Построение календарного графика вскрытия и отработки месторождения и распределение капитальных вложений по годам строительства и эксплуатации рудника

 

Цель работы: Получить практические навыки в определении продолжительности строительства рудника, сроков завершения вскрытия новых запасов и распределения капитальных вложений, необходимых для этих целей. Научиться пользоваться нормативными документами.

 

5.1. Общие положения     

   

Главной целью календарного графика является обеспечение строительства рудника к заданный срокам, строго своевременного вскрытия запасов новых этажей взамен погашаемых горными работами и, в конечном результате, ритмичной добычи руды заданных объемов.

Сводный календарный график предусматривает рациональное движение вскрытых запасов, распределение по годам строительства объемов работ, потребности в рабочих кадрах и материально–технических ресурсах, капитальных вложений.

Продолжительность строительства рудника или шахты (t), как правило, определяется продолжительностью горнопроходческих работ по цепи выработок главного направления, но не должна превышать нормативные сроки. Нормами (табл. 5.1–5.3) устанавливается продолжительность строительства рудников, распределение объемов капитальных вложений по годам строительства, и они являются обязательными при составлении планов капительных вложений и проектов строительства.

В период строительства полностью вскрываются, как правило, запасы этажей, объединяемых первым концентрационным горизонтом. По мере погашения этих запасов горными работами необходимо вести работы по вскрытию новых запасов. Сроки начала и завершения работ для вскрытия новых горизонтов зависят от скоростей сооружения горных выработок, количества запасов на этажах и от величины предельной минимально допустимой обеспеченности рудника вскрытыми запасами (К₁^min), достаточной для нормального функционирования предприятия.

 

Таблица 5.1

Нормы продолжительности строительства рудников черной и цветной

металлургии с подземным способом разработки

При вскрытии вертикальными стволами
Проектная мощность рудника по сырой руде, млн. т.		Вводимая мощность первой очереди и всего рудника, млн. т.		Общая продолжительность строительства, мес.
				Глубина шахтного ствола, м.							В т. ч. подготовительный период
				100		200				300
0,1		0,05		22		26				30	2
0,1		0,1		26		30				34	2
0,3		0,15		25		28				32	2
0,3		0,3		30		33				37	2
0,6		0,3		27		31				34	2
0,6		0,6		33		37				40	2
1		0,5				37				41	3
1		1,0				45				49	3
1,5		0,75				42				46	3
1,5		1,5				53				57	3
3		1,2				44				48	3
3		3				58				62	3
5		1,5				51				55	4
5		5				79				83	4
10		3				62				66	5
10		10				101				105	5
12		3				63				67	5
12		12				107				111	5
При штольневом вскрытии
Проектная мощность рудника по сырой руде, млн. т.	Вводимая мощность первой очереди и всего рудника, млн. т.		Длина главной штольни и выработок из нее до рудоспуска (суммарно), м.		Длина штольни, вскрывающей рабочий горизонт, и штреков, проходимых из неё, м.			Продолжительность строительства
								общая			в т. ч. подготовительный период
1	2		3		4			5			6
0,1	0,05		1100		1600			22			2
0,1	0,1		1100		1600			26			2
0,3	0,15		1100		1600			23			2
0,3	0,3		1100		1600			28			2
0,6	0,3		1100		1600			24			2
0,6	0,6		1100		1600			30			2
1	0,5		1300		1800			29			3
1	1		1300		1800			37			3
Продолжение табл. 5.1
1	2		3		4		5		6
1,5	0,75		1300		1800		32		3
1,5	1,5		1300		1800		43		3
3	1,5		1300		1800		31		3
3	3,0		1300		1800		45		3

Примечание: Нормы продолжительности строительства предусматривают:

а) при глубине ствола более 300 м продолжительность строительства увеличивать на каждые 100 м на 3 мес.;

б) при проведении горизонтальных выработок с креплением норма увеличивается на 1 мес. на каждые 300 м закрепляемой выработки;

в) для рудников цветной металлургии мощностью менее или равной 1,5 млн.т. руды продолжительность строительства принимать с коэффициентом 1.1;

г) при увеличении длины горизонтальных выработок против приведенных в табл. 5.2, нормы увеличивать на 1 мес. на каждые 100 м дополнительных горизонтальных выработок.

