Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Янтурина Юлия Данияровна

Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений
<
Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Янтурина Юлия Данияровна. Обоснование параметров технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений: диссертация ... кандидата технических наук: 25.00.22 / Янтурина Юлия Данияровна;[Место защиты: Магнитогорский государственный технический университет им.Г.И.Носова].- Магнитогорск, 2015.- 175 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Состояние изученности вопроса, цель, задачи и методы исследования

1.1 Анализ перспектив развития подземной разработки рудных месторождений Южного Урала 10

1.2 Обобщение передового опыта подземной разработки рудных месторождений в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях

1.3 Определение резервов подземной разработки рудных месторождений при проектировании горнотехнических систем 30

1.4 Анализ методик оценки устойчивости горнотехнических систем при отработке рудных месторождений 41

1.5 Цель, задачи и методы исследования 48

Глава 2. Разработка способов обеспечения устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной разработке рудных месторождений

2.1 Идентификация факторов, влияющих на устойчивость функционирования горнотехнической системы при отработке рудных месторождений 51

2.2 Систематизация направлений и способов обеспечения устойчивого функционирования горнотехнической системы 62

2.3 Конструирование технологических схем формирования комплексов резервов при подземной разработке рудных месторождений 72

2.4 Методика оценки устойчивости функционирования горнотехнической системы при подземной разработке рудных месторождений 79

Выводы по главе 2 87

Глава 3. Обоснование технико-технологических резервов устойчивого функционирования горнотехнической системы 89

3.1 Исследование влияния факторов на устойчивость функционирования горнотехнических систем 89

3.2 Оценка устойчивости горнотехнической системы в динамике изменения влияющих факторов 99

3.3 Определение величины резервов, обеспечивающих устойчивое функционирование горнотехнических систем при подземной разработке медно колчеданных месторождений 109

3.4 Определение области применения комплексов технико-технологических резервов при подземной разработке медно-колчеданных месторождений126

Выводы по 3 главе 139

Глава 4. Технико-экономические рекомендации по обеспечению устойчивости горнотехнической системы 141

4.1 Алгоритм определения величины резерва и условий его формирования 141

4.2 Обоснование состава комплекса резервов, обеспечивающих устойчивое функционирование горнотехнической системы для условий отработки медно колчеданных месторождений Южного Урала 146

4.3 Технико-экономическая оценка рекомендаций по обеспечению устойчивого функционирования горнотехнической системы 153

Выводы по 4 главе: 158

Заключение 160

Список литературы 162

Введение к работе

Актуальность работы. Современное развитие подземной отработки медно-
колчеданных месторождений Южного Урала характеризуется неблагоприятными
горно-геологическими условиями разработки, а именно снижением содержания
полезных компонентов в руде (Ново-Учалинское), усложнением морфологии и
строения рудных тел, увеличением доли труднообогатимых руд (Озерное) наряду с
низкой надежностью исходной геологической информации и высокой

волатильностью цен на металлы, что в совокупности приводит к нарушению устойчивости функционирования горнотехнической системы. Отсутствие стратегии ведения горных работ в период падения цен и (или) неблагоприятной ситуации по запасам и качеству полезного ископаемого ведет к снижению эффективности горного предприятия, вынужденным простоям, оставлению в недрах руд с низким содержанием полезных компонентов, выборочной отработке участков с высоким содержанием полезных компонентов и даже временному прекращению горных работ.

Обеспечить устойчивое функционирование горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений возможно за счет целенаправленного формирования резервов, направленных на обеспечение эффективности горного производства в период негативного влияния рыночных и горно-геологических факторов.

Недостаточность резервных мощностей, определяемых на стадии

проектирования при подземной разработке медно-колчеданных месторождений, ограниченность минерально-сырьевой базы не всегда позволяют оперативно реагировать на изменения цен на рынке металлов, горно-геологических условий разработки и сформировать в достаточном объеме резервы по подготовленным и готовым к выемке запасам, что обуславливает необходимость изыскания других видов резервов и реализация их в едином комплексе.

Поэтому обоснование параметров технологических резервов, обеспечивающих устойчивое функционирование горнотехнической системы при подземной отработке медно-колчеданных месторождений в условиях нестабильных рыночных и горно-геологических условий разработки, представляет актуальную научно-практическую задачу.

