CC BY
51
УДК 622.271 © С.А. Радченко, В.В. Таланин, К.Ю. Гринвальд, Д.Н. Каранов, А.В. Матвеев, В.Г. Бехер, 2019
Регулирование контуров открытых
горных работ посредством
изменения производственной мощности карьера
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-6-22-26
РАДЧЕНКО Сергей Александрович
Канд. техн. наук, ведущий эксперт Проектно-экспертного центра Горного института НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, e-mail: [email protected]
ТАЛАНИН Владимир Вадимович
Канд. техн. наук, доцент Горного института НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, e-mail: [email protected]
ГРИНВАЛЬД Константин Юрьевич
Технический директор АО ХК «СДС-Уголь», 650066, г. Кемерово, Россия e-mail: [email protected]
КАРАНОВ Дмитрий Николаевич
Технический директор АО «Черниговец», 652420, г. Березовский, Россия, e-mail: [email protected]
МАТВЕЕВ Андрей Владимирович
заместитель технического директора АО ХК «СДС-Уголь», 650066, г. Кемерово, Россия e-mail: [email protected]
БЕХЕР Вадим Григорьевич
Горный инженер, аспирант Горного института НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Россия, e-mail: [email protected]
В статье отражено влияние производственной мощности и соответствующих ей параметров выемочно-погрузочного оборудования на эксплуатационные затраты при производстве открытых горных работ Приведены тенденции изменения предельного коэффициента вскрыши от величины экс-плуа тационныхза тра т, предопределяемых производственной мощностью карьера.
Ключевые слова: контур открытых горных работ, эксплуатационные затраты, себестоимость полезного ископаемого, производственная мощность, коэффициент вскрыши, комплекс оборудования.
ВВЕДЕНИЕ
Установление контуров открытых горных работ является одной из важнейших задач при проектировании и эксплуатации месторождений полезных ископаемых. На параметры контуров открытых горных работ оказывает влияние множество факторов, таких как: горногеологические условия залегания полезного ископаемого, прочностные характеристики горных пород, стоимость товарной продукции и себестоимость добычи полезного ископаемого. Базовые геологические факторы не поддаются управлению. В таких условиях регулирование контуров открытых горных работ возможно посредством управления качеством полезного ископаемого и эксплуатационными затратами на его добычу и переработку [1, 2, 3].
J I, F'( 1 / 1 V 1 Ii
22 ИЮНЬ, 2019, ' "УГОЛЬ" V t hi
С, ед/т
52 • • 29 67 • 21 т/год
54 • 6 5 • 3. 1 • 9(1 49
56 66, • 6 • 44 38 • 17-12' Д31.4 13 \ *7 43\ .15 16. . 1
8 \?49 53. 57* .4. • 55 «30 62 •28 „ a . 14 •36 --- • 9
48 • 47 3 39 .35 * 65 22 . . -•-58-*-23- 15 .46 .24 32 * 26 •40 • 27 41. X, млн
О 2 4 6 8
Рис. 1. Зависимость себестоимости угля (C ) от производственной мощности разреза (X): цифрами обозначены порядковые номера разрезов [4]. Fig. 1. Relationship between the cost of coal (CJ and the production capacity of the open-pit coal mine (X): digits denote serial numbers of the pits [4]
Рис. 2. Зависимость затрат на разработку 1 м3 горной массы (Сгм) от годовой производительности карьера по горной массе (X) [5]
Fig. 2. Relationship between the cost of extraction per cubic meter of rock mass (Сгм) and the annual rock mass output of the pit (X) [5]™
ВЛИЯНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ МОЩНОСТИ КАРЬЕРА НА СЕБЕСТОИМОСТЬ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО
В системе решений, обеспечивающих регулирование контуров разработки за счет снижения эксплуатационных затрат на производство вскрышных и добычных работ, отдельно можно выделить производственную мощность карьера. Рост производственной мощности карьера ведет к снижению доли условно постоянных расходов.
Изменение себестоимости угля (Су) от производственной мощности карьера исследовалось В.С. Меньшовым для условий Кузнецкого угольного бассейна. Зависимость себестоимости угля (Су от производственной мощности (X он предлагает определять по выражению [4]: С=1,83+1,79/Х, (1)
где X — производственная мощность разреза, млн т в год.
