:
Н2 I (Ні + Н0) = Ві I В2 = А2 M_i, (1)
Ві= Н0 ctgy, (2)
Ні=Ві I (ctg9i- ctgy), (3)
Н2=В2 I (ctg92- ctgy), (4)
где А1 и А2 - производительность по вскрыше при углубке
С, первого и второго участков ВНБ, соответственно, м3/год; В1 и В2 - ширина крутых слоев, м; Н2 и Н1 -высота участков ВНБ, м; у - угол откоса ВНБ, град.; ф1 и фг - углы образованные диагоналями первого и второго участков ВНБ с горизонтами, град.
Нарушение соотношений (1)-(4) неизбежно приведет к сползанию участков (ВНБ) в рудную зону и, как следствие, к снижению производительности карьера по руде. Площадка В1 между участками ВНБ практически является концентрационным горизонтом, определяющим количественную взаимосвязь между интенсивностью углубки и разноса уступов ВНБ, объемами вскрыши и руды. Для установления взаимосвязи параметров ВНБ расчеты выполним на один метр протяженности борта. Тогда при фиксированной мощности рудного тела (М), производительность карьера по расчетному профилю можно определить как
Ар = М Н0, (5)
С учетом формул (1)-(4) получим:
В1 = Ар ctgy I М, (6)
В2 = А2 (Ні + Н0) Ар ctgyI Аі Н2 М, (7)
Аі = Ар (Ні + Н0) ctgy I М, (8)
Как правило, схемы поэтапной разработки предусматривают устройство ВНБ под углом у максимально допустимым по устойчивости. Однако при увеличении у возрастают объемы породы сброшенной взрывами, что снижает интенсивность понижения концентрационного горизонта. Отсюда следует, что ширина концентрационных горизонтов, с одной стороны, должна обеспечивать наибольший угол откоса ВНБ и наибольшую по горнотехническим возможностям интенсивность разработки, с другой, экономическую эффективность поэтапной разработки, включая параметры технологических схем и безопасность работ.
Оптимизация конструкции ВНБ, при которой должны быть учтены не только горно-геометри-ческие взаимосвязи, но и совокупное влияние всех элементов борта друг на друга и на экономику предприятия в целом должна основываться на комплексной оценке природных, технологических и экономических факторов. Такая оценка может быть выполнена методом экономико-математического моделирования. При этом из-за разновременности выемки объемов вскрыши, целесообразный угол откоса ВНБ необходимо определять, используя в качестве критерия величину чистого дисконтированного дохода (ЧДД)
Т
ТЧДД = £ [П* - (Зві + Зв2)] (І+Ен)*"'4, ^ max (8)
где Т- длительность срока оценки, лет; t - расчетный год; П
- результат, достигаемый в t-ом году, руб; Зв1 и Зв2- укрупненные эксплуатационные затраты на вскрышные работы в том же году по первому и второму участкам ВНБ, соответственно, руб; Ен - норма дисконта; *н - год приведения затрат.
Результат, достигаемый в t-ом году необходимо рассчитывать с учетом дополнительной прибыли, которая могла бы быть получена из-за консервации части вскрыши при увеличении угла откоса ВНБ
П* = Ц Ар +Св ^(ctgy - ctgyi) (1+Ен)‘ф-‘, (9)
где Цр - цена руды, руб; yi -угол откоса ВНБ по i-му варианту, град; Св - себестоимость вскрышных работ, руб; 1ф - год формирования ВНБ.
При поперечной схеме расположения уступов на борту, фактическая производительность нижнего горизонта ВНБ с учетом объема сброшенной взрывами породы Аіф= Аі + Н2 В2 Ксб Ку, (10)
где Ксб и Ку - коэффициенты, учитывающие долю сброса породы на площадку В1 при взрывах на вышележащем участке ВНБ.
Расчетный Ксб можно определить по известной зависимости
Ксб = ф(0,4^ш2ау+0,65У[0,25-(Н2 В2)°,3^] (11)
где q - удельный расход ВВ, иУм3; бу - угол откоса уступов
ВНБ, град.
Значение Ку, с достаточной для укрупненных расчетов
Схема разработки карьера крутыми слоями
точностью, можно рассчитать по формуле Ку=1-Нг (С®у - ctgaу) / Вср, (12)
где Вср - средняя дальность отброса породы при взрывах уступов ВНБ, м.
С учетом (7) и (10) затраты на вскрышные работы по разносу ВНБ
Зв1= (Ар (Н1 + Но) С®у/М + Нг Вг Ксб Ку) х х[Сэ+Ст (Н1+Н0+2Н2) Ку/iр], (13)
Зв2= (Ар (Н1 + Но) / М - Нг Вг Ксб Ку)х
х(Сэ+Ст Нг КуЛр), (14)
где Ку и ^ - коэффициент удлинения и уклон трассы; Ст и Сэ
- себестоимость транспорта и экскавации, руб/м3.
Расчеты по предложенной методике показывают, что при различных технико-экономических параметрах (ТЭП) целесообразные углы откоса ВНБ и ширина концентрационных горизонтов имеют различные значения. Так для одних условий при Н1 > Н2 можно рекомендовать у=55 град. и
В1=50 м, а при Н2 = 2Н1 целесообразно у=45 град. и В1=40 м. При других условиях (изменение высоты уступов, экономических показателей и т. п.) параметры ВНБ имеют другие значения. Установлено, что в зависимости от величины Во (рис. 1) углы откоса первого и второго участков ВНБ могут быть различными. Например, при В0>тт высота первого участка Н1>тах, и наоборот. При этом величина угла откоса второго участка будет больше или меньше первого в зависимости от величины Нг и ТЭП.
Таким образом, при разработке карьеров крутыми слоями между основными параметрами ВНБ, интенсивностью горных работ и технико-экономи-ческими показателями существует тесная взаимосвязь в пространстве и времени, которую можно учитывать путем построения по расчетным профилям карьера экономико-математической модели, принимая в качестве управляющего параметра угол откоса ВНБ и ширину концентрационного горизонта.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Артемьев Б.В., Вокин В.Н.. — Красноярская государственная академия цветных и золота.
