CC BY
24
© В.А. Шестаков, А.П. Шмаленюк, А.А. Шмаленюк, 2003
УЛК 622.272.8
В.А. Шестаков, А.П. Шмаленюк, A.A. Шмаленюк
ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОИЗВОЛСТВЕННОЙ МОЩНОСТИ ШАХТЫ "ЛАЛЬНЯЯ" ОАО "ГУКОВУГОЛЬ"
Шахта "Дальняя" разрабатывает угольный пласт К2 мощностью 1,22-1,32 м. Шахтное поле вскрыто Главным вертикальным скипо-клетевым стволом магистральным конвейерным и наклонным вспомогательным стволом и квершлагом N2. Ниже квершлага, пройденного на глубине 200 м от поверхности, пласт К2 вскрыт магистральным конвейерным уклоном под углом 150 до глубины 350 м. Под углом к магистральному пройден еще один уклон для вскрытия непосредственно разрабатываемого участка месторождения, запасы которого составляют 5,4 млн т. По горно-геологическим условиям месторождение относится к 1 группе. Непосредственная кровля пласта представлена преимущественно песчанистыми сланцами крепостью 6-8 и мощностью от 3 м до 16 м, реже песчаниками. Непосредственная почва представлена песчанистыми сланцами крепостью 5-6 и мощностью от 0,3 до 3 м. Основная почва пласта -песчаник крепостью 9-11 и мощностью 20-30 м. Уголь пласта - антрацит с зольностью в среднем 8,7 % и удельной теплотой сгорания от 7700 до 8350 (в среднем 8060) ккал/кг. Плотность угольных пачек 1,66 т/м3, а на вынимаемую мощность 1,69 т/м3. Породных прослоев в пласте нет. Породы почвы не склонны к пучению. Газоносность отсутствует. Ожидаемый нормальный водоприток при максимальном развитии работ в целом по шахтному полю составляет 300 м3/ч. Пласт К2 разрабатывается системой длинными столбами по простиранию. Выемочное уклонное поле подготовлено вентиляционным и транспортным штреками с оставлением у вентиляционного штрека целика угля Длина лавы принята 200 м. Для работы добычного комплекса в верхней части лавы через каждые 2 цикла в смену образуется ниша длиной до 57 м. При такой работе шахта добывает 450 тыс. т/год по себестоимости горной массы 298,47 руб/т, при ее зольности 26,3 % и отпускной цене 311,45 руб/т. При этом должно быть пройдено 3,87 км выработок, в т.ч. 2,15 км вскрывающих и подготовительных. Порода от проходки выработок полностью идет в уголь. В связи с этим, в частности, при проходке транспортного штрека, горная масса выдается с зольностью 55 %.
Шахта работает рентабельно. Однако применяемая технологическая схема подготовки и отработки уклонных выемочных полей, например, в условиях отработки лавы № 04 на горизонте штрека № 04 при среднем водопритоке 60 м3/час имеет вполне определенные недостатки, особенно при увеличении во-допритоков до 200 м3/час в местах пересечения горными выработками трещин, соединяющих несколько
водоносных горизонтов. Большие трудности возникают из-за водообильности при проходке транспортного штрека, длина которого достигает 2,5 км. Из-за водообильности снижаются темпы проходки и увеличиваются затраты на проходку (фактические затраты при сечении штрека 14,5 м2 составляют 1116 руб/м3 горной массы). При проходке уклона такого же сечения себестоимость проходки составляет 976 руб/м3. Обводненность транспортного штрека и вероятные увеличенные притоки воды при пересечении геологических трещин очистными работами могут серьезно сдерживать интенсивность отработки выемочного поля и рост производственной мощности шахты. Кроме этого интенсивность очистных работ при существующей технологии отработки выемочного поля ограничивается из-за необходимости останавливать работу добычного комплекса для создания в верхней части лавы ниш для перевода комбайна на новые ленты. Эти ниши длиной 5-7 м образуются ежесменно весьма трудоемким способом с большим объемом выполнения работ вручную.
