Введение к работе
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-
ниє.
Заметам, 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:
-
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.
-
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.
-
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.
-
Метод выбора параметров открытой разработки рудных месторождений базируется на оптимизации уровня использования каждого вида ресурса и соответствующего ему оптимального значения параметра открытой разра-
VW1AI1, U- лл pUU,<**J**t4JJ.l>I.llS V VV/1b 1 C1IXI1V tsUlS IDV X W 1D> K* L JCVUIUVL/lf LIXDILYl ОДДаїСШІ j
стоящим перед горно-добывающим предприятием.
5. Параметры открытой разработки рудных месторождений взаимосвя-
занны с показателями использования ресурсов и зависят от полноты извлече
ния ценностей из балансовых запасов и попутно-получаемых продуктов; вос
становления экологических ценностей компонентов окружающей природной
среды, нарушенных при разработке месторождения; спроса финансовых цен
ностей.
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 попутно-получаемых продуктов и восстановлении компонентов окружающей природной среды, нарушенных при разработке месторождения;
разработке метода обоснования уровня использования ресурсов;
- разработке метода выбора параметров открытой разработки месторожде
ний при рациональном использовании ресурсов;
- установлении аналитических взаимосвязей между параметрами откры
той разработки месторождений и показателями, характеризующими: уровень
полноты извлечения и использования балансовых запасов и попутно-
получаемых продуктов при разработке месторождений со сложными горно-
геологическими условиями; совершенство применяемых способов экскава
ции; 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 эф
фективности 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 (1995-1997гг.) и Республиканских научных семинарах (г. Ташкент 1984-1992 гг.), Межреспубликанских научно-практических конференциях, (г. Ташкент 1991-1993 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, КЗЛОЖеННЫХ На іі7 СТраКїїЦаХ, СІїИСКа ЛИТСраТурЫ КЗ хu-t КаИМСКСБаЯИЯ,
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.