Таблица 5.2

Длины горизонтальных выработок, проводимых в одном направлении

Проектная мощность рудника, млн. т./год	Длина горизонтальных выработок без крепи, м	Проектная мощность рудника, млн. т./год	Длина горизонтальных выработок без крепи, м
0,1	800	1,5	1400
0,3	900	3	1700
0,6	1000	10	2500
1	1200	12	2500

Примечание. Скорость проведения выработок составляет 100 м/мес

Таблица 5.3

Распределение капитальных вложений по календарным годам строительства для рудников с подземным способом разработки месторождений, в процентах от сметной стоимости строительства

 

Норма продолжительности строительства, мес.	Год
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
24	40	60
36	25	40	35
42	20	35	35	10
48	17	32	36	15
54	15	30	30	15	10
60	15	20	25	25	15
72	10	20	20	20	20	10
84	8	18	18	18	18	12	8
96	6	16	16	16	16	12	10	8
108	5	15	15	15	15	12	10	8	5

Последний параметр К₁^min является критерием своевременного завершения вскрытия новых запасов, т.е. работы по вскрытию новых запасов должны быть завершены к моменту, когда остаток ранее вскрытых запасов на верхних этажах по своей величине будет равен К₁^min.

В общем случае обеспеченность рудника вскрытыми запасами принимать исходя из времени, необходимого для вскрытия следующего участка (горизонта) месторождения или ориентировочно принять равным 36 мес. (3 года) работы с проектной производительности [12].

Календарный график вскрытия и отработки месторождения подлежит оптимизации, которая предусматривает равномерное наращивание и сокращение объемом работ в физических единицах и денежном выражении, потребности в рабочих кадрах и материально–технических ресурсах по годам строительства.

 

5.2. Порядок выполнения работы

 

5.2.1. Для заданных условий подготовить исходные данные (табл. 5.4).

 

5.2.2. Определить нормативную продолжительность строительства рудника, в т.ч. сроки ввода первой очереди и на полную мощность.

Нормативные сроки строительства определять по табл. 5.1 с учетом рекомендаций примечания. Полученные результаты свести в табл. 5.5.

ПРИМЕР 1. При вскрытии железорудного месторождения вертикальными стволами, производительности рудника А=2,0 млн. т/год и длине горизонтальных выработок по цепи главного направления равной 1600 м, против 1500 м, заложенных в нормативе (табл.5.2), нормативная продолжительность строительства будет равна: первой очереди 47+1=48 мес. (4 года), а на полную мощность 59+1=60 мес. (5лет). Следовательно, строительство первой очереди рудника должно быть завершено к концу 4–го года, в течение 5–го года завершено строительство на полную мощность и добыто 1 млн. т руды, а, начиная с 6–го года, производительность рудника составит 2 млн. т/год.

5.2.3. Установить нормативную продолжительность вскрытия запасов нижележащих этажей, необходимых для поддержания обеспеченности рудника на достаточном уровне.

Продолжительность определять из расчета времени проведения горных выработок цепи главного направления (критического пути) с нормативной скоростью или принимать по табл.5.1 с учетом конкретных условий (объемов ранее пройденных выработок и планируемых к проведению).

