Критерий определения границ открытых разработок

Выбор способа разработки месторождения и определение границ открытых разработок являются комплексной задачей. При выборе способа разработки в зависимости от условий залегания, мощности залежи полезного ископаемого и покрывающих пород в проектной практике могут встретиться четыре случая.
1. Целесообразность разработки всего месторождения открытым способом очевидна (например, мощные залежи на небольшой глубине от поверхности).
2. Целесообразность разработки всего месторождения подземным способом очевидна (например, маломощные залежи на большой глубине от поверхности).
3. Разработка всего месторождения возможна открытым или подземным способом (например, мощные залежи при большой мощности покрывающих пород).
4. Возможна комбинированная разработка месторождения: верхняя часть, как правило, разрабатывается открытым способом, а глубинная — подземным (например, крутые залежи, выходящие близко к поверхности и распространяющиеся на большую глубину, а также горизонтальные и пологие залежи, покрытые небольшой толщей наносов в долине и мощной толщей пород в нагорной части).
В первом, втором и третьем случаях вопрос о разграничении способов разработки отсутствует. Однако при оконтуривании карьерных полей (и участков) для первого и третьего случаев необходимо определять граничные коэффициенты вскрыши. В четвертом случае должны быть установлены границы между открытыми и подземными работами. При этом первая часть сводится к определению очередности разработки месторождения открытым и подземным способами.
После установления экономической целесообразности разработки месторождения можно приступать к определению границ между открытыми и подземными работами. Согласно общепринятой в проектной практике методике определения границ открытых разработок вначале устанавливается конечная глубина карьера, а затем по полученному ее значению отстраивается конечный контур карьера на поверхности. Это обусловливает сложность определения границ открытых работ в целом, так как точное установление горнотехнических и экономических факторов, необходимых для определения оптимальной конечной глубины карьера, возможно лишь при условии заранее установленных границ открытых горных работ.
Одним из основных критериев рациональной разработки месторождения открытым способом является коэффициент вскрыши. Пользуются следующими коэффициентами вскрыши: средний, геологический, контурный, эксплуатационный (текущий), среднеэксплуатационный, граничный.
Наибольшее применение в практике проектирования карьеров получили методы определения конечной глубины карьера, основанные на сравнении граничного и контурного коэффициентов вскрыши.
Основным критерием при определении границ открытых разработок является граничный коэффициент вскрыши. С момента опубликования первых работ и по настоящее время методы определения граничного коэффициента вскрыши развивались в направлении усложнения формул, что было вызвано учетом все большего числа факторов, влияющих на границы открытых разработок. Существуют следующие методы определения граничного коэффициента вскрыши.
1. Граничный коэффициент вскрыши определяется из условия равенства неизменной с глубиной разработки себестоимости полезного ископаемого при открытом и подземном способах. Формула для определения граничного коэффициента вскрыши, м3/м3, имеет вид

где Спод — себестоимость полезного ископаемого при подземном способе, руб/м3; Cот — себестоимость полезного ископаемого при открытом способе без учета затрат на производство вскрышных работ, руб/м3; Свск — затраты на производство вскрышных работ, руб/м3.
Часто не представляется возможным установить значение Спод для данных условий (например, месторождение целесообразно разрабатывать только открытым способом). В таких случаях рекомендуется устанавливать допустимую себестоимость полезного ископаемого на основе оптовой государственной цены на полезное ископаемое или на продукты его переработки.
Использование формулы (5.12) приводит, как правило, к необоснованному уменьшению области применения открытого способа разработки. Поэтому формулу (5.12) целесообразно применять в простых условиях и для ориентировочных расчетов.
2. Граничный коэффициент вскрыши определяется из условия равенства изменяющейся с глубиной разработки себестоимости полезного ископаемого при открытом способе к неизменной себестоимости полезного ископаемого при подземном способе.
3. Граничный коэффициент вскрыши определяется из условия равенства суммарных эксплуатационных затрат на добычу полезного ископаемого открытым и подземным способами и его переработку.
4. Граничный коэффициент вскрыши определяется из условия равенства отдельной прибыли при разработке месторождения открытым и подземным способами. При этом формула для определения граничного коэффициента, м3/м3, учитывает различный уровень потерь и разубоживания полезного ископаемого при открытом и подземном способах разработки, т. е.

где Ци — отпускная цена на полезное ископаемое, руб/м3; кр.от и кр.под — коэффициент разубоживания полезного ископаемого соответственно при открытом и подземном способах разработки; kиз.от и kиз.под коэффициент извлечения полезного ископаемого соответственно при открытом и подземном способах разработки.
Для установления целесообразности повторной открытой разработки отдельных участков, отработанных ранее подземным способом, граничный коэффициент вскрыши, м3/м3, определяется по формуле

где п — число извлекаемых из руды компонентов; е, — содержание данного компонента в руде, %; kиз.к — суммарное извлечение данного компонента при обогащении и металлургической переработке, %; Цт — цена 1 т металла данного компонента, руб.; Gf — плотность руды, т/ м3; Cпер — затраты на обогащение руды, руб/т; kкон — выход концентрата данного компонента из руды, доли ед.; Cк і — затраты на металлургическую переработку концентрата данного компонента, руб/т.
Если месторождение или его часть не предполагается разрабатывать подземным способом, то вместо себестоимости полезного ископаемого при подземном способе принимают допустимую себестоимость полезного ископаемого на данном месторождении или фактическую себестоимость при подземном способе на другом месторождении с аналогичными условиями.
5. Граничный коэффициент вскрыши определяется из условия равенства неизменных с глубиной открытой разработки удельных суммарных эксплуатационных затрат на добычу и переработку полезного ископаемого и суммарной ценности извлекаемых из него компонентов (или ценности сравниваемого с ним полезного ископаемого).
6. Граничный коэффициент вскрыши определяется из условия равенства удельных затрат (изменяющихся с глубиной горных работ) при разработке месторождения открытым и подземным способами. Формула для определения граничного коэффициента, м3/м3, имеет вид

где Сп.пос — неизменные с глубиной разработки затраты (затраты на дробление, погрузку и др.) на добычу полезного ископаемого подземным способом, руб/м3; Cп.пер — затраты на водоотлив, вентиляцию и доставку полезного ископаемого из шахты на обогатительную фабрику, руб/м3; Cо.пос и Св.пос — неизменные с глубиной разработки затраты (затраты на рыхление, экскавацию, отвалообразование и др.), приходящиеся соответственно на единицу полезного ископаемого и вскрыши, руб/м3; Cтр.и — затраты на транспортирование полезного ископаемого, проветривание карьера и водоотлив, приходящиеся на единицу полезного ископаемого, руб/м3; Cтр.в — затраты на транспортирование вскрышных пород в отвалы, зависящие от глубины карьера и применяемого вида карьерного транспорта, руб/м3.
Если потери и разубоживание при открытом и подземном способах разработки могут существенно отличаться между собой, то это следует учитывать при определении граничного коэффициента вскрыши. Тогда формула (5.14) будет иметь вид

Для случаев, когда стоимостные показатели могут быть приняты независящими от глубины разработки, а потери и разубоживание полезного ископаемого при открытой и подземной разработке отличаются между собой незначительно, формула (5.16) упростится и примет вид формулы (5.12).
Многие проектные организации использовали методы 1—4 и 6 при проектировании железорудных, полиметаллических, серных и апатитовых карьеров.