Projektowanie kopalni węgla kamiennego w aspekcie maksymalnej efektywności wykorzystania złoża przy ograniczonych nakładach inwestycyjnych

ZESZYTY NAUKOWE

POLITECHNIKI ŚLĄSKIE«!

MIROSŁAW CHUDEK, GUSTAW NIEMIEC, JAN DRENDA

PROJEKTOWANIE KOPALNI WĘGLA KAMIENNEGO

W ASPEKCIE MAKSYMALNEJ

EFEKTYWNOŚCI WYKORZYSTANIA ZŁO ŻA PRZY O G R A N IC ZO N Y C H NAKŁADACH INWESTYCYJNYCH

G

Z. 197

GLIWICE 1992

RNICTWO

P O L I T E C H N I K A Ś L Ą S K A

ZESZYTY NAUKOWE Nr 1118

M IROSŁAW CHUDEK, G U S T A W NIEMIEC, JAN DRENDA

PR O JEK TO W A N IE KOPALNI WĘGLA KAMIENNEGO

W ASPEKCIE MAKSYMALNEJ

EFEKTYW NOŚCI WYKORZYSTANIA ZŁOŻA PRZY OGRANICZONYCH NAKŁADACH INW ESTY CYJNYCH

G L I W I C E _{1 9 9 2}

Doc. dr hab. inż. Bronisław Barchański Prof. dr hab. inż. W łodzim ierz Siłko

K 0 L E G 1 U M R E D A K C Y J N E

REDAKTO* .'NACZELNY — Prof. dr hab. inż. Jan Węgrzyn REDAKTOR DZIAŁU — Prof. dr hab. inż. M irosław C h udek SEKRETARZ REDAKCJI — Mgr Elżbieta L esko

REDAKCJA Mgr Kazim iera Rymarz

REDAKCJA TECHNICZNA A licja Nowacka

W ydano za zgodq Rektora Politechniki Slqskiej

PL ISSN 0372-9508

W ydaw nictw o P olitechniki Slqskiej ul. Kujawska 3, 44-100 Gliwice

N a k l. 1S04-S5 A rk . w y d . 12 A r k . d r u k 12,5 P a p i e r o f f s e t . k l.III 70x190, 80g O d d a n o d o d r u k u 12 07.91 P o d p is , d o d r u k u 29.09.92 D ru k u k o ń c z , w lis to p a d z ie 1992

E am . 330/91 C e n a z ł 17 500,—

Skład, fotokopie, druk i oprawę

wykonano w Zakładzie Graficznym Politechniki Slgskiej w Gliwicach

SPIS TREŚCI

1. WPROWADZENIE... 13

2. CEL I METODA PR A C Y ... 15

t 3. METODA PROJEKTOWANIA PARAMETRÓW POZIOMU WYDOBYWCZEGO W KOPALNI WĘ­ GLA KAMIENNEGO... 16

3 . 1 . O gólna c h a r a k t e r y s t y k a poziomu wydobywczego k o p a ln i ... 16

3 . 2 . D otychczasow e metody o k r e ś la n ia o p ty m a ln e j w ysokości poziom u 17 3 . 3 . U z a s a d n ie n ie c e lo w o ś c i o praco w ania metody o p t y m a l i z a c j i w i e l ­ k o ś c i poziom u wydobywczego ... 24

3 . 4 . Wybór metody o p t y m a l i z a c j i ... 24

3 . 4 . 1 . K r y te riu m o p t y m a liz a c ji ... 25

3 . 4 . 2 . C e l i i s t o t a m odelowania matem atycznego ... 25

3 . 4 . 3 . O g r a n ic z e n ia stosowane w modelach m atem atycznych ... 29

3 . 5 . A n a liz a nakład ów in w e s ty c y jn y c h ... 29

3 . 6 . A n a liz a k o sztów e k s p lo a ta c y jn y c h ... 34

3 . 7 . A n a liz a w ie lk o ś c i p r o d u k c ji z poziomu wydobywczego ... 37

3 . 8 . W yprow adzenie f u n k c j i k r y t e r i u m ... 40

3 . 9 . Program Ekonomiczna E fektyw n ość W ysokości Poziomu (EEWP) ... 41

3. 10. U zyskane w y n ik i o b lic z e ń kom puterowych za pomocą program u E E W P ... 42

