7. Określenie wartości terenu w kontekście lokalizacji zwałowiska zewnętrznego
7.7. Określenie kosztów transportu nadkładu na zwałowisko
100% ł (18)
gdzie:
Wkp – wskaźnik narzutu kosztów pośrednich [%].
Ostatnim elementem określenia ceny jednostkowej jest zysk kalkulacyjny. Uwzględniany w cenie robót nie jest przeznaczony na pokrycie ponoszonych przez wykonawcę nakładów związanych z wykonywaniem robót, lecz stanowi założoną w cenie nadwyżkę przychodów pieniężnych nad kosztami. Obliczany jest on według wzoru:
∙
100% ł (19)
gdzie:
Wnz – wskaźnik narzutu zysku [%].
7.7. Określenie kosztów transportu nadkładu na zwałowisko
W przypadku lokalizacji zwałowiska zewnętrznego należy rozpatrzyć koszt transportu nadkładu do danego bloku obliczeniowego.
W opracowaniach krajowych [5], [41], [49] i zagranicznych [25] zgodnie przyjmuje się, że przenośniki taśmowe pochłaniają ok. 20% kosztów utrzymania ruchu kopalni oraz konsumują ok. 40% energii elektrycznej zużywanej przez kopalnię. Uwzględniając prognozowaną dla przyszłej Kopalni „Legnica Zachód” strukturę wszystkich kosztów eksploatacji [16] otrzymać można średni udział kosztów transportu taśmowego w nowoczesnych kopalniach z systemem KTZ w wysokości ok. 18% ogólnych kosztów eksploatacji, z których niemal 33% (ok. 5,5% całości) stanowią koszty energii napędu przenośników [41].
W celu weryfikacji tych założeń przeanalizowano strukturę kosztów rodzajowych transportu przenośnikowego w KWB Konin w Kleczewie S.A. w latach 2007-2010. Udział kosztów energii w całkowitych kosztach transportu dla całej kopalni kształtował się na poziomie 32,3-33,6%.
Wydzia
ł Górnictwa
i Geoin
żynierii
AGH
Na rysunku 17 przedstawiono przykładową strukturę kosztów energii w całkowitych kosztach transportu z podziałem na poszczególne odkrywki kopalni jak również uśredniony wynik dla całej kopalni.
Rys. 17. Udział kosztów energii w całkowitych kosztach transportu przenośnikowego w KWB Konin w Kleczewie S.A. w 2009 r.
Koszty przedstawiono w rozbiciu na pierwszą (I-VI) i drugą (VI-XII) połowę roku oraz dla całego roku dla trzech odkrywek: „Drzewce”, „Jóźwin” i „Kazimierz”. Można zauważyć, że udział ten w każdym przypadku jest większy w drugiej części roku i może dochodzić nawet do 38%. Natomiast średnioroczny udział wyniósł 33,2% i kształtował się na podobnym poziomie w pozostałych latach objętych analizą. Zbliżone wyniki uzyskano także w Kopalni „Bełchatów” i „Turów”. Jedynie w Kopalni „Adamów” udział kosztów energii w kosztach transportu przenośnikami nadkładowymi wyniósł ok. 45%, co związane jest ze stosowaniem starszych generacji przenośników taśmowych, charakteryzujących się większym zużyciem jednostkowym energii oraz znacznym zamortyzowaniem się ich jako środków trwałych. Udział kosztów amortyzacji w całkowitych kosztach transportu przenośnikowego w tej kopalni stanowił tylko 7%.
W celu identyfikacji kosztu odstawy urobku przenośnikami należy więc oszacować energię potrzebną na przetransportowanie określonej ilości mas nadkładowych na
32% 38% 35% 28% 38% 34% 34% 29% 31% 29% 36% 33% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40%
I‐VI VI‐XII I‐XII
O/Drzewce O/Jóźwin O/Kazimierz Kopalnia
Wydzia
ł Górnictwa
i Geoin
żynierii
jednostkowego kosztu odstawy urobku przenośnikami (JKOP) z punktu o współrzędnych przestrzennych (x,y,z) za pomocą następującego wzoru:
, , ∙ , , ∙ , , ∙ ∙ ł⁄ (20)
gdzie:
JKOP – jednostkowy koszt odstawy urobku przenośnikami [zł/m3],
JEH - jednostkowe zużycie energii transportu poziomego ∙ / ∙ ,
JEV - jednostkowe zużycie energii podnoszenia urobku ∙ / ∙ ,
L(x,y,z) - długość drogi odstawy urobku z punktu (x,y,z) w poziomie [m], H(x,y,z) - wysokość podnoszenia urobku z punktu (x,y,z) na powierzchnię [m], CE - średnia cena energii [zł/KW·h],
uE - mnożnik kosztów energii do wyznaczania kosztów transportu.
