автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Оценка и выбор параметров открытой разработки рудных месторождений при рациональном использовании ресурсов

#

■ь

' На правах рукописи

ФИЛИППОВ Сергей Александровнч

ОЦЕНКА И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИ РАЦИОНАЛЬНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕСУРСОВ

Специальность 05.15.03 - «Открытая разработка месторождений

полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1998 г.

Работа выполнена в Навоийском горно-металлургическом комбинате

Официальные оппоненты:

Академик АГН, доктор технических наук, профессор Ю.И. АНИСТРАТОВ

доктор технических наук, профессор Н.Н.ЧАПЛЫГИН

доктор технических наук, профессор Л.Н. КАШПАР

Ведущее предприятие: ВНИПИПТ

Защита состоится: « 4 » июня 1998 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д.063.55.02 в Московской государственной геологоразведочной академии

по адресу:1178773, г.Москва, ГСП-7, ул.Миклухо-Маклая, 23, аудитория 687

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Московской государственной геологоразведочной академии

Ученый секретарь диссертационного сове

Автореферат разослан

1998 г.

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Высокие темпы развития промышленности могут быть в значительной степени обеспечены за счет открытого способа добычи полезных ископаемых. Однако современное получение минерального сырья характеризуется повышенным расходом природных ресурсов на единицу готовой продукции. Ситуация сопровождается ростом энергетических, материальных, трудовых и финансовых затрат, а также ухудшением экологической обстановки в горнопромышленных регионах. Такое положение обусловлено: возрастающими потребностями в продукции горнодобывающих отраслей; исчерпанием запасов богатых руд в регионах с развитой инфраструктурой; несовершенством методов оценки параметров открытой разработки и экономических рычагов хозяйственного механизма, не позволяющим еще на стадии проектирования сформировать стратегию разработки месторождения с наименьшим ущербом окружающей природной среде и достаточной эффективностью извлечения и использования ценностей, заключенных в недрах месторождения.

Известно, что открытый способ добычи имеет ряд недостатков, связанных с негативным воздействием на окружающую среду. Тем не менее, сегодня отказаться от него не представляется возможным, так как другие способы добычи не удовлетворяют требованиям по количеству, качеству и полноте извлечения полезного ископаемого.

Ведущиеся интенсивные практические работы по комплексному использованию и извлечению запасов полезных ископаемых не имеют достаточно эффективной теоретической основы, раскрывающей влияние параметров карьера (глубины, производственной мощности, срока службы карьера и др) на величину ущерба окружающей среде, эффективность разработки месторождения и рациональное использование природных и производственных ресурсов.

Сформулированные подходы к рациональному использованию недр, эко-логичности горного производства не нашли достаточно приемлемой математической интерпретации, а следовательно не внедрились в полной мере в практику работы горных предприятий.

Незнание или пренебрежение закономерностями изменения технологических параметров при изменении геологических, технологических, экологических и экономических факторов при выборе решений не позволяют внедрить методы оптимального проектирования и планирования горных работ.

В связи с выше изложенным, решение проблемы оценки и выбора параметров открытой разработки месторождений полезных ископаемых при рациональном использовании геологических, экологических и экономических ресурсов, взаимодействующих при добыче полезных ископаемых, является актуальным, вносит вклад в ускорение научно-технического прогресса в горнорудной промышленности, имеет большое народно-хозяйственное значе-

ние.

Заметим, что ресурсы, находящиеся во взаимодействии при разработке месторождений полезных ископаемых, имеют разную природу, что не позволяло в полной мере учесть их при оценке и обосновании параметров открытой разработки. Результаты решения этой проблемы непосредственно связаны с количеством и качеством добываемого минерального сырья, использованием попутно-получаемых продуктов, экологическими последствиями открытой разработки и экономическим эффектом от эксплуатации месторождений. Решение указанной проблемы на современном этапе развития науки и техники имеет свои особенности, обусловленные все возрастающими требованиями к рациональному использованию ресурсов, экологичности технологии, экономичности и срокам окупаемости капиталовложений.

Цель работы заключается в разработке метода оптимизации параметров рудных карьеров, позволяющего при любом наборе горно-геологических условий обеспечить рациональное использование ресурсов.

Идея работы состоит в том, что оценка и выбор значений параметров открытой разработки месторождений, должны осуществляться на основе многокритериальной оценки использования ресурсов, взаимодействующих при разработке месторождения, приведенных к единому стоимостному базису.

Основные положения диссертации базируются на результатах исследований, выполненных автором в 1980-1997 гг. в Ташкентском политехническом институте, Алмалыкском (карьер Кальмакыр) и Навоийском (карьер Мурун-тау) горно-металлургических комбинатах.

Объектом исследования являются рудные карьеры, разрабатывающие месторождения цветных и благородных металлов со сложными горногеологическими условиями.

Методы исследования включают: анализ научно-технической информации, опыт эксплуатации рудных карьеров; теоретические исследования с использованием аналитического, графо-аналитического и статистических методов, математическое моделирование, технико-экономический анализ результатов работы горно-перерабатывающих предприятий, проверку разработанных методик в производственных условиях карьеров Кальмакыр и Мурунтау.

Научные положения, представленные к защите:

1. Взаимосвязи, взаимодействующих при добыче полезных ископаемых природных, технологических и экономических ценностей, раскрываются уравнением баланса ценностей ресурсов. Критерием рационального использования ресурсов при разработке месторождений полезных ископаемых, является отношение общей прибыли к величине ценностей, заключенных в их балансовых запасах.

2. Эффективность использования ресурсов при разработке месторождений полезных ископаемых прямо пропорциональна полноте извлечения полезных компонентов и использования попутно - получаемых продуктов и обратно пропорциональна величине возмещения за экологический ущерб и издерж-

кам финансов при разработке месторождения, и зависит от уровня развития технологии и экономики добычи, переработки минерального сырья, потребностей общества в использовании попутно-получаемых продуктах, сохранении и восстановлении компонентов окружающей природной среды, нарушенных при ведении горных работ.

3. Экономико-технологическая модель эффективности использования ресурсов при разработке месторождений со сложными горно-геологическими условиями, в целевой функции которой максимизируется величина удельной общей прибыли от разработки запасов месторождения учитывающая уровни извлечения ценностей из балансовых запасов и попутно-получаемой продукции, и восстановления нарушенных экологических ценностей.

4. Метод выбора параметров открытой разработки рудных месторождений базируется на оптимизации уровня использования каждого вида ресурса и соответствующего ему оптимального значения параметра открытой разра-

^ллтт/тг г» тп/ «отттт/мто ттт ттлл лотт«^тттт»а лл лми»оклч^и 'Г^Т" 71 •»«»»««»

и лл V ^ии/1 Ci.ri.iiv ^/Клдаоч/х^юУч< 1 липли^ 1ХХо11У1 оадачахУ!,

стоящим перед горно-добывающим предприятием.

5. Параметры открытой разработки рудных месторождений взаимосвя-занны с показателями использования ресурсов и зависят от полноты извлечения ценностей из балансовых запасов и попутно-получаемых продуктов; восстановления экологических ценностей компонентов окружающей природной среды, нарушенных при разработке месторождения; спроса финансовых ценностей.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечиваются применением современных апробированных методов исследований, базирующихся на представительных данных о работе горных предприятий, сходимостью результатов исследований с практическими данными, совпадением установленных зависимостей с полученными фактическими данными, апробацией предложенных методов при проектировании карьеров и отработке месторождений, опытом практического использования программ моделирования изменения параметров открытой разработки, экологической и экономической эффективностью.

Научная новизна исследований и результатов работы заключаются в:

- разработке принципов и критериев оценки параметров открытой разработки рудных месторождений при рациональном использовании природных ресурсов;

- разработке критериев оценки использования минерального сырья, природных и экономических ресурсов;

- установлении закономерностей изменения показателей использования природных ресурсов от показателей совершенства технологии добычи и переработки минерального сырья, потребностей общества в использовании по-путно-получаемых продуктов и восстановлении компонентов окружающей природной среды, нарушенных при разработке месторождения;

- разработке метода обоснования уровня использования ресурсов;

- разработке метода выбора параметров открытой разработки месторождений при рациональном использовании ресурсов;

- установлении аналитических взаимосвязей между параметрами открытой разработки месторождений и показателями, характеризующими: уровень полноты извлечения и использования балансовых запасов и попутно-получаемых продуктов при разработке месторождений со сложными горногеологическими условиями; совершенство применяемых способов экскавации; экологический ущерб и величину прибыли, получаемой от разработки месторождения.

Практическое значение работы состоит в разработке инженерных методик, обеспечивающих оценку и выбор параметров открытой разработки месторождений, технических и технологических решений задач горного производства с точки зрения рационального использования ресурсов, а именно:

- экспертную оценку проектных параметров;

-обоснование рационального уровня использования ресурсов при разработке месторождения;

- оценку технологических параметров открытой разработки (глубины карьера, производственной мощности, высоты уступа, ширины заходки и т.д.)

- определение экономического ущерба от нарушения компонентов окружающей природной среды при разработке месторождения;

- оценку штрафных санкций за недостаточность мер по восстановлению нарушенных компонентов окружающей природной среды;

- планирование экономической эффективности освоения запасов месторождения при разработке месторождения;

- оценку изменения параметров открытой разработки с применением экономико-технологических моделей учитывающих взаимосвязи и закономерности изменения показателей использования ресурсов;

- разработке автоматизированной экспертной системы оценки параметров открытой разработки месторождений полезных ископаемых.

Реализация работы. Результаты исследований использовались:

- в Ташкентском государственном техническом университете и Навоий-ском государственном горном институте при чтении лекций и проведении практических занятий, институтом Средазниипромцветмет, при оценке эффективности проектов разработки месторождений цветных металлов;

-на Кальмакырском карьере Алмалыкского ГМК; на карьере Мурунтау Навоийского ГМК используются: рекомендации по формированию эксплуатационных кондиций, оценке полноты извлечения запасов и использования попутно-получаемой продукции, оценке параметров открытой разработки четвертой очереди карьера Мурунтау, оценке концепции развития карьера Мурунтау на перспективу.

Апробация работы. Основные положения работы, результаты исследования докладывались и получили одобрение на ежегодных научно-

практических конференциях в Ташкентском политехническом институте (1982-1993 гг.), Навоийском государственном горном институте (19951997гг.) и Республиканских научных семинарах (г. Ташкент 1984-1992 гг.), Межреспубликанских научно-практических конференциях, (г. Ташкент 19911993 гг.), технических советах Кальмарыкского и Мурунтауского карьеров в 1981 ,1989-1996 гг., на научных семинарах в Ташкентском политехническом институте, научно-технических конференциях института Средазниипром-цветмет (1989, 1990 гг.), научно-техническом совете при Алмалыкской ГРЭ (1982, 1989 гг.), на кафедре Tagebau Фрайбергской горной академии в 1986 г., Московском государственном горном институте (1998г.), Московской геолого-разведочной академии (1998 г).

Публикации. Автором по теме диссертационной работы опубликованы 47 научных работ, учебное пособие, брошюра. Основное содержание работы изложено в 37 печатных трудах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения, изложенных на 219 страницах, списка литературы из 104 наименования, 60 рисунков и 9 таблиц.

Автор выражает благодарность доц. Фефелову B.C. и докт. техн. наук Сы-тенкову В.Н. за помощь в работе, а также признательность коллегам по работе в Ташкентском политехническом институте и Навоийском горнометаллургическом комбинате за содействие, оказанное при проведении научных исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Сравнительный анализ проектных и фактических параметров открытых горных работ выявил существенные различия между ними, что является результатом упрощенных технико-экономических расчетов, основанных на качественных оценках без учета комбинированного воздействия горногеологических, технических, технологических, организационных, экономических и экологических факторов на оцениваемый параметр. Для оценки параметров открытой разработки месторождений необходимо рассмотреть характер технологических и экономических взаимосвязей между карьерами, обогатительными фабриками и металлургическими заводами, как элементами большой производственной системы, рассматривая ее как природно-промышленную систему. В данном случае необходимо раскрыть технолого-экономические взаимосвязи в системе (Л) (месторождение+ карьер + фабрика + завод + окружающая природная среда) и оценить влияния технико-экономических показателей технологии добычи, обогащения и металлургического передела на показатели использования ресурсов.

В монографии «Горные науки. Освоение и сохранение недр Земли./Под редакцией К.Н. Трубецкого» георесурсы отнесены к предмету труда в освоении недр. Термин ресурсы употребляется с целью придания этому предмету труда смысла общности, подразумевая все условия, возможности или источники удовлетворения соответствующих потребностей общества. По мере изучения и освоения, отдельные ресурсы с уточнением их свойств, количественных и качественных характеристик получают различного рода оценки и могут стать в зависимости от оценок конкретными объектами общественных отношений на рынке товаров и услуг.

Таким образом, для оценки параметров открытой разработки необходимо выполнить анализ взаимодействия природных (геологических и экологических), технологических и экономических ресурсов, включающий в себя: анализ полноты извлечения запасов, комплексного использования минерального сырья и экологических нарушений компонентов окружающей природной среды. В работе потенциальное, количественное значение составляющей природно - промышленной системы (II) характеризуется понятием ресурса. Значимость ресурса природно-промышленной системы (Я), отображается понятием - ценность ресурса. В нашей работе ценность ресурса обозначена в денежном выражении и определяется его вовлеченностью в сферу горно-перерабатывающего производства, интересов и потребностей общества.

В работе под геологическими, технологическими, экологическими и финансовыми ценностями понимаются: геологические ценности - ценности заключенные в запасах месторождения (к ним относятся ценности заключенные в балансовых запасах и вскрышных породах); технологические ценности - ценности, полученные в результате разработки месторождения (к ним относятся ценности заключенные в минеральном сырье, включая вскрышу, шла-мы, шлаки и т.д.); экологические ценности - ценности, нарушенные в процессе разработки месторождения (к ним относятся земля, вода, воздух и т.д.); финансовые ценности - ценности, заключенные в экономических ресурсах предприятия (к ним относятся денежные знаки государства, валюта, акции и др.). Раскрытие технолого-экономических взаимосвязей между элементами системы (Я) и оценка влияния уровня использования ресурсов на параметры открытой разработки позволяют выбирать их рациональные значения.

Уровень использования природных ресурсов оценивается полнотой использования запасов месторождения, количеством отходов и величиной экологического ущерба окружающей природной среде. При открытой разработке месторождений цветных металлов отходы в виде вскрышных пород достигают 90%, а после обогатительного передела приближаются к 99% всего объема извлекаемой из недр горной массы. В настоящее время отвалами занято более 1.0 млн.га земли, а всего на территории России извлечено из недр и находится в отвалах и хвостохранилищах около 500 млр.м3 горных пород и отходов переработки полезных ископаемых.

