Моделирование затрат на поддержание выработок

В понятие затрат на поддержание входят расходы на ремонт выработки с целью содержания ее в рабочем состоянии в течение всего срока службы.

По условиям поддержания и методам определения затрат все горные выработки подразделяют на следующие группы:

― по типу выработок: горизонтальные, наклонные и вертикальные;

― по характеру изменения длины: выработки постоянной длины; с непрерывно изменяющейся длиной; с длиной, изменяющейся равными участками;

― по условиям поддержания: поддерживаемые в массиве или в выработанном пространстве и неподверженные влиянию очистных работ; поддерживаемые в разных условиях (в массиве и в выработанном пространстве) и подверженные влиянию очистных работ;

― по расположению относительно пласта: пластовые и полевые;

― по оказываемому влиянию соседних разрабатываемых пластов: испытывающие влияние надработки или подработки; не испытывающие этого влияния;

― по паспортному сечению: выработки, пройденные минимально необходимым сечением; пройденные заранее завышенным сечением по отношению к минимально необходимому. В первом случае нарушение паспортного сечения вызывает необходимость ремонта выработки, во втором — такого ремонта в течение всего срока службы выработки производить не требуется.

Для всех выработок, не подверженных влиянию очистных работ, затраты на поддержание определяются по формулам

― при постоянной длине в течение всего срока службы выработки:

― при непрерывно изменяющейся длине в процессе поддержания или проведения:

(15.10)

где r – стоимость поддержания 1 м выработки в год, грн.; l – длина всей выработки, м; l_ср – средняя длина поддержания выработки, м; t – время поддержания выработки, лет.

Для выработок, изменяющих свою длину равными участками (бремсберг, уклон), затраты на поддержание определяются путем суммирования затрат на отдельных участках. Алгоритм составления моделей затрат для таких выработок приводится ниже.

Наибольшие трудности при определении затрат на поддержание выработок представляет определение величины r, которая зависит от влияния большого числа геологических и технологических факторов. Для облегчения усвоения этого вопроса рассмотрим наиболее общий случай поддержания транспортного штрека при сплошной системе разработки (рис. 15.2).

Рисунок 15.2 – К моделированию затрат на поддержание выработки, подверженной влиянию очистных работ

а – кривая скоростей смещения боковых пород в выработке;
б – кривая суммарных смещений боковых пород по длине выработки

Как видно из рис. 15.2, прослеживаются четыре зоны, характерные в отношении условий поддержания выемочного штрека:

― в массиве угля (зона 1);

― временного опорного давления впереди лавы (зона 2);

― неустановившегося горного давления позади очисного забоя (зона 3);

― установившегося горного давления (зона 4).

По характеру кривой абсолютных смещений пород в выработке (кривая б на рис. 15.2) видно, что наиболее интенсивные смещения происходят в зоне 3 и наименьшие — в зоне 1, не подверженной влиянию очистных работ. Понятно, что расходы на ремонт 1 м выработки в указанных зонах будут пропорциональны величине смещений пород в них (величины абсолютных смещений пород в зонах обозначені на рис. 15.2 символами h_i, где і – номер соответствующей зоны).

Затраты в зонах 2 и 3 — это одноразовые расходы на перекрепление выработки (замена деформированной крепи с выпуском породы, замена стяжек и т.д.) в зонах интенсивного влияния очистных работ. Они не связаны с фактором времени в отличие от зон 1 и 4, в которых затраты на поддержание (замена отдельных деформированных рам, поддирка почвы и др.) пропорциональны сроку службы выработки в этих зонах.

При этом затраты на поддержание выработки в зонах 1 и 4 имеют размерность грн./м×год, а в зонах 2 и 3 — грн./м

Формулы для определения стоимости поддержания 1 м выработки в каждой зоне и факторы, влияющие на ее величину, приведены в табл. 15.1. Некоторые из этих факторов являются общими для всех зон, другие проявляются только в отдельных зонах.

Таблица 15.1 – Формулы для определения стоимости поддержания выработки

В формулах (15.11)–(15.14) используются следующие условные обозначения:

r₁ – стоимость поддержания 1 м выработки в год в массиве угля или пород, грн.;

r₂ – стоимость поддержания 1 м выработки в зоне временного опорного давления впереди лавы за время нахождения в этой зоне, грн.;

r₃ – стоимость поддержания 1 м выработки в зоне неустановившегося горного давления позади лавы за время нахождения в этой зоне, грн.;

r₄– стоимость поддержания 1 м выработки в год в выработанном пространстве в зоне установившегося горного давления, грн.;

r⁰₁, r⁰₂, r⁰₃ и r⁰₄ – стоимость поддержания 1 м³ выработки в свету крепи соответственно в зонах 1, 2, 3 и 4, грн.;

F – площадь поперечного сечения выработки в свету крепи после осадки, м²;

k_1н, k_2н, k_3ни k_4н– коэффициенты, учитывающие влияние глубины разработки на стоимость поддержания выработки соответственно в зонах 1, 2, 3 и 4;

k_у – коэффициент, учитывающий влияние устойчивости окружающих выработку пород на стоимость поддержания;

k_1кр, k_2кр, k_3кри k_4кр– коэффициент, учитывающий влияние вида крепи на стоимость поддержания выработки в соответствующей зоне;

k_m – коэффициент, учитывающий влияние мощности пласта;

k_v – коэффициент, учитывающий влияние скорости подвигания очистных работ на стоимость поддержания пластовой выработки в зонах 2 и 3;

k_o – коэффициент, учитывающий влияние способа охраны выработки;

k_l – коэффициент, учитывающий влияние длины лавы на стоимость поддержания выработки, подверженной влиянию очистных работ, в зоне 3.

Все значения указанных стоимостных показателей поддержания выработок и поправочных коэффициентов приводятся в [1, 2].

Зная структуру затрат на поддержание 1 м выработки в различных горно-геологических и горнотехнических условиях и в каких зонах будет находиться выработка, а также характер изменения ее длины, можно составить модель затрат на поддержание любой выработки.

Рассмотрим наиболее характерные случаи.