авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Обоснование методов определения параметров и показателей открытой разработки сложноструктурных карбонатных месторождений

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи



ИВАНОВ Владимир Викторович


Обоснование методов

определения параметров и

показателей Открытой

разработки сложноструктурных

карбонатных месторождений

Специальность 25.00.21 Теоретические основы

проектирования горно-

технических систем



А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук





Санкт-Петербург

2008

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете)

Научный руководитель

доктор технических наук

Фомин Сергей Игоревич


Официальные оппоненты:

доктор технических наук

Решетняк Сергей Прокопьеич

кандидат технических наук

Борисов Дмитрий Владимирович


Ведущая организация - ООО «Институт Гипроникель»

Защита диссертации состоится ___ _____ 2008 года в 15 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д.212.224.09 при Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. № 1160.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.


Автореферат разослан __ _______ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор Э.И.БОГУСЛАВСКИЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проектирование открытой разработки сложноструктурных месторождений связано с решением комплекса задач, требующих системного подхода к созданию методик определения оптимальных параметров и показателей разработки, учитывающих специфику этих месторождений.

В современных условиях, характеризующихся структурными из­менениями рынков минерального сырья, проявилась необходимость в из­менении основных теоретических и методологических подходов к проектированию горнотехнических систем-карьеров, широком раз­витии предпроектных исследований и оценки эффективности проектных решений.

В условиях рыночной модели экономики особое значение приобретает оперативность и обосно­ванность принятия проектных решений, когда ограничен объем ис­ходной информации, существует неопределенность исходных данных, динамично изменяется ситуация на рынках минерального сырья.

Большинство методов определения оптимальных параметров и показателей открытой разработки, используемых при проектировании сложноструктурных карбонатных месторождений, не учитывают горнотехнических и горно-геологических их особенностей, не приспособлены для обоснованного принятия решений об эффективности инвестиций в проектирование, строительство и эксплуатацию карьеров, из-за громоздкости расчетов, и часто из-за использования статических принципов и критериев.

Разработка методологии проектирования открытой разработки месторождений базируется на обширной теоретической базе и широком круге исследований таких ученых как М.И.Агошков, Ю.И.Анистратов, А.И.Арсентьев, Ж.В.Бунин, В.Г.Близнюков, В.Ф.Бызов, К.Е.Виницкий, С.Е. Гавришев, В.А.Галкин, А.В.Гальянов, Ф.Г.Грачев, П.И.Городецкий, С.А.Ильин, Ю.Г.Карасев, В.В.Квитка, В.С.Коваленко, С.В.Корнилков, В.Ф.Колесников, А.Н.Косолапов, Н.А.Мацко, Н.В.Мельников, Н.Н.Мельников М.Г.Новожилов, А.А.Пешков, В.В.Ржевский, С.П.Решетняк, О.Н.Салманов, П.И.Томаков, К.Н.Трубецкой, В.П.Федорко, С.И.Фомин, Г.А.Холодняков, В.С.Хохряков, В.Г.Шитарев, О.В.Шпанский, М.И.Щадов, Н.Н.Чаплыгин, Б.П.Юматов, В.Л.Яковлев и др.

Рынки минерального сырья имеют особенности функционирования и развития, поэтому при создании методов проектирования карьеров, разрабатывающих место­рождения различных видов полезных ископаемых, должна учитывать­ся их специфика. В то же время выделяются общие закономерности их развития и общие подходы в методах проектирования таких динамичных и сложных горнотехни­ческих систем как карьеры. Методология проекти­рования открытой разработки сложноструктурных карбонатных месторождений является сложной и недостаточно разработанной в теории и практике проектиро­вания горнотехнических систем, в которой, как правило, не учитываются горнотехнические и горно-геологические особенности этих месторождений. Таким образом, теоретическое обоснова­ние, совершенствование и разработка ме­тодов определения оптимальных параметров и показателей карьеров, разрабатывающих сложноструктурные карбонатные месторождения, в условиях рыноч­ной модели экономики является актуальной исследовательской задачей.

Цель работы. Обоснование, разработка и корректировка методов определения оптимальных параметров и показателей открытой разработки, с учетом горнотехнических особенностей сложноструктурных карбонатных месторождений, позволяющих повысить эффективность и достоверность проектных решений.

Идея работы. Определение оптимальных параметров и показателей карьера, в условиях сложноструктурного карбонатного месторождения, должно базироваться на современных динамических критериях (NPV и другие), с учетом выявленных горно-геологических и горнотехнических особенностей, обеспечивающее повышение эффективности и достоверности проектных решений.

Задачи исследования.

  1. Обоснование методов определения параметров и показателей открытой разработки сложноструктурных карбонатных месторождений;
  2. Определение производительности карьеров при проектировании открытой разработки сложноструктурных карбонатных месторождений с учетом спроса и сортов добываемого полезного ископаемого;
  3. Оценка эффективности принятия решений при проектировании открытой разработки сложноструктурных месторождений;
  4. Обоснование модели календарного планирования открытой разработки сложноструктурных карбонатных месторождений группой карьеров.