 

 

Таблица 5.4

Исходные данные (на примере условного месторождения)

Этап	Вскрываемый этаж	Запасы, млн. т			Кн/Кк	Количество рудной массы, тыс.т.	Кап. затраты для вскрытия этажа, млн. руб.
		балансовые	в охранных целиках	активные			вариант
							1	2
I	100–150	8,5	–	8,5	0,95/0,9	9	520	660
	150–200	5,7	–	5,7	0,95/0,9	6	150	150
	200–250	9,5	–	9,5	0,95/0,9	10	110	150
2	250–300	5,7	–	5,7	0,95/0,9	6	330	150
	300–350	3,8	–	3,8	0,95/0,9	4	150	150
	350–400	3,8	–	3,8	0,95/0,9	4	110	110
Всего		36,9	–	36,9		39	39	1370
Производственная мощность рудника, млн. т/год – 2,0

 

ПРИМЕР 2. Продолжительность полного вскрытия запасов этажа 250–300 м, учитывая углубку стволов на 150 м, принимается равной 4 года, а остальных этажей, для вскрытия которых необходимо проведение лишь горизонтальных выработок, 2 года.

 

5.2.4. Установить минимально допустимую обеспеченность рудника вскрытыми запасами К₁^min.

ПРИМЕР 3. При А = 2,0 млн. т/год величина К₁^min будет равна 3 х 2 = 6 млн. т руды (рудной массы).

 

5.2.5. Установить рациональное движение вскрытых запасов руды по этажам месторождения и сроки завершения вскрытия запасов новых этажей взамен погашаемых. Данные расчета свести в табл. 5.5.

ПРИМЕР 4. На начало 5–го года на первом вскрываемом этаже заключено 9 млн. т руды (табл. 5.5). В течение этого года планируется добыть 1 млн. т руды (см. пример 1) Следовательно, на начало 6–го года остаток запасов руды на этом этаже будет равен 9 – 1 = 8 млн. т. В течение 6–го и последующих годов производительность рудника будет равна 2 млн. т руды в год. На начало 7–го года остаток запасов руды на вскрытом этаже 100 – 150 м составит 8 – 2 = 6 млн. т, т.е. обеспеченность рудника вскрытыми запасами будет равна минимально допустимой величине К₁^min (пример 3), что определяет необходимость завершения к концу 6–го года вскрытия запасов нового нижележащего этажа 150–200м с запасами руды 6 млн. т. Тогда на начало 7–го года общая обеспеченность рудника вскрытыми запасами будет равна 8 – 2 + 6 = 12 млн. т.

 

Таблица 5.5

Календарный график вскрытия и отработки месторождения

(вариант 1 на примере условного месторождения)

Год строительства и эксплуатации рудника	Движение вскрытых запасов по этажам, по годам строительства и эксплуатации рудника (на начало планируемого года), млн. т											Годовая производительность рудника, млн. т/г.		Обеспеченность рудника вскрытыми запасами, млн. т		Распределение капитальных вложений
	Этапы вскрытия															в % от сметной стоимости			в денежном выражении, млн. руб.
	I					II
	Вскрываемые этажи
	100–150м	150–200м		200–250м		250–300м		300–350м		350–400м
	Первоначальные запасы руды на этаже
	9,0	6,0		10,0		6,0		4,0		4,0
	Нормативный срок вскрытия запасов этажа, лет											ххх – сроки вскрытия запасов этажа
	5	2		2		4		2		2
1	ххх															15		78
2	ххх															20		104
3	ххх															25		130
4	ххх															25		130
5	х9,0х	ххх										1,0		9,0		15/40		78 + 60
6	8,0	ххх										2,0		8,0		60		90
7	6,0	6,0		ххх								2,0		12,0		25		27,5
8	4,0	6,0		ххх								2,0		10,0		40		44
9	2,0	6,0		ххх								2,0		8,0		35		38,5
10		6,0		10,0		ххх						2,0		16,0		15		49,5
11		4,0		10,0		ххх						2,0		14,0		20		66
12		2,0		10,0		ххх						2,0		12,0		25		82,5
13				10,0		ххх						2,0		10,0		25		82,5
14				8,0		ххх						2,0		8,0		15		49,5
15				6,0		6,0		ххх				2,0		12,0		25		37,5
16				4,0		6,0		ххх				2,0		10,0		40		60
17				2,0		6,0		ххх				2,0		8,0		35		52,5
18						6,0		4,0		ххх		2,0		10,0		40		44
19						4,0		4,0		ххх		2,0		8,0		60		66
20						2,0		4,0		4,0		2,0		10,0
21								4,0		4,0		2,0		8,0
22								2,0		4,0		2,0		6,0
23										4,0		2,0		4,0
24										2,0		1,0		2,0
25										1,0		0,5		1,0
26										0,5		0,5		0,5
Всего													39,0						1370

