Особенности технологии горных работ в период реконструкции карьеров

Расширение границ карьеров в связи с вовлечением в отработку дополнительных запасов в ряде случаев производится, когда один или несколько бортов находятся в стадии погашения.

В этих случаях рабочие площадки уступов имеют малые размеры, а иногда полностью отсутствуют. В целях создания нормальных горнотехнических условий эксплуатации новых участков месторождений производится расширение существующих или создание новых рабочих площадок. С подобного рода проблемами сталкиваются при реконструкции действующих карьеров. В качестве примера может служить расширение рабочих площадок в период реконструкции на карьерах «Угольный ручей», «Медвежий ручей», Сорском, Коунрадском и некоторых других.

Ширина рабочей площадки обычно определяется как геометрическая сумма размеров составляющих ее отдельных частей, каждая из которых имеет определенное назначение в осуществлении технологического комплекса горных работ

При транспортной системе разработки размер рабочей площади включает в себя ширину площадки для размещения развала породы, если производится буровзрывное рыхление, а в мягких породах ширину экскаваторной находки по целику; ширину транспортной полосы; ширину полосы для размещения дополнительного оборудования и проезда вспомогательного транспорта; резервную полосу опережения, которая необходима для обеспечения бесперебойной работы предприятия и определяется специфическими условиями и установленным режимом горных работ; берму безопасности, определяемую углом устойчивого откоса уступа. В период строительства или реконструкции карьеров ширина рабочей площадки принимается минимальной, обеспечивающей нормальную работу погрузочного, бурового и транспортного оборудования.

В литературе [43] описано, что минимально допустимая ширина рабочей площадки при применении взрывных работ опреде­ляется как сумма полной ширины развала B_разв=A+X (где А — ширина взрываемой заходки по целику, X — внешняя часть раз­вала), гарантийного расстояния С, ширины транспортной полосы Т и предохранительной бермы Z (рис. 52,а). Аналогичным образом (рис. 52,б) определяется размер минимально допустимой пло­щадки по данным института Центрогипрошахт.

В период расширения рабочих площадок осложняется работа горнотранспортного оборудования. При наличии на карьерах «узких» рабочих площа­док, размеры которых меньше минимально до­пустимых, происходит увеличение трудоемкости работ, что вызывает соот­ветствующее увеличение эксплуатационных расхо­дов.

На рабочих площад­ках, ширина которых меньше ширины развала взорванной горной массы, ухудшаются условия про­ведения буровзрывных ра­бот. В этих случаях взор­ванная горная масса од­ного уступа перекрывает рабочие площадки нижележащих уступов, затрудняя нормальное движение транспорта и увеличивая потери и разубоживание руды.

В целях уменьшения объема вспомогательных работ на узких рабочих площадках после проведения массового взрыва, а также для уменьшения простоев горного оборудования, целесообразно осуществлять одновременное взрывание двух, а иногда и трех смежных уступов, располагая взрываемые блоки один над другим.

В период расширения существующих рабочих площадок до минимально допустимых размеров ухудшаются условия работы экскаваторов и железнодорожного транспорта. Погрузка горной массы после взрыва осуществляется в настоящее время двумя основными способами.

На рис. 55 представлена схема экскаваторных работ на узких рабочих площадках, применяемая в основном на карьерах Но­рильского комбината [11].

Сразу же после взрыва по всей длине взорванного блока одним из работающих на данном горизонте экскаваторов проходится транспортная полоса, ширина которой должна быть достаточной для укладки железнодорожного пути. При этом горную массу перегружают либо в сторону - откоса отрабатываемого уступа, либо при невозможности выполнения этой операции на нижележащий горизонт. После проходки транспортной полосы и укладки желез­нодорожного пути начинается нормальная работа экскаваторов и транспорта.

Таким образом, нормальной работе горнотранспортного обо­рудования на узких рабочих площадках карьера предшествует определенный комплекс вспомогательных работ. Этот вид работ характеризуется объемом горной массы, которую перемещают экскаватором при проходке транспортной полосы. Отношение объема перемещенной горной массы к общему взорванному объ­ему ее в целике называется коэффициентом переэкскавации η. Величина коэффициента переэкскавации зависит от ширины рабочей площадки перед расширением В_сущ и определяется для каждого конкретного случая опытным путем.

На рис. 56, а представлено изменение коэффициента переэкскавации η в зависимости от ширины площадки В_сущ в процессе отработки каждой заходки и усредненного коэффициента η_ср за период расширения площадки В_сущ до минимально допустимого размера В_min=50 м на уступе h_уст= 15 м.