Главное направление совершенствования технологии подготовки и очистной выемки для ликвидации недостатков применяемой технологической схемы - это создание условий независимой работы очистного забоя от состояния транспортного штрека, а также от работ по проходке подготовительных выработок и ниш. Для исключения влияния водопри-токов на интенсивность проходки транспортного штрека и очистных работ в лаве, а также для повышения нагрузки на лаву путем ликвидации трудоемких работ по образованию ниш в верхней части лавы может быть применена технологическая схема подготовки и отработки уклонных выемочных полей, при которой параллельно с проходкой транспортного штрека, параллельно ему, с некоторым опережением и обязательно с уклоном для удаления из забоев воды по углю проходится камера, ширина которой равна длине ниши в верхней части лавы достаточной для разворота на новую ленту). Эта камера может быть отработана механизированным способом, например, с применением комбайна. При отработке следующего (нижнего) выемочного поля она может служить в качестве ниш без обычных остановок добычного комплекса, что позволит увеличить нагрузку на лаву в период очистных работ и затраты на подготовительно-нарезные работы. Благодаря этому может быть значительно ускорены работы как по подготовке запасов, так и по очистной выемке производственная мощность шахты может быть увеличена при соответствующем снижении себестоимости добычи как за счет прямых удельных затрат на проходческие и очистные работы, так и за счет снижения удельных условно-постоянных затрат.
Однако при работе одной лавы и наличии одного добычного технологического комплекса после отработки одного выемочного поля для ремонта этого
комплекса и перемонтажа (передислокации) его на новую лаву придется прекращать добычу из лавы в течение довольно большого периода времени. По расчетам института "Ростовгипрошахт" это время составит 4 месяца. При этом убытки составят более 40 млн руб., а потери добычи 160 тыс. т. Чтобы сократить это время, целесообразно следующее выемочное поле подготовить вариантом технологической схемы, в котором ниже транспортного штрека проходятся две параллельных камеры, одна из которых должна служить в качестве склада породы от проходки штрека, а вторая - вместо ниш. При этом для ускорения выемочное поле целесообразно подготавливать и отрабатывать прямым ходом - сразу от вскрывающей выработки (уклона). В период перемонтажа добычного комплекса при применении данного варианта технологической схемы шахта будет добывать дополнительно около 80 тыс. т в месяц высококачественного угля (с минимальной зольностью). Однако более эффективным мероприятием может быть приобретение второго добычного технологического комплекса, подготовка его рабочего состояния ко времени окончания отработки действующей лавы № 02 и ввод в эксплуатацию еще одной лавы. Если при этом в новой лаве применить новую технологическую схему подготовки и отработки, то в период перемонтажа добычного комплекса из лавы № 02 на новую лаву будет достигнуто не снижение, а увеличение добычи. А в период одновременной работы двух лав производственная мощность шахты увеличится до 945 тыс. т/год (450 тыс. т/год в одной лаве по старой технологии и 495 тыс. т/год по новой). При этом себестоимость добычи при доле условно-постоянных затрат, равной ф = 0,6 уменьшится с 298,47 руб/т до
298
1 - 0,61 1 -
450
945
= 204,3 руб/т.
В качестве комплексного критерия оценки эффективности любого варианта разработки может быть принята сумма дисконтированной прибыли за какой-то расчетный период работы шахты, например, за год или период отработки выемочного поля, этажа или группы этажей, с учетом разновременности капитальных и эксплуатационных затрат, сроков проходки подготовительных выработок с учетом банковского процента за кредиты, необходимые для выполнения капитальных работ, а также с учетом полноты использования недр и качества добываемого при обычно применяющихся порядках отработки выемочных полей и этажей прямым или обратным ходом, оценки может быть представлен в следующем виде, (руб):
^ Р / \ / *с
X ПрЛ = Х А4( - сд )(1 + Е)Р-1 -XК4(1 + Бк) ,
1=1 1=1 / 1=1
где tp - расчетный срок сравнительной оценки вариантов, лет; К - капиталовложения, необходимые для выполнения работ по подготовке запасов, для приобретения оборудования, его перемонтажа на новую лаву в ^й год, руб; Прг - прибыль в ^м году оцениваемого периода, руб/год; Аt - производственная мощность угольной шахты при той или иной технологической схеме подготовки и отработки выемочного поля, этажа или группы этажей в ^м году,
т/год; цд и сд - извлекаемая ценность добываемого угля и затраты на его добычу и переработку в ^м году, руб/т; Е - коэффициент дисконтирования затрат и прибыли во времени, доли ед.; Ек - коэффициент, учитывающий величину процентной ставки за кредиты для приобретения оборудования, проходки подготовительных и нарезных выработок до начала очистных работ в новой лаве; ^ - срок проведения выработок для подготовки запасов новых выемочных полей (или этажей), приобретения оборудования и его монтаж, лет. В зависимости от того, с позиции какого уровня иерархии осуществляется оценка, входящие в эту формулу показатели цд и сд , а следовательно и результаты расчета, будут различными.