Научная новизна.

  • Установлены параболические зависимости длины фронта работ при железнодорожном и автомобильном транспорте от высоты уступа для карьеров, разрабатывающих сложноструктурные карбонатные месторождения, позволяющие определить оптимальные ее величины по минимуму удельных затрат.
  • Выявлены зависимости определения оптимального объема готовых к выемке запасов, с учетом надежности работы горнотехнической системы, отрабатывающей сложноструктурные карбонатные месторождения.

Основные защищаемые положения:

1. Нормирование объемов готовых к выемке запасов при проектировании и разработке сложноструктурных карбонатных месторождений должно проводиться на основе распределения этих запасов по рабочим горизонтам, обеспечивающее повышение надежности работы горнотехнической системы и улучшение экономических показателей карьера.

2. Оптимальная производительность карьера по полезному ископаемому, при проектировании открытой разработки сложноструктурных карбонатных месторождений, с учетом спроса и сортов добываемого полезного ископаемого, должна определяться по критерию максимум чистой текущей стоимости (NPV), при равенстве относительных увеличений дохода и себестоимости.

3. Использование, предложенной на основе динамического критерия, модели календарного планирования совместной открытой разработки группы сложноструктурных карбонатных месторождений, позволяет определить оптимальную производительность, последовательность их ввода в эксплуатацию и повысить эффективность инвестиций в строительство карьеров.

Методы исследований. Общей теоретической и методологической основой работы является комплексный подход, включающий анализ и обобщение исследований авторов в области проектирования карьеров, обобщение производственной и проектной практики. В качестве основных методов исследований использовались экономико-математическое моделирование; системный анализ при исследовании показателей работы группы карьеров; методы математической статистики, теории вероятностей, метод Монте-Карло, динамическое программирование.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных научных методов исследо­вания, математического моделирования с использованием персональных компьюте­ров; обширным привлечением проектных и фактических материалов работы карьеров-аналогов; использованием информации о развитии рынков минерального сырья и финансового рынка; внед­рением результатов исследований в проектирование и планирование горных работ на карьерах.

Практическая значимость работы.

  • Разработана модель календарного планирования совместной открытой разработки сложноструктурных карбонатных месторождений группой карьеров;
  • Предложены технологические решения по рациональному использованию минерального сырья и снижению потерь полезного ископаемого при проектировании открытой разработки сложноструктурных карбонатных месторождений;
  • Разработана методика нормирования объемов готовых к выемке запасов, при проектировании и разработке сложноструктурных карбонатных месторождений, с учетом надежности работы системы-карьер.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы в целом и от­дельные ее положения докладывались, обсуждались и получили одоб­рение на конференции «Освоение минеральных ресурсов СЕВЕРА: проблемы и решения» (Воркута, 2006, 2007, 2008 гг.), международном форуме молодых ученых «Проблемы недропользования (Санкт-Петербург, 2007), на заседаниях кафедры Разработки месторождений полезных ископаемых Санкт-Петербургского государственного горного института (технический университет).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключе­ния, содержит 197 страниц, 17 таблиц, 24 рисунка и список лите­ратуры из 128 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Основные результаты исследований отражены в следующих защищаемых положениях:

1. Нормирование объемов готовых к выемке запасов при проектировании и разработке сложноструктурных карбонатных месторождений должно проводиться на основе распределения этих запасов по рабочим горизонтам, обеспечивающее повышение надежности работы горнотехнической системы и улучшение экономических показателей карьера.

Сложноструктурные карбонатные месторождения имеют особенности, которые необходимо учитывать при определении надежности работы горнотехнической системы-карьер и объемов готовых к выемке запасов. Особенности горно-геологических и горнотехнических условий разработки этих месторождений, применяемые бестранспортные системы разработки, соответствующий им типоразмерный ряд вскрышных и добычных экскаваторов ограничивают максимально возможное количество одновременно разрабатываемых уступов до 3 добычных и 3 вскрышных. Создание запасов на горизонте позволяет увеличить продолжительность его независимой работы от технологической цепи вышележащего уступа и повысить надежность работы.

Коэффициент готовности технологической цепи соответствует надежности работы для верхнего рабочего горизонта, а для других горизонтов надежность их работы будет зависеть не только от ко­эффициента готовности уступов, но и от запаса между ними.

Горнотехническая система-карьер является системой со смешанным соединением звеньев, надежность которой определяется как средневзвешенная величина

, (1)

где Qiд - годовые объемы добычи полезного ископаемого на i-м горизонте, м3; Qiв - годовые объемы вскрыши на i-м горизонте, м3; nД - количество добычных уступов; nВ - количество вскрышных уступов.

Регулирование готовыми к выемке запасами, при соблюдении закономерностей развития карьерного пространства, позволяет формировать рабочую зону карьера, соответствующую максимально возможной надежности ведения горных работ.