В связи с этим целью работы является повышение эффективности горных работ в период снижения устойчивости горнотехнической системы в результате падения цен на металлы и ухудшения горно-геологических условий подземной разработки медно-колчеданных месторождений.

Идея работы заключается в том, что обеспечение устойчивости

горнотехнической системы при подземной добыче медно-колчеданных

месторождений в период критического снижения цен на металлы и осложнения горно-геологических условий разработки достигается целенаправленным и заблаговременным формированием технологических резервов за счет комплексного использования сырьевых, технических и технологических ресурсов.

Объект исследования – технология подземной разработки медно-

колчеданных месторождений.

Предмет исследования - комплексы технико-технологических резервов обеспечения устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной отработке медно-колчеданных месторождений в период снижения цен на металлы и ухудшения горно-геологических условий разработки.

Задачи исследований:

- анализ опыта и перспектив современного развития подземной разработки рудных
месторождений и исследование факторов, определяющих устойчивость
горнотехнической системы в неблагоприятных рыночных и горно-геологических
условиях;

- систематизация резервов, обеспечивающих устойчивость горнотехнической
системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений,
обоснование технологических схем их комплексного формирования;

- разработка методики количественной оценки устойчивости горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений;

определение состава и параметров технологических схем резервирования для поддержания устойчивости горнотехнической системы на требуемом уровне;

технико-экономическая оценка рекомендаций по обеспечению устойчивости горнотехнических систем при подземной разработке медно-колчеданных месторождений.

Методы исследований. В работе использован комплексный подход, включающий анализ и обобщение достижений науки, техники и практики проектирования и эксплуатации медно-колчеданных месторождений, результатов отечественных и зарубежных исследований; эко но мико-математическое моделирование и технико-экономические расчеты с обработкой данных методами математической статистики.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Устойчивое функционирование горнотехнической системы в условиях негативного влияния рыночных и горно-геологических факторов достигается созданием комплекса технологических резервов, целенаправленно формируемого с учетом ресурсных, технических и технологических возможностей горного производства в период его стабильной работы и требований эффективности и комплексности освоения недр.

  2. Выбор и обоснование параметров технологических схем формирования комплекса резервов, обеспечивающего устойчивость горнотехнической системы Куст>10%, осуществляется по условию минимальных затрат на создание технологических резервов и достаточности их компенсационных возможностей.

  3. Технологические схемы формирования резервов из богатых и рядовых руд целесообразно использовать при системах разработки с обрушением руд и вмещающих пород, производительность рудника г) не ограничивается и при камерных системах разработки с закладкой, если Аг > 1 млн т/год. Резервирование бедных руд возможно при применении камерных систем разработки с закладкой и Аг > 3 млн т/год.

4. С целью оперативного реагирования на изменяющиеся рыночные и горно-геологические условия подземной разработки медно-колчеданных месторождений

за счет своевременного формирования комплекса технико-технологических резервов в минимальные сроки целесообразно на стадии проектирования горнотехнической системы принять резерв по оборудованию при производственной мощности до 1 млн т/год равным 1,5, от 1 до 3 млн т/год –1,4 и более 3 млн т/год – 1,35.

Достоверность научных положений, выводов и результатов обеспечивается
представительностью и надежностью исходных данных; подтверждается

сопоставимостью данных аналитических расчетов с технико-экономическими показателями работы предприятий; положительными результатами апробации рекомендаций.

Научная новизна:

1. Систематизация направлений технико-технологического резервирования для
устойчивого функционирования горнотехнической системы при подземной
разработке медно-колчеданных месторождений по способу формирования и виду
резервов, позволяющая определять состав комплекса технологических резервов в
зависимости от горнотехнических и горно-геологических условий их реализации.

2. Критерий количественной оценки устойчивости функционирования
горнотехнической системы, отличающийся учетом совокупного влияния
технологических, технических, организационных, экологических, горно
геологических и рыночных факторов при подземной разработке медно-
колчеданных месторождений.

