Влияние комплексного освоения железорудных месторождений на границы карьеров

В теории и практике проектирования открытых горных работ в качестве основного критерия оценки границ карьеров использует экономически целесообразный (граничный) коэффициент вскрыши - максимально допустимый коэффициент вскрыши, при котором в данных условиях открытая разработка месторождения экономически целесообразна. Анализ существующих методов определения данного критерия при комплексном освоении железорудных месторождений показал, что суть их всех заключается в определении допустимых затрат на производимую предприятием продукцию. По основному виду сырья (железистым кварцитам) из всех существующих наибольшее распространение получили методы, основывающиеся на принятие в качестве допустимых: затрат на их добычу при подземном способе разработки, оптовые цены на полезное ископаемое, а с учетом качества последнего - оптовой цены на продукты его переработки (концентрат, окатыши, агломерат и др.). Для рентабельной работы комбината цену корректирует с учетом возможности получения предприятием нормируемой прибыли:

(31)

где - текущая себестоимость концентрата, грн/т;

- допустимая себестоимость концентрата, грн/т;

- цена концентрата, грн/т;

- коэффициент нормируемой прибыли предприятия, грн/т.

По нерудным видам минерального сырья в качестве допустимой величины затрат чаще всего принимает оптовые цены на нерудные товарную продукцию. О недостатках использования последних при оценке степени комплексного освоения железорудных месторождений, а также при решении вопросов по определение конечной глубины карьера ранее отмечалось.

Вопрос о величине допустимых затрат по нерудным полезным ископаемым при комплексном освоении железорудных месторождений нельзя решать, не определив презрительно область, а по ней - и степень попутного использование вскрышных пород.

Только когда данная область будет определена, суммарные затраты на добычу сырья в условиях специализированных производств, передел его в товарную продукцию и транспортирование последний к потребителям, вошедшим в нее, принимаются в качестве допустимых. Правомерность таких утверждений рассмотрим на условном примере. Пусть в промышленном регионе, наряду с железорудным карьером, і - й вид вскрышных пород представляет промышленную ценность как минерального сырья для производства щебеночного материала, строительным карьером эксплуатируются специализированное месторождение данного вида. Поставки нерудных товарной продукции осуществляется в три пункта сосредоточенного строительства в соответствии с объемах , и . Региональная потребность в данном виде сырья постоянна. Известны затраты по процессам добычи, передела в товарную продукцию и транспортирование последний к заказчикам. Необходимо определить, как изменяются границы железорудного карьера, если удовлетворение регионального спроса на щебень всех потребителей будет осуществляться за счет попутного использования і -го вида вскрышных пород. В сравнении с их значением при специализированный разработке могут быть уменьшены, оставаясь на прежнем уровне, или же увеличены, т.е.

,м³/т (32)

где - значение граничных коэффициентов вскрыши соответственно при комплексном освоении железорудного месторождения и его специализированной разработке, м³/т;

- увеличение (уменьшение) граничного коэффициента вскрыши при комплексном освоении железорудного месторождения, м³/т.

Значение граничного коэффициента вскрыши при специализированной разработке определяем по выражению:

, м³/т (33)

где - предельно допустимая величина полной (с учетом вскрышных пород) себестоимости добычи железистых кварцитов, грн/т;

- себестоимость добычи железистых кварцитов без учета вскрышных работ, грн/т.

При комплексном освоении железорудного месторождения увеличить значение граничного коэффициента вскрыши возможно лишь в том случае, когда приведенные затраты на выпуск валовой товарной продукции в условиях комплексного ее производства будут меньше затрат при ее специализированном выпуске. Разница в затратах (сравнительная экономическая эффективность) при этом может быть расходована на увеличение объемов вскрышных работ , т.е:

, грн. (34)

При заданной производительности железорудного карьера по основному виду полезного ископаемого увеличение объемов вскрышных работ можно представить как:

Подставив данное значение в равенство (34) и решив его относительно , получим:

, м³/т (35)

Значение сравнительной экономической эффективности специализированного и комплексного производства нерудной товарной продукции определим по формуле:

грн, (36)

Тогда:

м³/т, (37)

Подставив формулы (37) и (33) в формулу (32), после некоторых преобразований получим:

м³/т, (38)

где , - коэффициент приведения соответственно общего объема использования и объемов потребления каждым заказчиком попутного полезного ископаемого і - го вида к объемам добычи основного вида, доли ед.;

- снижение (увеличение) удельных затрат на транспортирование попутной товарной продукции і -го вида (щебня) j - ому потребителю из железорудного карьера в сравнении с поставками из специализированного карьера, грн/т.