Примечание: в течение 5–го года ведутся работы по завершению второй очереди строительства рудника. Если по условиям обеспечения требуемой производительности, необходимо несколько этажей в одновременной отработке, их вскрытие и отработка должны вестись параллельно, что должно отражаться в табл. 5.5.

 

5.2.6. На основании рационального движения вскрытых запасов и моментов завершения вскрытия этажей установить сроки начала работ по вскрытию новых запасов. 

ПРИМЕР 5. Нормативная продолжительность вскрытия этажей 200–250 м и 250–300 м равна соответственно 2 и 4 года (пример 2). Учитывая, что вскрытие этих этажей необходимо завершить и началу 10–го и 15–го годов (табл. 5.5), то их вскрытие следует начать не позднее начала 8–го и 11–го годов.

5.2.7. Произвести предварительную оптимизацию календарного графика (см. п. 5.1).

ПРИМЕР 6. Нормативная продолжительность вскрытия этажа 200–250 м равна 2 года. Для завершения вскрытия этого этажа к началу 10–го года, горно–капитальные работы на нем должны быть развернуты в начале 8–го года. Так как работы по вскрытию этажа 150–200м завершаются в 6–м году, то в течение 7–го года на руднике нет необходимости вести горно–капитальные работы. Но такое решение крайне нежелательно, так как ведет к неравномерному распределению ресурсов. В этом случае целесообразно более раннее начало ГКР на этаже 200–250м, т.е. в начале 7–го года. Такой вывод применим и для этажей 200–250м и 300–350м.

При установлении сроков начала и завершения вскрытия этажей может возникнуть и обратная ситуация, когда необходимо вести работы по вскрытию одновременно двух этажей. Например, в точение 5–го года – одновременное вскрытие этажей 100–150м и 150–200м.   

                             

5.2.8. По табл. 5.3 согласно установленной в табл. 5.5 продолжительности вскрытия этажей установить нормативное распределение капитальных вложений в процентах от затрат на вскрытие этих этажей и, в конечном итоге, распределить капитальные вложения по годам строительства и эксплуатации. Результаты расчета свести в табл. 5.5.

ПРИМЕР 7. Продолжительность вскрытия этажа 150–200м равна 2 года (табл. 5.5). Согласно табл. 5.3 нормативное распределение капвложений по годам составит: 1–й год (или 5–й на примере условного месторождения) – 40%; 2–й год (6–й) – 60%. Это составит от общей суммы капвложений на вскрытие этого этажа (150 млн. руб. по обоим вариантам), соответственно, 150 × 40 / 100 = 60 млн. руб. и 150 × 60 / 100 = 90 млн. руб.

 

Контрольные вопросы

1. Перечислите цели построения календарного графика вскрытия и отработки месторождения.

2. Поясните методики определения продолжительности строительства рудника.

3. Объясните назначение и способы определения нормативной величины вскрытых запасов.

4. Назовите критерии оптимальности календарного графика вскрытия и отработки месторождения.

5. Перечислите пути оптимизации календарного графика вскрытия и отработки месторождения.

 

 

Лабораторная работа 6

СРАВНЕНИЕ КОНКУРИРУЮЩИХ ВАРИАНТОВ ВСКРЫТИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

 

Цель работы: Получить практические навыки в технико–экономической оценке вариантов вскрытия месторождения для окончательного выбора оптимального варианта

 

6.1. Общие положения

 

Выбор оптимального варианте вскрытия месторождения производится по критерию минимума приведенных затрат (З_пр, руб./т).   

