книги / Проектирование рудников
..pdfЭпров = A1 + B1·lвп,
где А1 – суммарные затраты на проведение всех выработок выемочного поля, длина которых известна (фиксированная), руб.; В1 – суммарная стоимость проведения 1 м всех участковых штреков
ипросеков, руб./м.
1.2.2.Затраты на поддержание подготовительных выработок
Сумма затрат (руб.) на поддержание всех подготовительных выработок в выемочном поле определяется по формуле:
Эпод = ∑(Эпод.i),
где Э – затраты на поддержание i-й выработки, руб. (не учитываются затраты на поддержание просеков, печей и сбоек).
1.2.2.1. Затраты на поддержание i-й выработки для участковых штреков (руб.):
Эпод.i = r1i· lвп2 /2·Vo + (r2i + r3i)·lвп + r4i· lвп2 /2·Vo,
где r1i и r4i – стоимость поддержания 1 м i-го штрека в год соответственно в массиве горных пород впереди лавы и в зоне установившегося горного давления позади лавы, руб./(м·год) (эти величины не зависят от длины выемочного поля); r2i и r3i – дополнительные затраты на поддержание 1 м i-го штрека в зоне временного опорного давления соответственно впереди и позади лавы, руб./м (эти величины также не зависят от размера выемочного поля по простиранию); Vo – годовая скорость подвигания очистных работ (м/год), которая также не зависит от длины выемочного поля.
1.2.2.2. Затраты на поддержание участковых бремсбергов (руб.):
Эпод.i = r1i·li·lвп / Vo + r23i·li,
где r1i – стоимость поддержания 1 м i-го бремсберга в год в массиве горных пород впереди лавы, руб./(м·год) (эта величина не зависит от длины выемочного поля); r23i – дополнительные затраты на поддер-
11
жание 1 м i-го бремсберга в зоне временного опорного давления впереди лавы, руб./м (эта величина также не зависит от размера выемочного поля по простиранию); li – длина i-го бремсберга (фиксированная), м.
1.2.2.3. Затраты на поддержание участковых квершлагов (руб.):
Эпод.i = r1i·li·lвп/Vo,
где r1i – стоимость поддержания 1 м i-го квершлага в год, руб./(м·год) (эта величина не зависят от длины выемочного поля); li – длина i-го квершлага (фиксированная), м.
Общие затраты на поддержание всех выработок в выемочном поле за период его отработки:
Эпод = A2 + B2·lвп + D2·l2вп, руб.,
где А2 – сумма вторых слагаемых в выражениях расчета затрат на поддержание бремсбергов, руб.; В2 – сумма первых слагаемых из выражений расчета затрат на поддержание бремсбергов и второго слагаемого из выражения расчета затрат на поддержание участковых штреков, отнесенная к 1 м длины выемочного поля, руб./м; D2 – сумма первых и третьих слагаемых в выражениях расчета затрат на поддержание участковых штреков, отнесенная к 1 м длины выемочного поля, руб./м2.
1.2.3. Затраты на транспортирование добытого полезного ископаемого
Сумма затрат (руб.) на транспортирование добытого полезного ископаемого в пределах выемочного поля определяется как
Этр = ∑(Этр.i),
где Этр.i – затраты на транспорт по i-й выработке, руб.:
Этр.i = qi·li·Aсут·lв.п/Vo,
где qi – стоимость транспортирования 1 т. м полезного ископаемого по i-й выработке, руб./(т·м) (эта величина не зависит от размера выемочного поля по простиранию); li – длина i-й выработки, м.
12
Для участковых штреков и просеков длина выработки равна длине выемочного поля по простиранию (lв.п).
Для остальных выработок выемочного поля (участковых квершлагов, участковых бремсбергов, просеков, сбоек и т.д.) длина известна.
Таким образом, затраты на транспорт (руб.) по участковым штрекам являются функцией от длины выемочного поля по простиранию (lв.п) в квадрате, а затраты на транспорт по остальным выработкам – функцией от длины выемочного поля в первой степени:
Этр = B3·lв.п + D3·l2в.п,
где D3 – суммарные затраты на транспорт по участковым штрекам, отнесенные к 1 м длины штрека, руб./м; B3 – суммарные затраты на транспортирование полезного ископаемого по остальным выработкам выемочного поля, отнесенные к 1 м длины выемочного поля, руб./м2.
