О последовательности выполнения проектных работ по выбору наиболее эффективной технологии добычи и переработки руды

УДК 622.272.003.13 А.А. Бектыбаев

О ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТНЫХ РАБОТ ПО ВЫБОРУ НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ РУДЫ

Многообразие горно-геологических условий рудных месторождений способствовало дифференциации классов систем разработки на варианты и их разновидности, которых в настоящее время насчитывается около трехсот. По мере развития технического прогресса и накопления опыта горных работ это число в дальнейшем будет только возрастать. Поэтому решение основополагающей в горном деле проблемы выбора рациональной системы разработки было всегда актуальным как в прошлом, так и сейчас. Акад. М.И. Агошков отмечал [1]: «...с 30-х годов попыток создать такую методику было предпринято немало. Существует обширная литература по данному вопросу. Однако положительных результатов эти попытки не могли дать потому, что в экономической науке в те годы не было необходимых для оценки потерь критериев, таких как прибыль, рентабельность, эффективность капиталовложений».

В результате вторжения фундаментальных (экономических и математических) наук в горное дело для решения сложных горноэкономических задач, а также в результате появления новых факторов, влияние которых ранее не было учтено, применяемые ныне в практике методы выбора систем разработки могут быть пересмотрены и скорректированы. Однако в период между пересмотрами методов по технико-экономической оценке и выбору наиболее эффективной системы разработки экономические интересы народного хозяйства или горнодобывающих предприятий будут в определенной степени ущемлены. Поскольку при несоответствии применяемой системы разработки горно-геологическим условиям месторождения или совершается недополучение прибыли от потерь минерального сырья, или вкладываются неоправданные средства на добычу и переработку излишнего объема пустых пород (или некондиционной руды). Таких примеров на практике не мало. Так, например, К.М. Чарквиани на основании своей методики рекомендовал для рудников Лениногорского и Зыряновского комбинатов в период послевоенного восстановления народного хозяйства СССР в 1945-1951 гг. применять системы разработки с креплением и закладкой, горизонтальных слоев с закладкой и слоевого обрушения. Фактически на этих рудниках с 1946-1947 гг. получила применение в основном система этажного принудительного обрушения [2]. Также по методике Р.П. Каплунова в первоначальном виде наиболее эффективной для условий рудников Криворожского бассейна оказалась система слоевого обрушения. Однако эта система в тех условиях за последние 15 лет не нашла применения [2].

В 1950-е годы в результате применения системы этажного са-мообрушения и системы этажного принудительного обрушения в условиях Текелийского рудника без учета склонности руды к самовозгоранию возник подземный пожар. Это привело к снижению технико-экономических показателей, увеличились (до 41 %) потери руды, ухудшилась безопасность ведения горных работ. Применение системы подэтажного обрушения без учета склонности руды к слеживанию в условиях рудника Ак-Су привело к большим потерям отбитой руды в эксплуатационных блоках. Такие же ошибки были допущены при выборе систем разработки для условий Кара-обинского месторождения (рудник Жамбул Акчатаусского горнообогатительного комбината). Без учета склонности руды к слёжи-ваемости на руднике применялась система разработки с магазини-

рованием отбитой руды. В результате 70 % рудной массы в трех эксплуатационных блоках остались не выпущенными.

На предпроектной стадии технико-экономическая оценка и выбор наиболее эффективной системы разработки для конкретных горно-геологических условий месторождения осуществляются в два этапа [3]:

1-й этап. Предварительный отбор систем разработки по геологическим и горнотехническим условиям разработки месторождения.

2-й этап. Сравнительная оценка отобранных систем и выбор из них наиболее рациональной.

На первом этапе предварительный отбор систем разработки производится с учетом горно-геологических, горнотехнических и экономических условий разработки месторождения из числа имеющихся на вооружении горнорудных предприятий систем разработки методом прямого отбора, рекомендованным Ш.Н.Мамедовым [4], или методом исключения, предложенным К.М. Чарквиани [5].

Отмеченные выше ошибки, которые имели место в практике деятельности горнорудных предприятий, являются результатом несоблюдения последовательности выполнения технико-

экономической оценки и выбора наиболее эффективной технологии разработки рудных месторождений и недоучета отдельных проявляемых факторов в процессе добычи.