Biorąc pod uwagę, że analizowany teren pod lokalizację zwałowiska zewnętrznego na odkrywce „Tomisławice” był równinny (różnica rzędnych wysokościowych nie wynosiła więcej niż ± 5 m) w analizie nie było potrzeby uwzględniania podnoszenia urobku. Poza tym w przyjętej technologii budowy zwałowiska zewnętrznego polegającej na zwałowaniu podsięsypnym pierwszego piętra zwałowego urobek transportowany przenośnikiem taśmowym do zwałowarki musi być i tak podniesiony na wysokość tego piętra na pochylni transportowej na zwałowisku. Stąd nie ma konieczności uwzględnienia podnoszenia urobku w tych analizach.
W związku z tym przyjęto następującą metodologię określenia jednostkowego kosztu odstawy przenośnikami:
′ , ∙ ∙ , ∙ ∙ ł⁄ (21)
gdzie:
JKOP’ – jednostkowy koszt odstawy urobku przenośnikami na zwałowisko zewnętrzne
[zł/m],
VB – objętość nadkładu przypadająca na pole obliczeniowe [m3],
JEH - jednostkowe zużycie energii transportu poziomego ∙ / ∙ ,
L(x,y) - długość drogi odstawy urobku od początku pochylni transportowej we wkopie
udostępniającym do centroidy pola obliczeniowego [m] ,
CE - średnia cena energii [zł/KW·h],
uE - mnożnik kosztów energii do wyznaczania kosztów transportu.
Wydzia
ł Górnictwa
i Geoin
żynierii
Z uwagi na stosunkowo małe generalne nachylenie zboczy zwałowisk zewnętrznych, uwzględniające także wymogi jego przyszłej rekultywacji, do obliczenia objętości nadkładu przypadającej na dane pole obliczeniowe (VB) należy uwzględnić średnią wysokość zwałowiska obliczoną według:
ś (22)
gdzie:
hśr – średnia wysokość zwałowiska zewnętrznego [m],
Vz – docelowa objętość zwałowiska zewnętrznego [m3],
Pp – pole podstawy zwałowiska zewnętrznego [m2].
W związku z tym objętość nadkładu przypadająca na pole obliczeniowe wyniesie:
∙ ś (23)
gdzie:
a – długość boku pola obliczeniowego.
Natomiast jednostkowe zużycie energii wyrażone w [KW·h/(m3·m)] można określić na podstawie wyników obliczeń oporów ruchu i potrzebnej mocy napędu stosowanych przenośników nadkładowych.
W obliczeniach przenośników taśmowych obowiązuje podział na następujące grupy oporów ruchu [89]:
opory skupione – występujące tylko w określonych miejscach przenośnika, takich jak stacja czołowa, napędowa, zwrotna napinająca lub załadowcza, opory rozłożone wzdłuż trasy przenośnika (zwane oporami głównymi) - opory
przemieszczania taśmy po zestawach krążnikowych,
opory podnoszenia urobku oraz taśmy występujące na nachylonych odcinkach trasy (opory związane z koniecznością pokonania składowych od sił grawitacji).
W przenośniku pracującym na trasie biegnącej poziomo występują więc tylko opory skupione i opory główne. Dodatkowo przy wymiarowaniu mocy napędu przenośników
Wydzia
ł Górnictwa
i Geoin
żynierii
Tab. 13. Straty energii i mocy oraz opory ruchu podczas pracy ustalonej przenośników taśmowych [4] Opory główne występujące wzdłuż przenośnika
- opory obracania krążników wywołane ułożyskowaniem, uszczelnieniem i smarem, - opory obracania krążnika wywołane różnego typu skośną nieosiowością,
- opory wgniatania taśmy, - opory falowania urobku.
Opory nachylenia
- spowodowane podnoszeniem urobku (dodatnie), - spowodowane opuszczaniem urobku (ujemne).
Opory skupione
- opór zginania taśmy na bębnach,
- opory w łożyskach i uszczelnieniach bębnów,
- opory tarcia i skrobania powodowane urządzeniami do czyszczenia taśmy, - opory tarcia urobku o listwy boczne w miejscu załadunku,
- opory bezwładności przyspieszonego urobku w miejscu załadunku.
Opory dodatkowe występujące lokalnie w zależności od przenośnika
- opory prowadzenia taśmy na krążnikach z wyprzedzeniem,
- opory wywołane przeładunkiem urobku na bębnach napędowych pośrednich, - opory odwracania taśmy,
- opory zgarniaka urobku,
- opory tarcia i bezwładności w pośrednich punktach załadowczych urobku na taśmę.
Straty energii i mocy w napędach
- straty energii w silniach elektrycznych, - straty mocy w przekładniach zębatych, - straty mocy w sprzęgłach hydrodynamicznych, - straty energii i mocy w czasie rozruchu.