Данное выражение и будет определять значение граничного коэффициента вскрыши при комплексном освоении железорудного месторождения.

Анализ выражения (38) показывает, что граничный коэффициент вскрыши и, как следствие, границы карьера зависят от степени использования попутного полезного ископаемого, которая, в свою очередь, определяет разницу удельных эксплуатационных и капитальных затрат по процессам добычи и передела нерудной товарной продукции в условиях специализированного и комплексного ее производства. В тоже время, набирая новых потребителей попутного продукции и увеличивая тем самым дальность поставок, а соответственно и затрат на транспортирование, значение граничного коэффициента вскрыши снижается.

Степень использования і - го вида вскрышных пород, при которой:

т.е. границы карьера в сравнении со специализированным освоением железорудного месторождения не изменяются, будет являться допустимой. Данное условие выполнимо, когда:

(39)

Решив равенство (39) относительно предельных затрат на транспортирование попутной продукции к заказчикам и сравнив их значение с фактическими затратами (определив разницу), формулу граничного коэффициента вскрыши при комплексном освоении железорудного месторождения можно записать как:

т/т, (40)

Таким образом, задача по определению граничного коэффициента вскрыши к задаче определения области и степени комплексного освоения железорудного месторождения, определяемых величиной предельных расстояний транспортирования попутной товарной продукции к заказчикам. Сравнивая по каждому потребителю значения предельных расстояний транспортирования, рассчитанных по удельным стоимостным показателям при максимальной производительности карьера по нерудной продукции , с их фактическими значениями, отбираем тех потребителей, для которых . Если данное условие выполнимо относительно всех трех потребителей, то в этом случае степень комплексного освоения і - го вида и значение граничного коэффициента вскрыши будут максимальными.

Но возможны и другие варианты. Так, предположим, по первому потребителю , по второму , а по третьему . В данном случае судить о нецелесообразности производства и поставок продукции с железорудного карьера третьему потребителю только лишь из условия превышения фактических затрат на транспортирование над предельными будет не совсем правомерным. Так, если отказаться от производства нерудной продукции в объеме, равном , величина граничного коэффициента вскрыши может оказаться меньше, чем в случае использования данных объемов. Это объясняется тем, что издержки, которые мы будем иметь вследствие снижения производственной мощности железорудного карьера по нерудной продукции, окажутся больше издержек на ее транспортирование к третьему потребителю. Окончательное решение в данном случае можно принять, лишь рассчитав значение граничного коэффициента вскрыши при максимальном объеме использования нерудного минерального сырья и при объеме его использования, равном сумме объемов сырья первого и второго потребителей. По максимальному значению граничного коэффициента вскрыши окончательно устанавливает рациональную степень использования попутного полезного ископаемого і -го вида.

Таким образом, границы карьера и степень комплексного освоения железорудного месторождения – два взаимообуславливающих параметра. При их определении в качестве расчетного использован принцип, получивший в настоящее время в практике проектирования наибольшее распространение, основанный на сравнении суммы первоначального и эксплуатационного коэффициента вскрыши со значением граничного коэффициента:

(41)

в качестве метода – метод вариантов.

Предлагается следующий порядок расчета данных параметров. На характерном геологическом разрезе железорудного месторождения намечают ориентировочно несколько вариантов глубины карьера. По каждому из вариантов про заданном направлении углубки карьера строится график для и определяется сумма первоначального и максимального (из всех периодов усреднения) эксплуатационного коэффициента вскрыши. При заданной производительности карьера по основному полезному ископаемому определяется продолжительность периодов эксплуатации карьера в пределах каждого контура, а по величине последних – максимально возможные годовые объемы добычи попутных полезных ископаемых. Затем по каждому из вариантов определяется область комплексного освоения железорудного месторождения, по данным рассчитываются значения граничного коэффициента вскрыши. Вариант глубины карьера, при котором выполняется условие равенства правой и левой частей выражения (41), принимаются за конечной.

Установленные по данному методу область комплексного освоения и границы карьера справедливы для тех условий, когда в течение всего периода эксплуатации железорудного месторождения текущие объемы добычи попутного полезного ископаемого і - го вида непосредственно из карьера превышают текущие объемы его использования.