3. Эмпирические зависимости коэффициента устойчивости от цен на металлы
и содержания полезных компонентов в руде, производственной мощности рудника,
варианта системы разработки для оценки текущего состояния горнотехнической
системы в условиях нестабильности рыночной конъюнктуры и ухудшающихся
горно-геологических условий подземной разработки медно-колчеданных
месторождений.

Личный вклад автора состоит в обосновании коэффициента устойчивости
горнотехнической системы; установлении эмпирических зависимостей

коэффициента устойчивости от цены на медь, содержания полезных компонентов в руде и производственной мощности рудника при применении систем разработки различных классов; определении зависимостей объема резервных запасов от коэффициента устойчивости при подготовке руд разной ценности, а также в разработке алгоритма определения комплекса резервов от условий его формирования.

Практическая значимость работы заключается в разработке рекомендаций
по выбору комплекса резервов и обоснованию их параметров в зависимости от
горно-геологических и горнотехнических условий разработки, состояния

минерально-сырьевой базы и технических возможностей горного предприятия, позволяющих обеспечить устойчивость функционирования горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений.

Реализация работы. Результаты работы использованы при выполнении исследовательской работы «Разработка календарного графика добычных работ для Джусинского подземного рудника с производительностью до 400 тыс. тонн медно-

цинковых руд в год» и государственного задания Минобрнауки РФ № 2014/80; внедрены в учебные курсы дисциплины «Проектирование горных предприятий» в ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на
семинаре кафедры ПРМПИ МГТУ им. Г.И. Носова (2015 г.); Международном
научном симпозиуме «Неделя горняка» (г. Москва, МГГУ, 2014 г.); VII
международной конференции «Комбинированная геотехнология: масштабы добычи
и качество сырья при комплексном освоении месторождений» (г. Магнитогорск,
МГТУ, 2013 г.); VIII Всероссийской молодежной научно-практической

конференции (с участием иностранных ученых) «Проблемы недропользования» (г. Екатеринбург, ИГД УрО РАН, 2014 г.); 71, 72 и 73 международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» (г. Магнитогорск, МГТУ, 2012-2015 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 2 статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК России.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 108 наименований, изложенных на 175 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков, 24 таблицы.

Автор выражает благодарность и искреннюю признательность научным руководителям - д.т.н. В.Н. Калмыкову и к.т.н. О.В. Петровой, а также сотрудникам ФГБУН «ИПКОН РАН» и кафедры РМПИ ФГБОУ ВПО «МГТУ» за научные консультации и ценные замечания.

Определение резервов подземной разработки рудных месторождений при проектировании горнотехнических систем

Гайское медно-колчеданное месторождение представлено серией рудных тел, составляющих зону, начало которой находится на дневной поверхности на отметке 110 м и прослежена по падению на глубину 1700 м. Среднее содержание меди в рудах составляет 4 %. Верхняя часть месторождения до глубины 350 м разрабатывалась открытыми (карьеры №1, №2 и №3) и подземными горными работами, на сегодняшний день открытые горные работы завершены. Месторождение вскрыто вертикальными стволами и наклонным съездом. Для отработки Гайского месторождения применяется этажно-камерная система разработки с твердеющей закладкой. Гайское медноколчеданное месторождение отнесено к склонным по горным ударам. В настоящее время подземный рудник проводит горно-капитальные и горно-подготовительные выработки на глубине 1000 м и более. Следует отметить, что на такой глубине не отрабатывалось ни одно медно-колчеданное месторождение Урала.

Гайское месторождение характеризуется мощным слоем покрывающих пород, многочисленными крутопадающими рудными телами, имеющими значительные суммарные запасы ценных руд, крайне неравномерным распределением металлов и сопутствующих элементов в верхней части месторождения, склонностью отдельных рудных тел к эндогенным пожарам, что ведет к увеличению затрат при их добыче. Сибайская группа месторождений. Сибайское медно-колчеданное месторождение расположено на восточном склоне Южного Урала. Месторождение до его отработки было представлено пятью линзами с преобладающими углами падения 40-60. Руда представлена сложным комплексом сульфидов меди, цинка и железа.