Главной причиной, обусловливающей сравнительно невысокий уровень

использования георесурсов, является то, что при наличии в извлекаемой горной массе, как правило, нескольких полезных компонентов, такие предприятия запрограммированы на получение в подавляющем большинстве только одного вида товарной продукции. В то же время, академиками

А.Е. Ферсманом, Н.В. Мельниковым, М.И. Агошковым, В.В. Ржевским, К.Н. Трубецким сформулированы идеи о комплексном использовании сырья и недр на основе малоотходных технологий разработки месторождений полезных ископаемых. Результаты исследований по проблеме изложены в трудах Е.П. Прокопьева, Р.П. Каплунова, А.И. Арсентьева, М.Г. Новожилова, Б.Н. Ласкорина, П.И. Городецкого, В.А. Симакова, Ю.П. Юматова, В А. Шестакова, H.H. Мельникова, A.C. Астахова, В.Н. Мосинца, Ю.И. Анистра-това, Е.И. Панфилова, П.И. Томакова, П.П. Бастана, Ж.А. Бунина, С.А. Ильина, М.Е.Певзнера, В.Р. Хохрякова, В.Г. Близнюкова, В.В. Истомина, H.H. Медншсова, Т.А. Гатова, Я.М. Адигамова, Ф.Г. Грачева, Г.Г Ломоносова, В.Н. Зарайского. Г.В. Секисова. С.С. Резниченко, В.Г. Шитарева, Г.А. Хо-лоднякова, В.И. Комащенко, Л.Н. Кашпара, A.A. Пешкова, H.H. Чаплыгина, А.М. Михайлова, , М.А. Ястребинского, С.М. Голякова, В.Р. Рахимова, B.C. Коваленко, В.Н. Сытенкова, B.C. Фефелова, С.Г. Чунихина и многих других.

Анализ выполненных исследований показал, что методы оценки параметров открытой разработки формировались поэтапно:

- на первом этапе - при небольших размерах карьеров, решалась задача разработки и использования балансовых запасов;

- на втором - вследствие возрастающих издержек на подготовительные и вскрышные работы усилия направлялись на повышение полноты извлечения полезных компонентов из балансовых запасов и комплексное использование попутно получаемых продуктов (вскрышных пород, отходов обогащения, шлаков и др.);

- на третьем - из-за значительных экологических нарушений окружающей среды и роста издержек на ее восстановление потребовался учет этих нарушений и возмещение нанесенного ущерба;

- на четвертом - необходимость повышения эффективности открытой разработки сконцентрировала усилия на рациональном использовании всего комплекса природных, технологических, технических и экономических ресурсов.

Анализ показал, что принято оценивать главным образом только те ресурсы, к которым имеется целенаправленный интерес: количество и качество полезного ископаемого, наличие и качество материальных, трудовых и финансовых ресурсов.

Сложившаяся система технико-экономического обоснования разработки месторождения базируется на учете технологических факторов и непосредственно связанных с ними экономических параметров, характеризующих эффективность освоения месторождения. При этом экологические факторы не получают должной оценки, не смотря на то, что общепризнанна необходи-

мость их разносторонней оценки.

Для сравнения эффективности использования ресурсов при разработке месторождений, необходимы показатели и методы позволяющие оценить и обосновать уровень такого использования. Главным показателем использования георесурсов при разработке месторождения является полнота извлечения запасов, под которой понимается отношение количества полезных компонентов, содержащихся в добытой рудной массе, к количеству полезных компонентов, содержащихся в отработанных балансовых запасах. Такое определение понятия "полнота извлечения запасов" недостаточно полно отражает результаты работы горных предприятий

Особую остроту повышение полноты извлечения запасов приобретает при разработке месторождений цветных и благородных металлов характеризующихся сложностью горно-геологических условий, обуславливающих высокие потери балансовых запасов и примешивание пустых пород.

Потери и примешивание некондиционных руд в основном происходят при отработке контактных зон между рудой и породой, неверном установлении элементов системы разработки и, в первую очередь, высоты уступа, ширины заходки экскаватора, несовершенной схемы взрывания, вследствие чего ширина зон перемешивания руд с пустой породой увеличивается. При этом потери и разубоживание достигают 12-25 и 25-50 %, соответственно. Изучению причин и управлению процессом примешивания забалансовых руд и пустых пород на карьерах уделялось и уделяется недостаточное внимание. Одной го причин этого являлась концентрация усилий на сокращение потерь балансовых запасов руд. Поэтому наблюдалась устойчивая тенденция повышения величины примешивания забалансовых руд в добытой рудной массе. Анализ полноты извлечения запасов на 10 карьерах, разрабатывающих месторождения цветных металлов, показал, что величина потерь балансовых запасов находится на уровне 1,5-5%, а разубоживание на уровне 5 -20%. Полнота извлечения запасов оценивается коэффициентом извлечения полезных ископаемых из недр Кн. Для условий Кальмакырского карьера Алмалык-ского ГМК потери в течение последних 5 лет составили 1-3%, разубоживание 7,5-12%, а коэффициент извлечения из недр полезных компонентов К„=0,91-1,02. Высокое значение К„ достигалось в основном за счет примешивания значительного объема забалансовых руд (Кпрп=0,15 - 0,25). Анализ также показал, что оценка полноты извлечения запасов по коэффициенту извлечения количества руды Ккоа не позволяет сделать вывод о высокой полноте извлечения запасов. Например, вывод о высокой полноте извлечения запасов на Кургашинском карьере (Ккол=1,12) не соответствует оценке по коэффициенту извлечения полезных ископаемых из недр (Кн=0,772), при

этом значение коэффициента извлечения ценностей = 0,612, т.е. 39% ценностей заключенных в балансовых запасах утеряны. Особенностью оценки полноты извлечения запасов на карьерах (с экономической точки зрения)

является необходимость учета объема вскрышных пород и уровня их использования. Так, например, для условий Кальмакырского карьера К„ =1.02, т.е. можно сделать вывод о том, что балансовые запасы извлекаются полностью, но при этом не ясен масштаб горных работ, величина извлекаемых и используемых ценностей, находящихся в контуре карьера. Анализ показывает, что 18,3% ценностей, заключенных в балансовых запасах и 93,3% ценностей заключенных во вскрышных породах не используются, что указывает на недостаточное совершенство и эффективность применяемых параметров открытой разработки месторождения.

Эффективное использование крупногабаритной техники предопределяет укрупнение параметров систем разработки, и как следствие, рост элементарных единичных извлекаемых объемов рудной массы. Следовательно, необходимы рекомендации для установления рациональных параметров открытой разработки месторождений. Повышение эффективности открытой разработки месторождений базируется на идее малоотходных технологий, что предполагает решение таких вопросов, как: составление баланса по минеральному сырью; создание условий для вовлечения всех минерально - сырьевых ресурсов в хозяйственный оборот с максимальным использованием их отходов и захоронением неминуемых остатков; полный учет всех возможных источников образования минерального сырья не только природного, но и техногенного происхождения.

Анализ значений параметров открытых разработок выполненный с использованием различных математических выражений показал, что они различаются между собой на 20 - 40%, в зависимости от количества учитываемых факторов и достоверности информации, а при определении параметров участвуют только показатели извлечения количества руды (Ккол) и качества рудной массы (Кцач, Кр-коэффициенты качества и разубоживания). Другие же показатели использования ресурсов не находят отражения в формулах.

Выполненный анализ позволяет сделать следующие выводы:

- применяемые методы оценки использования ресурсов не в полной мере учитывают совокупность ресурсов, взаимодействующих при разработке месторождения; отсутствует комплексный подход к их оценке; применяется упрощенный подход к балансу ценностей;

- для оценки уровня использования ресурсов целесообразно использовать ценностной подход, представив взаимодействующие ресурсы в денежном выражении; что позволяет учесть количественные и качественные показатели;

- не установлены рациональные соотношения между ресурсами, взаимодействующими при разработке месторождений, а также не разработана соответствующая методика их оценки;

- для решения вышеуказанных задач отсутствуют математические зависимости, позволяющие в полной мере взаимоувязать все задействованные ресурсы и параметры открытых разработок.

- формулы оценки параметров открытой разработки, не раскрывают влияния совершенства применяемых способов экскавации руды, схем обогащения и Металлургического передела концентратов на технико - экономические показатели предприятия;

- оценка и выбор параметров открытой разработки по существующим формулам не позволяют учесть требования, направленные на достижение рациональной полноты использования ресурсов.

Следовательно, для повышения эффективности открытых разработок необходимы новые методы оценки и оптимизации параметров открытых разработок основанные на рациональном использовании ресурсов участвующих при разработке месторождения.

2. УРАВНЕНИЕ БАЛАНСА ЦЕННОСТЕЙ РЕСУРСОВ И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Для решения проблемы оценки и выбора параметров открытой разработки с учетом влияния ресурсов, взаимодействующих при разработке месторождений, сформулированы принципы, раскрывающие взаимосвязи горно - геологических, технических, экологических и экономических факторов с показателями эффективности горного производства:

- материальных балансов - заключается в сопоставлении количества вовлекаемой в отработку горной массы с количеством готовой продукции, получаемой после переработки этой горной массы;

- баланса ценностей - состоит в сопоставлении ценностей вовлекаемых в разработку, с ценностями полученными в результате разработки и заключается в рассмотрении взаимодействующих ценностей системы (R), состоящей из ценностей природных ресурсов, ценностей готовой продукции и попутно получаемых продуктов (111111), а также финансовых ценностей;

- технологической взаимосвязи - между составляющими системы, отражает влияние технологических показателей работы системы (R) на количество, качество и ценность получаемой готовой продукции;

- эффективности - заключается в том, что выбираемые параметры должны обеспечивать эффективность (техническую, экономическую, социальную) разработки месторождения; принцип реализуется при соблюдении условия превышения ценностей полученных готовых продуктов над суммарными затратами, необходимыми для получения единицы готовой продукции;

- комплексности - указывает на необходимость и техническую возможность получения полезных компонентов из комплексных руд и использования 111111 на стадиях добычи и переработки минерального сырья. Принцип раскрывает пути и средства реализации безотходной технологии на горнодобывающих предприятиях, а также способы снижения экологического ущерба

при освоении месторождений полезных ископаемых;

- экологичности - требует восстановления ценностей компонентов окружающей природной среды, нарушенных в процессе добычи и переработки минерального сырья, до уровня, обеспечивающего их экологическое равновесие и регенерацию;

- рациональности - требует выполнения рациональных соотношений между показателями использования ценностей, участвующих при разработке месторождения, обеспечение которых гарантирует эффективность разработки месторождения, ориентирует на бережное отношение к ресурсам;

- моделирования - состоит в том, что для оценки и выбора параметров открытой разработки месторождений необходима формализация взаимосвязей параметров системы (R) в виде экономико-математических моделей.

Математически взаимосвязь между элементами системы (R) отражается уравнением баланса ценностей ресурсов:

БЦб - ПЦп +ВЦпр п ДкплЦкпл " (1-Кнсп) ДкплЦкпл " Дэк Цэк Кэк "ДэЛДэк" -КспДфрЦфр = ДрмЦрм + КиспДкплЦкпл - (1 -Кэк") ДэкНЦэкН - КспФрДфр Цфр, (2.1),

где: БЦб", ПЦ„; В Цпр„; Дрм Црм - количество и ценность балансовых запасов, примешанных забалансовых запасов и добытой рудной массы - т., руб/т;

Цб = 2схй'£ o6i6 £ шп' Цотш, руб./т; Црм = 2ссрм е o6iPM б ' HoTni, руб/т, где: ctg; ,ОрМ. - содержание i - того полезного компонента в балансовых запасах и рудной массе, доли единицы; s o6i рм, е 0а 6 - извлечение i - того полезного компонента при обогащении рудной массы и балансовых запасов, доли единицы; г Mni - извлечение i - того полезного компонента при металлургическом переделе, доли единицы; Ц^ - отпускная цена на i - тый полезный компонент, получаемый из рудной массы и балансовых запасов руды, руб./т; Цп, Цпрп - ценности, ценности которые могут быть извлечены из каждой тонны теряемых руд и примешиваемых пород;

Дкпл Цкпл Двск Цб« + Дхв Цхв + Дшл Цшл + Догх Цотх - количество ценностей, заключенных в попутно - получаемых продуктах (во вскрышных породах, хвостах обогащения, шлаках, и других продуктах - пыль, зола и т.д.) т, руб/т; Дни Цкпл; Дэк" Цэк" - количество и ценность нарушенных экологических компонентов окружающей природной среды (воды, земли, воздуха и т.д.) т.м2 ; м3; руб/м2; руб/м3; Кисп = Д^ Ц^/Д^ Цкпл - коэффициент использования ценностей ППП; ДкплИС Цыц,"0 - количество и ценность используемой части 111111, т, руб/т; К,/ = Дэ/ Цэк" / Дэк" Цэк" - коэффициент восстановления экологических ценностей; Д/ Ц^" - количество и ценность восстановленных экологических компонентов окружающей природной среды; ДфР ЦфР - количество и ценность экономических ресурсов - ед., руб. Ценность единицы эконо-

*fTTTi(*nvTxv x*ft\i,"pT i^T-TTi^ пчпэнгрия р nvfSnav ттлттттяпяу тт nnvrirv тр-гг---. --------------—г"—-----г-v'------j >-<-----1----- tj---*

нежных единицах, или переведена из одной денежной единицы в другую с

помощью переводного коэффициента, учитывающего курсы валют;

КС11фр= Дфрис Цфрис / ДфР Цфр - коэффициент спроса экономических ресурсов. Необходимая величина экономических ресурсов ДфР LLP состоит из издержек ДНСфР ЦИСфР на получение готовой продукции го балансовых запасов, 111111, возмещения и восстановления нарушенных экологических ценностей, возврат кредита Дф Ц^, и прочее, а также необходимого резерва финансовых ценностей ДДфР ЦфР, т.е. Дисфр Цисфр=.ВЦ, ЦшД+ Дф Цкр + Д ДфР ЦфР.

Наличие достаточного резерва финансовых ценностей (АДфр Цфр) обеспечивает работу предприятия в режиме самофинансирования.

В уравнении (2.1) отражаются технологические показатели горного производства (оцененные по конечной продукции) во взаимосвязи с показателями комплексного освоения запасов данного месторождения, экологическими и экономическими показателями работы горно-металлургических предприятий. Левая часть уравнения раскрывает механизм взаимосвязи показателей технологии разработки, комплексного использования и экологического восстановления на горных предприятиях; правая часть уравнения раскрывает соотношение результирующих показателей деятельности горных предприятий.

Использование уравнения (2.1), для решения задач по сопоставлению и моделированию часто затруднено в виду неполноты знаний об абсолютных значениях величин входящих в них. Для преодоления этих трудностей перейдем к удельной форме записи уравнения (2.1), разделив на БЦб каждый член уравнения, то есть на величину однозначно обозначенную в количественном, качественном и ценностном отношениях.