1.2.4. Затраты на монтаж и демонтаж очистного оборудования
Сумма затрат на монтаж и демонтаж (руб.) очистного оборудования, эксплуатируемого в пределах выемочного поля:
Эм.о = ∑ (Эм о i),
Эд о = ∑ (Эд о i),
где Эм о i – затраты на монтаж i-го вида очистного оборудования, руб.; Эд о i – затраты на демонтаж i-го вида очистного оборудования, руб.
Эти затраты не зависят от длины выемочного поля по простиранию, поэтому:
Эм о = А4,
Эд о = А6,
где А4 – сумма затрат на монтаж всего очистного оборудования, руб.; А6 – сумма затрат на демонтаж всего очистного оборудования, руб.
13
1.2.5.Затраты на монтаж и демонтаж транспортного оборудования
Сумма затрат на монтаж и демонтаж транспортного оборудования, эксплуатируемого в пределах выемочного поля (руб.):
Эм тр = ∑(Эм тр i),
Эд тр = ∑(Эд тр i),
где Эм тр i; Эд тр i – затраты соответственно на монтаж и демонтаж транспортного оборудования в i-й выработке, руб.:
Эм тр i = qм.тр i li,
Эд тр i = qд.тр i li,
где qм тр i и qд тр i – стоимость соответственно монтажа и демонтажа 1 м транспортного звена по i-й выработке, руб./м (эти величины не зависят от длины выемочного поля по простиранию); li – длина i-й выработки, м.
Для участковых штреков и просеков длина выработки равна длине выемочного поля по простиранию (lвп). Для остальных выработок выемочного поля (участковых квершлагов, участковых бремсбергов, просеков, сбоек и т.д.) длина выработок известна.
Таким образом, затраты на монтаж и демонтаж транспортного оборудования по участковым штрекам являются функцией от длины выемочного поля по простиранию (lвп), а затраты на монтаж и демонтаж транспортного оборудования по остальным выработкам не зависят от длины выемочного поля.
Общие затраты на монтаж и демонтаж (руб.) транспортного оборудования по выработкам в выемочном поле определяется как:
Эм тр = А5 + B5·lвп,
Эм тр i = А7 + B7·lвп,
где А5 и А7 – суммарные затраты соответственно на монтаж и демонтаж транспортного оборудования по всем выработкам выемочного поля, длина которых известна, руб.; B5 и B7 – суммарная стоимость
14
соответственно монтажа и демонтажа 1 м транспорта по всем участковым штрекам, руб./м.
1.2.6. Затраты на изоляцию отработанного выемочного поля
Затраты на изоляцию (в основном это возведение изолирующих перемычек) зависят от площади поперечного сечения выработок, в которых возводятся перемычки, вида перемычек и их необходимого количества, руб.,
Эиз = А8,
где А8 – суммарные затраты на изоляцию выработанного пространства, руб.
Суммарные затраты на подготовку и отработку выемочного поля, руб.:
∑S = А + В·lвп + D·l2вп,
где А = А1 + А2 + ... + А8; В = В1 + В2 +…+ В7; D = D2 + D3.
Промышленные запасы выемочного поля, т:
Zпр = hэ·lвп·m·y·с т,
где hэ – наклонная высота этажа, м; m – мощность разрабатываемого пласта, м; у – объемный вес полезного ископаемого в массиве, т/м3; с – коэффициент извлечения балансовых запасов в выемочном поле.
По условию задачи величины hэ, m, y, с известны, поэтому:
Zпр = Z·lвп.
Разделив выражение ∑S на выражение Zпр и введя обозначения: C1 = A/Z руб./т,
C2 = B/Z руб./т,
C3 = D/Z руб./т,
получим окончательное выражение целевой функции (руб./т):
Sуд = C1/lвп + С2 + С3·lвп.
15
Составленную целевую функцию исследуем на экстремумы:
•находим производную (руб./т) по длине выемочного поля (lвп):
Sуд1 C1 /lвп C2 C3 lвп C1 /lвп2 C3 ;
• полученную производную приравниваем к нулю и решаем уравнение:
C1 /lвп2 C3 0;
• находим оптимальное значение размера выемочного поля по простиранию lвп опт.
Вычисленное значение оптимальной длины выемочного поля по простиранию (lвп опт) при необходимости корректируем в соответствии со следующими ограничениями:
•при известном размере по простиранию крыла этажа число выемочных полей в крыле этажа должно быть целой величиной;
•при разработке пластов, опасных по самовозгоранию, размер выемочного поля по простиранию должен быть таким, чтобы отработка выемочного поля продолжалась не более 6 месяцев.