Осуществлен последовательный переход с открытых горных работ на подземную отработку. Разработка Сибайского месторождения была начата двумя карьерами: северная часть – Старо-Сибайским, южная – Ново-Сибайским. В настоящее время отработка месторождения открытым способом закончена. Глубина карьера составляет 504 м. Доработка месторождения осуществляется подземным способом. Дорабатываемая часть месторождения представлена мощной линзообразной залежью, имеющей крутое падение (45-55). Мощность подземного рудника по проекту 1500 тыс.т. Месторождение вскрыто тремя стволами: клетевым – для спуска и подъема людей, материалов и оборудования, а также подачи свежего воздуха; скиповым – выдача руд в скипах; вентиляционным – выдача исходящей вентиляционной струи и запасной выход.

Распределение оставленных запасов руды по периметру бортов и в основании карьера, низкие прочностные характеристики руды и вмещающих пород при действии высоких сдвигающих нагрузках от деформирующихся высоких бортов карьера обуславливали необходимость применения для доработки месторождения систем разработки с твердеющей закладкой выработанного пространства при малых допустимых пролетах обнажений. Сложившаяся ситуация не позволяет эффективно вовлечь в разработку прибортовые запасы традиционными физико-техническими способами добычи. [80]

Таким образом, анализ рудных месторождений Южного Урала показал, что многие месторождения находятся на стадии доработки и выявление здесь новых крупных богатых месторождений маловероятно и укрепление минерально-сырьевой базы возможно лишь за счет вовлечения месторождений с неблагоприятными горнотехническими и горно-геологическими условиями, такими как сложная морфология рудных тел, склонность к горным ударам, которые ведут к повышению затрат на добычу и снижению эффективности добычи, т.е. потере устойчивости горнотехнической системы. Так же необходимо отметить, что многие месторождения характеризуются склонностью руд к самовозгоранию, что предопределило применение на подземных работах систем разработок с твердеющей закладкой выработанного пространства. Основным недостатком систем с искусственным поддержанием пространства является высокая стоимость закладочных работ, что не позволяет вовлечь в эффективную промышленную разработку залежи руд с низким содержанием ценных компонентов.

Для месторождений, планируемых к отработке подземным способом, характерно низкое содержание полезных компонентов в руде, большие глубины залегания рудных тел, сложный состав минерального сырья и др., что ведет к усложнению технологии добычи и переработки и увеличению их себестоимости, снижению извлекаемой ценности полезных ископаемых. Необходимо отметить, что данные месторождения в большей степени подвержены влиянию изменения цен на металлы на рынке, курса доллара, спроса и др., которые при негативном их влиянии приводят к снижению уровня технико-экономических показателей, разрывам в добыче, выборочной выемке более богатых по содержанию запасов, а иногда и закрытию рудника, т.е. к потере устойчивости функционирования горнотехнической системы. Так как существующие технологические решения не в полной мере могут обеспечить их эффективную отработку. В данных условиях одним из путей обеспечения устойчивости, а именно поддержания эффективной и стабильной работы предприятия является формирование резервов, направленных на снижение затрат, интенсификацию горных работ, повышение качественных показателей добычи.

Обобщение передового опыта подземной разработки рудных месторождений в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях Анализ минерально-сырьевой базы Южного Урала выявил ряд месторождений с неблагоприятными горнотехническими и горно-геологическими условиями, отработка которых существующими традиционными технологиями подземной разработки не обеспечивают требуемую эффективность.

Анализ технологических решений в неблагоприятных горнотехнических и горно-геологических условиях, направленных на повышение эффективности работы предприятия, показал, что основными являются интенсификация производства, повышение качества добываемого сырья, применение новых технологий и др.

Вопросами повышения эффективности при подземной разработке в неблагоприятных горно-геологических и горнотехнических условиях посвящены многочисленные работы ведущих ученых: академика М.И. Агошкова, чл.-корр. РАН Д.Р. Каплунова, профессоров Ю.В. Волкова, Н.В. Дронова, С.Л. Иофина, В.Н. Калмыкова, В.М. Лизункина, М.В. Рыльниковой, И. В. Соколова, О.В. Славиковского и других ученых.