Действительно, выбор наиболее эффективной технологии получения готовой к реализации продукции состоит из двух разнородных частей оценки: технической и экономической. При технической оценке, которая выполняется на первом этапе, должны учитываться основные требования, предъявляемые к разработке рудных месторождений, а именно: безопасность ведения горных работ; комфортные условия на рабочих местах; наличие по возможности точного уровня потерь и разубоживания руды по каждой системе разработки; соответствие отбираемых систем разработки горно-геологическим особенностям разработки месторождения; обеспечение заданной производительности предприятия по добыче; учет всех основных и вспомогательных факторов, влияющих на выбор разработки.

Поскольку жизнь и здоровье людей не подлежит никакой экономической оценке, то при выборе систем разработки безопасное

ведение горных работ имеет первостепенное значение. Поэтому выбор системы разработки осуществляется прежде всего, с точки зрения обеспечения безопасности и нормальных условий работы горнорабочих и, одновременно, вписываемости их в горногеологические условия разрабатываемого участка или всего месторождения.

Затем рассматриваются все факторы, которые в отдельности или в сочетании нескольких из них одновременно могут дать знать о себе в процессе эксплуатации месторождения. Эти факторы Г.А. Цулукидзе [6] делит на 12 основных и вспомогательных факторов, которыми являются: форма месторождения и размеры занимаемой месторождением площади; глубина залегания месторождения; геологические нарушения; качество и структура полезного ископаемого; добываемость (твердость, крепость и вязкость) полезного ископаемого и кливаж; мощность; угол падения; водоносность; самовозгораемость; выделение рудничного газа, наличие каменноугольной и серной пыли; состояние поверхности; характер кровли и поведение боковых пород в выработанном пространстве.

К второстепенным факторам отнесены количество и квалификация рабочих кадров, стоимость энергии и крепежного леса, условия транспортировки, возможность сортировки руды в шахте или на поверхности, способы предполагаемой переработки руды, обеспечение в будущем выемки непромышленных в данный момент запасов.

Вот перечень факторов, которые необходимо учесть по мнению специалистов на первом этапе выбора систем разработки. Однако не исключена возможность появления в процессе эксплуатации месторождения и других новых факторов.

На втором этапе осуществляется сравнительная оценка отобранных систем разработки и выбор наиболее рациональной.

Для решения этой не менее важной проблемы экономического характера предложено в разное время около тридцати методов. Однако ни один из них не нашел широкого распространения. С целью собрать, систематизировать и теоретически обобщить их для создания методологии решения этой проблемы в настоящее время в ИГД им. Д. А. Кунаева проводятся фундаментальные исследования по государственной программе. По нашему мнению, эта проблема в настоящее время должна решаться с учетом деятельности горнорудных предприятий в условиях рыночных отношений. Ныне дей-

ствующая методика, которая утверждена Госгортехнадзором СССР, применяется уже свыше 30 лет на всех горнорудных предприятиях СНГ. Естественно, за это время наука заметно шагнул вперед, произошли значительные изменения в методологии оценки и выбора наиболее эффективной технологии добычи и переработки руды.

Кроме того, значения исходных показателей каждой из отобранных систем разработки определяются статистическим методом с использованием результатов отработки очистных блоков этой системой за определенный период или принимаются в расчет данные, полученные в результате использования ее в аналогических горногеологических условиях на других месторождениях.

Известно, что статистический метод имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что при определении усредненного значения каждого из показателей отобранной системы не исключаются отклонения от предполагаемых условий ее применения.

В этой связи для выбора и проектирования системы разработки для конкретных горно-геологических условий месторождения нами рекомендуется осуществить технико-экономическую оценку и выбор наиболее эффективной технологии добычи и переработки руды в три этапа вместо ранее принятых двух этапов (рисунок).

Как показано на рисунке, предлагаемая последовательность выполнения работ по выбору наиболее эффективной технологии разработки для конкретных горно-геологических, горнотехнических и экономических условий разрабатываемых участков или всего месторождения заключается в определении на втором этапе оптимальных значений основных показателей каждой из предварительно отобранных систем разработки на основе последних научных достижений по методике, разработанной в ИГД им. Д. А. Кунаева [7]. Только после этого на завершающем третьем этапе осуществляется сравнительная оценка и выбор наиболее эффективной технологии добычи и переработки руды. При этом реализуется следующий подход к отбору технико-экономических показателей.