Корректировочное поле этой зависимости приведено на рис. 1. Аналогичная зависимость изменения затрат на разработку горной массы (Сгм) установлена О.Р. Гаврило-вым (рис. 2) [5].
Исследования изменения затрат на выполнение вскрышных работ от производственной мощности разреза проводились Э.И. Реентовичем применительно к условиям Убаганского угольного бассейна (Кушмурун-ское, Эгинсайское, Орловское месторождения (рис. 3)).
4,75 4,25 3,75 3,25 2,75 2,25 1,75 1,25
С, ед/т
- 1 \
\
\
v 1
3 \
2
X, млн
О
10
15
20
25
30
35
Рис. 3. Теоретические зависимости себестоимости угля от производственной мощности карьеров: 1 - «Эгинcайский»; 2 - «Орловский»; 3 - «Кушмурунский» [4] Fig. 3. Theoretical dependencies of the cost of coal on production capacity of the quarries: 1 - "Eginsaysky"; 2 - "Orlovsky"; 3 - "Kushmurunsky"[4]
Изменение структуры экскаваторно-автомобильных комплексов карьера в зависимости от мощности карьера по производству вскрышных работ
Мощность карьера Рациональная структура экскаваторно-автомобильного комплекса
по производству вскрышных работ, млн м3 Грузоподъемность автосамосвалов, т Вместимость ковша экскаватора, м3
1-2 20-35 1-3
2-6 35-55 2-5
6-10 55-110 5-10
10-17 110-150 8-12
17-27 150-210 12-17
27-40 210-250 19-27
40-60 250-300 27-35
60-90 300-370 35-55
Примечание. Добычные комплексы часто имеют иную структуру, обусловленную условиями выемки полезного ископаемого
о
S
а
100
95
90
1 S?
I « 85
I й fcj 80
II 75
Он о
a ° 70 I I 65
Р I 60
О 2
§ Я 55 1 50 45
' 100,0 \
83,6
V 73,3
72,7 \ 67,9
62 1
С; V 60,4 59,5 56,8
62,3 55,1 54,8 55,9 56,2
55,5 53,9 53.8
51,2 ^ Грузоподъемность автосамосвала q, т
40
80
120
160
200
240
280
320
360
Автосамосвал БелАЗ 7547
(9=45 т) Экскаватор Тегех RH-40
Автосамосвал БелАЗ 7513 (9=130 т) Экскаватор ЭКГ-10 (£=10 м3)
Автосамосвал Komatsu 830Е (9=223 т) Экскаватор Komatsu РС-4000 (£=22 м3)
- Автосамосвалы Komatsu
■ Автосамосвалы Caterpillar
Автосамосвал Cat 797F (9=345 т) Экскаватор Hitachi ЕХ-8000 (£=40 м3) Автосамосвалы БелАЗ
Рис. 4. Изменение удельных затрат на производство вскрышных работ при использовании экскаваторно-автомобильных комплексов различной мощности
Fig. 4. Change of overburden operations unit costs when using excavator-and-dump truck complexes of various capacities
400
Рис. 5. Изменение удельных затрат на экскавацию вскрышных пород для экскаваторов различной мощности Fig. 5. Change in overburden excavation unit costs for excavators of various capacities
16 20 24 28
Емкость ковша экскаватора Е, м3
Рис. 6. Изменение величины предельного коэффициента вскрыши (К ) от уровня удельных затрат на производство вскрышных работ (Св у)
Fig. 6. Variation of maximum stripping ratio (Кпр) versus overburden operations unit costs (Св у
70 75 SO 85 90 95 100
Удельные затраты на произвольно вскрышных работ руб/мя Бурые упти -О- Каменные угли
ИЗМЕНЕНИЕ ЗАТРАТ
НА ПРОИЗВОДСТВО ВСКРЫШНЫХ РАБОТ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТРУКТУРЫ
ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ
КОМПЛЕКСОВ
Сокращение эксплуатационных расходов на производство горных работ (в том числе их главной компоненты - затрат на производство вскрышных работ) в зависимости от мощности карьера по полезному ископаемому обусловлено не только снижением условно постоянных расходов, но и фактором изменения структуры комплексов горнотранспортного оборудования. Определенному уровню мощности карьера должны соответствовать определенные сочетания комплексов карьерного оборудования [6].
Применительно к наиболее распространенным экскаваторно-автомобильным комплексам в таблице приведено сопоставление их типоразмеров в зависимости от мощности карьера по производству вскрышных работ.