В схеме 55,б при расширении рабочих «площадок отсутствуют вспомогательные работы по переэкскавации горной массы, но при отработке первой тупиковой заходки значительна снижается про­изводительность горнотранспортного оборудования. Степень снижения про­изводительности экскаваторов при от­работке первой заходки тупиковым за­боем может быть охарактеризована усредненным коэффициентом сниже­ния производительности экскаваторов С_уср, который представляет собой от­ношение:

, (43)

где — коэффициент снижения производительности экс­каваторов при работе в тупиковом забое (обычно С=0,65—0,8);

— объем горной массы, от­гружаемой экскаватором при проходке первой тупиковой заходки, м3;

— объем горной массы, отгружаемой экскаватором из фронтального за­боя, м3;

—общий объем взорванной горной массы, м3.

Величина усредненного коэффициента снижения производи­тельности экскаваторов зависит от ширины рабочей площадки перед расширением. На рис. 56,б представлено изменение усред­ненною коэффициента снижения производительности экскаватора ЭКГ-4 в зависимости от ширины рабочей площадки В_сущ в про­цессе отработки каждой заходки и за период расширения площадки от В_сущ до В_min=50 м на уступе h= 15 м.

§ 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ГОРНЫХ РАБОТ И ПЕРИОДА РЕКОНСТРУКЦИИ ПРИ РАСШИРЕНИИ ГРАНИЦ КАРЬЕРОВ

В процессе эксплуатации на ряде карьеров выделяются допол­нительные запасы, которые могут быть извлечены при условии расширения одного или нескольких бортов карьера. Если борт карьера находился в стадии погашения, то для обеспечения нор­мальной работы необходимо осуществить реконструкцию горных работ, заключающуюся в расширении существующих узких рабо­чих площадок до минимально допустимых размеров.

Опыт реконструкции отечественных карьеров [11, 20, 24, 41, 62] показывает, что своевременное проведение всех запланиро­ванных работ позволяет существенно сократить в дальнейшем эксплуатационные расходы и сделать разработку месторождения рентабельной. Весьма важным вопросом при этом является пра­вильное определение минимально необходимых объемов вскрыши на каждом горизонте (рис. 57).

Если на участке борта длиной L_m, имеющим К рабочих гори­зонтов с шириной существующих рабочих площадок , , требуется создать минимально допустимые рабочие пло­щадки , то на каждом горизонте с высотой уступа h₁, h₂…,h_к необходимо удалить объемы V₁; V₂ …, V_к.

,м³ (45)

, м³ (46)

, м³ (47)

где m — число участков, на которое разбивается фронт каждого уступа.

Чтобы создать площадку на горизонте К, необходимо на верхнем горизонте удалить объем V₁ равный

При = =... =В_сущ и h₁= h₂=...= h_k= h_y фор­мула будет иметь вид

, м³ (49)

Общий объем вскрыши , убираемой при расширении на участке L_m, будет равен:

В частном случае при = =... и h₁= h₂=...= h_к = h_y. Формула будет иметь вид:

Аналогичным образом определяются объемы вскрыши для других участков.

Общий объем вскрыши, отрабатываемой в период реконструкции карьера, при разделении расширяемого борта на m участков можно определить по формуле:

При L₁= L₂=…= L_m= L:

В частном случае при = =... = (53) принимает более простой вид:

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ПЕРЕВООРУЖЕНИЕ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ РУДНЫХ КАРЬЕРОВ

§ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАМЕНЫ

ГОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Наиболее распространенным видом технического перевооруже­ния карьеров является замена горного оборудования. Данный способ реконструкции осуществляется не только при расширении границ карьеров или при переходе к новому этапу разработки, но и в каждом случае, когда срок существования карьера превы­шает нормальный срок амортизации карьерного оборудования.

В горной промышленности, как и в других отраслях народного хозяйства происходит физический износ и моральное старение применяемой техники. Детальные исследования, проведенные докт. техн. наук А. С. Астаховым, показывают, что «процесс фи­зического снашивания машин происходит в основном пропорцио­нально фактической интенсивности их работы» [6]. А. С. Астахов считает, что в среднем процесс физического износа горношахтного оборудования выражается приближенной формулой:

, грн., (74)

где Их — стоимость суммарного физического износа машин за τ лет ее эксплуатации в пределах одного ремонтного цик­ла, грн.;

Со — первоначальная стоимость машины, грн.;

О — остаточная стоимость машины, грн.;

Т_н — нормативная длительность ремонтного цикла для дан­ной машины;

Τ — период фактической ее эксплуатации в течение данного ремонтного цикла;

Д₀ — нормативная производительность машины;

Д₁ — фактическая производительность машины.

