CC BY
198
2004
УДК 622.02:531:538
Н.В. Соколова, А.Ю. Цветкова
РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ НЕГАБАРИТА ПРИ ОТРАБОТКЕ ГРАНИТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Семинар № 6
¥7* жегодное потребление природного
-М-^ камня в России составляет 3,4 -3,8 млн м3, а импорт облицовочных и архитектурных изделий - 0,8 - 1,1 млн м3. Практически весь добываемый природный камень используется на внутреннем российском рынке, потребность которого составляет до 5 мнл м3 и удовлетворяется на 80 - 90 %. Дефицит природного материала покрывается ввозом его из-за рубежа, что препятствует развитию отечественной добывающей промышленности. Балансом запасов природного облицовочного камня учтено 197 месторождений, в том числе гранитойдов -64, объем запасов которых составляет
140,9 млн м3. Из числа разведанных в настоящее время разрабатываются 94 месторождения. Наибольшее потребление облицовочного камня приходится на Москву - 30 - 35 %, 6 - 8 % -на долю Санкт-Петербурга, остальной объем распределяется между крупными промышленными районами Урала, Поволжья и Сибири [1].
Увеличение потребления природного камня Северо-Западным регионом России и особенно крупнейшим мегаполисом Санкт-Петербургом остро ставит вопрос об использовании местных природных материалов. В строительной индустрии стали шире использовать изделия из гранита. Трудно переоценить значение гранитов, гранито-гнейсов, габбро, кварцитов в архитектурном облике Петербурга и многих городов Ленинградской области. Обладая большой механической прочностью, они являются прекрасным материалом для различных строительных деталей и архитектурных изделий: цоколя, поребрика, ступеней облицовочных плит, постаментов, барельефов, памятников и т.п. Кроме того, граниты служат сырьем для производства прочного щебня, что и привело к более интенсивной разработке гранитных месторождений. Динамика добычи облицовочного камня по годам следующая: 2000 г. - 47,9 тыс. м3, 2001 г. - 54,6 тыс. м3, 2002 г. - 147,1 тыс. м3, а
строительных материалов: 2000 г. -
5480 тыс. м3, 2001 г. - 6366 тыс. м3, 2002 г. -12141 тыс. м3. Это, в свою очередь, потребовало совершенствования способов их добычи и переработки.
Добыча гранитов Ленинградской области ведется на территории Выборгского и Каменногорского районов, а также в окрестностях станции Кузнечное Приозерского района. Именно здесь сосредоточено основное количество месторождений, разведанных на блочный камень и для производства щебня.
Одним из сдерживающих факторов существующей технологии добычи и переработки гранита является необходимость вторичного дробления негабарита, поэтому важной задачей при отработке месторождений является создание безвзрывной технологии разрушения. Основой повышения эффективности их отработки являются новейшие высокотехнологическое оборудование и технологии. В настоящее время на карьерах Ленинградской области разрушение пород осуществляется в основном взрывным и механическим способами.
Обзор современного состояния вопроса разрушения скальных пород показывает, что широкий спектр методов разрушения пород, разработанный в настоящее время, чрезвычайно разнообразен как по способу воздействия на породу, так и по уровню техники и механизации. Анализ способов разрушения в горной промышленности и строительстве позволяет разделить их по типу применяемой энергии, характеру физических и механических процессов, происходящих в горной породе при их разрушении, на взрывной, механический, электрический и термический взрывной способы.
Электротермомеханические высокочастотные (ВЧ) технологии могут быть использованы на различных циклах добычи и переработки: при снижении прочности породы с последующей механической отработкой, при дроблении
Таблица 1
Тип Мощность, кВт Стоимость, долл.
НЛ-30-245 30 10800
НЛ-20-245 20 9982
НЛ-15-245 15 3060
НЛ-10-245 10 1350
негабарита и т.д. Существующие ВЧ-способы электротермического разрушения негабарита горных пород можно классифицировать на контактные (тепловой пробой), поле конденсатора, поле индуктора и сверхвысокочастотные (частотные). В настоящее время они находят все большее применение в различных технологических процессах добычи и отработки месторождений Ленинградской области, а некоторые методы находятся на стадии опытно-промышленных испытаний.
Один из основных вопросов при изучении процессов взаимодействия горных пород с электромагнитными полями является определение количественного соотношения между величиной поглощенной энергии и прочностными характеристиками породы. Разрушение горных пород ВЧ/СВЧ-полями основывается на процессе диэлектрического нагрева пород в результате поглощения ими энергии электромагнитных волн. Основные проблемы, возникающие при их изучении, сводятся к определению доли электромагнитной энергии, прошедшей от излучателя в породу, мощности тепловых источников, распределения температуры в породе, глубины проникновения поля в породу.