Так, член корр. РАН Д.Р. Каплунов отмечает, что проблемы подземной геотехнологии сводятся к решению двух ключевых задач: во-первых, это необходимость повышения качества товарной продукции и, во-вторых – необходимость снижения до конкурентоспособного уровня себестоимость товарной продукции. Эти положения относятся и к горнорудным предприятиям Урала с подземным способом добычи, что предопределяет необходимость принятия новых технических и технологических решений с учетом особенностей подземной геотехнологии. [61, 92]

Систематизация направлений и способов обеспечения устойчивого функционирования горнотехнической системы

Анализ опыта освоения месторождений, отрабатываемых, или планируемых к отработке подземным способом показал, что практически все они характеризуются неблагоприятными горнотехническими и горно-геологическими условиями. Эффективная отработка данных месторождений возможно лишь при обеспечении устойчивости функционирования горнотехнической системы в условиях негативного влияния изменчивых факторов, таких как цены на металлы, содержание полезных компонентов в руде, спрос на продукцию и др.

Было определено, что понятие устойчивость наиболее часто в горном деле применяется как устойчивость горного предприятия, устойчивое развитие, устойчивое развитие горнотехнической системы и др.

Под состоянием устойчивости понимается способность системы, подвергнувшейся неблагоприятному отклонению за пределы ее допустимого значения, возвратиться в состояние равновесия за счет собственных ресурсов, заемных, перепрофилирования производства и др. [64]

Соколовским А.В. под устойчивым и эффективным технологическим развитием производства понимается процесс комплексного сбалансированного проектирования и освоения технических, технологических и организационных нововведений, приводящих к преобразованиям элементов и связей горнотехнической системы, что обеспечивает достижение предприятием лидерских позиций в определенных секторах рынка. [93]

Оценивая устойчивость предприятия необходимо ответить на следующие вопросы: какие именно параметры могут оставаться неизменными при внешних воздействиях и в каких пределах они могут меняться, сохраняя устойчивость предприятия; если предприятие обладает устойчивостью и может ее поддерживать при внешних воздействиях определенное время, то насколько это устойчивое состояние соответствует исходному, или это все-таки новое устойчивое состояние (динамическая устойчивость или устойчивое развитие). [82] В работе Канзычакова С.В. [56] была предложена методика оценки коэффициента устойчивости, который зависит от структуры резервов по обеспечению постоянства заданного уровня эффективности. Исходя из наличия резервов по каждому параметру горнотехнической системы устанавливаются возможности компенсировать негативные отклонения по цене, объемам добычи, затратам. Эти возможности определяются на основе оценки длительности и глубины каждого вида негативного отклонения, который может быть компенсирован без потери эффективности функционирования разреза. Оценка осуществляется в баллах. Так, если определенным параметром могут быть компенсированы отклонения амплитудой более 15% и длительностью более 6 месяцев, то этому параметру присваивается 4 балла, если компенсируются отклонения амплитудой менее 15% и длительностью более 6 месяцев, то 3 балла и т.д.

Максимальное значение компенсационных возможностей равно 12 баллам. Отношение суммы возможности компенсировать негативные отклонения по цене, объемам добычи, затратам к максимальному значению компенсационных возможностей показывает коэффициент устойчивости предприятия. [56]

По мнению Хомяченковой Н.А. оценку устойчивости развития промышленного предприятия следует осуществлять в аспектах внешней и внутренней устойчивостей. [104]

Под внешней устойчивостью понимается бесконфликтное взаимодействие с внешней средой: потребителями, конкурентами, поставщиками, финансово-кредитными учреждениями, налоговыми и другими контролирующими органами. Внутренняя устойчивость – пропорциональность всех звеньев промышленного предприятия, обеспечивающих положительную динамику основных финансово-экономических показателей деятельности и расширенное производство [20].

Внешняя и внутренняя устойчивость во взаимодействии формируют устойчивость предприятия в целом. Внешняя среда оказывает влияние на внутреннюю устойчивость предприятия, а достижение внутренней устойчивости благоприятно отражается на внешней среде, обеспечивая промышленному предприятию высокую конкурентоспособность и соответствующий имидж. Учет влияния факторов внешней среды на деятельность промышленного предприятия заключается в определении интегрального показателя – внешняя устойчивость к риску. Для характеристики внутренней устойчивости промышленного предприятия выделены четыре взаимосвязанных компонента, имеющих равную весомость: экономическая, социальная, экологическая, рисковая устойчивость. [104] Экономическая устойчивость – повышение рентабельности финансово-хозяйственной деятельности предприятия, рост деловой активности, сохранение платежеспособности и кредитоспособности, рост инвестиционной активности в условиях допустимого риска. В рамках экономической устойчивости доминантными факторами являются: финансовая устойчивость, рыночная устойчивость, организационная устойчивость, производственная устойчивость, устойчивость технико-технологического уровня, инвестиционная устойчивость. [104]