Из формулы (74) видно, что износ машины происходит про­порционально времени и интенсивности ее использования. Себе­стоимость единицы выпускаемой продукции при этом растет за счет условно постоянных расходов по гиперболической кривой. В какой-то момент времени расходы по эксплуатации изношен­ной машины начинают превышать затраты по ремонту и даль­нейшей эксплуатации отремонтированной машины. Исходя из данного положения, А. С. Астахов предложил следующее основное условие, характеризующее экономически наивыгоднейший момент ремонта машин, а соответственно и длительность межремонтного цикла

(75)

где S — полная себестоимость единицы продукции, грн.;

S' — переменные расходы на единицу продукции, грн.;

S" — сумма условно постоянных расходов, грн.;

R — стоимость капитального ремонта машины, грн.;

— продолжительность межремонтного цикла лет;

— производительность машины в межремонтном цикле, ед./год.

А. С. Астахов считает, что 6о своей экономической природе повторные капитальные вложения на замену машин довольно близки к средствам, расходуемым на капитальные ремонты. Как те, так и другие предназначаются для простого воспроизводства изношенных основных фондов и являются в этом смысле взаимо­заменяемыми. Различие состоит в том, что в одном случае взамен полностью изношенного объекта создается аналогичный новый, а в другом — воссоздание производится на базе работоспособных узлов старого объекта. Использование малоизношенных узлов при капитальном ремонте машины создает экономические преимуще­ства, делающие ремонт машин более выгодным, чем замена их новыми. Однако по истечении значительного срока число сильно изношенных деталей машины возрастет, а ее эксплуатационные качества уже не восстанавливаются в должной мере. При этом наступает момент, когда экономически более выгодно не ремонти­ровать машину, а заменить ее новой.

А. С. Астаховым предложена следующая формула, определяю­щая рациональный момент замены оборудования по его физиче­ской изношенности

(76)

где К — стоимость приобретения новой машины данного типа, грн.;

t_к — продолжительность межремонтного цикла новой ма­шины;

Р_к — производительность новой машины в данном межре­монтном цикле.

Рассмотренные выше материалы касались физического износа машин. Не меньшее значение имеет их моральное старение. Мо­ральный износ техники — закономерное явление, обусловленное техническим прогрессом. Горные машины и оборудование, как и другие виды техники, могут морально стареть до наступления полного физического износа вследствие снижения материальных и трудовых затрат на воспроизводство данного типа машин (мо­ральный износ первого рода), а также вследствие выпуска новых более совершенных типов машин данного назначения (мораль­ный износ второго рода).

При замене машин вследствие их морального старения не­обходимо учитывать экономический эффект от внедрения новой техники. В созданной на базе «Типовой методики» [51] «Мето­дике определения экономической эффективности внедрения новой техники» [18] принято, что при внедрении новой техники на действующем предприятии должен быть решен вопрос об основ­ных фондах, не используемых для осуществления мероприятия. Если эти фонды (оборудование и др.) могут быть эффективно использованы на другом участке производства, то потерь от за­мены старой техники новой не произойдет. Если же часть основных фондов должна пойти на лом или их дальнейшее использование неизвестно, неамортизированная часть их первоначальной стоимо­сти должна окупиться экономией от внедрения новой техники; в связи с этим она добавляется к сумме дополнительных капиталь­ных вложений».

Если сравнивается небольшое количество вариантов, оптималь­ный вариант может быть выбран при помощи следующего выражения:

, лет (77)

где — срок окупаемости дополнительных капитальных вло­жений, лет;

К₁ — стоимость производственных фондов действующего про­изводства до внедрения новой техники, грн.;

К₂ — то же, после внедрения новой техники, грн.;

К_у — неамортизируемая часть стоимости ликвидируемых про­изводственных фондов, грн.;

С₁— себестоимость годовой продукции до внедрения новой техники, грн.;

С₂ — то же, после внедрения новой техники, руб.

Если производится сравнение большого количества вариантов, целесообразнее пользоваться следующей расчетной формулой:

, грн., (78)

где Э — годовой экономический эффект от внедрения новой тех­ники, грн.;

— нормативный коэффициент эффективности капитало­вложений ( = 0,14).