УДК 622.271.63

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ РАЗРАБОТКИ ОБВОДНЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПЕСКОВ

А.О. Бондаренко, В.И. Симоненко

Национальный горный университет
В работе выполнен краткий сравнительный технико-экономический анализ известных и апробированных технологических схем разработки материковых обводненных месторождений песков. Обоснована актуальность применения землесосных снарядов.

песок, обводненное месторождение, себестоимость разработки, экологически щадящая технология
On the comparative technique-economical analysis basis of the known and approved mainland sands liquid contention deposits extraction technology actuality of shallow dredge application for mining is grounded.

sand, liquid contention deposits, prime price of mining, ecologically sparing technology
В последние годы в связи с увеличением объемов потребления строительных песков актуальным становится вопрос расширения сырьевой базы по данному полезному ископаемому. Политика государства по данному вопросу обозначена в „Концепції накопичування матеріально-сировинної бази як основи стабілізації економіки України на період до 2010р.” и „Загальнодержавній програмі розвитку матеріально-сировинної бази України на період до 2010р.”. В документах обозначены перспективные направления расширения материально-сырьевой базы, в том числе за счет освоения материковых обводненных, а также речных и морских подводных месторождений песков.

В результате анализа характеристик известных месторождений песков, расположенных на всей территории Украины, следует отметить, что происхождение подавляющего большинства месторождений обуславливает наличие водоносного горизонта в толще залежи полезного ископаемого. Так, наличие водоносного горизонта обнаружено в 75 % месторождений песков Украины, при этом на территории южных областей 81% месторождений песка обводнены.

Разработка обводненных коренных месторождений песков может осуществляться путем применения следующих традиционных и апробированных технологических схем [1]:

• 
  экскаваторный способ разработки и автомобильный транспорт горной массы;
  
• 
  способ разработки гидромониторами и напорный гидротранспорт горной массы;
  
• 
  экскаваторный способ разработки и напорный гидротранспорт горной массы;
  
• 
  способ разработки плавучими земснарядами, предусматривающий напорный гидротранспорт горной массы.
  

Основным критерием для принятия технологической схемы разработки месторождения является энергоемкость или себестоимость, приведенная к единице выпускаемой продукции. Наиболее рациональным вариантом технологической схемы является тот, который обеспечивает минимальную удельную энергоемкость, и, как следствие, минимальную себестоимость добычи единицы продукции. В результате сравнительного анализа представленных технологических схем (рис. 1), выполненного на основании данных о нормативной и реальной себестоимости производственных процессов в горном производстве [2] установлено, что минимальную себестоимость добычи 1 м³ песка при водопритоке в карьер более 15 м³/час обеспечивает способ разработки плавучими земснарядами. Такое соотношение обеспечивается ввиду необходимости затрат на водоотлив во всех технологических схемах разработки исключая способ разработки плавучими земснарядами. Так например доля затрат на водоотлив при производительности карьера 200 тыс. м³/год для гидромониторного способа разработки увеличивается от 6 до 49%, а для экскаваторного способа разработки с автомобильным или гидравлическим транспортом горной массы составляет от 6 до 51% при росте уровня водопритока соответственно с 20 до 700 м³/час. Следует отметить, что доля затрат на водоотлив снижается при увеличении

Рис. 1 – Сравнительный анализ технологических схем разработки обводненных месторождений песков при годовой производительности предприятия 400000 м³:

1 – схема разработки гидромониторами;

2 – экскаваторный способ разработки и автомобильный транспорт;

3 – экскаваторный способ разработки и напорный гидротранспорт;

4 – способ разработки плавучими земснарядами

производительности карьера (табл.).

Таблица – Доля затрат на водоотлив при способе разработки обводненного месторождения, %

Производительность карьера, тыс. м3/год	200					600					1200
Водоприток, м3/час	20	100	200	500	700	20	100	200	500	700	20	100	200	500	700
Экскаваторно-автомобильный	6	15	18	42	51	3	7	9	27	31	1	3	3	10	14
Гидромониторно-землесосный	6	14	17	40	49	7	7	9	26	30	1	3	3	10	14
Экскаваторно- землесосный	6	15	18	42	51	7	7	9	28	32	1	3	3	11	14

Выполненный анализ показывает целесообразность применения землесосных снарядов при разработке материковых обводненных месторождений песков и актуальность работ, направленных на совершенствование техники и технологии для подводной добычи.

Рис. 3 – Зависимость себестоимости разработки от производительности предприятия.

