Эффективность технологий добычи рудных полезных ископаемых

В соответствии с принятой систематизацией технологических решений по видам горных работ и порядком разработки определялась экономическая эффективность при их внедрении в производство. Порядок определения эффективности соответствует порядку их представления данного ранее, а именно:
- для усовершенствования подготовительных работ разработаны: временное крепление забоя выработок для шахт ПАО «МГОК», устойчивая форма забоя и сечения выработок для шахт ПАО «КЖРК», комбинированное саморегулирующее крепление сечения выработок для шахт ПАО «КЖРК», рациональные трассы заложения и виды крепления подэтажных и этажных штреков на шахтах ЧАО «ЗЖРК», рациональные трассы заложения подэтажных выработок на шахтах ПАО «КЖРК»;
- для усовершенствования очистных работ предложены: рациональное направления бурения глубоких скважин для шахт ЧАО «ЗЖРК», рациональное параметры буровзрывных работ для шахт ГП «ВостГОК», устойчивая форма выработок подсечки и отрезки для шахт ЧАО «ЗЖРК», устойчивая и прочная форма конструктивных элементов блоков для шахт ПАО «КЖРК». Определение экономический эффективности разработанных технологических решений производилась по методике, представленной ранее.


Для предотвращения вывалов руды из забоя подготовительных выработок при их проведении, на шахтах ПАО «МГОК» повсеместно используют временную крепь. На 1 п.м выработки устанавливают по 2 ремонтины и 6 переборок, что составляет 0,026 м3 леса и соответствует затратам в 35,8 грн. Трудоемкость установки и снятия предохранительной временной крепи для проходческой бригады в комплексной норме выработки составляет 1,4 чел.-ч, что соответствует 87,91 грн. По данным производственных служб шахт, использование одних и тех же материалов для сооружения деревянной крепи составляет 1 мес., что соответствует 94 разам установки крепи с себестоимостью работ, равной 0,38 грн/м. Использование одних и тех же металлических анкеров осуществляется в течении 3 лет, что соответствует 3350 разам установки с себестоимостью, равной 0,002 грн/м. Калькуляция себестоимости двух видов крепей сведена в табл. 6.2.

Эффективность анкерного крепления забоя подготовительных выработок реализуется за счет многоразового использования, скоростного и безопасного забивания и извлечения, что позволяет экономить 0,38 грн на 1 п.м подготовительной выработки.

Придание устойчивой формы плоскости и сечению забоя подготовительных выработок не сопровождается увеличением или уменьшением технических затрат. Это связано с тем, что общая длина всех групп шпуров в забое выработки не изменяется, а производится лишь их коррекция при первом взрывании. Далее придание эллипсоидной формы забою реализуется за счет четкого выдерживания длин и углов наклона шпуров во всех группах. Внедрение данного технологического решения относится к организации технологии проведения выработки, а экономическая эффективность выявляется за счет снижения затрат предприятия на выплаты по потере нетрудоспособности, связанные с травмированием бурильщиков.
При обрушении заколов с плоскости забоев и незакрепленной части выработки, как правило, рабочие травмируют ноги и реже руки. Обрушение породы, падение предметов и материалов занимает 3-е место в перечне опасностей, действующих на подземных бурильщиков ПАО «КЖРК». Анализ несчастных случаев за последние годы показал, что чаще других травмируется технический персонал (54,2%), в котором одной из наиболее травмоопасных профессий являются проходчики с 4,3% от общего количества травмированных. Так, например, средняя зарплата пострадавшего бурильщика составляет 10000 грн, а потеря общей трудоспособности - 25%. Имеем 10000х25 = 250000 грн. Вина бурильщика, определенная предприятием, составляет 15%. Однако при установленном четырехкратном размере граничной страховой суммы для рабочих добывающих предприятий в 38940 грн, имеем 38940-15% = 33099 грн - сумма единовременной помощи.
Ежемесячная страховая выплата определяется как доля от среднемесячной зарплаты потерпевшего перед наступлением страхового случая, которая исчисляется в соответствии со степенью утраты трудоспособности: 10000х25% = 2500 грн, что в год составляет 30 тыс. грн. Согласно производственной статистики, травмирование бурильщиков на шахтах комбината из-за обрушений забоя составляет 1-3 случая в год по одной шахте. Принимая среднегодовое значение в 2 травмы, имеем 60 тыс. грн (0,41 грн/м) выплат по нетрудоспособности, которых можно избежать с приданием плоскости забоя устойчивой формы.

В соответствии с обоснованной автором взаимосвязью формы поперечного сечения подготовительных выработок с типом их крепи, представленной в табл. 4.3, была определена себестоимость проведения 1 п.м выработки (табл. 6.3). Себестоимость определялась по основным видам затрат для горно-геологических условий проведения подготовительной выработки, смоделированной ранее. В качестве базовых форм поперечного сечения подготовительных выработок и их крепления принимались данные, получившие наибольшее распространение на рудных шахтах Украины, с действующими с 2012 г. видами затрат и цен.