В результате получим уравнение баланса ценностей ресурсов в удельной форме, раскрывающее взаимосвязи между полнотой извлечения ценностей из

балансовых запасов (К^), уровнем использования ценностей 111111 (Кнсп), величиной экологических нарушений и уровнем их восстановления (К* ) и использования финансовых (К ^) ценностей:

1-К„ц+ К„рПц - Кии" (1-Киспц) +Кэк° Кзки - Ксп^р Кфр"=

= КН+К исп %шлЦ- (1 - к эк в)Кэка-КспфрКфрц (2.2),

где: KJJ = ПЦп/БЦб - коэффициент потерь ценностей;

К "рп = ВЦпрп/БЦб - коэффициент примешивания ценностей заключенных в забалансовых рудах; К" = ДрмЦрМ/БЦб - коэффициент полноты извлечения

запасов по ценности; К"пл = ДкшДкпл / БЦб - коэффициент ценности попутно

получаемой продукции при комплексном освоении запасов; КилДЬКисп") -коэффициент характеризующий количество неиспользуемых ценностей за-

ключенных в попутно-получаемой продукции при разработке

месторождения; К"к = Д "к Ц "к /БЦб - коэффициент ценностей нарушенных

экологических компонентов окружающей природной среды.

В левой части уравнения (2.2) раскрывается взаимодействие удельных значений ценностей, участвующих при разработке месторождения. При этом ценность балансовых запасов принята за единицу, а ценности других составляющих уравнения выражены соответственно. В правой части уравнения приведены результаты этого взаимодействия.

Частными случаями уравнения баланса ценностей ресурсов являются:

а) уравнение баланса руды:

1 - К п + К „рп = К кол, если Ккачп=К^"; (2.4),

где: Кп = П/Б -коэффициент потерь руды; Кщщ =В/Б- примешивания пород; ККол =ДриЛ> - извлечения количества руды.

б) уравнение баланса горной массы:

1 - К п + К прц + к™ - (1-Кисп) KZ = Ккол + КИтк(2.5),

где: - (1-Кисп)К™ коэффициент характеризующий количество

отходов при открытой разработке месторождений полезных ископаемых; К™ = /U/B - коэффициент количества попутно получаемых продуктов,

в частном случае К ™ = Квск ,т.е равняется коэффициенту вскрыши.

в) уравнение баланса ценностей при добыче балансовых запасов:

1 - К п Кк.ач Коб + К прп Ккач"*1 Код1' — Ккол К^,, К 0д — Кн ; (2.3)

Ккач = арм/а5 - коэффициент измeнeшíя качества добываемой руды,

Кп тач =а п/сХб- коэффициент качества потерянных руд,

Кпрп кач= ctnpn/ссб - коэффициент качества примешиваемых пород,

Кн = Ккол К^ - коэффициент извлечения из недр полезных компонентов.

Кп КП™ Кп об = К ™ - коэффициент потерь ценностей; К "б = ео5 7 ебоб - ко-эффшдиент относительного извлечения при обогащении потерянных руд;

Кпрп Кпрп.104 Коб"1"1 =К"рп- коэффициент примешивания ценностей с вмещающими породами; К = еоб ГфП/ еб0б - коэффициент относительного извле-

чспхгя при обогащении прятлспткшиХ некондиционных руд. Уравнения (а, в) исследованы в работах B.C. Фефелова.

г) уравнение баланса ценностей при комплексном использовании запасов месторождения-, приКфрсп = 0, К8эк= 1 , КцИСп—> 1 иКц„-> 1;

1 - К пКкач"1С0бП + К„рПКхачПрПК0бПРП + Кии" - (1 - К испц) Кклл" = КцопКкач К JJg + К„СП Ккпл ^ Н К исп Ккпд Пкпл (2.6),

при Кцнсп = 1 - имеем безотходную технологию разработки месторождения;

д) уравнение баланса ценностей природных ресурсов участвующих при разработке месторождения: при Кфрсп= 0, Квэк > 0 , Ккплисп > 0 и К ц„ -» 1;

1 V п 4- "в" п 4- V (\ V МГ u V и I тг в тг ц _ у «4. if *пл

1 - Л ц Т Апрп "Г - ^ 1 - iS. ИСП) К-ыш " IV Э1! т эк ^ эк ~Л-н ^ ^исп

^ клл ~ О" ^эк Кэк Кн + К исп Кцпл - П эк — Крдц, (2.7),

где 1ГЭК = Е (1 - Квэк )к Ku3ri - показатель экологичности технологии разработки месторождения; при Птэк = opt имеем экологически безопасную технологию; Крац - показатель рационального использования природных ресурсов.

Для оценки варианта разработки месторождения с учетом величины инвестиции уравнение баланса ценностей ресурсов представлено в виде:

1_к п +к прп +к Li -(i-Kncn) К "пл -К зк +К :к -К "к -К „ + К "3 -К ^ - Ксп, Кфр =

=кн +кисп-К^пл-(1-КзК)КзК-(1-К"3)К"н-К^-Кфр фр, (2.8),

КГ=Д:;,Д:;,/Ди„Ци„ коэффициент возврата инвестиций; К^1=ДИНЦНН/Б Цб - -коэффициент ценности инвестиций; коэффициент возврата инвестиций Кези изменяется от 0 до 1 в сроки, предусмотренные проектом. При решении задач с продолжительным периодом отработки запасов необходима процедура дисконтирования путем умножения составляющих уравнений (2.1 - 2.8) на

Zn 1

-—, где 1 - ставка дисконтирования ,

t=i (1 + i)

n - число лет жизни проекта разработки месторождения, t - год оценки.

Анализ уравнений (2.1 - 2.8) указывает путь повышения эффективности открытой разработки - оптимизацию показателей использования ресурсов: снижение потерь ценностей - Кцп; снижение примешивания забалансовых руд и рудовмещающих пород K„pn; повышение использования 111111 - Кисп; сни-

« -г/- Ц

жение величины экологических нарушении - К эк ; восстановления экологи-

ческих ценностей, нарушенных при разработке - К ®к; снижение спроса финансовых ценностей - К .

В правой части уравнения (2.1) приведены результирующие показатели взаимодействия ценностей ресурсов, позволяющие судить об эффективности функционирования системы (R), следовательно, она может служить критерием оценки их использования - КреС:

Для сравнения и моделирования ситуаций критерий представлен в удельной форме

Кнц + Кисп Кии" - (1-Кэкв) КЭД Ксп • Кф"= П р ^ = Крес, (2.9)

Физическая сущность критерия Крес - это эффективность использования ресурсов выраженная отношением общей прибыли от разработки запасов месторождения к величине ценностей заключенных в балансовых запасах.

Анализ выражения (2.9) показывает, что коэффициенты, входящие в это

выражение, достигают значений: К"=1 и Кисп = 1 при максимальном извлечении и использовании балансовых запасов и ППП; К = 1 при минимальном экологическом ущербе окружающей природной среде; -> 0 при минимальном спросе финансовых ресурсов.

Критерий КреС достигает максимального значения при К^ —» min:

К= 1 4- V и 1У-ФР • V Ц . peclmax 1 < Xv к п " л. cnmin фр»

Минимальное значение К^ составит при:

KJJ = KJJmi,,; Кисп = 0; К* =0;К^=1;

Крес min- КнШ;п- К - К £ р ,

Ращюнальное значение критерия КреС достигается при оптимальных значениях составляющих критерия:

Крац _ ТГ Ц+V ТТ-КПЛ (Л TV-B \ ТГ» ТГ ФРК\ ц

рес 14 н опт исп оптц ~ V1 ~ 14 эк опт) iv эк ~ Avcn опт Ачфр

Следовательно, при КреСрац (Кнц -»opt; К К ^ -»opt; (1 -Кэв)Кэк-» opt;

Кспфр Кфрц-» opt,), имеем рациональную (комплексную, малоотходную, экологически безопасную, эффективную) технологию разработки месторождения.

3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Анализ уравнения баланса ценностей ресурсов показал, что это уравнение дает количественное описание горно-геологических и производственных ситуаций разработки месторождений и раскрывает устойчивые и существенные взаимосвязи между технологическими, экономическими и экологическими показателями использования ресурсов, раскрывает закономерность их изменения. Следовательно, уравнение является математической формой отображения закономерности использования ресурсов, взаимодействующих при разработке месторождения.

Рассмотрим определение и сущность этой закономерности: "Эффективность использования ресурсов при разработке месторождений прямо пропорциональна полноте извлечения ценностей из балансовых запасов и попутно получаемых продуктов и обратно пропорциональна величине возмещения за экологический ущерб при разработке месторождения и финансовым издержкам, и зависит от совершенства технологии и экономики добычи и переработки минерального сырья, потребностей общества в использовании попутно-получаемых продуктов, сохранении и восстановлении окружающей природной среды нарушенной при разработке месторождения.

Совершенство способов экскавации, элементов системы разработки (отражаемое коэффициентами потерь К ™ и примешивания ценностей К "рп ) оказывает существенное влияние на полноту извлечения ценностей из балансовых запасов руды (определяемую К"). При этом учитывается совершенство

технологических схем обогащения (е^) и металлургического передела (е„ ) добываемого сырья. Коэффициенты Кпоб, К14"1^, Крм°б, также учитывают влияние технических, технологических и организационных факторов обогатительного процесса на полноту извлечения.

Анализ изменения Кц„.позвлил установить пределы его изменения.

В первом случае, когда Кц„ <1, т.е. К^ К^ К,/" < 1 или Кн Ко6рм < 1 , значение извлеченной из недр ценности меньше величины ценности, заключенной в балансовых запасах.

Во втором случае, имеющем теоретический характер, когда т.е.

извлечение ценностей из недр равно количеству ценностей в балансовых запасах руды данного участка месторождения. При Ккол Кмч Коб15" = 1, то есть при (Кпц = 0, Кпрпц = 0), вариант отработки не реализуем вследствие несовершенства современных схем и способов добычи руды и ее дальнейшего обогащения. При Кп Ккач11Ко6п= К^ КкачпрпКобпрпв потерянных запасах руды содержится незначительное количество полезных компонентов, а полезные компоненты при обогащении хорошо извлекаются из примешанных пород. Отметим, что в случае выполнения Кп К^" Кобп = Кпрг, Ккачпрп Ко6пр11 необходим

пересмотр кондиций на этот вид полезных компонентов и решение вопросов о переводе забалансовых рудных запасов в балансовые при данной технике, технологии, организации добычных работ и обогащения рудной массы.

Третий случай предполагает такую ситуацию, когда величина извлечения из недр ценностей больше величины ценностей, заключенных в балансовых запасах, т.е. когда Кнц > 1 или Ккол Ккач Кобрм > 1. Это противоречит принципам промышленно-экономической оценки рудных месторождений и возможно лишь при значительных ошибках в установлении качественной характеристики балансовых запасов руды того или иного месторождения, или выборочной отработке богатых участков месторождения.

На рис.1,а) показана взаимосвязь коэффициента примешивания забалансовых руд и пустых пород (Кпрп) с коэффициентом К„ц. При увеличении К„рП с 0.05 до 0.3, т.е. в 6 раз уровень полноты извлечения запасов Кнц снизился с 0,897 до 0.4, т.е. 2,2 раза. На рис. 1,6) показана взаимосвязь и влияние уровня потерь на полноту извлечения ценностей из балансовых запасов. При увеличении потерь в 3 раза величина Кнц уменьшается на 13 %. На рис.1,в) показана взаимосвязь и влияние совершенства технологических схем обогащения на коэффициент К„ц. Анализ графика позволяет сделать вывод, что при увеличении КоГ - коэффициента относительного обогащения с 0.5 до 0.9, т.е. в 1.8 раза, К„ц увеличился с 0.385 до 0.897 , т.е. в 2.4 раза. Такой стремительный рост К„ц свидетельствует о значительном влиянии качества рудной массы, технологии обогащения на показатели полноты извлечения запасов.

Изучение данной зависимости показывает, что процесс примешивания забалансовых руд и пустых пород отрицательно влияет на уровень полноты извлечения ценностей из балансовых запасов.

Величины Кпц и (1 - Кис™1) Кыш" показывают суммарные потери ценностей, обусловленных несовершенством применяемых технологических схем добычи, обогащения и металлургического передела балансовых запасов и неполнотой использования ценностей ППП. Степень комплексного использования запасов месторождения может быть различной: при Киспкпл =0 ценности получаемых попутных продуктов не используются. Такая ситуация характеризует не комплексное использование запасов месторождения, т.е. используется технология разработки с высокой степенью отходов.

При Кисп1™ =1 полностью используются ценности получаемых попутных продуктов. То есть, имеет место комплексное использование запасов месторождения, ведущее к формированию безотходной технологии.

Заметим, что Кии" непосредственно не влияет на значение Кнц; при комплексном использовании месторождения ценность получаемых попутных продуктов не теряется, а прибавляется к ценностям К„ц. Следовательно, потерянные в недрах ценности (Кпц) компенсируются не только ценностями (К,1РЛ, но и ценностями попутно получаемых продуктов (Ккш,4).

1,0 0,8 0,6 0.4 0,2

1,0

0,9

0,8

0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

\

-Ъ.

К,

0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,4 0,6 0,8 1,0

Кпрп К„ Коб"" КНЦ

Рис. 1. Зависимость полноты извлечения ценностей из балансовых запасов (Кн") (а,б,в) и суммы ценностей, включая попутно

получаемые продукты (Пцщ,) (г), от уровня: а) потерь (К„), при К"мч = 0,9, Кпоб = 0,8; б) примешивания рудовмещающих пород (Кпрп)> при Кпич = 0,6, Кпо6 = 0,6; в) относительно извлечения при обогащении (К^*1); г) извлечения ценностей из балансовых запасов при Киспц = 0-5-1 и Кнц = 0,4; 0,6; 0,8; равном 1,2,3 соответственно.

рес

1,0 0,8 0,6 0,4 0,2

А

а)

-А

3

>7 '2

/ \ 1

Кр, 1,2' 1,0 0,8 0,6 0,4

б)

^Ч0

\>3

А— Ч2

X N 1

Крес 1,2' 1,0 0,8 0,6 0,4

В)

А

—в—

0,4

0,6 0,8

1,0

1,2 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

К" V1- V эк

Рис. 2. Зависимость коэффициента рационального использования ресурсов Крес от: а) полноты извлечения ценностей из балансовых-запасов -Кнц; б) полноты использования ценностей попутно получаемых продуктов (КЦИС111ОТЛ); в) восстановления нарушенных экологических ценностей - Кэк"; при Кс^ 1,09; 0,8; А-В-С - путь изменения Крк; при совершенствовании технологии: добычных работ и перерабатывающего комплекса, освоения попутно получаемых продуктов, экологического восстановления компонентов окружающей природной среды.

На рисунке 1,г) показано, влияние полноты извлечения ценностей из балансовых запасов и lililí на величину возможного общего количества ценностей получаемых в результате разработки месторождения. Из графика рис.1,г) видно, что с увеличением Киспи с 0 до 1, а Кц" с 0.6 до 1 величина извлекаемых ценностей увеличилась с 0.4 до 1.1, т.е. в 2.75 раза. Заметим, что достижение K^1™1 = 1 требует решения научных, технических и инженерных задач, направленных на полное использование ценностей шш в конкретных условиях эксплуатации месторождений.

Из уравнения (2.6.) следует, что одним из путей повышения эффективности работы горных предприятий является предупреждение экологических

последствий от разработки месторождении, путем снижения К " .