Стратегическое управление экономической устойчивостью предприятия состоит из ряда последовательных шагов [20]: Первый этап – подготовка к кризисной ситуации. В большинстве случаев предприятие может заранее предвидеть негативные воздействия внешней среды и подготовиться к ним, что позволит минимизировать отрицательные последствия кризиса и сохранить устойчивость. Система анализа и прогнозирования возможных проблемных ситуаций дает предприятию информацию о существующих негативных тенденциях

Второй этап – первая реакция предприятия на кризис. Продолжительность этого этапа может быть различной. Первая реакция направлена на предупреждение физического и материального ущерба самому предприятию, его сотрудникам и окружающей среде (в случае стихийных бедствий и т.п.). Этот этап предполагает использование ресурсов самого предприятия, и возможно, привлечение внешних ресурсов. Небольшие проявления нестабильности или начальную стадию более серьезного кризиса предприятие может преодолеть с помощью заранее сделанных запасов. Предприятие может создавать резервные мощности для дублирования основных технологических процессов и диверсифицировать поставки важнейших материалов и комплектующих. Это позволит предприятию обслуживать потребителей, параллельно занимаясь восстановлением после произошедшего сбоя. В то же время стратегия «создания страховых запасов» обладает серьезными недостатками, главный из которых – высокая стоимость хранения. Поэтому стратегия создания страховых запасов обоснована в ситуации, когда потенциальные потери от кризиса достаточно высоки, а издержки на создание резервных запасов и производственных мощностей относительно невелики.

Третьим этапом управления устойчивостью в кризисной ситуации является подготовка к восстановлению. Она может начинаться либо одновременно с первой реакцией, либо вскоре после нее. Этот этап предполагает оценку альтернативных вариантов восстановления устойчивости предприятия и выбор оптимального направления действий (переориентация на новые сбытовые сегменты, поиск новых поставщиков и посредников, привлечение необходимых ресурсов и т.п.).

Определение величины резервов, обеспечивающих устойчивое функционирование горнотехнических систем при подземной разработке медно колчеданных месторождений

Результаты моделирования показали, что наиболее подвержены риску потери устойчивости в результате изменения объемов запасов предприятия, осуществляющие разработку месторождений системами разработки горизонтальными восходящими слоями при любой производственной мощности подземного рудника (рисунок 3.4). На эффективность подземной отработки месторождений системами разработки с обрушением руды и вмещающих пород изменение объемов запасов оказывает влияние в меньшей степени. При этом рудники с малой производственной мощностью больше подвержены риску потери устойчивости в результате неподтверждения запасов, вследствие чего, при отработке месторождений с невысокой интенсивностью необходимо формировать резервы для компенсации потери устойчивости горнотехнической системы.

Из графика видно, что отработка месторождений системами разработки горизонтальными восходящими слоями и содержании меди в руде 1,2 %, находится в зоне неустойчивости, т.е. ниже 10 %, что связано с ограниченным применением данного вида системы разработки и только при отработке ценных руд и высокой цене на металлы.

Так, снижение цены на медь, либо содержания условной меди в руде на 10 %, приводит к потере устойчивости при подземной разработке медно-колчеданных месторождений в 1,2 - 4 раз, а при неподтверждении разведочных данных по запасам на 10 % - в 1,1-1,7 раз в зависимости от производственной мощности рудника и применяемой системы разработки.

Необходимо учитывать, что отработка месторождений, как правило осуществляется в условиях совокупного влияния изменчивости горно-геологических и рыночных факторов, что безусловно влияет на устойчивость горнотехнической системы.

По результатам экономико-математического моделирования установлены в зависимости коэффициента устойчивости горнотехнической системы от совокупного влияния цены на металл и содержания условной меди в руде при применении различных систем разработки при производственной мощности рудника до 1, от 1 до 3 и более 3 млн.т./год.