Для нормирования объемов готовых к выемке запасов (ГВЗ) необходимо учесть взаимное влияние основных факторов: затрат на перегоны экскаваторов (Спер); убытков от поддержания в течение года на всех горизонтах запасов, необходимых для полного удаления горной массы над резервной полосой (Срез), убытков от увеличения текущего коэффициента вскрыши (Ск); убытков от снижения производительности карьера по полезному ископаемому из-за необходимости поддержания запасов (См), убытки недовыполнения плана из-за неудовлетворительного спроса на продукцию предприятия (С0 ).

Оптимальный объем готовых к выемке запасов соответствует минимуму суммарных затрат (рис.1)

(2)

где М - число работающих экскаваторов; n - число рабочих уступов; Qэ - производительность экскаватора; Т - период оценки, лет; С1 - затраты на один перегон экскаватора; Е - норма дисконта; Сд - удельные затраты на добычу полезного ископаемого, руб./м3; cb - удельные затраты на извлечение породы, руб./м3; V - объем вскрышных пород в контурах карьера, м3; t - разность по времени затрат на извлечение объемов пород при различных объемах готовых к выемке запасов; i - порядковый номер уступа (снизу вверх); Ар1 - производительность карьера по полезному ископаемому при работе без поддержания объемов готовых к выемке запасов, м3; Сд1 - себестоимость полезного ископаемого при Ар1, руб./м3; Ар2 - производительность карьера по полезному ископаемому при поддержании объемов готовых к выемке запасов (ГВЗ), м3; Сд2 - себестоимость полезного ископаемого при Ар2, руб./м3; Рк - надежность работы системы-карьер, руб.; Су - условные убытки неудовлетворения спроса на 1 руб.; - средневзвешенная величина отказа на карьере.

Продифференцировав выражение (3) по В, приравняем производную к нулю.

 Изменение различных видов затрат в зависимости от объемов ГВЗ для условий-4

Рис.1. Изменение различных видов затрат в зависимости от объемов ГВЗ для условий карьера по добыче известняков

Решение уравнения относительно В позволяет определить оптимальную величину резервной полосы и оптимальный объем готовых к выемке запасов на данный период отработки при различной высоте уступов и длине фронта работ на горизонтах карьера, отрабатывающего сложноструктурное месторождение. При фактическом объеме готовых к выемке запасов РФ = 412,5 тыс. м3 оптимальный объем ГВЗ, для условий открытой разработки Пикалевского сложноструктурного месторождения известняков, составляет Ропт = 270,0 тыс. м3, рис.1.

2. Оптимальная производительность карьера по полезному ископаемому, при проектировании открытой разработки сложноструктурных карбонатных месторождений, с учетом спроса и сортов добываемого полезного ископаемого, должна определяться по критерию максимум чистой текущей стоимости (NPV), при равенстве относительных увеличений дохода и себестоимости.

Для сложноструктурных месторождений известняка характерны колебания качества полезного ископаемого по пластам и карьерным полям. Зависимость себестоимости добычи (СР) от производи­тельности карьера по добыче известняка (АР) для различных сортов добываемого полез­ного ископаемого, представлена на рис. 2.

При величине первоначального спроса, соответствующего прямой ДСР1 - среднего дохода от реализации, отработка участков карьера с полезным ископаемым 1 и 2 сорта, будет рентабельна только при годовой производительности по полезному ископаемому А1 = 1,75 млн. т/год (точка пересечения прямой среднего дохода ДСР1 и кривой средней себестоимости ССР1). Отработка других участков карьера, с полезным ископаемым 3 и 4 сорта, будет рента­бельна при производительности в пределах А21 = 1,25 млн.т/год и А22 = 2,55 млн.т/год (точки пересечения прямой среднего дохода ДСР1 и кривой средней себестоимости ССР2). Для рассматриваемых участков карьера величина оптимальной произ­водительности по полезному ископаемому будет соответствовать точкам пересечения кривых относительного изменения дохода Дуi и от­носительного изменения себестоимости Суi, точки K, S.

При понижении спроса на добываемое полезное ископаемое с уровня характеризуемого прямой ДСР1 до уровня, выражаемого прямой ДСР2, отработка участков карьера с полезным ископаемым 1 и 2 сорта окажется нерентабельной. Обеспечивающая рентабельность производительность участков карьера с полезным ископаемым 3 и 4 сорта составит А2 = 1,75 млн.т/год (точка пересечения прямой среднего дохода ДСР2 и кривой средней себестоимости ССР2).

ДСР - средний удельный доход; ССР - средняя себестоимость; ДУ - относительное изменение дохода; СУ - относительное изменение себестоимости

Рис.2. Зависимости себестоимости добычи и удельного дохода от производительности карьера по известняку для различных сортов полезного ископаемого.

Определена степень влияния различных параметров на производительность карьера по добыче карбонатного сырья, рис.3.

 Изменение производительности карьера по добыче карбонатного сырья Ар-6Рис. 3. Изменение производительности карьера по добыче карбонатного сырья Ар относительно изменения ширины рабочей площадки, минимальной ширины рабочей площадки, необходимого коэффициента резерва ГВЗ и длины фронта добычных работ



Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.