       3_пр = (Э × К_к / Б × К_н) + (Е_н × К / А_г) ® минимум,         (6.1)

где Э – сумма эксплуатационных расходов за период отработки месторождения, к которым относятся расходы на поддержание и ремонт капитальных выработок, транспортирование и подъем на поверхность добытой руды, водоотлив, проветривание др., руб.; Е_н = 0,15– нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; К – сумма капитальных затрат, произведенных в период строительства и эксплуатации рудника, руб.

Капитальные затраты по вариантам могут значительно отличаться по величине и производиться в разное время, что требует приведения затрат (капитальных и эксплуатационных) к одному и тому же моменту времени. Приведение (дисконтирование) затрат обычно производят к моменту сдачи рудника в эксплуатацию или к началу строительства с помощью коэффициента приведения (k_пр)

k_пр = 1/(1 + Е_нп)^t ,                                      (6.2)       

где Е_нп – норма дисконта, равная сумме (темп инфляции + норма прибыли + процент риска), Е_нп = 0,08 ¸ 0,2; t – период приведения затрат, т.е. период, отделяющий время внесения затрат от момента приведения, год.

При равноценных вариантах вскрытия, когда приведенные затраты отличаются не более чем на 10%, окончательный выбор способа вскрытия производится с учетом технических факторов.

 

 

6.2. Порядок выполнения работы

 

6.2.1. Распределение капитальных вложений по годам строительства и эксплуатации рудника принять согласно данных лабораторной работы 5. Данные свести в табл. 6.3.

 

6.2.2. Эксплуатационные затраты по сравниваемым вариантам можно рассчитать по формулам:

– затраты на поддержание и ремонт (Э_пр) горных выработок (стволов, квершлагов, штреков, околоствольных выработок и др.)

Э_пр = L_в × t_в × С_пр,                                            (6.3)

где L_в – длина (высота) поддерживаемой выработки, м.; t_в – время поддержания выработки, лет; С_пр – себестоимость поддержания и ремонта выработки, руб./м в год;

- затраты на транспортировку руды по горизонтальным выработкам (Э_т) и подъем на поверхность (Э_п)

Э_т = L_т × Б × (К_н / К_к) × С_т;                                 (6.4)

 Э_п = Н_п × Б × (К_н / К_к) × С_п,                                (6.5)

где L_т и Н_п – средняя длина транспортировки и подъема руды, соответственно, м; С_т и С_п – себестоимость транспорта и подъема руды, соответственно, руб./т×м;

- затраты на водоотлив (Э_в)

Э_в = Н_в × V_в × t_в × С_в,                                      (6.6)

где Н_в – средняя высота подъема воды, м; V_в – средний водоприток воды, м³/год; t_в – время откачки воды, лет; С_в – себестоимость водоотлива, руб/м³×м.

Удельные стоимостные затраты принять согласно данных практики, рекомендаций литературных источников или табл. 6.1.

 

 

Таблица 6.1

Удельные стоимостные показатели

Наименование показателей	Затраты
1. Себестоимость подъема руды, руб./т на 100м по вертикали: а) по вертикальному стволу – при скиповом подъеме – при клетевом подъеме б) по наклонному стволу – при скиповом подъеме – при клетевом подъеме                                                         – при конвейерном подъеме                                                  – при подъеме автосамосвалами)	4 7   6 9 2,5 3,4
2. Себестоимость транспортирования руды, руб./т × км: – подземной электровозной откатки                                     – электровозной откатки по штольне                                    – на поверхности (автотранспорт в зависимости от рельефа и климатических условий)	7 6   26
3. Себестоимость механического подземного дробления руды, руб./т: – средней крепости                                                                  – крепкой	3 7
4. Себестоимость водоотлива, руб/м3 на 100 м по вертикали: – по вертикальному стволу                                                     – по наклонному стволу	2 3
5. Себестоимость транспортирования руды по канатной дороге, руб./т × км	25
6. Себестоимость поддержания, ремонта и содержания горных выработок, руб./м в год: – вертикального ствола                                                              – наклонного скипо–клетевого ствола                                       – слепого вертикального ствола                                           – конвейерного и автомобильного уклонов                            – квершлагов                                                                              – штреков	2500 4000 3000 2000 2000 2200