Использование энергии электромагнитных полей для разрушения скальных пород началось в 50-е годы под руководством Г.И. Бабат и А.В. Варзина (ВУГИ). Особенности применения ВЧ/СВЧ-нагрева в различных горнотехнологических процессах рассмотрены в работах А.В. Варзина, А.В. Нетушила, А.П. Образцова, Г.Я. Новика, Ю.И. Протасова, В.В. Ржевского, В.Б. Добрецова, Ю.М. Мисника, Ю.Н. Захарова, В.В. Долголаптева, Л.Б. Некрасова, Н.И. Рябеца, С.С. Красновско-го, М.Г. Зильбергшмидта, О.Б. Шонина и др. Исследования комбинированных способов разрушения пород с применением электромагнитных полей СВЧ проводятся как у нас в стране (ИГД им. А.А. Скочинского, ИГТМ УАН, ВиТР, СПГГИ, СО РАН), так и за рубежом (в США, Англии и т.д.). Фирмой Маккони разработаны более мощные СВЧ-установки на частоте 2,4 ГГц [2] (табл. 1).
Современное состояние проблемы дробления негабарита на гранитных карьерах Ленинградской области требует новых подходов к технологии разрушения, в связи с подготовкой
в Правительстве Ленинградской области Положения о запрещении проведения взрывных работ для дробления негабарита. Наиболее остро эта проблема стоит перед карьерами, добывающими камнеблоки из природного камня, где доля выхода негабарита достигает 40 %, а последовательность технологических операций не рассчитана на переработку такого количества некондиционного камня, что приводит к росту отвалов, сдерживает основное производство предприятия.
Для оценки экономической эффективности внедрения СВЧ-установки для дробления негабарита на гранитных карьерах Ленинградской области проведем сравнительный анализ взрывных работ (ВР), работы гидромолота (ГМ) и СВЧ-установки (СВЧ).
Из анализа взрывных работ на карьере "Кузнечное" следует, что доля взрывчатых материалов для негабарита составляет 37,3 % от всех затрат на материалы для взрывных работ на карьере. Г одовой объем негабарита на карьере составляет 60000 м3. Негабаритным считается кусок гранита с длиной ребра более
0,85 м.
Предлагается осуществлять дробление негабарита с помощью СВЧ-установки, собранной на базе двух блоков НЛ-30-245 мощностью в 60 кВт, с рабочей частотой 2375 МГц, при средней производительности установки 40 м3/ч. СВЧ-установка монтируется на тракторе ТТ-4. Питание осуществляется от дизель-электрического агрегата мощностью 80 кВт, размещенного на базовой машине. Управление установкой выполняется с выносного пульта, размещенного в кабине трактора.
Определим необходимое время работы
СВЧ-установки на карьере: т = ^ , где V -
Qч х к
годовой объем негабарита, Qч - часовая производительность СВЧ-установки, 40 м3/ч; к - коэффициент неравномерности работы, 0,8. Т=1875 маш.-час.
Продолжительность рабочей смены t=8 часов. Необходимое количество рабочих смен в году составит: п=ТМ =234 смен. Принимаем
следующий режим работы: 252 рабочих дня в год, количество смен в сутки - 1, продолжительность смены 8 часов плюс на перегон и текущее обслуживание и ремонт -18 смен в год. Характеристика СВЧ-установки, собранной на базе двух блоков НЛ-30-245
Номинальная мощность, кВт..............60
Потребляемая мощность, кВт.............90
Выходная мощность, кВт.................60
Рабочая частота, МГц...............2375
Тип излучателя - коробчатый рупор, возбуждаемый волноводно-щелевыми антеннами.
Стоимость СВЧ-установки, тыс. руб..681,2
Общие капитальные вложения составляют 1080 тыс. руб.
В настоящее время на гранитных карьерах для дробления негабарита применяют гидромолоты. Специально для разрушения гранитных валунов крепостью до 20 по шкале проф. М. М. Протодьяконова фирма Раммер разработала молот G90C/PRO. Для размещения молота используют одноковшовый гидравлический экскаватор типа «обратная лопата» на гусеничном ходу ЭО-5124.
Молот
Эксплуатационный вес, кг Энергия удара, Дж Темп удара, бар/мин.
Допустимый расход масла, л/мин.
Минимальное давление ходовой части, бар
Рабочее давление, бар
Часовая производительность, м3/ч
Цена гидромолота с ударным инструментом, тыс. руб.
Экскаватор Мощность двигателя, кВт Максимальная скорость передвижения, км/ч Длина рукояти, мм
Ср. расход дизельного топлива на 1 час работы экскаватора, л
Цена экскаватора и затраты на монтаж, тыс. руб.