Изменение структуры комплексов оборудования является важнейшим фактором снижения затрат на производство вскрышных работ. Его влияние особенно весомо в условиях, когда эксплуатация месторождений полезных ископаемых ведется с высокими текущими коэффициентами вскрыши (более 10 м3/т). Характер изменения эксплуатационных затрат на вскрышные работы при различной структуре экскаваторно-автомобильных комплексов приведен на рис. 4, а изменение удельных затрат на экскавацию вскрышных пород в зависимости от типоразмера экскаватора показано на рис. 5.
РЕГУЛИРОВАНИЕ КОНТУРОВ ОТКРЫТЫХ
ГОРНЫХ РАБОТ НА ОСНОВЕ ПРЕДЕЛЬНОГО
КОЭФФИЦИЕНТА ВСКРЫШИ
В практике проектирования угольных карьеров (разрезов) на рубеже 1980-1990 гг. произошли изменения в подходах к определению контуров открытых горных
работ. Активно стал применяться предельный коэффициент вскрыши (Кпр). При использовании данного критерия конечная глубина карьера в отдельных случаях увеличивается на 30-40% по сравнению с применением К [6, 7].
гр
Предельный коэффициент вскрыши в общем виде определяется по формуле:
С - С
К =-=Р--, м3/т, (2)
пр ^
где Спр - предельно допустимая себестоимость добычи 1 т угля, руб./т; Со - себестоимость добычи единицы полезного ископаемого открытым способом без учета затрат на производство вскрышных работ, руб./т; Св -затраты на производство 1 м3 вскрышных работ, руб./м3.
Предельная себестоимость добычи 1 т полезного ископаемого определяется по выражению:
Ц
Спр 1 + е
, руб.,
(3)
где Ц - цена реализации 1 т полезного ископаемого (без НДС), руб./т; е - нормативный коэффициент эффективности, при величине е = 0, Ц = Спр - предприятие работает при «нулевой рентабельности».
Принципиальный характер изменения предельного коэффициента вскрыши в зависимости от удельных затрат на производство вскрышных работ для месторождений бурых и каменных углей показан на рис. 6.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Одним из эффективных способов расширения границ открытых горных работ является снижение эксплуатационных затрат на производство вскрышных работ посредством увеличения производственной мощности карьера с соответствующим изменением типоразмеров комплексов выемочно-погрузочного оборудования. Использование данного фактора позволяет в большинстве случаев увеличить конечную глубину карьера на 20-25 %.
Список литературы
1. Управление качеством использования горнотранспортного оборудования на разрезах АО ХК «СДС-Уголь» / Л.В. Рыбак, С.В. Бурцев, В.И. Ефимов, П.М. Федяев // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2017. № 1. С. 121-132.
2. Ефимов В.И., Перников В.В., Харченко В.А. Эколого-экономическая оценка эффективности разработки месторождений открытым способом. М.: МГГУ, 2011. 90 с.
3. Применение маржинального подхода для управления параметрами производственной деятельности разрезов / А.С. Ильин, Н.М. Качурин, В.И. Ефимов и др. Кемерово, 2018.
4. Теория и практика открытых разработок / Н.В. Мельников, А.И. Арсентьев, М.С. Газизов и др. М.: Недра, 1973. 636 с.
5. Повышение эффективности работы карьерного оборудования / В.Ф. Протасов, О.П. Кравчино, А.А. Мазуров,
A.И. Щелоков. М.: Недра, 1981. 200 с.
6. Порядок отработки карьерных полей / В.И. Супрун,
B.Б. Артемьев, П.И. Опанасенко и др. М.: Издательство «Горное дело» ООО «Киммерийский центр», 2015. 320 с.
7. Регулирование контуров открытых горных работ / В.И. Супрун, С.А. Радченко, Д.В. Пастихин, В.В. Таланин // Рациональное освоение недр. 2014. № 4. С. 50-57.
SURFACE MINING
UDC 622.271 © S.A. Radchenko, V.V. Talanin, K.Yu. Grinvald, D.N. Karanov, A.V. Matveev, V.G. Bekher, 2019 ISSN 0041 -5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2019, № 6, pp. 22-26
Title
regulation of surface mining contours by changing the quarry production capacity
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-6-22-26 Authors
Radchenko S.A.1, Talanin V.V.', Grinvald K.Yu.2, Karanov D.N.3, Matveev A.V.2, Bekher V.G.'
