CC BY
19
УДК 622.013.364.2
Аленичев Михаил Викторович
аспирант Уральского государственного горного университета, 620114, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30 e-mail: [email protected]
ПУТИ СНИЖЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОТЕРЬ ПРИ ВСКРЫТИИ РОССЫПЕЙ
Alenichev Mikhail V.
Graduate student of the Ural State University mountains strength, Ekaterinburg, Kuibishev st., 30 e-mail: alenichev@mail. ru
TOWARDS REDUCING OPERATING LOSSES BY OPENING PLACERS
Аннотация:
Изложен способ снижения эксплуатационных потерь в кровле продуктивного пласта за счет формирования предохранительного слоя, учитывающего наличие полезного компонента в торфах
Ключевые слова: потери, россыпь, оценка, технология, кровля, поверхность, содержание, подошва, уступ
Abstract:
Method is given for reduction of operational losses at the top of the producing formation by forming a barrier layer, which takes into account the presence of a useful component in peat
Keywords: loss, scattering, assessment, technology, roofing, surface, content, sole, shoulder
В качестве основных рекомендуются следующие оценочные показатели при выборе технологических и технических решений: чистый доход, чистый дисконтированный доход, внутренняя норма доходности, потребность в дополнительном финансировании, индексы доходности затрат и инвестиции, срок окупаемости и группа показателей, характеризующих финансовое состояние предприятия участника проекта. Эксплуатационные потери золота в приконтактовых зонах при разработке россыпей экскава-торно-гидравлическим способом предлагается оценивать по величине чистой прибыли, отражающей эффект от внедрения данного технического решения.
Правомерность использования данного критерия определяется уровнем безубыточной деятельности предприятий после освоения проектной мощности [1]. Расчет уровня безубыточности производится по формуле:
С - СУ - DC
\гтг __СУ ш /П
---^-СУ-, (1)
Sm СУ ш
где £т — объем выручки на ш-м шаге;
Ст — полные текущие издержки производства продукции (производственные затраты плюс амортизация, налоги и иные отчисления, относимые как на себестоимость, так и на финансовые результаты, кроме налога на прибыль) на ш-м шаге; СУт — условно-переменная часть полных текущих издержек производства (включающая наряду с переменной частью производственных затрат и, возможно, амортизацией налоги и иные отчисления, пропорциональные выручке, - на пользователей автодорог, на поддержание жилищного фонда, объектов социально-культурной сферы и пр.) на ш-м шаге;
ОС — доходы от внереализационной деятельности за вычетом расходов по этой деятельности на ш-м шаге.
В общем случае уровень безубыточности организационно-технологического решения определяется в соответствии с [1]. При этом под уровнем безубыточности понимается стоимость дополнительно полученной продукции, при которой чистая прибыль становится равной нулю.
При обращении чистой прибыли в нуль границы безубыточности трансформируются в «точку безубыточности». Для определения мощности удаляемых торфов, а следовательно, и мощности предохранительной рубашки целесообразно использовать пространственные поверхности изосодержаний полезного компонента, построенные по данным геологического опробования. Каждый слой, заключенный между двумя изопо-верхностями, оценивается по условию безубыточности
Ц Ск и - (Зд + Зп) = 0, (2)
где Ц - цена полезного ископаемого, сдаваемого в государственный фонд, руб/г; Ск- содержание полезного компонента в прирезаемой части торфов, г/м3; И - сквозное извлечение полезного компонента, д.е.;
Зд - затраты на выемку 1 м3 торфов «предохранительной рубашки», руб/м3; Зп - затраты на промывку 1 м3 горной массы, руб/м3.
Данный критерий является объективным для оценки потерь в приконтактовых зонах при разработке крутопадающих и пологозалегающих залежей, а также при определении мощности удаляемых торфов при вскрытии россыпи и глубины зачистки плотика.
Поскольку при раздельной открытой разработке россыпей в случае применения шагающих экскаваторов или мобильной техники (бульдозеры, скреперы и т.п.) выемка торфов по глубине производится обычно горизонтальными слоями, провести дифференциальную оценку удельных полных затрат на их удаление не представляет трудности. В зависимости от горно-геологических условий и параметров экскаватора, используемого для удаления торфов, может возникнуть необходимость в переэкскавации вскрышных пород, затраты на которую должны быть включены в общие затраты на добычу песков.
При ведении выемочных работ в приконтактовых зонах эксплуатационные потери зависят от пространственной сложности контактов. Поэтому основной задачей, связанной с повышением полноты извлечения запасов, является оценка пространственной изменчивости контактов и учет содержания полезного компонента в покрывающих и подстилающих породах, а также в приконтактовых зонах при крутопадающих залежах.