Из табл. 6.5 видно, что применение устойчивой формы сечения и новой крепи выработки позволяет снизить себестоимость ее крепления. Так, заложение подготовительной выработки с устойчивой формой позволяет сэкономить на 1 п.м: на глубине до 350 м - 1401 грн, до 700 м - 880 грн, до 1000 м - 641 грн, до 1600 м -1160 грн и до 3000 м - 2029 грн. Прослеживается устойчивая экспоненциальная зависимость с точкой экстремума на глубине в 1000 м, на которой начинается резкое возрастание сэкономленных средств на креплении подготовительных выработок.

Для выполнения подготовительно-нарезных работ на ЧАО «ЗЖРК» в пределах каждого очистного блока, который включает первичную и вторичную камеры, проводят в породах висячего и лежачего боков залежи по 10 полевых штреков общей длиной более 300 м. На сегодняшний день заложение подэтажных выработок по отношению к очистным камерам не регламентируется официально действующими инструкциями для данного месторождения. Сущность предлагаемого нами метода состоит в том, что заложение подготовительных выработок рационально выполнять в местах со сходной или максимально пониженной энергетической напряженностью пород. Заложение выработок по линиям, разделяющих приконтурные и первые энергетические зоны, дает возможность проводить их без применения крепления. При недостаточности изменения трасс заложения штреков существует и дополнительное технологическое решение. При сохранении достаточной устойчивости, возможно определение устойчивой формы выработки по методике данной ранее.
Согласно табл. 6.13, устойчивая форма и новое крепление выработки позволяют сэкономить на 1 п.м на глубине до 350 м - 1401 грн, до 700 м - 880 грн, до 1000 м - 641 грн, до 1600 м - 1160 грн и до 3000 м - 2029 грн. Среднее расчетное значение, соответствующее глубине 1000 м, на которой осуществляется подготовка блоков на комбинате, это горизонт 940 м. Экономия средств от отсутствия необходимости крепления выработок составляет 137,34 грн/м. Суммарная экономия средств от применения двух технологических решений составляет 778,34 грн/м, а максимальное значение прибыли - 2166,34 грн/м для глубины 3000 м.
Внедрение обоих технологических решений по определению устойчивой формы поперечного сечения и трасс заложения подготовительных выработок на шахтах ЧАО «ЗЖРК» позволяет экономить 30% средств на проведении 1 п.м выработки, без учета затрат на проведение обгонных выработок, ликвидацию аварий, восстановление оборудования и выплат рабочим по несчастным случаям.

Согласно установленной необходимости отнесения подэтажных буровых штреков от очистных камер результаты расчетов по предложенной методике показали, что заложение буровых штреков по центру очистных блоков рационально проводить на расстоянии 8-12 м, а ближе к контурам блоков - 6-8 м. При невозможности изменения трасс заложения подэтажных буровых штреков существует и обратная задача сохранения устойчивости - обоснование типа их крепи. Первоначально определяются размеры областей возможного разрушения массива, в том числе и целика между очистной камерой и буровым штреком. Затем эта область закрепляется анкерами. В результате решения прямой и обратной задач по повышению устойчивости нарезных выработок для данного варианта этажно-камерной системы разработки было найдено оптимальное решение, которое включает рациональные решения обеих задач одновременно. Имеется в виду проведение подэтажных штреков на безопасном расстоянии от камер с дальнейшей проходкой в направлении очистных камер удлиненных ходков и буровых камер.

Результаты расчетов показали, что себестоимость проведения подэтажных выработок разнится в 59,21 грн/м, а при их длине на добычной блок в 300 м, получаем экономический эффект в 17763 грн на блок.

Анализ производственных данных показал, что при заряжании восходящих скважин происходит как перерасход, так и недорасход взрывчатого вещества (BB) по отдельным группам скважин производстве очистных работ (табл. 6.5).

Анализ изменения объемов BB показал, что перерасход наблюдался по 4 из 14 исследуемых камер с объемом 3512 кг (25953,68 грн), а недорасход по 10 камерам с объемом в 17101 кг (126376,39 грн). В результате общее количество неизрасходованного BB составило 13589 кг (10422,71 грн). Имеем экономию BB в виде разницы между недорасходом и перерасходом, которая по одной камере с запасом в 450 000 т составляет 970,64 кг граммонита 79/21 стоимостью 7,39 грн/кг, что соответствует 7173,03 грн на одну очистную камеру. При этом экономия средств на первичное дробление руды приводит к их перерасходу на вторичном дроблении, затраты на которое, по данным производственных служб, достигают 20% от общих затрат, что соответствует 16822,70 грн на одну камеру. Разница между экономией средств на первичное дробление и их перерасходом на вторичное составляет по камере 9649,67 грн или 0,02 грн/т.