Если расчет ведется на уровне шахты, которая продает добываемый уголь (горную массу) без обогащения по какой-то цене, то извлекаемая ценность будет равна цене угля, а эксплуатационные затраты будут равны себестоимости добычи, и они определятся по формулам (руб/т):
Цд = Цдб ±Х- 1 ) = ТГ77( + А + А)+А4,
1=1
где цдб - отпускная цена добытого угля какого-то базового качества, руб/т; т - число показателей качества угля, от которых зависит его отпускная цена; Ц - величина доплаты или штрафа за отклонение ]-го качества от базовой величины, руб/%; а^ и а<ф - показатели ]-го качества угля, базового и фактического, %; П и Р - потери и разубоживание угля, доли ед.; А1, А2, А3 - затраты на погашение геологоразведочных работ, на амортизацию основных фондов, на горно-подготовительные работы, отнесенные на 1 т погашенных балансовых запасов угля, руб/т; А4 - затраты на последующие процессы добычи, руб/т добытой горной массы.
Если расчет ведется с учетом стадии обогащения угля, то формулы для определения извлекаемой ценности и затраты на добычу и переработку будут иметь вид (руб/т):
Цд.
:Хт 01 1=1
1 - Р
Дб1
1=1
'Му мбу
мфу
( + А 2 + А3 ) + А 4 + А 5
ди 1 - П
где п - число фракций крупности реализуемого угля; цдб1 - отпускная цена ¡-й фракции угля какого-то базового качества, руб/т; уо - выход ¡-ой фракции крупности в общей добыче угля после переработки, включая шлам, доли ед.; Ацм^ - величина доплаты или штрафа за отклонение ]-го качества в ¡-й фракции от базового, руб/%; т- число показателей качества угля, определяющих его отпускную цену; амб^ и ам(эд -показатель ¡-го качества в ]-й фракции угля базового качества и фактического, %; А5 - затраты на транспортирование добытого угля до обогатительной фабрики и обогащение, руб/т.
Если расчет осуществляется с учетом не только добычи и обогащения, но и с учетом процессов дальнейшей переработки угля, например, до получения электроэнергии, то извлекаемая ценность угля и затраты на добычу и переработку определятся по формулам (руб/т):
с
д
с
Цдэ = У э
1 - Р 1 - П
•Цэ =1000Ту
• Цэ / Тут
•У у
= То •У 1 - Р
1 - П
( + А 2 + А 3) + А 4 + А 5,
• Цэ = 1000•уо • ту • Цэ /Тут •Уут, (А1 + А 2 + А3 )+ А 4 + А 5 + У о • А6
где уэ - выход электроэнергии при сжигании 1 т добытого угля, квт-ч/т; у'э - выход электроэнергии при сжигании 1 т обогащенного угля, квт-ч/т; А6 - затраты на сжигание 1 т добытого угля на электростанции, руб/т; уо - выход товарного угля при обогащении, доли ед.; А'6 - затраты на сжигание 1 т обогащенного угля на электростанции, руб/т; уо - выход товарного угля после обогащения, доли ед.; Ту - теплота сгорания угля без обогащения, квт-ч/кг; уут - удельный расход условного топлива на производство электроэнергии, кг/квтч, уут = 0,320 кг/кВт-ч. Т'у - теплота сгорания обогащенного угля, квт-ч/кг; 1000 - переводной коэффициент т в кг; Тут - теплота сгорания тонны условного топлива, Тут = 7000 ккал/кг.
В зависимости от уровня решения задачи (с учетом какой стадии переработки угля) эффективность увеличения производственной мощности шахты будет разной. Если задача решается с позиции интересов шахты, тогда товарной продукцией является добытый уголь (горная масса). Эффективность работы шахты при базовом варианте ее производственной мощности Аб = 450000 т/год и других показателях: ц,б = 311 руб/т, сдб = 298 руб/т, может быть оценена по сумме годовой прибыли, как Прб = 450000(411-298) = 5850000 руб/год.