При Кцэк>0, но Квэк = 1 имеет место технология с незначительными экологическими нарушениями, которые полностью могут быть восстановлены. Если Квэк = 1, показатель экологичности применяемой технологии Птзк получает минимальное значение, равное нулю. В этом случае в результате разработки месторождения окружающей среде наносится минимальный экологический ущерб.

В связи с переходом на новые условия хозяйствования все горные предприятия стремятся быть прибыльными. Такое положение может стать причиной нерационального использования запасов (выборочная отработка богатых рудных участков, повышенные потери руды, оставление в недрах сложных в горно-геологическом отношении рудных запасов и т.д.). Для обоснования оптимальной полноты извлечения балансовых запасов и рационального использования ресурсов при разработке месторождений разработаны методы:

а) обоснования оптимальной полноты извлечения балансовых запасов.

Для определения полноты извлечения запасов, при которой обеспечивается прибыльность работы горного предприятия, получено выражение:

где i=l, 2,3....П-исследуемые варианты; j = 1,2,3..лп- статьи затрат на получение готовой продукции.

Выражение (3.1) является целевой функцией для определения Кн. Представим ее в виде выражения K„j = Кт д 0 К "ач —> ор(

где: Ктд0 = (1 - К" +К"рп) /К^ рм коэффициент технологии добычи и обогащения рудной массы, характеризующий эффективность применяемых технологических схем добычи рудной массы и ее переработки;

К и i

■> opt ,

к:,ц61

К "ач =Црм/Цо - коэффициент изменения качества добываемой рудной массы по ценности, показывающий, какое количество ценностей получается из

т

тонны балансовых запасов руды, в выражении (3.1) Црм = + Пр, .

Анализ показывает, что с увеличением потерь руды при различных значениях примешивания пород величина Ктдо уменьшается. При возрастании примешивания пород для одинаковых значений коэффициента потерь руды КТдо увеличивается. Как правило, темп снижения величины Ктао больше при снижении коэффициента примешивания пород КпрП и меньше при снижении коэффициента потерь руды Кп. Это позволяет сделать вывод: качество добываемой рудной массы целесообразно повышать за счет снижения примешивания рудовмещающих пород.

Установленно, что максимальное значение коэффициента К„ определяется по выражению:

Ктах_тт- ц/тг об_/-1 V V "V п-I-V V ПРП ХГ ПРП'\ / V п

н — лнф I Арм — (.1- КпКкач К0б ^-^-прп^-кач ^об )' ^рм

КНфЦ - фактическое значение коэффициента извлечения из недр ценностей при данных технологических схемах добычи и обогащения рудной массы.

Оптимальное значение К„ находится в пределах:

(1- Кп+Кпрп) ЕС;/ Крм°б Цб < (1- Кп+Кпрп) (1С,+ПР)/ Крм°б Цб < Кц"ф/ Крм°б

(3.3)

Анализ показывает, что величина коэффициента изменения качества руды не может быть больше 1, в виду несовершенства технологии добычи и

обогащения т.е. Ккач<1. С учетом этого запишем выражение

кич = (1С, + Пр) / Крм05 Цб ^ 1 (3.4)

Из (3.4) определяется максимальное значение прибыли, которую можно получить от каждой тонны добытой рудной массы в конкретных технологических и экономических условиях:

Пртах = ЦбКоГ - ЕС;, руб/т (3.5)

Учитывая выше изложенное, разработан метод определения оптимальной величины полноты извлечения полезных компонентов из недр К„01ГГ включающий в себя:

1. Установление фактических значений Кп, Кпрп, Кп, Кобрм ;

2. Определение величины Цд = Zctg ео5б е„п Цотп. руб/т.;

3. Определение суммарных затрат на получение готовой продукции (EQ);

4. Определение величины К„шах по формуле (3.2);

5. Определение величины ГТрта* по формуле (3.5);

6. Определение оптимального значения коэффициента Кнопт по формуле

Кнот= (1 - Кп+ К^п) (ICi + Прмах) / Крм°б Цб (3.6)

Таким образом, для конкретного сочетания горно-геологических, технических, технологических, организационных и экономических условий отработки месторождений существует оптимальная полнота извлечения из недр полезных компонентов, при которой обеспечивается получение максималь-

б) обоснования рационального уровня использования ресурсов при разработке месторождений.

Рациональным уровнем использования природных ресурсов Крац, является такой уровень, при котором достигается оптимальная полнота отработки запасов и наносится допустимый экологический ущерб окружающей природной среде.

В работе разработана методика установления рационального уровня использования ресурсов Крсс, для чего использовано уравнение баланса ценностей ресурсов. Для определения максимальной эффективности отработки запасов при рациональном использовании ресурсов, рассмотрена общая прибыль от разработки запасов месторождения

Проб1Д = Прб + ПрКПЛ-УзК, руб, (3.7)

где: Прб - величина прибыли, которую горное предприятие получит от разработки и переработки балансовых запасов месторождения, руб.;

ГУ™ - величина прибыли, которую горное предприятие получит в результате комплексного использования запасов минерального сырья, руб;

Уэк - величина экономических издержек от ущерба компонентам окружающей природной среды при разработке месторождения, руб

Первая составляющая, представлена в виде:

ПР6 = ДРМ (ЦрИ - (ZQ + АПЛ"), руб, (3.8)

где: Црм= Цб Ккач" = Цб Ккач Крм0б - ценность, которую можно извлечь из каждой тонны добытой рудной массы на современном уровне технологии добычи, обогащения и металлургического передела, руб.

Дрм - количество рудной массы, которое будет получено при эксплуатации месторождения, т;

ДПЛН - величина платы за недра, т.е. сумма, приходящаяся на 1 т погашаемых при извлечении балансовых запасов месторождения, руб/т.

Анализ выражения (3.8) показывает, что возможны следующие технологические и экономические пути формирования прибыли на горных предприятиях:

- повышение полноты извлечения ценностей из балансовых запасов руды за счет уменьшения потерь руды и снижения примешивания пород.; для реализации этого пути в условиях конкретного рудника устанавливаются нормативные величины потерь К„ц и примешивания К^,,,";

- снижение затрат на добычу и транспортирование рудной массы за счет выбора и применения рациональных способов добычи, повышения концентрации горных работ, использования современного производительного оборудования, совершенствования технологии производственных процессов;

- путь выборочной отработки богатых участков рудных тел, имеющих высокое значение Цб. Этот путь повышения прибыли на горных предприятиях имеет существенный недостаток, так как ведет к снижению полноты извлечения разведанных запасов руды. Чтобы предупредить чрезмерное использование данного пути повышения прибыли, целесообразно устанавливать норматив полноты извлечения запасов назначением величины КДщ, для конкретных условий горного предприятия.

Вторая составляющая выражения (3.7), показывает, что прибыль можно также получить за счет комплексного использования запасов минерального сырья (т.е. за счет повышения полноты использования ценностей попутно получаемых продуктов):

Прии = IД™ (Цкпл - 2С1™ ) КтпГ\ руб (3.9)

Максимальное значение прибыли может быть получено при

ZQ —» min и 3j -> min

Анализ взаимосвязей выражений (3.8-3.9.) позволяет отметить следующее:

- между величиной прибыли и уровнем извлечения и использования запасов месторождения существует взаимосвязь, причем минимальное значение прибыли получается при Кисп= 0, а максимальное при Кнц -» 1, Кисл-> 1);

- из выражений (3.8, 3.9) следует, что при комплексном использовании запасов месторождения общее количество получаемых ценностей зависит от количества ценностей получаемых из балансовых запасов (Кнц ) и количества

ценностей получаемых попутно (КК,1ЛИСП К ^). Сочетание коэффициентов К„ц Кнц иК™ обеспечивает заданный уровень прибыли.

Третья составляющая - величина экономического ущерба от экологических нарушений окружающей природной среды равна:

Уэк=1 Ц"эк ш ДНэк ш - I (ЦВэкт Д'экт- ДВэктЗВэкт), у.ед. (3.10)

ДНэк т, Д'эк т - количество нарушенных и восстановленных компонентов окружающей среды (экологических ценностей), га (км2) и др.;

Ц"эк m Ц°эк ш, - ценность единицы нарушенных и восстановленных компонентов окружающей среды, руб../га, pyö../км2 и т.д. m - нарушенные компоненты среды при разработке;. Звэк m - суммарные затраты на восстановление единицы компонента окружающей среды, руб./га, руб./км" и т.д.

Из (3.10) вытекает, что величина экологического ущерба зависит от величины восстановленных экологических ценностей и затрат на их восстановле-,п„> v =<vtt» ттв Q» v

■'эк v.i'-A экш экш ? ^ экш/s

При одинаковых значениях нарушенных экологических ценностей минимальный экономический ущерб будет в том случае, когда ценность равна или будет превышать затраты на экологическое восстановление, т.е.

Ц эк m ^ 3 эк m ИЛИ ДЦ Экш ~~ Ц эк m " 3 Эк тэ

У,к"™ = ДНэкш Ц "экш - ДВэкх АЦВЭКТ, у.ед. (3.11)

А максимальный экономический ущерб в этих условиях будет равен: Уэкгаах = Д"экш Ц "экш + Д'экш ЛЗвэкга, у.ед. (3.12)

где Цвэкш< Звэкт или АЗвэкт = Звэкт - Цвзкш, у.ед./т (3.13)

Учитывая выше изложенное, получена формула для определения максимального значение общей прибыли Пр max Дрм (К„ опт Цб / Ккол " S Cj - А Пл /Ккол)

1К„СП/ПТД™ [1(1-К.3кВ0ГП)т(ДэкНЦэкН)ш + 1Д:к 3Вэт],

руб/т, (3.14)

где, Кнц, K1IcnKrL1 и Кэкв- имеют оптимальные значения коэффициентов Следовательно, оптимальное значение критерия рационального уровня использования ресурсов равно:

Кресопт-{ Р>КН отЦб KHCnjопх ДкшуЦнш " [2Х 1 " Кэ опт) Дэ Цэ + + Ксп ДфрцЦф„ц) ]}• (БЦд)"1, (3.15).

Из выражения (3.15) получим формулу для определения критерия КреС. опт

по коэффициентам полноты извлечения ценностей К ¡J 0Пт> Кисп 0П1, экологического восстановления К и спроса финансовых ресурсов Кс„

Кресопт — К" опт"^ КисяorrrКхпдц - (1 - Кэ опт) Кэ - К сп Кфр , (3.16).

Таким образом, оптимальное значение критерия рационального использования ресурсов может определяться:

а) по формуле (3.15) тогда, когда установлены абсолютные значения технологических, экологических и финансовых ценностей;

б) по формуле (3.16) тогда, когда установлены оптимальные значения показателей использования технологических, экологических и финансовых ценностей, в удельных величинах.

Результаты оценки рационального уровня использования ресурсов с помощью Крес по предложенной методике показаны на рис.2. На рис. 2,а) показана зависимость К^ от величины Кнц. При совершенствовании технологических схем добычи и обогащения, и незначительном росте затрат наблюдается увеличение значения К^, в тоже время достигнув точек А, В, С, наблюдается снижение Крес в виду резкого возрастания затрат на увеличение полноты извлечения запасов.

Аналогичная картина наблюдается на рис 2,6). На рис.2,в) увеличение КреС наблюдается в связи с уменьшением возмещения ущерба за нарушенные экологические ценности и ростом Кэк8., в то же время увеличение Кэкв до 1 потребует значительных, в несколько раз больших затрат, чем при достижении допустимого значения КэкБ, что приведет к резкому снижению К^.

Графики на рис.2 указывают рациональную область использования ресурсов и путь повышения эффективности их использования (А-Б-С).

Метод определения рационального уровня использования ресурсов включает в себя:

а) определение К" опт по выражению (3.6);

б) обоснование К* опт - исходя из конкретной эколого-технологической и экономической ситуаций, возможностей окружающей природной среды к регенерации;

в) определение КИСП(Шт - исходя из коньюктуры рынка;

г) обоснование Кспфр - величины затрат на функционирование горно-перерабатывающего предприятия.

д) вычисление значения КреСпо выражению (3.15 или 3.16).

Таким образом, для конкретного сочетания горно-геологических, технических, технологических, организационных и экономических условий разработки месторождений существуют оптимальные: полнота извлечения из недр полезных компонентов, при которой обеспечивается получение максимальной прибыли, уровень использования попутно получаемых продуктов, при котором достигается максимальная прибыль их использования; уровень восстановления нарушенных экологических ценностей, при котором ущерб окружающей природной среде находится на допустимом уровне.

4. ЭКОНОМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СО СЛОЖНЫМИ ГОРНО - ГЕОЛОГИЧЕСКИМИ УСЛОВИЯМИ

Для оптимизации уровня использования ресурсов при разработке месторождений полезных ископаемых разработана экономико-технологическая модель (ЭТМ). В целевой функции (Т) ЭТМ максимизируется величина удельной общей прибыли от разработки запасов месторождения:

i = 1,2,3..п -исследуемые варианты;

j = 1,2,3...к- статьи затрат на восстановление компонентов окружающей природной среды.

Условия ограничения:

1. Црм>2Сь ILUj^SCj; З.Цзк = 1Ск 4.KHu->opt; ноК„ц<1;

5. Киспц -»opt, но Кисп < 1; 6. Кэкв -» opt, но Кэкв <1; 7. Kcn->opt; но Кспфр < 1.

Значение КниЦб/Ккол раскрывает влияние сложных горно-геологических условий на величину получаемых ценностей, через коэффициенты потерь (Кпц) и примешивания ценностей (КпрПц), так как К„ц=1 - Кпц + Кпрпи.

С помощью ЭТМ использования ресурсов выполнено математическое моделирование вариантов разработки месторождения "М" Анализ изменения составляющих целевой функции Z=Kpec -» max показал: кривые удельной прибыли от разработки балансовых запасов, удельной прибыли от использования 111111, удельной величины ущерба окружающей природной среде имеют экстремум. Суммарный график Кр^ имеет точку максимума, которая характеризует оптимум для выбора рациональных параметров карьера. Из графиков видно, что параметры обоснованные по общей прибыли и прибыли от разработки балансовых запасов различаются. Для обеспечения эффективности отработки запасов месторождения необходимо выполнение рациональных соотношений взаимодействующих ценностей ресурсов:

а) сумма технологических ценностей получаемых при разработке месторождения должна быть не меньше суммы экологических не-

(4.1)

+£К»сп iДк^Щклл-Хс )-(1-кIm'Ln'L +з"к j]_i

БЦ6

—> max,

восстановленных и финансовых ценностей затраченных на их получение и экологическое восстановление (условие безубыточности работы карьера)

кнк + Кисп КИ1Л" = (1 -Кэкв) Кэк + Кфр Ксп (4.2)

б) уровень нарушенных экологических ценностей компонентов окружающей природной среды при разработке месторождения не может превысить величину, при которой наступят необратимые экологические последствия, при этом величина нарушаемых экологических ценностей должна быть не более чем:

Кэк.ДопЦ ^ (Кнц + Кисп КЫ1ЛЦ - Кспфр КфРц) / (1 -Кэкв), (4.3)

при этом показатель экологичности технологии составит

Пэкт = (1-Кзк.0Р1В)Кэк.д0Пц , где КЭ1СД0ПВ - оптимальный уровень восстановления нарушенных экологических ценностей.

