УДК 622.013.362
(c) В. И. Ляшенко, 2005
Степень обеспеченности горного предприятия подготовленными и готовыми к выемке запасами руд - один из основных факторов, влияющих на эффективность его работы. Недостаточное количество этих запасов влечет за собой сокращение фронта добычных работ, нарушение планового (проектного) порядка отработки месторождения, увеличение разубоживания руды, снижение производительности предприятия, ухудшение качества и повышение себестоимости продукции. Избыточная обеспеченность приводит к "замораживанию" в сфере производства значительных оборотных средств, увеличению расходов на содержание и ремонт горных выработок, сопровождается ростом неактивных запасов и повышением потерь руды. Поэтому развитие методов управления запасами руд, обеспечивающих эффективную работу горных предприятий, является актуальной научной и практической задачей.
Первоочередным фактором, влияющим на нормативную величину подготовленных и готовых к выемке запасов руды, является соответствие количества и качества минерального сырья до и после отработки блока. В ходе сопоставления следует оценить изменения рудной площади, объемов горно-подготовительных, нарезных, эксплуатационно-разведочных работ и продолжительности их выполнения.
Применение при подземной разработке месторождений сложной структуры камерных систем с закладкой предопределяет сложную организацию и планирование горных работ по подготовке, нарезке и очистной выемке запасов руды в блоке и исключает полное совмещение процессов, предшествующих добыче руды, в камерах, где закладочный массив достиг нормативной прочности. Это обусловлено опасностью прорыва твердеющей смеси в горные выработки, обводненностью смежного рудного массива, связанной с водоотдачей закладочной смеси и возможностью обрушения в очистное пространство закладочного массива, имеющего недостаточную прочность.
Исключение этих опасностей достигается путем выделения технологических участков, состоящих из нескольких камер, отрабатываемых последовательно при стабильном уровне добычи из них руды. Когда одна из камер находится в стадии очистной выемки руды, другие служат целиками; пока в отработанной камере затвердевает закладочная смесь, в запланированной к отработке - заканчивают нарезные работы и бурение скважин. Такая технология дает возможность увеличить подготовленные к выемке запасы руд, так как горно-подготовительные выработки проходят в один прием (полностью или частично) на весь блок, состоящий из двух и более камер, при групповой подготовке и отработке камер выполняется также незначительный объем нарезных работ. Горно-подготовительные и в меньшей мере нарезные выработки будут существовать в течение всего периода отработки группы камер. Тем не менее запасы руд, граничащие с закладочным массивом, в категорию готовых к выемке можно перевести лишь после приобретения твердеющей смесью нормативной прочности.
Анализ закономерностей движения готовых к выемке запасов руд на подземных рудниках атомной промышленности Украины в различных стадиях подготовки, нарезки и очистной выемки показал, что он носит скачкообразный характер с резким возрастанием запасов в период ввода в отработку подготовленных руд и постепенным уменьшением по мере их погашения (рис. 1).
Коэффициент, характеризующий средний уровень готовых к выемке запасов руды одного блока за весь период его отработки, определяют по формуле:
[Формула
Материал доступен в бумажной версии издания]
Подготовленные и готовые к выемке запасы руды оценивают относительно планируемых оптимальных показателей добычи в отдельности для каждой системы разработки. По горному предприятию расчетные показатели по отдельным системам разработки суммируют с учетом доли каждой системы в общем объеме добычи руды. В ходе нормирования готовых к выемке запасов следует выполнять условие постоянного поддержания в среднем блоке на весь период отработки их уровня, близкого к значению
[Формула
Материал доступен в бумажной версии издания]
- коэффициент, характеризующий систему разработки по объему готовых к выемке запасов руды в блоке относительно начальных запасов Бср; nc, - число очередей (стадий) выемки руды в блоке (вариантов последовательности отработки запасов в блоке).
Объем подготовленных запасов зависит от порядка подготовки, нарезки и отработки запасов руды в блоке, от способов поддержания и погашения выработанного пространства и характеризуется коэффициентом Ко опережения подготовленных запасов в блоке относительно готовых к выемке. Полученные в результате исследований расчетные формулы позволили установить, что минимальное значение Ко = 3 характерно для систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород и с отработкой запасов блока в одну стадию, а также при отработке обособленных рудных залежей или запасов между ранее заложенными камерами (слоями) вторых и последующих стадий (при индивидуальной подготовке блоков). Максимальное значение Ко = 10 и более характерно для последних стадий выемки руды первого блока и подготовки запасов первых стадий выемки во втором блоке.