Prawidłowe określenie oporów ruchu, występujących w czasie pracy ustalonej przenośnika taśmowego, wymaga szczegółowej znajomości wyników badań oporów jednostkowych, a zwłaszcza oporów obracania krążników i oporów tarcia tocznego przy wgniataniu taśmy w krążniki nośne [90].
Rozkład oporów ruchu w przykładowym poziomym przenośniku taśmowym o długości około 1 km przedstawiono na rysunku 18.
Wydzia
ł Górnictwa
i Geoin
żynierii
Rys. 18. Rozdział oporów ruchu w poziomym przenośniku taśmowym o długości 1 km [3]
Jak widać na rysunku 18 ponad 59% oporów ruchu to opory wgniatania taśmy, następnie ok. 20% to opór falowania urobku, a 11% to opory skupione.
Do określenia jednostkowego zużycia energii transportu poziomego przy odstawie nadkładu na zwałowisko zewnętrzne przyjęto parametry przewidywanego w Założeniach
Techniczno-Ekonomicznych [102] przenośnika zwałowego. Do analizy przyjęto
następujące parametry: szerokość taśmy 1,8 m, prędkość 5,75 m/s, wydajność teoretyczną 11 800 Mg/h, gęstość nadkładu 1,6 Mg/m3 taśmę St3150, przegubowe zestawy krążnikowe o rozstawie 1,2 m (górne) oraz 3,6 m (dolne), napęd czołowy dwubębnowy, temperaturę otoczenia 5°C, przeciętne warunki eksploatacji (m.in. średnie zbieganie taśmy i strugi urobku).
W związku z tym jednostkowe zużycie energii transportu poziomego wyniosło: 0,271 ∙
∙
Do wyznaczenia długości drogi odstawy urobku przenośnikami L(x,y) wystarczające jest umiejscowienie pochylni transportowej we wkopie udostępniającym, a konkretnie współrzędnych położenia stacji napędowej przenośnika nadkładowego na pochylni transportowej. Zazwyczaj podczas budowy wkopu udostępniającego, do czasu przejścia na zwałowanie wewnętrzne, wystarczy budowa jednej pochylni transportowej. Kolejne wykonywane są już z uwagi na postęp frontów zwałowania wewnętrznego.
59% 11% 20% 5% 4% 1% opór wgniatania taśmy opory skupione opór falowania urobku opory obracania krążników opór przeginania taśmy
Wydzia
ł Górnictwa
i Geoin
żynierii
AGH
, (24) lub
, | | (25)
gdzie:
LE(A,P) – długość drogi odstawy urobku od punku A do stacji napędowej przenośnika
pochylnianego mierzona według metryki euklidesowej [m],
LT(A,P) – długość drogi odstawy urobku od punku A do stacji napędowej przenośnika
pochylnianego mierzona według metryki taksówkowej [m],
Ax, Ay – współrzędne punktu A będące centroida pól obliczeniowych [m],
Px, Py – współrzędne stacji napędowej przenośnika pochylnianego transportującego urobek na zwałowisko zewnętrzne [m].
W przyjętym państwowym układzie współrzędnych 1992 współrzędne punktu P wynosiły (469400, 509100). Punkt ten przedstawiony został na rysunku 13 w rozdziale 6.1.
Metrykę euklidesową najlepiej stosować w przypadku postępu wachlarzowego natomiast w przypadku postępu równoległego bardziej właściwa jest metryka taksówkowa [41]. Jednak w przypadku wyboru lokalizacji zwałowiska zewnętrznego, gdzie nieznane jest jeszcze dokładne położenie tego zwałowiska, preferowane jest, do określania długości drogi odstawy urobku, stosowanie metryki taksówkowej. Wtedy odległość ta wyznaczana jest ortogonalnie a nie promieniście. Lepiej odzwierciedla to układ przenośników zwałowych na powierzchni terenu, które najpierw połączone są z przenośnikiem pochylnianym z wkopu udostępniającego, następnie tworzą układ z jednego bądź kilku przenośników na powierzchni (w zależności od liczby załamań ciągu), aż do przenośnika pochylnianego na zwałowisku zewnętrznym i przenośnika przesuwnego na poziomie zwałowym.
W tym miejscu należy także zaznaczyć, że wykorzystany w metodzie optymalnej lokalizacji zwałowiska, jednostkowy koszty odstawy urobku przenośnikami taśmowymi
JKOP’ może zostać zamieniony na inny koszt związany z zastosowaniem innych
technologii transportu nadkładu z wkopu udostępniającego na zwałowisko tj. transportu szynowego czy oponowego.
Dzięki temu, opisana w rozdziale 8, metoda cechowała się będzie dużą uniwersalnością i elastycznością wykorzystywanych przez nią danych, przez co będzie
Wydzia
ł Górnictwa
i Geoin
żynierii
mogła zostać wykorzystywana nie tylko przy budowie nowych kopalń węgla brunatnego, ale także innych kopalin wydobywanych metodą odkrywkową.