1.3. Пример типового задания
Рассчитаем оптимальную длину выемочного поля для приведенной на рис. 3 системы разработки длинными столбами по простиранию.
hhц
ННэ
LLл
Lвп
Рис. 3. Расчетная схема системы разработки длинными столбами по простиранию при этажной подготовке шахтного поля
16
Пласт имеет геологическую мощность 1,45 м и вынимается на всю мощность. Угол падения пласта 35°, объемный вес угля 1,30 т/м3. Коэффициент крепости угля 3; вмещающих пород 10. Водоприток в забои участковых выработок 8,7 м3/ч. Уголь пласта и вмещающие породы выбросоопасны. Наклонная высота этажа 158 м, длина лавы 130 м. Глубина транспортного горизонта от поверхности 290 м. Среднее удаление выемочного участка от стволов 2 470 м.
Участковый транспортный и вентиляционный штреки имеют площадь поперечного сечения штреков в свету после осадки 5,2 м2, крепь деревянная. Вентиляционная печь пройдена прямоугольным сечением на длину лавы 130 м, ширина в проходке 1,4 м, высота печи равна геологической мощности пласта. Площадь поперечного сечения вентиляционной печи в свету 1,1 м2, крепь деревянная. Участковые промежуточные квершлаги сечением в свету после осадки 8,0 м2 закреплены металлической арочной трехзвенной крепью, имеют длину 60 м. Этажный вентиляционный полевой штрек и участковый промежуточный вентиляционный квершлаг проводятся при отработке верхнего этажа.
Участковый транспортный штрек и транспортный квершлаг оборудуются конвейерами 1СР70М длиной в поставке 220 м. Трудозатраты на монтаж одного конвейера 1СР70М длиной 220 м 214,42 чел.·ч. Трудозатраты на демонтаж одного конвейера 1СР70М длиной 220 м 150,6 чел.·ч. Тарифная ставка рабочих, занятых на монтаже и демонтаже транспортного оборудования, 8,35 руб./смену.
Очистная выемка в лаве осуществляется механизированным комплексом КМ87УМП в составе очистного узкозахватного комбайна 2К52МУ, конвейера СП87ПМ, механизированной крепи 2М87 и маслостанции СНУ5. Трудозатраты на монтаж комбайна 2К52МУ – 47,24 чел.·ч, на демонтаж – 31,25 чел.·ч. Трудозатраты на монтаж одного конвейера СП87ПМ длиной 150 м – 182,68 чел.·ч, на демонтаж – 159,1 чел.·ч. Трудозатраты на монтаж механизированной крепи 2М87 на 1 м лавы – 10,67 чел.·ч, на демонтаж – 7,06 чел.·ч. Трудозатраты на монтаж одной маслостанции СНУ5 – 12 чел.·ч, на демонтаж – 10 чел.·ч. Тарифная ставка рабочих, занятых на монтаже и демонтаже очистного оборудования, 8,50 руб./смену. Суточная скорость подвигания очистного забоя 2,5 м/сут.
17
Для изоляции отработанного выемочного поля в участковых квершлагах возводятся чураковые перемычки. Норма выработки на одного рабочего на возведении перемычек 0,408 перемычки/смену. Тарифная ставка рабочего, занятого на возведении перемычек, 7,84 руб./смену.
Решение. Сумма эксплуатационных затрат на подготовку и отработку выемочного поля (руб.):
∑S = Эпров + Эпод + Этр + Эм о + Эм тр + Эд о + Эд тр + Эиз.
1)Затраты на проведение подготовительных выработок (Эпров)
ввыемочном поле.
Определяются по стоимостным параметрам для угольных шахт [5], представленных в приложении к настоящим методическому пособию.
1.1) Стоимость проведения этажного полевого транспортного штрека.