Общие капитальные вложения составляют 1103 тыс. руб. Капитальные затраты будут осуществляться за счет накопленной прибыли, в т.ч. прибыли отчетного года. Направления получения эффекта - снижение себестоимости и повышение рентабельности продукции.
Время работы гидромолота на карьере 1973 маш.-часа. Продолжительность рабочей смены 8 часов, тогда количество рабочих смен в году составит 247 смен в год. Принимаем следующий режим работы: 252 рабочих дня в год, количество смен в сутки - 1; из
них на перегон и ремонт оборудования - 5 смен в год.
1. Расчет экономического эффекта от использования гидромолота (ГМ). В качестве критерия выбираем экономический эффект, определяемый величиной прироста чистого дохода. Экономия эксплуатационных затрат при отказе от дробления негабаритов методом накладных зарядов произойдет по следующим элементам затрат: экономия затрат по элементу "Материалы", исходя из анализа себестоимости, составит: 145400 кг аммонита №6 ЖВ по цене 12000 руб./т и 90780 шт. ЭДКЗ. Всего: 2017, тыс. руб. в год.
Эксплуатационные затраты на дробление негабарита гидромолотом: средний расход дизельного топлива при работе экскаватора -38 л в час. При принятом режиме работы расход составит 80640 л в год. Итого эксплуатационные затраты составят 483,8 тыс. руб.
Срок службы оборудования 8 лет. Принимаем годовую норму амортизации 12,5 % для экскаватора и для гидромолота. Годовые амортизационные отчисления составят
137,9 тыс. руб. Затраты на ет°с/га° ремонт и запчасти для экс-
6200 каватора - 7 % от стоимо-
320-640 сти (по данным завода-
210-310 изготовителя), или 41,4
210 руб. в год, для гидромоло-
140-150 та - 11 % от стоимости,
38 или 5620 руб. в год. Затра-
512 ты на ремонт составят 97,7
ЭО-5124
125
тыс. руб. в год. Общие го-2,4 довые эксплуатационные
2300 затраты равны 876,9 тыс.
38 руб. Годовой прирост при-
были от внедрения меро-591 приятия до налогообложения - 1306,7 тыс. руб.
Расчет интегрального экономического эффекта от внедрения гидромолота на карьере произведен в соответствии с Методическими рекомендациями по оценке инвестиционных проектов и их отбору для финансирования, утв. Госстроем РФ, и сведен в табл. 2.
Так как инвестиции осуществляются из собственных средств (нераспределенная прибыль отчетного года), то норма доходности: в = в + р1 + р2 + р3 + р4 , где в - безрисковая реальная ставка доходности на собственный инвестированный капитал, то есть норма доходности, свободная от риска. По
рекомендации Минфина РФ она принимается на уровне ставки LIBOR (London Interbank Offered Rate - ставка на европейских биржах и на Лондонском рынке) - 6% плюс 3 %, т.е. 9 % в год. Инвестиционный риск является комплексным и зависит от многих факторов. р1 - составляющая нормы доходности, связанная с целевым назначением инвестирования. Для ввода нового оборудования равно 5 %. Экономическим состоянием предприятия определяются: р2, р3, р4 - составляющие нормы доходности, связанные с рыночном положением, и р2 - составляющая нормы доходности, связанная с размером компании (определяется по численности), 2 % (1354 чел.); р3 - составляющая нормы доходности, связанная с уровнем монопольной власти, 4% (для рынка совершенной конкуренции); р4 - составляющая нормы доходности, связанная с сезонностью продукции, 2 %. Тогда е = 9 % + 5 % + 2 % + 4 % + 2 % = 22 %.
Таким образом, чистый дисконтированный доход, полученный от внедрения мероприятия, 2461 тыс. руб.>0 и индекс доходности 3,23>1, ВНД = 30 %>22 %, что свидетельствует о том, что использование гидромолота для дробления негабарита экономически эффективно.
2. Расчет экономического эффекта от внедрения СВЧ-установки на карьере "Кузнечное" относительно проведения взрывных работ. В качестве критерия выбираем экономический эффект, определяемый величиной прироста чистого дохода.
Экономия эксплуатационных затрат от дробления негабаритов СВЧ-установкой произойдет по следующим элементам затрат: экономия затрат по элементу "Материалы", исходя из анализа себестоимости, составит: 145400 кг аммонита №6 ЖВ по цене 12000 руб./т и 90780 шт. ЭДКЗ, всего 2017,1 тыс. руб. в год.