Рис. 2 – Применение земснаряда при разработке песка в обводненном карьере

Согласно данной технологической схеме добычные работы производятся с применением земснаряда (рис. 2), транспортирующего разрабатываемую горную массу по рефулерному и стационарному пульпопроводам на карты намыва, обезвоживающие или обогатительные установки. Подпитка водой котлована земснаряда производится за счет оборотного водоснабжения, после обезвоживания песка. Теоретический анализ себестоимости разработки при суммарном водопритоке воды в карьер 20 м³/час показал, что увеличение годовой производительности предприятия приводит к уменьшению удельной себестоимости добычи и транспортирования полезного ископаемого (рис. 3). При этом минимальное значение себестоимости сохраняется за способом разработки плавучими земснарядами 4, максимальное – способ разработки гидромониторами и напорный гидротранспорт 1. Промежуточное значение себестоимости имеют экскаваторный способ разработки с автотранспортированием горной массы 2 и с напорным гидротранспортированием 3.

Рис. 4 – Зависимость себестоимости разработки обводненных месторождений песков при водопритоке в карьер 20 м³/час от дальности транспортирования:

1 – схема разработки гидромониторами;

2 – экскаваторный способ разработки и автомобильный транспорт;

3 – экскаваторный способ разработки и напорный гидротранспорт;

4 – способ разработки плавучими земснарядами.

Одной из основных статей затрат при разработке полезных ископаемых являются затраты на транспорт. Анализ зависимости себестоимости разработки обводненных песков, при водопритоке в карьер 20 м³/час, выполненных в ходе технико-экономического сравнения четырех базовых технологических схем, определяет существенную зависимость себестоимости от дальности транспортирования горной массы (рис. 4). Так, если при гидротранспортировании песка доля затрат на транспорт увеличивается с 8% до 38%, то при автотранспортировании доля транспортных затрат резко возрастает с 27% для дальности транспортирования 0,5 км до 79% для 5 км. Также следует констатировать, что при увеличении притока воды в карьер доля затрат на транспортирование несколько снижается ввиду увеличения затрат на водоотлив.

Апробация полученных теоретических результатов была выполнена в ходе сравнения, на этапе проектирования, разработки Балабановского и Александровского месторождений строительных песков, трех технологических схем добычи – экскаваторной с автомобильным транспортом горной массы, схемы разработки гидромониторно-землесосными комплексами и плавучими земснарядами. Технико-экономический анализ показал, что даже в случае применения дизельных земснарядов небольшой производительности ЛС-27 и МЗ-11 себестоимость добычи в 1,02 – 1,4 раза меньше, чем при разработке с применением других рассмотренных технологических схем выемки обводненного полезного ископаемого [3,4]. Основным фактором повлиявшим на окончательный выбор технологической схемы явилось то, что, весомая доля затрат в экскаваторной и гидромониторно-землесосной схемах разработки пришлась на дренажные работы и водоотлив (18…18,7%). Учет издержек за нарушение гидрологического режима в районе прилегающем к месту добычи привел к увеличению указанных затрат до 22…24% от себестоимости. Анализ также показал, что применение электрических земснарядов ЗГМ-1-350А, МЗ-16Э, ЗГМ-2М, ввиду отсутствия затрат на водоотлив и снижения эксплуатационных затрат по сравнению с дизельными земснарядами, позволит уменьшить себестоимость соответственно в 2,9 – 3,5 раза.

Вывод:

На основании теоретических исследований и опыта проектирования карьеров по разработке материковых обводненных месторождений песков с учетом сравнительного анализа четырех технологических схем – экскаваторной, гидромониторно-землесосными установками, экскаваторно-землесосной и плавучими земснарядами, по критерию минимальной себестоимости добычи 1 м³ полезного ископаемого экономически обоснована целесообразность применения плавучих землесосных снарядов.

Список литературы

1. 
   Справочник по горнорудному делу. Том 1. Открытые работы. - М.:Гос. научно-техн. издат. литерат. по горному делу,1960.-926 с.
   
2. 
   Збірник норм і розцінок для визначення кошторисної вартості експлуатації будівельних машин та механізмів. ДБН IV-3-37.-К.:Держкоммістобудування України, 1997.-123с.
   
3. 
   Балабановский песчаный карьер: Рабочий проект. Горная часть/ Национальный горный университет (НГУ); Руководитель В.И.Симоненко. - №ГР 0105U002094 - Днепропетровск, 2004.-65с.
   
4. 
   Проект опытно-промышленной разработки участка «Коминтерн-1» Александровского месторождения песка: Рабочий проект/Национальный горный университет (НГУ); Руководитель В.И.Симоненко. - №ГР0105U004155 - Днепропетровск, 2005.-62с.