4. PRZEWIETRZANIE KOPALNI JAKO CZYNNIK KSZTAŁTUJĄCY JEJ MODEL I STRUK­ TURĘ ... 50

4 . 1 . R o la i z n a c z e n ie program u K0WEK0 w p ro je k to w a n iu w e n t y l a c j i k o ­ p a l n i ... 50

4 . 1 . 1 . Wstępne dane p ro je k to w e ... 50

4 . 1 . 2 . Wybór systemu p r z e w ie t r z a n ia k o p a ln i ... 51

4 . 1 . 3 . O k r e ś le n ie p o t r z e b n e j i l o ś c i p o w ie tr z a w k o p a ln i ... 58

4 . 1 . 4 . S p ra w d ze n ie p rz e p u s to w o ś c i w y ro b is k g ó r n ic z y c h ... 60 4 . 1 . 5 . O k r e ś le n ie z a s ię g u s t r e f y wpływów w e n ty la to ró w głów nych 60

S t r .

4 . 1 . 6 . U s t a le n ie l o k a l i z a c j i szybów wdechowych i wydechowych . . 68 4 . 1 . 7 . Dobór w e n ty la to ró w głównych do s i e c i w e n t y la c y jn e j ... 71 4 . 2 . O b lic z e n ia w ybranych m o d e li i s i e c i w e n ty la c y jn y c h k o p a ln i p r o ­

je k to w a n y c h w edług program u KOWEKO ... 72 4 . 2 . 1 . P r z y k ła d y o b lic z e n io w e m o d eli s t r u k t u r s i e c i w e n t y la c y j­

nych ... 72

4 . 2 . 2 . Wpływ zm ian param etrów te c h n ic z n o -e k s p lo a ta c y jn y c h p r o ­ je k to w a n e j k o p a ln i na z a s ię g wpływu w e n t y la to r a w cen ­ tra ln y m i skrzydłow ym dwupoziomowym modelu s i e c i k o p a l­

n ia n e j ... 78 4 . 3 . Z a s to s o w a n ie program u KOWEKO do a n a l i z y z a ło ż e ń p ro je k to w y c h

k o p a ln i "Y" ... 81 4 . 3 . 1 . S t r u k t u r a s i e c i w e n t y la c y jn e j k o p a ln i “Y” w budow ie . . . . 81 4 . 3 . 2 . P r o je k to w a n ie s i e c i w e n t y la c y jn e j do o b lic z e ń wg p r o g r a ­

mu KOWEKO ... 82 4 . 3 . 3 . A n a liz a o b lic z e ń m o d eli s i e c i w e n t y la c y jn e j k o p a ln i “Y"

wg program u KOWEKO... 87

5. KONCEPCJA ETAPOWEGO ZAGOSPODAROWANIA ZŁOŻA W WARUNKACH OGRANICZONYCH NAKŁADÓW INWESTYCYJNYCH ... 129 5 . 1 . Etapowa budowa k o p a lń ... 129 5 . 2 . Ideowe p r z y k ła d y g ó rn ic z e g o zagospodarow ania z ło ż a p r z y o g r a ­

n ic z o n y c h n a k ła d a c h in w e s ty c y jn y c h ... 131

6. KIERUNKI OGRANICZENIA NAKŁADÓW INWESTYCYJNYCH NA BUDOWĘ KOPALNI DO WIELKOŚCI I ZAKRESU N IE ELIMINUJĄCEGO UZYSKANIE PIERWSZEGO WYDOBYCIA 135 6. 1. O p t y m a liz a c ja harmonogramów p rz e d s ię w z ię ć - u ję c i e te o r e t y c z n e 135 6 . 1 . 1 . W yzn aczen ie ś c i e ż k i k r y t y c z n e j ... 135 6 . 1 . 2 . O p ty m a liz a c ja harmonogramu p r z e d s ię w z ię c ia z u w z g lę d n ie ­

niem z a le ż n o ś c i k o s z ty - czas ... 137 6 . 1 . 3 . Z am ro że n ie nakładów in w e s ty c y jn y c h ja k o e le m e n t p o d ra ż a ­

j ą c y k o s z ty in w e s t y c ji ... 140 6 . 2 . O pracow anie harmonogramu o zrów now ażonej p ra c o c h ło n n o ś c i ... 141 6 . 3 . A n a liz a z a k re s u i n w e s t y c ji i k o n c e n t r a c ji ro b ó t w a s p e k c ie

u z y s k a n ia w ydobycia z poziom u 950 m KWK "X" w planowanym o k r e ­ s i e c z a s u ... 145

S t r .