Расчет годовых эксплуатационных затрат по работе СВЧ-установки
Эксплуатационные затраты на дробление негабарита СВЧ-установкой состоят из следующих элементов: энергозатраты
234х80х8х0.35 = 52416 руб., где количество смен - 234, количество часов в смену - 8, себестоимость 1 кВт ч - 0,35 коп. по Ленинградской области.
Принимаем годовую норму амортизации
12,5 % для СВЧ-установки (срок службы
оборудования 8 лет). Годовые амортизационные отчисления составят 135 тыс. руб.
Затраты на ремонт и запчасти: для трактора -7 % от стоимости: 27,9 тыс. руб., для СВЧ-установки 11 % от стоимости составят
74,9 тыс. руб. Итого затрат на ремонт равны 177,7 тыс. руб. в год. Годовые эксплуатационные затраты - 522,7 тыс. руб.
Годовой прирост прибыли от внедрения СВЧ-установки для дробления негабарита по сравнению с взрывными работами составит 1661 руб., после налогообложения - 1079,6 тыс. руб.
3. Годовая экономия при дроблении негабарита СВЧ-установкой вместо гидромолота произойдет по следующим элементам: средний расход дизельного топлива при работе экскаватора - 38 л в час. При принятом режиме работы расход соста-
вит: 252 х 8 х 40 = 80640 л в год. Всего затраты на топливо: 483,8 тыс. руб.
Принимаем годовую норму амортизации
12.5 % для экскаватора и для гидромолота, тогда годовые амортизационные отчисления составят 137,9 тыс. руб. Затраты на ремонт и запчасти: для экскаватора - 7 % от стоимости (по данным завода-изготовителя) - 41,4 тыс. руб. в год, для гидромолота - 11 % от стоимости затраты на ремонт составят 56,3 тыс. руб. в год. Общие затраты на ремонт равны 97,7 тыс. руб. в год, тогда общие годовая экономия составит 876949,11 руб.
Эксплуатационные затраты на дробление негабарита СВЧ-установкой состоят из следующих элементов: энергозатраты.
234х80х8х0,35 = 56,5 тыс. руб., где количество смен - 234, количество часов в смену -8. Принимаем годовую норму амортизации
12.5 % для СВЧ-установки. Годовые амортизационные отчисления составят:
399х0,125+681х0,125 = 135 тыс. руб. Затраты на ремонт и запчасти: -для трактора - 7 % от стоимости: 27,9 тыс. руб. в год, для СВЧ-установки - 11 % от стоимости: 74,9 тыс. руб. в год. Затраты на ремонт составят 177,7 тыс. руб. в год. Общие годовые эксплуатационные затраты: 526,7 тыс. руб.
Годовой прирост прибыли от внедрения СВЧ-установки для дробления негабарита по сравнению с гидромолотом составит 350,2 тыс. руб.
Экономический эффект от использования различных способов разрушения негабарита на
Таблица 2
Расчетные показатели ГМ/ВР СВЧ/ВР СВЧ/Г М
Прирост годового чистого дохода, тыс. руб. 987,3 1214,6 362,6
Чистый дисконтированный доход, тыс. руб. 2461,0 3486,9 283,4
Индекс доходности инвестиций 3,23 4,22 1,26
Срок окупаемости инвестиций 2,5 2,1 6,3
гранитных карьерах Ленинградской области представлен в табл. 2.
Анализ экономической эффективности внедрения на гранитном карьере гидромолота (ГМ) и СВЧ-технологии дробления негабарита относительно проведения взрывных работ (ВР) (табл. 2) показал:
- прирост годового чистого дохода от внедрения на карьере СВЧ-установки для дробления негабарита вместо проведения взрывных работ составит 1215 тыс. руб. Чистый дисконтированный доход за 8 лет положительный и равен 3487 тыс. руб. Индекс доходности инвестиций больше 1 и составляет 4,22. Следовательно, внедрение данной установки экономически целесообразно;
- прирост годового чистого дохода от внедрения СВЧ-установки вместо гидромолота составит 363 тыс. руб. Чистый дисконтированный доход за 8 лет положительный и
составит 283 тыс. руб. Индекс доходности инвестиций больше 1 и составляет 1,26. Следовательно, внедрение данной установки вместо гидромолота также экономически целесообразно;
- преимуществом от внедрения СВЧ-установки на гранитных карьерах Ленинградской области является отсутствие звуковой волны, сейсмического эффекта и разлета кусков при раскалывании гранита.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Карасев Ю.Г., Сычев Ю.И. Природный камень России: сырьевая база, перерабатывающие мощности, рынок сбыта. // Горный журнал. №10. 2003.
2. Семенов А.С. и др. СВЧ-энергия и ее применение. Саратов: СГУ, 1999.