Один из способов снижения эксплуатационных потерь при вскрытии россыпей -формирование в кровле пласта «предохранительной подушки», для определения мощности которой вычисляется стандарт изменчивости контура выемки песков в кровле пласта [3, 4].
Следует отметить, что в этих работах отсутствуют строгие аналитические зависимости описания поверхностей раздела полезного ископаемого и пустых пород и используется эмпирическая зависимость, не отражающая адекватного пространственного положения пласта.
При проектировании и управлении горных работ главное значение отводится составлению 3D-модели контуров рудных пластов, наиболее полно и достоверно отображающей их положение в геопространстве. Модель строится по данным геологического опробования разведочных скважин. Эффективность принимаемых решений по координатной привязке и направлениям развития вскрышных, проходческих и очистных работ, а также связанный с ними объем эксплуатационных потерь рудного компонента целиком зависит от полноты информации о положении пластовых контуров в пространстве между буровыми скважинами. В связи с этим к моделям предъявляются требования по точности и доверительным интервалам координатной привязки данных контуров по всей площади распространения пласта в пределах горного отвода. Поэтому основной задачей, связанной с повышением полноты извлечения запасов при открытой разработке россыпей, является оценка пространственной изменчивости границ пласта и учет содержания золота в покрывающих и подстилающих породах, примыкающих к этим границам. В связи с этим границы слоев, соответствующие определенным содер-
жаниям полезного компонента, необходимо представлять в виде поверхностей раздела. Пространственная модель поверхности строится по данным геологического опробования скважин, целиком зависит от полноты информации о положении контуров в пространстве между буровыми скважинами и должна отвечать требованиям, предъявляемым к точности и доверительным интервалам координатной привязки данных контуров по всей площади распространения пласта в пределах горного отвода.
Для построения модели рудного пласта используются отечественные и зарубежные компьютерные программы, например, Биграе, К-ште, Майнфрэйм. Построенные по ним сеточные и каркасно-блочные модели в геопространстве между скважинами лишь весьма грубо отражают координатные положения кровли и подошвы пласта без доверительных интервалов их обнаружения. Такой же малой точностью и информативностью обладают полигональные и сплайновые модели поверхностей второго и третьего порядка. Очевидно, что создание достоверной модели контура рудного пласта является сложной и до сих пор не решенной проблемой.
В Институте горного дела УрО РАН разработана методология построения математических моделей поверхностей изосодержания, рудного пласта на основе функционально-факторных уравнений нелинейной регрессии с самоопределяющимися параметрами (уравнений, трендов ФСП). Модельный контур вертикальных отметок Н подошвы и кровли пласта определяется в системе горизонтальных координат X, У полиномом степенных, показательных и других факторных функций. В качестве исходных узловых точек при моделировании поверхностей кровли Нк и подошвы Нп продуктивного пласта используются координаты, соответственно, верхних и нижних (Нг, Хг, Уг, г = 1, N, N - число разведочных скважин) интервалов опробования кондиционной руды [5, 6, 7]. При вычислении математических моделей поверхностей кровли и подошвы рудного пласта определяются среднеквадратичные вертикальные отклонения моделей от узловых точек. Результат расчета поверхностей представляется в графическом виде. Таким образом, модель по достоверности является адекватной, т.е. отображает реальные структурные свойства и характерные черты в рельефе рудного пласта в соответствии с условиями его геологического опробования в буровых скважинах.
Стандарт изменчивости контура выемки песков в кровле пласта око, учитывающий стандарты изменчивости кровли пласта ок и случайной изменчивости почвы вскрышного уступа Ов вычисляется по формуле (рис. 1):
око = )2 + (^)2, (3)
1, 2, 3,..., 9 - номера разведочных скважин; а - угол откоса уступа; 1 - кровля пласта; 2 - контур подошвы вскрышного уступа, учитывающий изменчивость кровли пласта и технологию горных работ; 3 - контур изосодержания е^, удовлетворяющего условию безубыточности; 4 - рекомендуемый контур подошвы вскрышного уступа
Стандарт случайной изменчивости почвы вскрышного уступа ав при использовании землеройной техники на выемочных работах принимается в пределах (0,10 - 0,15) м.
Фактическая мощность предохранительной рубашки зависит от доверительной границы I ^ =1, 2, 3) при соответствующей доверительной вероятности (0,68; 0,95; 0,997) и определяется по формуле:
Ип = ? ако. (4)
При толщине предохранительной рубашки, установленной по выражению (4), исключаются при отсутствии полезного компонента в покрывающих торфах его потери при вскрытии продуктивного пласта. При этом поверхность контура выемки песков в кровле пласта, учитывающая изменчивость кровли пласта и почвы вскрышного уступа, строится относительно поверхности кровли пласта Нк путем перемещения ее на высоту Ип, т.е. отметки Нвг = (Як - Ип).