1 National University of Science and Technology "MISIS" (NUST "MISIS"), Moscow, 119049, Russian Federation
2 "SBU-Coal" holding company JSC, Kemerovo, 650066, Russian Federation
3 "Chernigovets" JSC, Berezovskiy, 652420, Russian Federation
Authors' Information
Radchenko S.A., PhD (Engineering), Leading Expert of the Design and Expert Center of Mining Institute, e-mail: [email protected] Talanin V.V., PhD (Engineering), Associate Professor of Mining Institute, e-mail: [email protected]
Grinvald K.Yu., Technical Director, e-mail: [email protected] Karanov D.N., Technical Director, e-mail: [email protected] Matveev A.V., Deputy Technical Director, e-mail: [email protected]
Bekher V.G., Mining Engineer, Postgraduate of Mining Institute, e-mail: [email protected]
Abstract
The paper reflects the impact of production capacity and corresponding parameters of excavation and loading equipment on operating costs in open pit mining. The trends of maximum stripping ratio variation versus the amount of operating costs pre-determined by the quarry production capacity are given.
Figures:
Fig. 1. Relationship between the cost of coal (Cy) and the production capacity of the open-pit coal mine (X): digits denote serial numbers of the pits [4] Fig. 2. Relationship between the cost of extraction per cubic meter of rock mass (Crm) and the annual rock mass output of the pit (X) [5] Fig. 3. Theoretical dependencies of the cost of coal on production capacity of the quarries: 1 - "Eginsaysky"; 2 - "Orlovsky"; 3 - "Kushmurunsky"[4] Fig. 4. Change of overburden operations unit costs when using excavator-and-dump truck complexes of various capacities
Fig. 5. Change in overburden excavation unit costs for excavators of various capacities
Fig. 6. Variation of maximum stripping ratio (Knp) versus overburden operations unit costs (C )
1 B.y'
Keywords
Contour of surface mining, Operating costs, Cost of mineral, Production capacity, Stripping ratio, Equipment complex.
References
1. Rybak L.V., Burtsev S.V., Efimov V.I. & Fedyaev P.M. Upravlenie kachestvom ispolzovaniya gornotransportnogo oborudovaniya na razrezah AO HK "SDS-Ugol" [Quality management of the use of mining and transportation equipment in the mines of "SBU-Coal" HC JSC] // Izvestiya Tulskogo gos-udarstvennogo universiteta. Nauki o Zemle. - News of Tula State University. Earth Sciences, 2017, No. 1, pp. 121-132.
2. Efimov V.I., Pernikov V.V. & Harchenko V.A. Ekologo-ekonomicheskaya otsenka effektivnosti razrabotki mestorozhdeniy otkrytym sposobom [Ecological and economic assessment of the efficiency of surface mining]. Moscow, MGGU Publ., 2011, 90 p.
3. Ilin A.S., Kachurin N.M., Efimov V.I., Petrov I.V., Popov S.M., Rybak L.L. & Efimova N.V. Primenenie marzhinalnogo podhoda dlya upravleniya param-etrami proizvodstvennoy deyatelnosti razrezov [Application of the marginal approach to control operational performance parameters of open-pit coal mines]. Kemerovo, 2018.
4. Melnikov N.V., Arsentev A.I., Gazizov M.S., Girko M.F. et al. Teoriya i praktika otkrytyh razrabotok [Theory and practice of opencast coal mining]. Moscow, Nedra Publ., 1973, 636 p.
5. Protasov V.F., Kravchino O.P., Mazurov A.A. & Shchelokov A.I. Povyshenie effektivnostirabotykarernogooborudovaniya [Improving the efficiency of quarry equipment]. Moscow, Nedra Publ., 1981, 200 p.
6. Suprun V.I., Artemiev V.B., Opanasenko P.I. et al. Poryadok otrabotki karernyh poley [Procedure for mining quarry fields]. Moscow, Gornoe delo "Kimmeriyskiy tsentr" LLC Publ., 2015, 320 p.
7. Suprun V.I., Radchenko S.A., Pastihin D.V. & Talanin V.V. Regulirovanie konturov otkrytyh gornyh rabot [Regulation of surface mining contours] // Ratsionalnoe osvoenie nedr - Mineral Mining & Conservation, 2014, No. 4, pp. 50-57.