в) максимально допустимое значение издержек на получение готовой и попутной продукции, и экологическое восстановление компонентов окружающей природной среды составит

Кспфр Кфрц = К„ц + Кнспц Кии,4 - (1 -Кэкв) Кэк" = Крац (4.4)

т.е. максимальное значение затрат должно быть меньше или равно коэффициенту рационального использования природных ресурсов Крац..

Учитывая выше изложенные соотношения выполнена оценка эффективности разработки запасов месторождения открытым способом. Месторождение отрабатывается в течении 14 лет, из них 4 года строительный период, 8 лет эксплуатации и 2 года затухания работ.

Анализ данных указывает, что разработка данного месторождения малоэффективна, так как показатель КреС составил -0,04,а общий ущерб 63,64 млн. руб. В тоже время из балансовых запасов извлекается 77% ценностей (Кнц = 0,77), используется 30% ценностей заключенных во вскрышных породах (Киспц =0,3). При этом коэффициент экологического восстановления равен 0,55, т.е. 55% ценностей окружающей природной среды восстанавливаются.

Среднее значение коэффициента технологии добычи и обогащения равно 1,38, достигая в отдельные периоды 1,56, что свидетельствует о выполнении плана по добыче рудной массы за счет примешивания пустых и забалансовых руд, коэффициент примешивания составил 0,22, при этом коэффициент качества добытой рудной массы составил 0,82, что свидетельствует о 18% разу-боживании. Показатель экологичности технологии уменьшился с 0,15 до 0,04, составив в среднем 0,1, что свидетельствует о 10% уровне ущерба исчисляемого от ценности балансовых запасов, значительном росте коэффици-

ента восстановления нарушенных экологических ценностей, с 0 до 0,6, и значительных затратах на их восстановление.

Коэффициент использования природных ресурсов Крвд увеличивался с 0,62 (4год) до 0,86, на (12 год) эксплуатации за счет использования 111111 и возрастания коэффициента экологического восстановления с 0,4 до 0,6.

Таким образом, не смотря на удовлетворительные показатели использования природных ресурсов, величина инвестиций и затрат на получение готовой продукции значительна. Показатель использования финансовых ресурсов имел размах от 1,1 до 0,55, при этом коэффициент ценности инвестиций колебался от 0,096 до 0,64.

Показатель рационального использования ресурсов в период эксплуатации карьера колебался от -0,47 до 0,26, что указывает на значительный размах показателя эффективности. Таким образом, при существующих показателях использования ресурсов, отработка месторождения не эффективна, не-бходимы новые технологические, экономические и экологические решения .обеспечивающие повышение эффективности открытой разработки

Используя установленные соотношения и закономерности изменения показателей использования ресурсов осуществлен поиск путей повышения эффективности отработки запасов месторождения. Установлено, что количество получаемых технологических ценностей должно быть не менее 1.05, оно же составляет 0.884. Необходимое значение может быть обеспечено при выборе коэффициентов использования ресурсов из значений

0.92 >0.77 и 0.74 > ЛС^сп >0.3 и уровне экологических нарушений

К"к<0.15. Для выполнения этих условий необходимо увеличение К" в 1.2

раза (что возможно при снижении Кпрп с 0.22 до 0.11 то есть в 2 раза), а значение Кнспч с 0.3 до 0.38 то есть в 1.15 раза.

Минимально значение финансовых ценностей должно составить 0.815. При этом рациональное значение показателя использования природных ресурсов составит Крац= 0.82 + 0.38 0.4 - (1 - 0.7)0.15 = 0.927 .

Тогда коэффициент К^ = Крац - Кспфр Кфрц = 0.927 - 0.815 = 0.112

Повышение уровня использования природных ресурсов с 0.785 до 0.927, за счет внедрения новых параметров открытой разработки (высоты уступа, производственной мощности карьера, снижения коэффициентов потерь и примешивания, повышения качества рудной массы и извлечения при обогащении) обеспечило повышение эффективности отработки запасов с Крес = -0.27 до 0.112, то есть разработка месторождения из убыточной стала прибыльной.

Таким образом, выполненный анализ использования ресурсов указывает на значительные резервы в повышении эффективности открытой разработки.

5. МЕТОД ОЦЕНКИ И ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ ПРИ РАЦИОНАЛЬНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

РЕСУРСОВ

Выполненные исследования позволяют сформулировать основные положения оценки и выбора параметров открытых разработок при рациональном использовании ресурсов, в следующем виде:

1. Достижение оптимальной полноты извлечения ценностей балансовых

запасов, оцениваемой коэффициентом К"

К^ =КколКкачКрм^оР1 , (5.1),

при этом значение К„ц< 1, a KT ft0. —> 1.

2. Достижение рационального использования ценностей попутно получаемых продуктов, оцениваемого показателем использования ценностей ми-

НРПЙТТТ.ИПГП Cblnt<r П..Ц.

---j----- - I" ' и •

n^=KLKL->oPt , (5.2),

при этом значение 0 < K^n1™1 < 1.

3. Обеспечение допустимого уровня экологических нарушений компонентов окружающей среды, оцениваемого показателем экологичности технологии Пэк т:

Пэкт= (1 - К' ) К» ->opt , (5.3),

при этом значение 0 < КЭ1!" < 1.

4. Обеспечение рационального расхода финансовых ценностей, оцениваемого уровнем финансовых издержек, Пэ.фР :

П,Фр = К^ Кфр —> opt, (5.4),

при этом значение 0 < Кспфр < 1.

5.0беспечение рационального значения показателя использования ресурсов Крес

Кресопт — опт"'" КиспщетКкпдц - (1 - Кэ опт) Кэ - К сп Кфр , (5.5). Выполненные исследования показали, что для каждого из этапов оценки и выбора параметров открытой разработки, учитывая конкретные цели и ситуацию, возможно применение соответствующего уравнения баланса: руды, металла, ценностей ресурсов и критерия оценки.

Критерии использования ресурсов и балансовые уравнения объединены единым уровнем, так как они решают горно-технологические задачи определенного класса, с различной полнотой привлечения технологических, экологических и экономических факторов.

Первый уровень системы решает задачи оценки совершенства добычных работ в разрезе забой-участок. Решение находится с использованием критерия Ккол при этом необходимо выполнение условий соответствия качествен-

ных характеристик добываемых балансовых запасов.

Второй уровень системы позволяет решать задачи оценки технолого-экономического совершенства способов добычи полезного ископаемого в разрезе забой-участок-карьер. Решение находится с использованием критериев Кк", Пкп/.

Третий уровень системы позволяет решать задачи оценки совершенства схем и способов разработки месторождения. Решение находится с привлечением критериев Крац , и КреС, что позволяет также оценить перспективы разработки данного месторождения, так как при обосновании решений учитываются экологические последствия разработки месторождения. При решении задач оценки параметров открытой разработки с использованием системы показателей целесообразно использовать принципы сформулированные во второй главе. Выполненные исследования позволяют осуществить математическую запись принципов (таблица 1), раскрывающих взаимосвязь показателей использования ресурсов с технологическими и экономическими показателями работы горно-перерабатывающего предприятия. В работе разработан метод оценки и выбора параметров открытой разработки месторождений полезных ископаемых в основу которого положен принцип технологической взаимосвязи между объектом воздействия (место-рождение - окружающая среда), источником воздействия (горное-предприятие) и результатами воздействия (технологические ценности, техногенные ресурсы и отходы). Метод базируется на установленных взаимосвязях между параметрами открытой разработки и уровнем использования ресурсов, указывающих на то, что при разработке месторождений существует оптимальный уровень использования каждого вида ресурсов и соответствующее ему оптимальное значение параметра открытых разработок, а их рациональное сочетание определяется конкретными задачами, стоящими перед горно - перерабатывающим предприятием. Такое рациональное сочетание должно обеспечить максимальное значение общей прибыли от разработки месторождения, что достигается при выполнении положений (5.1-5.5).

На основании выше изложенных положений и принципов разработан метод оценки и выбора параметров открытой разработки месторождений включающий в себя:

а) анализ горно-геологических условий залегания полезного ископаемого, изменчивости контуров рудных тел, горно-геометрического анализа распределения полезного ископаемого до предельной глубины промышленного

оруденения, экологического состояния окружающей природной среды; финансового обеспечения проекта (исходные данные);

б) анализ технологических, экологических и экономических вариантов разработки месторождения с использованием математических выражений принципов системного подхода, системы уравнений баланса ценностей ресурсов, критериев и положений рациональной технологии разработки месторождений;

Математическая интерпретация принципов оценки взаимодействия ресурсов в системе «ГЪ>

N Математическое выражение

Наименование В явном виде В удельной форме

1 2 3 4

Уравнение баланса руды

Принцип Б - П + В = Дда 1 - Кп + Кпрп — К коя

1 материальных Уравнение баланса горной массы

балансов Б-П + В + Дми-(1-К11СП)Дми = ДВ1 + К»сп 1 — К„ + Кпрп + Ккпл" (1" К„сп) Ккпл — Ккол + К'„сп Ккпл

Уравнение баланса металлов

Б-05- Паь + Ва„р„ ^Др^сХр« 1 — Кп К кач + Кпрп К кач — Ккол Ккач К„

Уравнение баланса ценностей природных ресурсов

2 Принцип баланса ценностей БЦб-ПЦ„+ ВЦщи, +Д™ Ц,„„-(1-К"с )Д„Ш Ции-Д з Ц "к + + Кз д" ц"к Др,Цр« + к"с/иЦхля- (1-К°)Дз ц"к 1_КП +Кпрп + Кви - (1 - к„с„) К ^ -КзК+Кэк Кзк-К к„с„к"п -(1-КзК)КзК ; Крц = к" + К«сп К«ш _ ц + н п;,

Уравнение баланса ценностей ресурсов

Б1Ь-П1Ь + ВЦ^ + Дт11и-<1-Кид)Дга-д"ц "к + 1_Кп +Кпрп + Ккп'(1-Кисп)Ки1'Кэк+КэкКэк"

+к° д" ц^-кяд#рц^-дмцв+к^я1д,1м- Кеп Кфр = Кн+К»с»Ккп'(ЬКэк)Кэк"Кш Кфр;

-(ыфдЦ ЦэК " Ксл ДфрЦфр

3 Принцип технологической взаимосвязи Б Об £ о Е„„Цтп - Пае £ " БцпЦот. + Ва„р„ 6 "д бмлЦога + Дып Цкпл " (1 " К ) ДкПЛ Цкпл Дрм £ Q ЕмпЦоГИ Кнсп Дхпл Цкдл (карьер +обогатительная фабрика + металлургический завод) 1"К"КкачКоб+К"1»'Ккач Коб + К кп "С1" К исп ) К кп ~ = К«„ К+Кис„К "11Л ; К" +КИС17 ■Ккпл>(1'Кэк)'Кэк + Кфр Ксп

4 Принцип эффективности п р >0>П Г" >0'У» тк1; -0; ДрыЦр|+ к"сп Дкш, ^ (1- К " ) д" ц"к + К„ Дфр Цфр; = +п ™ _ у >0; руд руд эсуд К^^К^-КФР .К » >0 ^ ^ ся фр Кн +Кисп •Ккш1>(1_Кэк)Кэк+Кф1.'Ксп

1 2 3 4

5 Принцип комплекспости П1 -> opt, 0 -к исп П ™ ша х ; пкпл opt.OSK^SlîK ;;CI1 ->opt;П->max; Пкпл =Кн +Кисп 'K!L

6 Принцип экологичиости дн || ■ < д р» ц P« - к к„ д ш ц ш — к д фр ц фр (К; - KL -Kl - кг - к;, )

а - к ) 1>КВэк>0,К^->К^доп;У^шт 0 - К ) К эк'3'' ^ эк. дол i 0< К зК <1, У„ -> min

7 Принцип рациональности 1. Д» • Цры -> opt; 2. Км„ Дш, -Ции-» opt; 3. (1-К 1к ) Д 1 . Ц ^ -> opt; 4. К„ Дфр-Цфр-» opt; Кресор, = (До- Црм + К "сп ÍU - (1 - К з )Д з Ц "к - Ксп Дфр ад/ВЦ» 1.К JJ -> opt; К ¡J < 1 ; KtJ0 1; °р[. 1 >iCL > 0 ;3.IW*opt; 1>К*к>0; 4. ПфР-> opt, > 0.5; Kpec.opt = К н op, + К„с„ор, К кп - (1-К "к „р,) К эк -К ор,.К ;

8 Принцип моделирования Крес= П Г =/U (LU - SC, - П " ) + Д,11Л (Ц| - ICj) -Б -Ц Е -KLj-A» - . max; » .Ц » . (1 - К » )к- Д - • з » -> при: К"-»opt; K*™->opt; K'K-»opt к _ к„-цЕ v П" Ккал р»- v + J тт +K«»j(4j [_ ^«u, J U« > -> max -y,Ci).Км _ryO-К») К» + К "«> Ь L nprcK^qpt; K¡^->opt; K»°K-»opt

ы u>

в) обоснование рационального уровня использования запасов месторож дения; использования природных и финансовых ресурсов, при этом с помо шью разработанных методик обосновываются оптимальные значения

ТГ Ц ТГ Ц X/* Ц -Т7-

^КПЛ ) ^ эк ' фр ' лрац'

г) оптимизацию эффективности разработки месторождения (КреС) в зависимости от сочетания уровней использования ресурсов К "сп, К , К ,

обеспечения соотношения взаимодействующих ценностей(экономико-технологическая модель);

д) оценку и моделирование изменения параметра открытой разработки, при различных уровнях использования ресурсов;

ж) оценку экономической эффективности разработки запасов месторожде ний при изменении параметров открытой разработки;

з) выбор варианта параметра открытой разработки.

Использование метода проиллюстрировано на примере выбора высот! уступа месторождения со сложными горно-геологическими условиями. Ре зультаты исследования приведены на рис.3. Взаимосвязь полноты извлечени

ценностей из балансовых запасов (К цн ) и высоты уступа (Ну) показана (н

рис.3, а). Зависимость Ну = I (Кчн), получена путем обработки результата отработки добычного блока слоями по 2.5 метра.

Повышение полноты извлечения ценностей из балансовых запасов обуслаг ливает рост Ну, однако увеличение полноты извлечения ценностей выше зш

чения К" = 0.92,требует резкого увеличения затрат на получение готово продукции, при этом прибыль от разработки запасов снижается (рис.3, б Результаты исследования, влияния полноты использования ценностей попу!

но получаемой продукции К"сп К^, на величину Ну, показаны на рис.(3, в

из чего следует, что уровень использования попутно-получаемых продукте непосредственно не влияет на величину высоты уступа. В тоже время повь шение использования ценностей попутно получаемых продуктов обеспечив: ет получение прибыли, при чем ее максимальное значение соответствуе

уровню К "сп К"пл = 0.3 рис.3, г). Влияние величины возмещения за эколоп

ческий ущерб окружающей природной среде при разработке месторождения

(1- К )К "к на высоту уступа показано на рис.З, д). Взаимосвязь эконом!