При новом варианте увеличенной производственной мощности шахты (при одновременной работе двух лав) и применении технологии добычи с оставлением породы от проходки выработок в шахте, при которой потребуется дополнительно купить новый очистной технологический комбайновый комплекс и подготовить еще одну лаву. При этом варианте не только увеличится годовая добыча до 900 тыс. т/год, но и повысится качество добываемого угля ( на 5 % снизится его зольность), а также уменьшатся удельные эксплуатационные затраты. При этом А = =900000 т/год,
цд=
3111 1 +
5 • 2,5 100
= 350 руб / т.
Себестоимость добычи при новом варианте может быть определена с учетом изменения (снижения) прямых затрат на проходку транспортного штрека в более благоприятных условиях и на проходку по углю механизированным способом по сравнению с проходкой ниш такого же объема вручную, а также с учетом возможного увеличения нагрузки на лаву за счет уменьшения времени простоев добычного технологического комплекса при ликвидации процесса образования в верхней части лавы ниш и более надежной работы транспортного штрека может быть определена по формуле (руб/т)
0д =(сдб "Асдб) 1 -ф!1 -^
где Асдб - снижение прямых затрат на проходку штрека и добычу угля в лаве за счет уменьшения простоев технологического комплекса по сравнению с базовым вариантом, руб/т горной массы; ф - доля условнопостоянных затрат в себестоимости добычи при базовом варианте, доли ед.
Если Асдб = 8 руб/т, то себестоимость добычи при новом варианте разработки составит
сд =(298-8) 1 -0,б(1 -Ц50) = 210(1 -0,6• 0,5) = 203руб/т Г
одовая прибыль составит: Прг = 900000(350--203) = =900000147 = 13230000 руб/год, т.е. в 2,26 раза больше, чем при базовом варианте.
Однако для получения этой прибыли необходимо затратить в течение года капитальные средства на проходку выработок подготовки-нарезки новой лавы, на приобретение оборудования транспортного штрека, а также на приобретение и монтаж во второй лаве нового технологического комплекса, что будет стоить примерно 82 млн руб, а с учетом годовой процентной ставки на кредит 28 % составит 104,960 млн руб/год. За первый же следующий после реконструкции год эксплуатации эти капитальные затраты окупятся поскольку годовая прибыль будет равна
Прг = А((д - сд)- Xк( + Ек) = 900000- (350 - 203)- 86000000 • (1 + 0,28) =
¡ = 1
= 132300000 -104960000 = 27340000 руб / год,
т.е.капиталовложения окупятся за0,62 года.
Если рассматривать эффективность увеличения производственной мощности шахты с учетом стадии обогащения, при реализации товарного угля за рубеж по цене 50 долл/т, то годовая прибыль будет равна:
а) при базовом варианте, когда цдб = уцк = 0,7825030 руб/т, а затраты сдб = 298+52 руб/т. Пргб = 450000(1173-350) = 37035000 руб/год.
б) при увеличенной производственной мощности шахты Прг = 900000[0,8305030-(203+52)] = 900000990 = 891000000 руб/т, т.е. в 2,4 раза больше, чем при базовом варианте. С позиции интересов комплекса шахта - обогатительная фабрика капиталовложения окупятся в течение двух месяцев первого года эксплуатации.
Если эффективность определять с позиции интересов комплекса шахта-ТЭЦ, то при продаже электроэнергии на внутреннем рынке годовую прибыль можно определить так:
а) при базовом варианте
П б = 450000' (1000 •7600 •0,65 - 600 ргб ( 7000 • 0,32
= 450000. (2205 - 600) = 72200000 руб / год
б) при новом варианте
П = 900000- (1000 •8100 •0,65 - 5501 =
Пргб 900000 ( 7000 • 0,32 550)
= 900000. (2400 - 550) = 900000 • 1256 = 16200000000руб / год
позиции интересов комплекса шахта-ТЭЦ капиталовложения в реконструкцию шахты для увеличения ее производственной мощности вдвое окупятся в течение одного месяца, если даже капитальные средства будут получены в кредит под 28 % годовых.
дэ
Ц
доэ
с
дэ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Шестаков В.А., Шмаленюк А.П, Шмаленюк А.А. - Южно-Российский государственный технический университет.