При смешанном порядке отработки запасов руды в блоках средний коэффициент Коср опережения подготовленных запасов определяют по формуле:
[Формула
Материал доступен в бумажной версии издания]
В условиях сложноструктурных месторождений с большой степенью изменчивости содержания полезного компонента в пределах отдельных рудных залежей или отрабатываемых участков нормативы запасов определяют в месячных нормах полезного компонента подготовленных Тпм и готовых к выемке Тгм руд заданного качества по формулам:
[Формула
Материал доступен в бумажной версии издания]
Для планомерного восполнения части погашенных при добыче запасов необходимо к определенному моменту выполнить определенный объем горно-подготовительных и нарезных работ, с тем чтобы подготовить запасы, равные погашенным по количеству и качеству. Необходимые среднемесячные объемы нарезных (Анм) и горно-подготовительных (Агп м) работ определяют по формулам:
[Формула
Материал доступен в бумажной версии издания]
Помимо минимальных значений готовности запасов руды к подземной добыче, полученных по технологическим критериям, геомеханическим характеристикам горных и искусственных массивов, могут появиться и другие, обусловленные экономическими факторами с учетом оптимального использования финансовых и природных ресурсов. Модель при этом базируется на закономерностях изменения ущерба (экономических последствий) от необеспеченности добычного процесса запасами У1 и расходов на их подготовку к добыче У2. Связь этих величин (рис. 2) описывается уравнением:
[Формула
Материал доступен в бумажной версии издания]
Современные методы управления запасами базируются на использовании вычислительной техники и проведении расчетного эксперимента, имитирующего динамику горных работ. Основное внимание при этом уделяется созданию компьютерного банка данных по горно-технологическим условиям ведения работ, а также разработке методов размещения технологических объектов в пространстве горного отвода с использованием средств компьютерной графики на всех стадиях проектных работ и плановых расчетов.
С использованием компьютерных технологий, по результатам парного корреляционно-регрессионного анализа и вычисления статистических характеристик (среднее значение, среднеквадратическое отклонение, дисперсия, асимметрия, эксцесс, коэффициенты вариации и их стандартные ошибки), установлена зависимость среднемесячной производительности блока по добыче руды аоср от промышленного запаса руды в усредненном блоке на конец месяца Б\к/ср и числа блоков nо.
Алгоритм решения задачи сводится к выбору блоков с определенными промышленными запасами руды и содержаниями в них полезного компонента, обеспечивающими плановые (проектные) показатели горного предприятия по количеству руды заданного качества при условии равномерной отработки запасов. Модель реализована в виде компьютерной программы с выводом результатов по определенной форме (см. таблицу).
Таким образом, в результате исследований уточнены основные признаки, по которым запасы руды в блоке классифицируют по степени подготовленности к добыче, а горные выработки - по их назначению в различных стадиях подготовки запасов. При этом учитывается не только назначение, но и срок существования выработок. Это позволяет учесть реальное движение запасов, степень их подготовленности и объективно оценить затраты на подготовку руды к добыче.
Для эксплуатируемых урановых месторождений Украины установлено, что нормативная обеспеченность подготовленными запасами руды должна составлять 20-30 мес, готовыми к выемке - 4-5 мес. При этом обеспеченность запасами, рассчитанная с учетом содержания в руде полезного компонента, отличаются на 10-15 %.
Приведенные выше зависимости являются основой разработанных методов управления подготовкой запасов руды к очистной выемке в условиях сложноструктурных месторождений, которые можно распространить и на месторождения руд черных и цветных металлов.
[Графические материалы:
Итоговые расчетные показатели по блокам и горному предприятию в целом
Рис. 1. Движение готовых к выемке запасов руд: а - общий остаток на конец месяца в эксплуатационных блоках; б - средний уровень за период отработки блока
Рис. 2 Изменение затрат на подготовку запасов руды к добыче
Материал доступен в бумажной версии издания]