Стоимость проведения 1 м штрека определяется по формуле табл. П1 приложения:
Р = (С1 + С2·F) fn·ρ = (45+15 8) 1,53 1,17 = 295,37 руб./м,
где С1 – коэффициент стоимости проведения выработки, учитывающий постоянные затраты на 1 м и не зависящий от площади поперечного сечения (принимается по табл. П2 приложения, С1 = 45 руб./м); С2 – то же, учитывающий постоянные затраты на 1 м3 (принимается по табл. П2 приложения, С2 = 15 руб./м3); F – площадь сечения выработки в свету крепи, F = 8 м2; fn – поправочный коэффициент на из-
менение стоимости проведения, учитывающий глубину горных работ, обводненность и выбросоопасность забоя, длину транспортирования горной массы (определяется по формуле (П1) приложения):
fn = kн·kоз·kв·kl = 1,025·1,10·1,06·1,29 = 1,53,
где kн – коэффициент глубины работ (определяется по формуле (П2) приложения):
kн = 0,99 + 0,12·H = 0,99 + 0,12·0,290 = 1,025,
где H – глубина расположения штрека, H = 0,290 км; k03 – коэффициент обводненности забоя (определяется по табл. П4 приложения, k03 = 1,10); kв – коэффициент выбросоопасности забоя (определяется
18
по табл. П5 приложения, kв = 1,06); kl – коэффициент влияния длины транспортирования горной массы (определяется по формуле (П3) приложения):
kl = 0,99+0,12 l = 0,99 + 0,125 2,47 = 1,29,
где l – средняя длина транспортирования от забоя до ствола, l = 2,47 км; ρ – коэффициент, учитывающий период строительства или работы шахты, в течение которого проводится выработка (определяется по табл. П6 приложения, ρ = 1,17).
Стоимость проведения этажного полевого транспортного штрека длиной l = lвп составит:
Эпров = 295,37·lвп руб.
1.2) Стоимость проведения участкового промежуточного полевого транспортного квершлага.
Стоимость проведения 1 м квершлага аналогична рассчитанной стоимости проведения 1 м этажного полевого транспортного штрека:
Р = 295,37 руб./м.
Стоимость проведения участкового промежуточного полевого транспортного квершлага длиной 60 м составит:
Эпров = 295,37 60 = 17 722,2 руб.
1.3) Стоимость проведения вентиляционной печи по пласту угля. Стоимость проведения 1 м вентиляционной печи по углю опре-
деляется по формуле табл. П1 приложения:
Р= (С1 + С2·F – С3·η·F)·fn·ρ =
=(24 + 21·1,1 – 3·1,85·1,1)·1,58·1,17 = 12,95 руб./м,
где С1 = 24 руб./м, С2 = 21 руб./м3 (принимаются по табл. П2 приложения); F = 1,1 м2; С3 – коэффициент, учитывающий уменьшение стоимости проведения выработки смешанным забоем или только по углю по сравнению со стоимостью проведения ее по породе (принимается по табл. П2 приложения, С3 = 3 руб./м3); η – отношение площади забоя по углю к полной площади сечения выработки в свету:
19
η = а·m / S = 1,4·1,45/1,1 = 1,85,
где а – ширина выработки, а = 1,4 м; m – мощность пласта угля,
m = 1,45 м; S – площадь поперечного сечения печи в свету крепи
S = 1,1 м2;
fn = kн·kоз·kв·kl = 1,02·1,13·1,06·1,29 = 1,58;
средняя глубина залегания вентиляционной печи от поверхности:
Hвп = H – sin 35о·hэ/2 = 290 – sin 35о·158/2 = 246,85 м = 0,244 км,
где hэ – наклонная высота этажа, hэ = 158 м,
тогда kн = 0,99 + 0,12·H = 0,99 + 0,12·0, 244 = 1,02.
Остальные коэффициенты kоз = 1,13; kв = 1,06; kl = 1,29 принимаются по табл. П4, табл. П5 и формуле (П3) приложения соответственно.
Стоимость проведения разрезной печи длиной 130 м составит:
Эпров = 12,95 130 = 13 746,2 руб.
1.4) Стоимость проведения участкового вентиляционного штрека. Стоимость проведения 1 м вентиляционного штрека смешанным
забоем определяется по формуле табл. П1 приложения:
Р= (С1 + С2·F – С3·η·F)·fn·ρ =
=(16 + 15·5,2 – 5·0,56·5,2)·1,56·1,17 = 145 руб./м,
где С1 = 16 руб./м, С2 = 15 руб./м3, С3 = 5 руб./м3 (принимаются по табл. П2 приложения);
F= 5,2 м2;
η= а·m/S = 2·1,45/5,2 = 0,56,
fn = kн·kоз·kв·kl = 1,014·1,13·1,06·1,29 = 1,56.
Глубина залегания вентиляционного штрека от поверхности:
Hвш = H – sin 35о·hэ = 290 – sin 35о·158 = 199,37 м = 0,199 км,
тогда kн = 0,99 + 0,12 H = 0,99 + 0,12 0,199 = 1,014.
Остальные коэффициенты kоз = 1,13; kв = 1,06; kl = 1,29 принимаются по табл. П4, табл. П5 и формуле (П3) приложения соответственно.
Стоимость проведения участкового вентиляционного штрека длиной lвп составит:
20