Аппроксимацией результатов экономико-математического моделирования условий подземной разработки медно-колчеданных месторождений установлены зависимости коэффициента устойчивости горнотехнической системы от содержания условной меди в руде, цены на медь на рынке, производственной мощности рудника, вида системы разработки:

Полученная в результате аппроксимации формула (3.1) позволяет определить текущий и прогнозный уровень устойчивости горнотехнической системы в зависимости от таких факторов как применяемая система разработки, текущие цены на металл и содержания полезных компонентов в руде, производственной мощности рудника, что обеспечивает возможность оперативного реагирования на изменение устойчивости путем своевременного формирования стратегии по подготовке резервов. Анализ результатов экономико-математического моделирования показал, что влияние на устойчивость горнотехнических систем при подземной разработке медно-колчеданных месторождений цен на медь, содержания меди в руде и неподтверждения разведочных данных разное в зависимости от системы разработки и производственной мощности рудника.

Исследования по оценке влияния неуправляемых факторов показали, что при подземной разработке медно-колчеданных месторождений наиболее подвержены влиянию изменчивости рыночных и горно-геологических факторов рудники с производственной мощностью до 1 млн.т./год, устойчивость которых ниже в 1,3-1,6 раз по сравнению с производительностью рудника более 3 млн.т./год. Наибольшая эффективность подземной разработки в период снижения цен на медь и ухудшения горно-геологических условий разработки обеспечивается на рудниках, применяющих системы разработки с обрушением руды и вмещающих пород, т.е. невысокими показателями качества добываемого сырья по сравнению с системами разработки с закладкой. Устойчивость горнотехнической системы при применении систем разработки с обрушением в 1,2 – 5 раз выше, чем при системах с закладкой выработанного пространства, что обуславливает переход на системы разработки с менее высокими показателями качества извлечения, но с низкой себестоимостью добычи, либо переход на отработку участков месторождения с высоким содержанием полезных компонентов в руде.

Таким образом, проведенная оценка влияния рыночных и горногеологических факторов показала их существенное влияние на устойчивость горнотехнической системы при подземной разработке медно-колчеданных месторождений и определила возможные направления компенсации ущерба от потери устойчивости за счет регулирования объемов добычи, снижения затрат на закладочные работы, переход на участки, где возможно применение систем разработки с низкой себестоимостью, либо с высоким содержанием полезных компонентов, изменение параметров системы и др.

Обоснование состава комплекса резервов, обеспечивающих устойчивое функционирование горнотехнической системы для условий отработки медно колчеданных месторождений Южного Урала

На основе проведенных исследований, представленных в предыдущих главах, показана необходимость формирования в период устойчивости горнотехнической системы комплекса резервов и вовлечения при потере устойчивости в результате негативного влияния ухудшения рыночных и горно-геологических условий отработки медно-колчеданных месторождений подземным способом. Для практического применения результатов исследований разработан алгоритм определения величины, порядка формирования и реализации комплекса резервов, представленный на рисунке 4.1.

Первоначально осуществляется ввод исходных данных, таких как содержание полезных компонентов в рудах, производственная мощность рудника, применяемая система разработки и другие показатели и характеристики горнотехнических и горно-геологических условий отработки месторождения подземным способом.

Далее проводятся аналитические исследования динамики цен на металлы в ближайшей перспективе, их возможные колебания. Исходя из данной информации, определяется уровень снижения цены и его длительность (tнеуст) и соответственно выполняется расчет коэффициента устойчивости (Куст) по методике, предложенной в разделе 2.4, либо определяется по зависимостям, полученным в разделе 3.1. Так же определяется длительность периода устойчивости горнотехнической системы (tуст), в пределах которого необходимо формировать комплекс резервов. Если значение коэффициента устойчивости при изменении цены выше 10 % отсутствует необходимость формирования резервов, при значении ниже 10 % следует подготавливать резервы, с целью компенсации снижения цены и обеспечения устойчивости горнотехнической системы.

При условии потери устойчивости горнотехнической системы, рассчитывается ущерб от снижения цены за этот промежуток времени, который следует компенсировать путем реализации резервов.