К основным показателям, используемым на втором этапе для сравнительной оценки и выбора наиболее эффективной технологии разработки рудных месторождений, относятся: содержание полезного компонента в балансовой руде и разубоживающих породах (забалансовых рудах); изменчивость содержания полезного (-ных) компонента (-тов) в балансовой руде как по горизонтали, так и по

вертикали; затраты средств на добычу и переработку 1 т балансовой руды; затраты средств на добычу и переработку 1 т разубожи-вающих пород (забалансовых руд); производитель-ность труда; выход с единицы площади разрабатываемого участка или месторождения балансовой руды в единицу времени; коэффициент разу-боживания;

Этапы выбора эффективной технологии добычи и переработки руды

содержание полезного компонента в концентрате; реализуемая стоимость концентрата в зависимости от содержания в нем металла; коэффициент извлечения при обогащении; себестоимость 1 т готовой к реализации конечной продукции.

Каждый из этих показателей не является производным от других показателей и не носит промежуточного значения, т.е. не представляет стоимость работ одной отдельно взятой операции из полностью законченного технологического цикла по добыче и переработке руды. Поэтому результаты выполненных работ с использованием их в расчете на последнем этапе выбора наиболее эффективной технологии добычи и переработки руды будут ближе к истине.

Резюмируя, следует отметить:

1. Последовательность выполнения проектных работ по технико-экономической оценке и выбору наиболее эффективной технологии добычи и переработки руды должна осуществляться в три этапа вместо ранее принятых двух.

2. На втором этапе значения показателей по каждой из отобранных систем разработки должны определяться на основе установленной, но нигде до сих пор не использованной новой закономерности — значение минимально кондиционного содержания полезного компонента изменяется обратно пропорционально увеличению суммарной извлекаемой ценности балансовых запасов при прочих равных условиях и наоборот [7]. Это принципиальное положение исключает допускаемые статистическим методом ошибки и неточности при установлении значений показателей отобранных систем разработки, используемых в расчете.

3. Термины, используемые в данной работе — «выбор наиболее эффективной системы разработки» и «выбор наиболее эффективной технологии добычи и переработки руды» — содержат различный технологический смысл. Первый термин относится к горным работам, выполняемым в пределах выемочного участка (согласно классическому определению системы разработки), а второй термин — к выполнению горных работ, начиная от подготовки и очистной выемки и заканчивая получением готовой к реализации конечной продукции предприятия. Те работы, которые осуществляются до подготовки и очистной выемки, т.е. до предварительного отбора систем разработки, остаются без изменения независимо от применяемой системы разработки, не оказывая влияния на выбор системы разработки.

Таким образом, выбор системы разработки является одним из звеньев всей технологии добычи и переработки руды. Удельный вес стоимости добычи руды по системе разработки в себестоимости готовой конечной продукции занимает 25-40%. Отсюда ясно, что толкование понятий этих двух терминов совершенно разное.

---------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агошков М.И., Никоноров В.И., Панфилов Е.И. и др. Техникоэкономическая оценка извлечения полезных ископаемых из недр. - М.: Недра, 1974. 312 с.

2. Будько А.В. Выбор и совершенствование систем разработки. - М.: Недра , 1971. 256 с.

3. Байконуров О.А. Классификация и выбор методов подземной разработки месторождений. - Алма-Ата. « Наука», 1969. 606 с.

4. Мамедов Ш.Н. Основа выбора систем подземной разработки рудных месторождений. - Баку: Изд-во АН АзССР, 1964.

5. Чарквиани К.М. Основания для выборы систем разработки месторождений цветных металлов. - Труды горно-геологического института Уральского филиала АН СССР. - 1945.- № 7.

6. Цулукидзе Г.А. Методы подземной разработки месторождений. - М.: Ме-таллургиздат, 1948.

7. Научное обеспечение основ метода оперативного управления эффективным использованием минеральных ресурсов горнорудных предприятий. Научный отчет. Фонд ИГД им. Д. А. Кунаева, 2002.

— Коротко об авторах

Бектыбаев А.А. - заведующий лабораторией, Институт горного дела им. Кунаева, Республика Казахстан

Ъ---------

---------------- © А.П. Волков, 2005

УДК 622.02