 

По мере отработки месторождения происходит изменение длины откатки, высоты подъема руды, числа и длины поддерживаемых выработок, что ведет к изменению величины эксплуатационных затрат, как правило, в большую сторону. Поэтому эксплуатационные затраты следует определять за период отработки каждого этажа или группы этажей, объединяемых отдельным этапом вскрытия и отработки месторождения.

В данной работе, учитывая учебный характер задачи, допускается установление средней величины годовых эксплуатационных затрат, одинаковой в течение всего периода отработки месторождения (табл. 6.2). Результаты расчета свести в табл. 6.3.

 

6.2.3. Приведение капитальных и эксплуатационных затрат к одному моменту времени произвести по формуле (6.2) в табличном виде подобно табл. 6.3.

 

6.2.4. По формуле (6.1) произвести технико–экономическое сравнение вариантов вскрытия и выбрать из них наиболее экономичный.

ПРИМЕР. На основании данных табл. 5.4, 5.6, 6.3 величина приведенных затрат до первому варианту вскрытия равна

 З_пр1 = 496×0,9 / (39×0,9) + 0,15×1132,7 / 2 = 97 руб/т, а по второму варианту (условно) 3_пр2 = 115 руб/т. Удельные приведенные затраты по первому варианту меньше, чем по второму на (115–97)/(115+97)×100 = 8,5%. Рассматриваемые варианты равноценны. Окончательный выбор производить с учетом технических факторов.

 

Таблица 6.2

Расчет эксплуатационных затрат (на условном примере)

Наименование затрат	Расчет	Затраты, млн. руб.
1. Поддержание выработок: – главного ствола – 2 вертикальных стволов – квершлагов ... ...	300 ×22 ×2500 2 ×250 ×22 ×2500 2500 ×8 ×2000 ...  ...	16,5 27,5 40 ...  ...
2. Подземный транспорт руды ... ...	0,5×25×106×(0,9/0,9)×7 ... ...	87,5 ... ...
Всего уточненных затрат за рассматриваемый период эксплуатации, в т.ч. средние годовые затраты		943 41

 

Таблица 6.3

Приведение капитальных и эксплуатационных затрат к моменту сдачи объекта в эксплуатацию (на примере табл. 5.5, 6.2)

 

Наименование  затрат	Величина затрат по годам строительства и эксплуатации, млн. руб															Всего, млн. руб.
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	…	19	…	24	25	26
Кt	78	104	130	130	138	90	27,5	44	38,5	…	66	…	–	–	–	S Кt = 1370
Эt	–	–	–	–	41	41	41	41	41	…	41	…	41	41	41	S Эt = 943
t	–4	–3	–2	–1	0	1	2	3	4		14		17	18	19
(1+Енп)–t	1,36	1,26	1,17	1,08	1,0	0,93	0,86	0,79	0,74	…	0,34	…	0,23	0,21	0,20
Кt(1+Енп)–t	106,1	131,0	151,6	140,4	138,0	83,3	23,6	34,9	28,3	…	22,5	…	–	–	–	SКt (1+Енп)–t =1132,7
Эt(1+Енп)–t	–	–	–	–	41	38,0	35,2	32,5	30,1	…	14	…	9,5	8,8	8,1	SЭt (1+Енп)–t = 496

 

 

Контрольные вопросы

1. Перечислите критерии эффективности проектных решений.

2. Поясните условия применения критерия минимума приведенных затрат.