ческого ущерба от экологических нарушений компонентов окружающе природной среды Уэк получена при анализе взаимосвязи

У эк = Г ((1- К )К и приведена на рис.З, е). Взаимосвязь издерже

финансовых ценностей К К ? и величины Ну показана на рис.З, ж).

а)

2С| 15 10 5 0

Ну, м

В)

.Л

О ч,2

1 ^

0 Ну, м ,5 0,6 0 ,7 0,8 ),9 11^

б)

Прб, уд

1 .2

0,. 29 - -7

/

/ Шц 2

1 1

1 2

1 /

/

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0.7,

0,2 0,1 0

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 У

Пр™, уд Ки

0 1

2

Ну, м

15 10 5 О

, Ну, м

1 ?

1 й-

%

й V 3

у, _|_

Кисп'Ккпл, Уэкул

е)

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0 6 0.7ц

Кисп'КкПЛ

0,1

0,2

-О

1

N к/

У 0

1.

У/

к п ¿я 3 _ [У.

) ^ 1

1

0,8 0,9

1

О,' О, 0,2 0,1 - О

,о6щО.Л

0,2 0,3 (1-Кзк") Кэкц

и 1 1 1

V 0,42

\

\

Ксп-Кфр"

0,8 0,9

1

Ксп'Кфр1

3. Взаимосвязи высоты уступа с показателями использования ресурсов: а) полнотой извлечения ценностей из балансовых запасов; б) полнотой и эффективностью использования 111111 (вскрыша); в) экологичностью технологии (уровень экологического ущерба); г) величиной финансовых издержек. 1-оптимальное значение; 2-фактическое значение; 3-уровень допустимых экологических нарушений и финансовых затрат.

5

а)

я о

и

о

Щ

о,

§ «

о

со »д е? о с

8 5 Й

а

«

о С

1 ■ ►

б)

м § 1

о 0> О,

я ~ п п о

со л ч

й 3

к ч ш

ё 4 3

к о С

0,2

ОД

-А—

0,2

0,4

Кресфзкт = -0,1

0,8

£Э-

0,

0,92

5^.0,9 □

К °

= 0.42

I

Кн"

Х1-КэкЕ)-

Ксп -Кцф1

Кп

^рес

0,4 0,2

0,2 0,4 0,6 ОД

1

0,92

0,1

КресОП1 = 0,42

-В

В

0,2

Щ

-В

0,8

0,4

0,2

0,9

0,8 А—

Крес^-ОД

V ц -в»- Лн

■&—ХГ тги

Кисп

^(1-Кэк8)'

""Гг т/-Ц

ф]

к,

рес

7,2 10 12,5 15 17,5 Высота уступа, м

20

Рис. 4. Оценка уровней использования ресурсов при выборе высоты уступа до (□) и после ( оптимизации (Кресфает= -0,1 ; Кре(;011Г = 0,42) (а); фактическое (I И и рациональное (В значения высоты уступа (б); 1 - извлечение ценностей из балансовых запасов; 2 -использование попутно получаемых продуктов; 3 - восстановление ценностей природной среды; 4 - спроса финансовых ценностей; 5 - рациональное использован; ресурсов

5

Безусловный рост издержек К ^ К фр обеспечивает рост общей прибыли

при уровне не более 0.82, дальнейший же рост Ну ведет к снижению общей прибыли Пробщ , рис.3, з). Ка рис.4 показаны уровни использования ресурсов (1,2,3,4,5) и соотвествующие им параметры высоты уступа, до (1) и (2), и после поиска оптимального значения. Оптимальному значению использования ресурса соответствует максимальное значение прибыли от разработки балансовых запасов и попутно-получаемой продукции и допустимое значение ущерба окружающей природной среде. Если в первоначальном варианте использования ресурсов Крес = -0.1, т.е. разработка месторождения с такой высотой уступа убыточна, то после повышения К " с 0.8 до 0.92 и К "сп К ^ с 0.1 до 0.3, и снижении возмещения (1- К*к )К "к с 0.2 до 0.1 разработка эффективна, Крес = 0.32. Такое увеличение показателей использования ресурсов возможно за счет использования новых параметров открытой разработки (в нашем случае высоты уступа), внедрения новых технологических схем добычи, переработки минерального сырья и экологического восстановления.

На рис.4,а) нанесены оптимальные и фактические значения высоты уступа по каждому из показателей рационального использования ресурсов, а стрелками показано направление повышения эффективности использования ресурсов. Рациональное значение высоты уступа установлено как средневзвешенное из оптимальных, по показателям использования ресурсов, соответствует Крес максимальному, равняется Ну = 12.5м и отличается от базового варианта в карьере на 20 процентов(рис.4,б). Для изучения закономерностей изменения параметров открытой разработки и их оценки разработан алгоритм и создана программа состоящая из 5 модулей: подготовки исходных данных, базы данных, анализа геолого-технолого-экологической и экономической ситуации, обосновании рационального значения КреС, технолога - экономического анализа параметра открытой разработки.

Для исследования формул, с целью поиска оптимальных параметров ОР, построения графиков, обработки и анализа данных используется математический пакет Mahtcad Plus 5.0.

6. ВЗАИМОСВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ПОКАЗАТЕЛЯМИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

РЕСУРСОВ

Используя разработанный метод установлены и исследованы взаимосвязи между параметрами открытой разработки и показателями характеризующими использование ресурсов.

Общая конструкция взаимосвязей вытекает из уравнения баланса ценностей ресурсов, после подстановки в правую часть уравнения выражения рас-

крывающего взаимосвязь между производительностью карьера (Аг) и сроком службы карьера (hr):

ДРм =ArtP= ArHK./hr (6.1)

где: tp = Нк / hr - продолжительность отработки балансовых запасов в заданных технологических и организационных условиях, годы;

hr - годовое понижение добычных работ, м/годы; Нк - глубина карьера, м.

Для исследования взаимосвязей параметров открытых горных работ ( П;) с уровнем использования ресурсов получены технологе - математические модели

Ik =f(RyflhrB/ArKKa4) или П; =f(Rya06B/tp4pM) (6.2)

где Яуд = Кр£С -Кисп К«п +1(1 - К*) Кэн + Kfn к;р,

или Rw = R/BU,6i гдеR = БЦбKpecopt -КиспДкплЩппп + 2(1 -К>) Л'ТЦэ" + 2 ДфрЦфР ]

При оптимальном значении Крес моделированием выявляются закономерности изменения технологических параметров при изменении уровня использования i того вида ресурса.

1. Взаимосвязи главных параметров карьера с показателями использования ресурсов:

а) глубины карьера

После подстановки в уравнение (2.2) выражения (6.1) имеем:

нк ={[ Kpecopt - K„cnj К"п +2(1 - Kjk); Кэ\ +

+ KfniK»p]hrB}/ArKia4 м, (6.3)

Для оценки глубины карьера, с учетом затрат на добычу, комплексное использование запасов, восстановление экологических ценностей, обеспечивающих безубыточность извлечения запасов получена формула;, при условии Пробп< = 0, т.е. КреС=0:

Нк = {[БЦбКрщ opt" ^•HCnjAlCrui (2Cjnrm) "b

+ 2(1 -K3mH2iy) ] hr} /K(LCi), м (6.4)

при этом необходимо выполнение следующих условий или их комбинаций:

1. ЦР„ = 2Ci; 2. LUj = 2Ci; 3. Ц ° = 3 эк, (6.5.)

Величина нарушенных компонентов окружающей природной среды £Д,Д1э«а принимается в расчетах по генеральному плану поверхности дифференцировано, с учетом зон горного, земельного и экологического отвода.

Рациональная глубина карьера достигается при обеспечении условий Кнц—>ор1, Кисп-»ор1, Кэкв°->ор1, Кспн>ор1 Для определения максимально допустимой глубины карьера эффективно решение, когда Пробщ = 0, а Пркпл = Уэк, т.е. при определенных величинах коэффициентов использования ресурсов.

б) производственной мощности карьера

Аг = [Кресор!" 1КИсп)Ки1л]+ (1 - К' )к К«к +

+ Кфрц ] Б Ьг/НкКкачК% , млн. т/год, (6.6).

Производственная мощность карьера при комплексном использовании запасов определяется по формуле:

Аг = БЦбКрее+(1-К^)Д,- + Ксп ДфрЩДШ+ПрЭО+К1К?,(6.7),

где: К" = А^ Ц'сп /БЦб ценностной коэффициент вскрыши раскрывающий соотношение ценностей, заключенных во вскрышных породах ( Ц "°п ) и отрабатываемых балансовых запасах (БЦб);

в) срока службы карьера

Т = [БЦ6К„,с -К-Д^ц^ + (1 -к;к)д"„ц"к +к^дфццД (68)

АгЦрм

При не комплексном использовании запасов (Кноп=0) и максимальном экологическом ущербе окружающей природной среде (Кэхв=0) и минимуме затрат имеем:

Тс= к» БДв , лет, (6.9).

АГЦРМ

Выбор срока службы карьера без учета ценности балансовых запасов, качества добываемой рудной массы, совершенства технологических схем добычи и обогащения ведет к ошибке до 25%.

2. Оценка взаимосвязей качественно количественных характеристш рудной массы с уровнем использования ресурсов.

а) среднего содержания полезного компонента в балансовых запасах:

аср к^Пр 6УД + KLK-Пр - - (1 -к:.)кгц; - к--с;и . (6Л1);

К pa Е об £ мп Ц ош

где, Ц,тп- цена единицы готовой продукции; С- затраты на восстанов

ление единицы нарушенных экологических ценностей.

б) оценка содержания основного полезного компонента в рудной массе

=КресДб - pcjjJCffi?"+пр"") - (1 - k;jk- ic^g" j ^ щ

рм К Ц,

кол об "ып~\лп

Анализ выражения (6.12) позволяет сделать следующие выводы:

- с увеличением полноты использования ППП (Кисп —>1) значение ОрТ может быть уменьшено;- с увеличением уровня восстановления экологиче ских ценностей (К°зк -»1), величина ctpM должна быть увеличила; - при уве личении экономических затрат на получение готовой продукции, приведенш попутно получаемой продукции в товарный вид и восстановление нарушен ных экологических ценностей значение ОрМ должно быть увеличено.

Для оперативной оценки браковочных содержаний в элементарных извле каемых объемах, т.е. без учета ценности попутно получаемой продукции i экологических факторов имеем:

а.р = к:цб _ (1-к:+к;;рп)ц6 _кжцб

рм ТГ рм ту тг рм тт рм ту ' ^ • >

КОЛ об МП'^'ОТП КОЛ об МП ^"ОТП об мп"^"*отп

д) оценка объемов примешивания забалансовых руд и рудовмещающих по род к рудной массе поступающей на переработку.

При отработке запасов полезных ископаемых все чаще возникает необхо димость загрузки перерабатывающего комплекса за счет привлечения заба лансовых запасов. В качестве экономической целесообразности вовлечена забалансовых руд принят принцип окупаемости всех предстоящих затрат ш добычу и переработку забалансовых запасов полезных ископаемых месторо ждения извлекаемой из них ценностью конечной продукции, указаны факто ры, определяющие экономическую целесообразность попутной разработк! забалансовых запасов ~ нк простт?знственное рзслол5жрни0 o'r*iociTrsrix-}jf балансовых запасов, степень подготовленности к добыче, качество.

Объем примешивания предопределяется также технологией и организацией ведения горных работ и перерабатывающего комплекса, экономическими факторами, наличием свободных мощностей на перерабатывающем комплексе и др. Из уравнения баланса ценностей при разработке балансовых запасов имеем К,

при-

Кпрп -

кК0Л(Ес;+пр) абД

Е° р

>ОПТ об МП

+ Кп Ккач Коб

(кгкгУ1; (6.14).

Из формулы следует: объем примешивания забалансовых руд к добываемой рудной массе зависит от ценности балансовых запасов, качества приме-ниваемых забалансовых руд и уровня недогрузки перерабатывающего ком-тлекса. С увеличением ценности балансовых запасов с 3 до 6 у. ед/т, т.е. на 100 % уровень примешивания (К,,,,,) уменьшился с 0,017 до 0,007, т.е. на 58%. 3 увеличением качества примешиваемых забалансовых руд (К^а,,- Кпр"об) с ).4 до 0.6, т.е. на 50% уровень примешивания может быть снижен с 0,025 до 3,015, т.е. на 40%.

е) оценка эффективности извлечения запасов комплексами горно-пранспортного оборудования.

Задача рассмотрена при различных параметрах элементов системы разра-зотки с позиции взаимосвязи всей извлекаемой ценности из объема добычного блока (слоя отработки карьера) и суммы всех затрат на получение готового тродукта. Для этого использовано уравнение баланса ценностей в удельной {юрме. Так как извлечение объемов полезного ископаемого из блока произ-юдится минимальными элементарными извлекаемыми объемами, равными гмкости транспортных сосудов, то они нанесены на план горизонта карьера. ,ассмотрен вариант отработки горизонта заходками по 14м экскаватором ЖГ-5 в локомотивосоставы емкостью ЗООм3 и 500м3 и экскаватором ЭКГ-8И ¡аходками 21м в аналогичные емкости. При этом затраты на разработку, из-шекаемая ценность, величина потерь и примешивания рудовмещающих по->од в вариантах различны. Выполненный анализ эффективности отработки

« тл Ц

•оризонта карьера по полноте извлечения ценностей К н, позволил устано-¡ить, что рациональной является заходка шириной от 14 до 16 метров, а ра-щональной высотой уступа при отработке рудной зоны карьера является 1ысота 12,5 метров, при этом достигается максимальное значение прибыли от ¡тработки балансовых запасов месторождения.

3. Оценка взаимосвязей экологических и стоимостных параметров ткрытой разработки с уровнем использования ресурсов:

а) оценка величины возмещения ущерба за нарушения компонентов окружающей природной среды при открытой разработке месторождений.

Для оценки величины ущерба за нарушения окружающей природной среды при разработке месторождений разработан метод включающий в себя:

- определение уровня экологических нарушений компонентов окружающей природной среды(для анализа используется генеральный план поверхности с нанесенными на нее зонами горного, земельного и экологического отводов);

- график восстановления нарушенных природных ресурсов, раскрывающей мероприятия по восстановлению нарушенных компонентов окружающей природной среды во времени;

- оценку экономических издержек предприятия на мероприятия по восстановлению компонентов окружающей природной среды, включающую систему штрафных санкций.

Ниже изложены расчетные формулы разработанного метода.

Величина экологического ущерба окружающей природной среды в результате разработки месторождения нуждающегося в возмещении может быть вычислена:

В»=2> (1-Кв фаиэк) • Днэк-Цнзк (6.15)

где - Квфакгэк - фактический коэффициент восстановления экологических ценностей;

Вэк - возмещение за невосстановленные нарушенные экологические ценности при разработке месторождения.