При наличии полезного ископаемого в торфах ст, расположенных выше предохранительного слоя, анализируется возможность целесообразного его извлечения следующим образом. По данным геологического опробования скважин строятся последовательно на основе функционально-факторных уравнений нелинейной регрессии с самоопределяющимися параметрами модели изоповерхности На содержания су (с < Сб < Сп,
7 = 1, п , где Сб и Сп - бортовое и промышленное содержание полезного компонента в россыпи).
Оценка целесообразности включения слоя, ограниченного сверху изоповерхно-стью содержания с , в отработку определяется по формуле:
\Цскщ - (Зд + Зп) | < Д, (5)
где Д - заданное отклонение;
щ - сквозное извлечение полезного компонента из j - го слоя, д.е.
При целесообразности извлечения полезного компонента из оцениваемого слоя поверхность подошвы вскрышного уступа представляет собой огибающую поверхность, отметки которой в каждой i- ой скважине определяется из выражения:
Нов, = max { Нш , Hlaj }. (6)
Мощность удаляемых вскрышных пород (торфов) тт в точках карьерного пространства (X, Yi,) как разница между отметками дневной поверхности Нд, и огибающей поверхности такова:
тт, = Нд, - Нов, = Нд, - max { Нв, , Н1а^ }. (7)
Для задания отметок подошвы вскрышного уступа в каждой выбранной точке, приуроченной к оси разведочной скважины, на плане горных работ значение координаты Hi заменяется на Нов,, содержание полезного компонента в которой удовлетворяет
его безубыточной добыче. Эта процедура определяет глубину вскрытия россыпи, обеспечивающую минимальные экономически целесообразные потери полезного компонента в торфах и поверхность подошвы вскрышного уступа совпадает с поверхностью слоя, содержание полезного ископаемого в котором в случае его потерь отвечает условию безубыточности.
В связи с широкой компьютеризацией горнодобывающих предприятий для формирования отметок вскрышного уступа возможно использовать одну из спутниковых навигационных систем (NAVSTAR GPS, ГЛОНАСС, Galileo или Beidou).
Средняя толщина (мощность) «предохранительной подушки» тп в границах выемочной единицы определяется из условия:
1 N 1 ^ ( |
тп = = ^2 таХ ГВ, , Нга] ) , м при С Т ^ 0
тп > кп, м при сТ = 0
к = ^ •
м
Объем разубоживающих пород от формирования «предохранительной подушки» в кровле пласта в границах выемочной единицы определяется по формуле:
Ур = Шп ^ВЕ , (9)
где £ве - площадь выемочной единицы, м2.
Таким образом, в условиях компьютеризации горного производства для исключения эксплуатационных потерь при вскрытии россыпей определяется мощность удаляемых покрывающих пород, обеспечивающая безубыточную добычу полезного компонента из приконтактовой зоны в кровле продуктивного пласта. По результатам оперативного опробования в процессе ведения вскрышных работ необходима корректировка глубины вскрытия россыпи по предлагаемой методике.
Литература
1. Методические рекомендации при оценке инвестиционных проектов (вторая редакция). - М.: Экономика, 2000. - 422 с.
2. Отраслевая инструкция по определению, нормированию и учету потерь и разу-боживания руды и песков на рудниках и приисках / МЦМ СССР. - М., 1977. - 197 с.
3. Методические указания по нормированию, определению и учету потерь и разу-боживания золотосодержащей руды (песков) при добыче. - Иркутск, 1994. - 265 с.
4. Чемезов В.В. Методика нормирования потерь и разубоживания песков при за-дирке плотика и оставлении «предохранительной рубашки» / В.В. Чемезов, В.Л. Коврыжников // Золотодобыча - 2009. - № 123. - С. 17 - 20.
5. Антонов В.А. Об одном методе построения полиномных трендов с самоопределяющимися показателями и коэффициентами / В.А. Антонов // Экономика и математические методы. - 2010.- Т. 46. - № 2. - С. 78 - 88.
6. Антонов В.А. Моделирование рудных пластов в проектировании и управлении горных работ / В.А. Антонов, В.М. Аленичев // Маркшейдерия и недропользование. - 2013. - № 6. - С. 19 - 24.
7. Аленичев В.М. Геоинформационное обеспечение снижения эксплуатационных потерь при разработке россыпей экскаваторно-гидравлическим способом / В.М. Алени-чев, М.В. Аленичев, В.А. Антонов // ГИАБ. - 2013. - ОВ № 5. - С. 26 - 35.