Для компенсации данного ущерба в период устойчивости горнотехнической системы осуществляется выбор и подготовка состава резервов. В зависимости от горно-геологических и горнотехнических условий разработки месторождения необходимо выбрать согласно систематизации, приведенной в разделе 2.2, возможные резервы. Блок выбора состава комплекса включает следующие направления технико-технологического резервирования: регулирование объемов добычи, вовлечение в освоение техногенных георесурсов, повышение уровня механизации работ, использование новых технологий и совершенствование существующих.

В первую очередь производится определение объема подготовленных и готовых к выемке запасов различной ценности. Расчеты, проведенные в пункте 3.3, показали, что наименьший объем резерва требуется при подготовке запасов богатых руд. Исходя из наличия богатых руд на месторождении и сопоставления с требуемым резервным объемом подготовки, принимается решение. Если существуют достаточные запасы богатых руд, то осуществляется их подготовка. При недостаточном объеме частично вовлекаются запасы рядовых руд, а при отсутствии запасов богатых руд подготавливаются рядовые и бедные руды. Производится расчет объемов резервных запасов и требуемое количество камер (блоков).

Далее рассматривается возможность повышения уровня механизации работ, целесообразность формирования которого определяется по вентиляции и сечениям выработок. Если есть резерв по воздуху и размерам выработок возможен переход на более производительную технику, если нет, то оставляется существующее оборудование. По данному резерву рассчитывается количество оборудования и коэффициент устойчивости в результате реализации резерва.

Оценка целесообразности вовлечения техногенных георесурсов начинается с изучения горнотехнической ситуации. Анализ отработки медно-колчеданных месторождений Южного Урала показал, что практически во всех рудниках осуществляют добычу системами разработки с закладкой выработанного пространства и с обрушением руды и вмещающих пород. Верхняя часть многих медно-колчеданных месторождений отработана открытым способом и осуществляется доработка запасов подземным способом. Поэтому при применении систем разработки с закладкой выработанного пространства и наличии отработанного карьерного пространства, его используют для размещения пород от проходки. При отсутствии открытого выработанного пространства породы от проходки размещаются на поверхности либо используются их в составе закладочной смеси.

При применении систем разработки с закладкой выработанного пространства и при наличии в непосредственной близости обогатительной фабрики возможно использование отходов переработки в составе закладочной смеси.

При применении систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород и наличии неиспользуемых выработок в устойчивом состоянии осуществляется размещение в них пород от проходки. При отсутствии таких выработок, породы размещают на поверхности.

Так же, при отработке медно-колчеданных месторождений имеется возможность использования шахтных вод. При их высокой минерализации производится извлечение полезных компонентов с последующей очисткой и вовлечением в повторное использование. Если шахтные воды характеризуются невысокой минерализацией, то их повторное использование производится без извлечения полезных компонентов. По каждому виду резерва осуществляется расчет коэффициента устойчивости горнотехнической системы.

При формировании резерва за счет использования новых технологий добычи и совершенствования существующих основным определяющим фактором является ценность запасов руд. При наличии запасов богатых руд рассматривается возможность перехода на системы разработки с более высокими показателями извлечения из недр. Если отсутствуют запасы богатых руд, то при отработке запасов рядовых и богатых руд возможен переход на более дешевые системы разработки. Далее осуществляется экономическая оценка эффективности предлагаемой и сравнение ее с существующей. Если эффект от перехода на другую систему разработки выше, то осуществляется подготовка технической документации и опытно-промышленные испытания.

Таким образом, осуществляется выбор состава комплекса резервов в зависимости от горнотехнических и горно-геологических условий отработки месторождения подземным способом. После выбора вида резерва и обоснования его параметров осуществляется оценка коэффициента устойчивости горнотехнической системы в период его реализации. После выбора состава комплекса оценивается его совокупное влияние на коэффициент устойчивости горнотехнической системы и производится перерасчет требуемого объема запасов и количества камер (блоков).

После определения объема резерва по подготовленным и готовым к выемке запасам при формировании его совместно с другими видами резерва, производится оценка уровня коэффициента устойчивости в период реализации и сопоставление его с прогнозным. Если прогнозное значение коэффициента ниже чем при реализации комплекса резервов, то осуществляется расчет затрат и времени на их формирование. Если нет, то следует перейти к выбору состава комплекса резерва.