Для достижения большего значения Квэк, как правило требуются большие

затраты, т.е. Зэкз = Двэк- С Заметим, что не всегда необходимо стремиться к

максимальному значению коэффициента восстановления, т.е. Квфактэк < 1. В каждом конкретном случае существует рациональное значение Квор'эк, после которого составляющие окружающей природной среды в состоянии регенерировать сами. Таким образом, величина затрат необходимых на экологическое восстановление компонентов окружающей природной среды составит:

'-■пред =1(1-Квнормэк> д* эк М эк э ' Сж.

Если К\к < К" нормэк, то затраты ( технологические схемы восстановления не совершены) недостаточны, т.е. имеет место ущерб окружающей природной среде и в этом случае необходимо задействовать систему штрафов.

Величина штрафа за отклонения от графика восстановления нарушенных экологических ценностей может быть вычислена:

ш'эх. = (Г вормэк - квфаэтзи). д»эк. цнэк,

где Квнорм:я - планируется (нормативный) коэффициент восстановленш нарушенных экологических ценностей в 1 году;

Отклонения от графика на величину ведущую к необратимым экологическим последствиям штрафуются по прогрессирующей шкале, так как восстановление экологических ценностей не в оптимальные сроки потребует значительно больших затрат, т.е. Ш2Эи = Ь • Ш'эк1.

Анализ показывает, что если у предприятия имеются финансовые возможности для компенсации экологического ущерба окружающей природной среде, то предприятия предпочитают платить штрафы, не проводя мероприятий по восстановлению нарушенных экологических ценностей. Способствует этому неверная оценка ценностей компонентов окружающей природной среды. Вся полученная прибыль в результате "экономии" должна быть изъята в виде штрафа. Тогда общая величина экономических издержек предприятия Зпред состоит из:

- экономических издержек (Зэкз) на восстановление экологических ценностей Зэкз — Д эк • Сэк;

- величины возмещения за экологический ущерб:

Вэк 2'(1~К ^ эк) .Д эк'Ц экз

- величины штрафов за отклонения от графика восстановления нарушенных экологических ценностей:

Ш1 /-ггв.норм. ту-в.факт. \ ттн ттн эга эга - эки 'А эга • М эга >

- при необратимых последствиях:

- величины изьшаемой прибыли (штрафов) полученной в результате «экономии затрат» на экологическое восстановление:

-а) при отработке балансовых запасов:

ЦА

Кип

-б) при освоении попутно получаемой продукции:

ш4я = дп™ = к^Д™^ - с;)- к2спДкш,(Дз - 2 с2 - 2 с™)

б) допустимая себестоимость рудной массы Из выражения (4.1) получена формула оценки допустимой себестоимости добываемой рудной массы:

^г - ЦбКн пи4.

2Л]Доп —£--ИЛ+ (6.16)

Сравнение себестоимости вычисленной по формуле(6.16) с фактической полученной при отработке запасов месторождения Мурунтау (глубина карье ра Нк=300м), показало правомерность ее использования для анализа (коэф фициент корреляции г = 0.78.)

7. ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ МУРУНТАУ ПРИ РАЦИОНАЛЬНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕСУРСОВ

Выполненный анализ особенностей геологического строения и веденш горных работ на месторождении показал: при разработке запасов четверто! очереди карьера значительно возрастают объемы вскрышных работ (коэффи циент вскрыши увеличится 2-3 раза ), что приведет к ухудшению технико экономических показателей и необходимости поиска путей компенсацш снижения эффективности открытой разработки; нет ясности в экономическое целесообразности действующих кондиций на добываемую рудную масс; направляемую на переработку; в связи с этим не определены оптимальны« соотношения рудной массы разных сортов в балансе завода: в то же врем) значительная часть вскрышных пород содержит золото и при правильно;; складировании может образовать техногенное месторождение; часть извле каемой забалансовой руды направляемой на склады « до лучших времен) необходимо рассматривать как попутно - получаемую продукцию, и за сче: получения из нее дополнительной продукции улучшить технико экономические показатели предприятия; необходимы оценка изменения па раметров открытой разработки четвертой очереди карьера на перспективу рекомендации по выбору их рациональных значений.

Выполненные исследования показали, что совершенствование технологи! добычных работ, т.е. снижение потерь балансовых запасов с 0.05 до 0.03 I уровня примешивания рудовмещающих пород с 0.16 до 0.10 при увеличенш

показателей обогащения К ^ с 0.93 до 0.96, обеспечит увеличение количест

ва получаемых ценностей из балансовых запасов на 5%; вовлечение в пере работку забалансовой руды попутно с балансовой обеспечит загрузку пере рабатывающего комплекса, обеспечит увеличение получаемых ценностей т 12%.Анализ взаимосвязей глубины карьера с уровнем использования ресурсов показал, что глубина четвертой очереди составит 615м, а перспективная глубина при Крац = 0 составит 875м. С помощью методики оценки объемо! примешивания забалансовых руд к рудной массе, учетом имеющихся технологических возможностей и пространственного расположения руд, экономи ческих показателей добычи транспортировки, выполнены расчеты и рекомендованы соотношения составляющих рудного потока на перерабатывающий комплекс. Анализ графика указывает на серьезные проблемы в обеспечении перерабатывающего комплекса, начиная с 2004 года, доля забалансо

ых руд со складов в общем рудопотоке на перерабатывающий комплекс со-тавит 47%.

Пи *чтхо ^ Л пг»лплт«>«»ггаг1тт |)1г-лг.тл\1апмплтт1 ттопохютплв

X раШ/ШиА 4^,14, V Ч> НАУЧУ Ди. ч.^/ч/

ткрытой разработки месторождения Мурунтау (четвертой очереди) полу-енные моделированием, при различном уровне использования ресурсов от-ажаемых показателями

Увеличение уровня использования попутно - получаемых продуктов (гра->ик 1, рис.5,) обуславливает возможность снижения глубины карьера и про-зводственной мощности карьера по руде; увеличение коэффициента эколо-ического восстановления (график 2, рис.5,) также ведет к снижению глуби-ы карьера. Увеличение финансовых издержек (график 3, рис.5,) обеспечива-т увеличение глубины и производственной мощности карьера. При этом еличины экономического ущерба от экологических нарушений компонентов кружающей природной среды и финансовых издержек не могут превысить ациональных значений установленных согласно выражениям (4.2-4.4), а

менно: К" =0,92, Кзк%кв=0.1, КкплцКиспц = 0.3; К*цКфц=0.80. Оптимальное

начение глубины и производственной мощности карьера соотвествует зна-еншо КреС=0.32 и составляет Нк=615м и Аг=12.5 млн.т./год (рис.6).

Анализ графиков показывает, что увеличение Кнц с 0.92 (график 1, рис.6)

о 0.97 (график 2, рис.6) ведет к увеличению К К фц с 0.8 до 0.97, что сни-

сает эффективность отработки запасов до Кр^О.2, при увеличении глубины рис.6, а) и производственной мощности карьера (рис.6, б).

Для разработки концепции развития карьера Мурунтау выполнен анализ ариантов: открытая разработка до глубины 460м, а затем различные про-олжения: подземная; подземное выщелачивание; открыто - подземная раз-аботка и открытая разработка до глубины 900м. В первом варианте уровень спользования природных не достаточен Крац=0.7, отсюда Крес = -0.4,т.е ва-иант неприемлем; во втором варианте коэффициент Крац = 0.57 еще меньше, о при этом меньше необходимо финансовых ресурсов и Кр^ =-0.23 вариант акже убыточен; в третьем варианте выше коэффициент Крац =0.8, меньше асход финансовых ресурсов, а К^ =-0.1, вариант также не эффективен; чет-ертый вариант открытая разработка эффективен Кр« =0.31, при этом .'рац=1.31, извлекается значительное количество ценностей из балансовых апасов и 111111. Таким образом, рекомендации, полученные на основе разра-отанного метода оценки и выбора параметров открытой разработки рудных :есторождений, позволяют внедрить технологические и экономические ре-гения по развитию горно-перерабатывающего комплекса, обеспечивающие ациональное использование ресурсов.

м

а) Акг, млн.т/г

\ л Ч

— ч —^ к

Г-\ \ < ^—,

\ / / \ \

т г\ л лс л о 1

и.тг и.и и.и X

IV

ПО пл П Л П8 П

II

Рис. 5. Зависимость глубины карьера Мурунгау (Н„) -а) и производственной мощности по ] (Аг)- б) от показателен использования ресурсов (Др)> где 1=1,2,3:2-К"эк; 3-4-опгимальное значение глубины и производственной мощности карьера.

Крес

0,4 0,3 0,2 0,1 0

а) К,

200 400 600 800 1000 н 10 12 14 16 18 А

Рис.6 Эффективность разработки месторождения Мурунгау (Крсс) от: а) - глубины карьера б) - производственной мощности карьера (Аг); 1 - при Кн" = 0,92, КИ]||'а = 0.8; 2 - при Кна = ( Кспфц=0.97.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных исследований в диссертации, на основе экономило математического описания механизма взаимодействия материальных и стоимостных факторов, дано решение научной проблемы оценки и выбора параметров открытой разработки рудных месторождений полезных ископаемых при рациональном использовании ресурсов, задействованных при добыче полезных ископаемых, предложены научно обоснованные технологические и экономические решения, обеспечивающие повышение полноты извлечения ценностей из балансовых запасов и попутно получаемых продуктов, снижение экологического ущерба окружающей природной среде и финансовых издержек, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в горнорудной промышленности, имеет большое народно-хозяйственное значение.

Основные научные результаты диссертации, практические выводы и рекомендации сводятся к следующему:

1. Установление, что уравнение баланса ценностей ресурсов, раскрывает сложный характер взаимодействия природных, технологических и экономических ценностей (составляющих природно-технологаческой системы), вовлекаемых в процессы горно-перерабатывающего производства и позволяет изучать количественные взаимосвязи между составляющими уравнения;

из уравнения следует: эффективность работы карьера может быть повышена за счет оптимизации параметров открытой разработки и совершенствования технологических схем переработки, отражаемых коэффициентами использования ресурсов: потерь и примешивания ценностей забалансовых и рудовмещающих пород, совершенства технологии добычи и переработки рудной массы (критерий - полнота извлечения ценностей из балансовых запасов); использования ценностей попутно получаемых продуктов; величины экологических нарушений, восстановления нарушенных экологических цен-ностещкригерий - рациональное использование природных ресурсов), спроса финансовых ценностей;

коэффициент рационального использования ресурсов - критерий оценки эффективности работы карьеров обобщающий показатель, включает в себя коэффициенты использования ресурсов, и предоставляет собой отношение общей прибыли от разработки запасов месторождения к величине ценностей, заключенных в балансовых запасах.

Использование критерия, для оценки эффективности способов добычи, схем обогащения и металлургического передела при добыче и переработке рудного сырья; комплексного использования запасов месторождения Мурун-тау, природоохранных мероприятий; целесообразности и эффективности использования финансовых ценностей, позволило вскрыть возможности увеличения количества получаемых ценностей из балансовых запасов на 5%; во-

влечения в переработку забалансовой руды попутно с балансовой, и за счет этого обеспечить загрузку перерабатывающего комплекса.

Рациональное значение использования ресурсов достигается при опта мальных значениях составляющих критерия, в этом случае мы имеем рациональную (комплексную, малоотходную, экологически безопасную, эффек тивную) технологию разработки месторождения.

2. Установлений, что: «Эффективность использования ресурсов при раз работке месторождений полезных ископаемых прямо пропорциональн: полноте извлечения полезных компонентов и использования попутно получаемых продуктов и обратно пропорциональна величине возмещения з; экологический ущерб компонентов окружающей природной среды нарушен ных при разработке месторождения и зависит от уровня развития технологи и экономики добычи и переработки минерального сырья, потребностей об щества в использовании попутно-получаемых продуктах, сохранении и вое становлении компонентов окружающей природной среды нарушенных пр! разработке месторождения.

Математическим выражением закономерности является уравнение балан са ценностей ресурсов в удельной форме. Анализ закономерности показал:

- для конкретного сочетания горно-геологических, технических, техноло гических, организационных и экономических условий разработки месторож дений существуют: оптимальная полнота извлечения из недр полезных ком понентов, при которой обеспечивается получение максимальной прибыли о-разработки балансовых запасов; оптимальный уровень использования попут но-получаемых продуктов горно-перерабатывающего производства, при ко тором достигается максимальная прибыль от использования попутно полу чаемых продуктов; оптимальный коэффициент восстановления нарушенные экологических ценностей, при котором ущерб окружающей природной среда минимален;

3. Экономико-технологическая модель эффективности использования ре сурсов, в целевой функции которой максимизируется величина удельной об щей прибыли от разработки запасов месторождения, при обеспечении рацио нальных уровней полноты извлечения ценностей из балансовых запасов ] 111111, восстановления нарушенных экологических ценностей и спроса фи нансовых ресурсов, обеспечивает оценку принимаемых решений при выбор! параметров открытой разработки месторождений со сложными горно- геоло гическими условиями.

С помощью модели установлено:

- прибыль, получаемая от разработки балансовых запасов (по основном; компоненту) является главной составляющей в формировании общей прибы ли и достигает максимального значения при стремлении коэффициента из влечения ценностей из балансовых запасов к единице;

- прибыль, получаемая от комплексного освоения запасов, стремится : максимуму при незначительных затратах на приведение 111111 в товарньи

эд, т.к. основные расходы на добычу н транспортирование горной массы из 1рьера уже произведены;

- минимальный экономический ущерб от экологических нарушений ок-ужающей природной среде определяется тем пределом, при котором сохра-яются возможности компонентов окружающей природной среды к восста-овлению экологического равновесия (т.е. не происходит необратимых по-1едствий в балансе равновесия компонентов среды);

- между коэффициентом полноты извлечения ценностей из балансовых шасов и уровнем использования ППП установлена взаимосвязь, показы-ающая, что одно и тоже количество ценностей при разработке запасов ме-горождения может быть получено при их различных сочетаниях;

- сумма технологических ценностей получаемых при разработке есторождения, должна быть не меньше суммы экологических неостановленных и финансовых ценностей затраченных на их получение и кологическое восстановление природной среды (условие безубыточности аботы карьера);

- максимально допустимое значение издержек на получение основной и опутной продукции, и экологическое восстановление компонентов окру-:ающей природной среды должно быть меньше или равно коэффициенту ационапъного использования природных ресурсов;

- максимальная эффективность открытой разработки достигается при вы-оре рациональных технологических схем добычи и использования запасов инерального сырья, минимально допустимых затратах на экологическое осстановление, характеризующихся оптимальными значениями коэффици-нтов использования ресурсов.

С помощью модели установлено, что рациональное значение использования есурсов при разработке четвертой очереди карьера Мурунтау равно 0.32.