Одним из основных факторов, влияющих на себестоимость добычи урановой руды, являются буровзрывные работы, в которых основным технологическим процессом выступает бурение и взрывание эксплуатационных скважин. Увеличение глубины разработки приводит к повышению влияния энергетического состояния массива и, как следствие, - увеличению объемов бурения скважин, вторичному дроблению негабаритов, перерасходу взрывчатых веществ, материалов и средств инициирования зарядов.
Предлагаемое технологическое решение по отбойке руды предусматривает взрывание вееров глубоких скважин, между которыми уменьшены расстояния между концами и рядами скважин в соответствии с полученными зависимостями изменения энергонасыщенности массива, учитывающее габаритные размеры очистного пространства. Расчет участковой себестоимости представлен в табл. 6.6.

Предлагаемое технологическое решение по усовершенствованию буровзрывных работ при отработке запасов очистных камер на шахтах ГП «ВостГОК» способствует уменьшению затрат на бурение эксплуатационных скважин, их заряжание, вторичное дробление негабарита, что снижает себестоимость добытой урановой руды на 1,24 грн/т и способствует экономии средств на 25,07%.

Реализация буровзрывных работ по первичному дроблению массива руды на комбинате начинается в очистных камерах с одновременным применением подсечки и отрезки запасов. Проведение отрезной щели на высоту отрабатываемого этажа ведет к деоптимизации формы очистного пространства, далекого от эллипсоидной, т.е. от оптимальной по устойчивости контуров и прочности на развитие деформаций в обнажениях.
В условиях интенсивного проявления факторов горного давления и обводненности отбиваемых слоев руды это приводит к разупрочнению и самообрушению отбиваемых слоев, потере части пробуренных и заряженных скважин, техническим сложностям при заряжании скважин и отказам при взрывании зарядов, повышению засорения руды закладкой и другим проблемам, сопровождающим потерю устойчивости контуров и самообрушения массива руды (табл. 6.7).

Из табл. 6.7 видно, что удельные суммарные внеплановые затраты на 1 т руды составляют 1,68 грн, что для годовой производственной мощности комбината в 4 млн т составляет 6,72 млн. грн. Помимо этого снижается частота травмирования рабочих и внеплановые выплаты при потере трудоспособности, связанные с несчастными случаями от несанкционированных обрушений массива руды.

Для усовершенствования технологии отработки запасов руд при помощи камерных систем разработки предлагается изменение формы конструктивных элементов блока (камеры, потолочины, междукамерные целики) в соответствии с изменением энергонасыщенности вмещающего массива. Это позволяет повысить устойчивость рудных и породных обнажений, и приводит к снижению потерь и разубоживания руды.
1. Содержание железа в добытой рудной массе определяли из выражения

где Ai - запас руды в i-м элементе блока: для камеры 121800 (141800) потолочины 37000 (32500) и целика 90000 (78700) по проекту (предлагаемому), т; Kпi, Kpi -соответственно, коэффициенты потери (0,05; 0,14; 0,16) и разубоживания (0,04; 0,12; 0,16) руды, доли ед.
2. Содержание железа в добытой рудной массе для обоих вариантов составляет 51,8% для камеры, 50,8% - для потолочины и 51,74% - для целика.
3. Критерий сравнительной эффективности имеет вид

где Цi - отпускная цена 1 т руды в i-м варианте, грн; Eh - нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности, доли ед.;
В сравниваемых вариантах качество и цена товарной руды для элементов блока остаются неизменными, изменению подлежит промышленный запас камеры, потолочины и целика, что обусловливает экономическую эффективность предлагаемого варианта по промышленным запасам элементов блока

где Абл - промышленный запас блока, тыс. т.
Экономическая эффективность предлагаемого решения составляет 1,5 грн/т, что при производственной мощности шахты в 1,5 млн т/год составит 2,25 млн. грн.
Результаты оценки экономической эффективности разработанных технологических решений представлены в табл. 6.8, в которой сведены удельные экономические показатели эффективности, измеряемые в грн на 1 п.м выработки и грн на 1 т добытой руды. Для удобства сравнения показатели сгруппированы по виду выполняемых горных работ - подготовительные и очистные.

Из табл. 6.8 видно, что удельная эффективность подготовительных работ зависит от используемой энергии массива (рис. 6.1, в ценах 3013 г.).

---

• Методика оценки экономической эффективности технологических решений геоэнергетики
• Технологии добычи камнесамоцветного сырья в условиях техногенеза
• Технология добычи гранитов на шахтах Никополь-Марганецкого бассейна
• Технология добычи джеспилитов на шахтах Криворожского бассейна
• Характеристика, влияние и способы управления техногенными нарушениями
• Устойчивая форма конструктивных элементов блоков для шахт ПАО «КЖРК»
• Устойчивая форма выработок подсечки и отрезки для шахт ЧАО «ЗЖРК»
• Рациональное количество взрываемых рядов скважин на шахтах ГП «ВостГОК»
• Рациональные количество глубоких скважин для шахт ЧАО «ЗЖРК»
• Определение мест заложения буровых штреков на шахтах ПАО «КЖРК»