4. Разработанный метод многокритериальной оценки и выбора парапетов открытой разработки месторождений базирующийся на знании опти-:ального уровня использования каждого вида ресурса и соответствующего му оптимального значения параметра открытой разработки, обеспечивает ри их рациональном сочетании максимальную эффективность разработки [есторождения

Метод базируется на разработанных в работе принципах: материальных алансов, балансов ценностей, технологической взаимосвязи, комплексности, кологичности, моделирования, эффективности и рациональности; показате-ях оценки использования ресурсов, включает в себя уровни: количествен-ых показателей, взаимосвязанных между собой уравнением баланса руды; ачественных показателей, взаимосвязанных между собой уравнением балан-а металлов; ценностных показателей, взаимосвязанных между собой урав-ением баланса ценностей при отработке балансовых запасов; показателей омплексного использования минерального сырья, показателей рационально-о использования природных ресурсов, взаимосвязанных между собой урав-

нением баланса ценностей природных ресурсов; показателей рационально] использования ресурсов, взаимосвязанных между собой уравнением бала» ценностей ресурсов.

В зависимости от цели решаемой задачи (участок, карьер - горн перерабатывающий комплекс) выбирается соответствующий ей уровень критерий оценки анализируемого параметра открытой разработки.

Метод включает в себя:

а) анализ горно-геологических условий залегания полезного ископаемог изменчивости контуров рудных тел, горно-геометрического анализа распр деления полезного ископаемого до предельных значений промышленно; оруденения, экологического состояния окружающей природной среды; ф нансового обеспечения проекта (исходные данные);

б) анализ технологических, экологических и экономических вариант! разработки месторождения с использованием математических выражеш принципов системного подхода, системы уравнений баланса ценностей р сурсев, критериев и положений рациональной технологии разработки мест рождений;

в) обоснование рационального уровня использования запасов месторо: дения; использования природных и финансовых ресурсов при этом с пом щью разработанных методик обосновываются оптимальные значения К

Кц 1/-Ц ТУ-Ц т/к™ ' эк ' фр ' лрац >

г) оптимизацию удельной общей прибыли от разработки месторожден Крес в зависимости от сочетания уровней использования ресурсов К "СГ[, К °

К , обеспечения соотношения взаимодействующих ценностей (экономик

технологическая модель ).

д) оценку и моделирование изменения параметра открытой разработк при различных уровнях использования ресурсов;

ж) оценку экономической эффективности разработки запасов месторо: дений при изменении параметров открытой разработки;

з) выбор варианта параметра открытой разработки.

5. Установлены взаимосвязи и закономерности изменения параметр открытой разработки от эффективности использования ресурсов:

- повышение полноты извлечения ценностей из балансовых запасов, сн жение издержек на добычу балансовых запасов и комплексное использован ШШ обуславливают увеличение значения технологических параметров - гл бины, производственной мощности и срока службы карьера;

- увеличение количества извлекаемой ценности из попутно получаем! продуктов позволяет снижать значение технологических параметров уст новленных по основному компоненту, например, качество рудной масс производственную мощность карьера;

- увеличение экономических издержек на возмещение ущерба от наруше-ий окружающей природной среды и восстановление нарушенных экологи-еских ценностей обуславливает увеличение значения таких технологических араметров как интенсивность работ, глубина; производственная мощность и рок службы карьера;

- наличие финансовых ресурсов позволяет управлять технологическими араметрами в зависимости от спроса на продукцию предприятия: резерв »инансовых ресурсов позволяет уменьшить технологический параметр (на-ример, снизить производственную мощность карьера) и, наоборот, потреб-ость в финансовых ресурсах стимулирует увеличение технологического :араметра;

- оптимальное значение параметра открытой разработки достигается ри сочетании значений коэффициентов характеризующих: полноту извлекши ценностей из балансовых запасов и комплексное использование сырья, осстановление компонентов окружающей природной среды, финансовых вдержках обеспечивающих максимальное значение критерия рационального '.спользования ресурсов;

- показатель совершенства технологии добычи и переработки рудной 1ассы, характеризующий эффективность применяемых технологических хем, позволяет по темпу и тенденции изменения коэффициентов потерь русы и примешивания вмещающих пород делать выводы о: стратегии форми-ювания качества добываемой рудной массы, полноты извлечения ценностей 13 балансовых запасов;

- при обосновании производственной мощности карьера разрабатывающе-о запасы комплексного месторождения предлагается учитывать ценностной :.оэффициент вскрыши, представляющий собой отношение потенциальных [енностей заключенных во вскрышных породах к ценностям заключенным в сбываемых балансовых запасах; с увеличением ценностного коэффициента юкрыши, производственная мощность карьера по основному компоненту южет быть уменьшена, чем выше ценность продуктов, содержащихся в отводах горно-перерабатывающего производства, тем большее влияние на зна-[ение технологического показателя по основному компоненту может оказать ггепень их использования;

- увеличение экономических издержек на получение готовой продукции, триведение ППП в товарный вид и восстановление нарушенных экологиче-:ких ценностей приводит к необходимости увеличения содержания в добы-шемой рудной массе;

- при недогрузке перерабатывающего комплекса, целесообразно примешивание забалансовых руд в объеме, определяемом на основании установленного соотношения ценностей заключенных в теряемых и примешиваемых ру-дех, технологической возможности их вовлечения в переработку;

- величина экономических затрат предприятия из-за нарушений компонентов окружающей природной среды включает в себя: величину возмеще-

ния ущерба за невосстановленные экологические ценности до допустимоп уровня и величину экономических издержек на восстановление экологиче ских составляющих в процессе разработки месторождения; первая состав ляющая должна аккумулироваться в местном бюджете и расходоваться н< мероприятия по компенсации последствий от нарушения экологической равновесия в регионе;

-величина допустимой себестоимости добываемой рудной массы н; карьерах зависит от показателей рационального использования ресурсов; пр! увеличении полноты использования ценностей, повышении качества добы ваемой рудной массы и извлечения ее при обогащении, себестоимость увели чивается;

- повышение эффективности открытых горных работ, рациональнс осуществлять путем снижения примешивания пород в рудную массу. 6. Практическая значимость разработанных методов оценки и выбора па раметров открытой разработки,, заключается в целесообразности их использования для проведения экспертизы параметров действующих и проектируемых горно-перерабатывающих предприятий.

В работе разработаны инженерные методы определения:

а) оптимальной полноты извлечения балансовых запасов на карьерах;

б) рационального уровня использования ресурсов взаимодействуют!» при разработке месторождения;

в) оценки и выбора параметров открытой разработки (глубины, производственной мощности и срока службы карьера);

г) определение экономического ущерба от экологических нарушений компонентов окружающей природной среды;

д) штрафных санкций за нарушение графика восстановления нарушенных экологических ценностей;

е) экономической эффективности от разработки запасов месторождения;

Для оценки и выбора параметров открытой разработки создана автоматизированная экспертная система.

7. Результаты работы внедрены в производственную и проектную практику, а также в учебный процесс. Рекомендации внедрены: - при разработке проекта IV очереди карьера Мурунтау - (производственная мощность по руде, направление развития горных работ, формирование отвалов забалансовых руд); - при оценке концепции развития карьера Мурунтау на перспективу - при обосновании эксплуатационных кондиций на полезные ископаемые карьера Мурунтау;- при обосновании объемов отгрузки (примешивании) забалансовых руд карьера Мурунтау на перерабатывающий комплекс;- при разработке ТЭО переработки отвалов рудовмещающих пород карьера Мурунтау; при чтении лекций и проведении занятий в ТашГТУ и НавГГИ курсов «Технология к комплексная механизация открытой разработки», «Управление качеством продукции карьеров», «Экология горного производства». Анализ технико - экономических показателей работы карьера Мурунтау

эказывает, что применение рекомендаций обеспечивает повышение ^фективности работы предприятия, ориентирует проектировщиков на лбор открытого способа доработки месторождения, быстрейшее вовлечение переработку отвалов забалансовых руд, создание производств по греработке отвалов рудовмещающих пород. Оценка инвестиций в эти эоизводства показала их эффективность и быструю окупаемость.

СНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Филиппов С.А. Учёт фактора ценности при обосновании эксплуатационных конди-ш. /Сб. науч. трудов ТашПИ, 1985, с.54-58.

Филиппов С.А. Оценка эффективности работы эскаваторно-железно-дорожно--агрузочных комплексов по полноте извлечения запасов полезных компонентов. /Сб. |уч. трудов "Совершенствование ropitbix работ на карьерах Узбекистана. Таш-нг.ТашПИ,198б, с.85-87.

Филиппов С.А., Юсупходжаев А.М. Графоаналитическое моделирование опреде-ния потерь и разубоживания руд на карьерах при отработке эксплуатационных бло-|В комплексами ЭЖР./Сб.науч.трудов. ТашПИ. Ташкент,1984, с.78-97 Фефелов B.C., Филиппов С.А. Определение коэффициента полноты извлечения пасов по ценности./ Горный журнал. М, 1987, №6, с.11-13.

Филиппов С.А. Определение оптимального объёма примешивания забалансовых д на карьерах./ Комплексное использование минерального сырья .Алма-Ата, 1987, 12, с.69-73.

Филиппов С.А. Управление качеством продукции рудных карьеров. Учебное посо-ie. Ташкент. ТашПИ, 1987, с.85.

Филиппов С.А. Уравнение баланса горной массы для карьеров и его ана-з./Комплексное использование минерального сырья. Алма-Ата.1989,№6, с.59-61. Филиппов С.А Оценка влияния комплексного освоения запасов карьеров на со-ржание полезного компонента в руде./Комплексное использование минерального гоья. Алма-Ата, 1988, №1,с.75-78.

Фефелов B.C., Филиппов С.А. Принципы системного подхода к решению горно-шологических задач./Известая ВУЗов. Горный журнал, 1988Д»5, с.15-21. . Филиппов С.А, Фефелов B.C. О законах полноты извлечения и использования гасов минерального сырья./Сб.науч.трудов ТашПИ, 1988, с.55-57. . Филиппов С.А. Уравнение баланса горной массы для карьеров и его ана-з./Комплексное использование использование минерального сырья. Алма-Ата, 89, №6, с.75-77.

. Филиппов С.А. Принципы рациональной технологии разработки месторождений крытым способом. Тезисы научно-технической конференции ТашПИ. Ташкент, 89, с. 75.

. Фефелов B.C., Филиппов С.А. Критерий рационального использования запасов и разработке месторождений. /Изв.вузов. Горный журнал, 1989, №6, с.15-19. . Филиппов С.А. Определение годовой производительности карьера по ценности цы и технологическим факторам при комплексном использовании запасов

/Комплексное использование запасов минерального сьдеья. Алма-Ата, 1988, Ж с.78-83.

15.Филиппов СА. Взаимосвязь прибыли с уровнем комплексного использован запасов на карьерах. /Комплексное использование минерального сырья, Am, Ата,1989,№4, с.88-93.

16. Филиппов С.А. Определение глубины карьера по ценности руды и технологии» ким факторам при рациональном использовании природных ресурсов./Комплексн использование минерального сырья .1989, №1, с.80-85.

17. Филиппов СА. Определение срока службы карьера по ценности руды и техно:, гаческим факторам./Комплексное использование минерального сырья,1990, №2, с.75-79.

18.Филиппов С.А Формирование прибыли на карьерах при комплексном испольэ вании запасов./ Сб.науч.трудов ТашПИ, 1989, с.54-64.

19. Филиппов С.А. Уравнение баланса ценностей ресурсов при разработке месторо дений,/Комплексное использование минерального сырья, 1991, №11, с.75-82,

20. Фефелов B.C., Филиппов С.А. Определение оптимальной полноты извлечен запасов на горных предприятиях./Горкый журнал,1990, №2, с. 1112.

21. Филиппов С.А. Критерий оценки уровня использования ресурсов при разработ месторождений полезных ископаемых./Комплексное использование минерально сырья. Деп. ВИНИТИ.14.02.90, №837-В90..

22. Фефелов B.C., Филиппов СА. Определение рационального уровня извлечен запасов при эксплуатации месторождений/Комплексное использование минерально сырья. Алма-Ата, 1990, №9, с.87-89.

23. Филиппов С.А. Определение допустимой себестоимости рудной массы на карь pax при рациональном использовании запасов./ Комплексное использование ми» рального сырья, Алма-Ата, 1991, №4, с.75-79.

24. Фефелов B.C., Филиппов СА. Систематизация показателей полноты использов ния запасов при разработке месторождений./Изв.вузов. Горный журнал, 1991, № с.11-14.

25. Филиппов С.А. Эффективность отработки забалансовых руд на карьерах цветш металлургии. Тезисы докладов. Пути повышения комплексности использования ру, ного сырья и технологических показателей обогащения с применением экологичеа чистых материалов. Ташкент, 1990, с.24-25.

26. Филиппов С.А. Ресурсно-ценностный подход к решению технолого-экологичесю задач на карьерах./Пути решения эколого-технологических задач на горных предпр: ятиях. Тезисы республиканской конференции. Ташкент, 1991, с. 181.

27. Филиппов С.А. Оценка влияния экологических факторов на величину главнь параметров карьера. /Пути решения эколого-технологических задач на горных пре, приятиях. Тезисы республиканской конференции. Ташкент, 1991г, с.194.

28. Филиппов С.А., Сыгенков В.Н. О возмещении ущерба за нарушения экологич ских ценностей при разработке месторождений. Горный журнал, 1992, №2 с.15-17.

29. Фефелов B.C., Филиппов С.А. Пути определения платы за недра на горных пре, приятиях. Ташкент, Билим, 1992,39с.

30. Филиппов С.А, Сыгенков В.Н. Методика оценки возмещения ущерба за наруш ния экологических ценностей при разработке месторождений. Сб. Научных трудов Обеспечение безопасности персонала при работе в загрязненной атмосфере карьере Ташкент. ТашГТУ, 1992, с.31-34.

1. Фефелов B.C., Филиппов С.А. Уравнение баланса ценностей при разработке щсторождений с учетом экологических факторов. Горный журнал, 1993, №12,с.10-12.

2. Беленко А.П., Сытенкоз Д.В., Филиппов С.А. Оценка технологии разработки ко-енного месторождения золота при рациональном использовании природных ресур-ов. Тезисы научно-теоретической и технической конференции.»Истшслол-4», Навои, [ГГИ, 1995г. с17.

3. Сытенхов В.Н., Филиппов С.А. Научные основы формирования глубоких карье-ов. Материалы международной научно-технической конференции «Комплексное спользование минеральных ресурсов», Навои, НГТИ, 1997г., с.53.

4. Филиппов С.А. Экономико-технологическая модель использования ресурсов при ткрытой разработке сложно-структурных месторождений. Теория и практика разра-отки месторождения Мурунгау открытым способом Сб.-к научно-технич. статей, ашкект «Фан», 1997, с.186-190.

5. Филиппов С.А Взаимосвязь параметров открытых горных работ с уровнем ис-ользования природных ресурсов. Теория и практика разработки месторождения Му-унгау открытым способом. / Сб.-к научно- технических статей. Ташкент. «Фан», 997, с.200-206.

6. Мальгин О.Н., Сьтгенков В.Н., Филиппов С.А. Концепция развития карьера Му-унтау на длительную перспективу. Теория и практика разработки месторождения 1урунгау открытым способом. Сб.-к научно-техн. статей. Ташкент. Фан, 1997, .47-59.

7. Филиппов С.А. «Основные положения теории рациональной разработки месторо-дений полезных ископаемых. /Горный вестник Узбекистана, 1997, №1, 60-70.