- 5 -

6 . 4 . O p ty m a liz a c ja ro z w ią z a ń te c h n ic z n o -o r g a n iz a c y jn y c h w a s p e k c ie 147 praw dopodobieństw a u z y s k a n ia w ydobycia z poziomu 950 m w p la n o ­ wanym h o r y z o n c ie czasu ...

7. MODELOWE OPRACOWANIE WYTYCZNYCH DO ANALIZY TECHNICZNO-EKONOMICZNEJ.

CELOWOŚCI WZNOWIENIA I KONTYNUOWANIA BUDOWY KOPALNI "Y" ... 150

7 . 1 . W aru n ki g e o lo g ic z n o -g ó r n ic z e k o p a ln i “Y" ... 150

7. 2. O k r e ś le n ie n iezb ędn ego z a k re s u ro b ó t g ó rn ic z y c h d la p ie rw s ze g o w ydo bycia k o p a ln i ... 153

7 . 3. Z e s ta w ie n ie p rz e d s ię w z ię ć d la ro zw o ju z d o ln o ś c i wydobywczej ko­ p a l n i "Y" p ow yżej 3000 t / d urobku w ę g lo w e g o ... 180

7 . 4 . A n a liz a o p ła c a ln o ś c i k o n ty n u a c ji budowy k o p a ln i “Y" ... 183

7 . 4 . 1 . Z a ło ż e n ia do a n a l i z y ... 183

7 . 4 . 2 . Z a k re s rzeczo w y in w e s t y c ji d la u z y s k a n ia p ie rw s z e g o do­ celow ego w ydobycia ... 184_ 7 . 4 . 3 . P ro d u k t ... 184

7 . 4 . 4 . N a k ła d y in w e s ty c y jn e ... 185

7 . 4 . 5 . Ź r ó d ła fin a n s o w a n ia ... 185

7 . 4 . 6 . K o s z ty e k s p l o a t a c j i ... 186

7 . 4 . 7 . W y n ik i a n a l i z y ... 187

8. PODSUMOWANIE... l 9 i

LITERATURA ... I

94

S t r .

1. INTRODUCTION ... 13

2 . AIM AND METHOD OF WORK... 15

3 . METHOD OF DESIGNING THE PARAMETERS OF EXTRACTION LEVEL IN A COAL M I N E ... 16

3 . 1. G e n e r a l c h a r a c t e r i s t i c o f th e e x t r a c t i o n l e v e l I n a c o a l mine 16 3 . 2 . T o - d a t e methods o f d e te r m in in g th e optimum h e i l g h t o f a l e v e l 17 3 . 3 . J u s t i f i c a t i o n f o r th e develo pm en t o f a method o f o p t i m i z a t i o n o f th e m a g n itu d e o f th e e x t r a c t i n g l e v e l ... 24

3 . 4 . S e l e c t i o n o f th e o p t i m i z a t i o n method ... 24

3 . 4 . 1 . C r i t e r i o n o f o p t i m i z a t i o n ... 25

3 . 4 . 2 . Aim and essen ce o f m a th e m a tic a l m o d e llin g ... 25

3 . 4 . 3 . C o n s t r a in t s used i n m a th e m a tic a l models ... 29

3 . 5 . A n a ly s is o f th e in v e s tm e n t c o s t s ... 29

3 . 6 . A n a ly s is o f th e o p e r a t in g c o s t s ... 34

3 . 7 . A n a ly s is o f th e p ro d u c tio n r a t e from th e e x t r a c t i o n l e v e l . . . 37

3 . 8 . I n t r o d u c t io n o f th e f u n c t io n c r i t e r i o n ... 40

3 . 9 . Economic e f f i c i e n c y o f l e v e l l e i i g h t program (EELH) ... 41

3 . 1 0 . Com puter c a l c u l a t i o n s r e s u l t s o b ta in e d by means o f (EELH) p r o g r a m ... 42

4 .

4 . 1 . R o lp and s i g n i f i c a n c e o f KOWEKO program i n mine v e n t i l a t i o n d e s i g n i n g ... 50

4 . 1 . 1 . P r e l i m i n a r y d e s ig n d a t a ... 50

4 . 1 . 2 . S e l e c t i o n o f m ine v e n t i l a t i o n system ... 51

4 . 1 . 3 . D e t e r m in a tio n o f th e n e c e s s a ry q u a n t i t y o f a i r i n th e m i n e ........ 58

4 . 1 . 4 . V e r i f i c a t i o n o f th e f lo w c a p a c ity o f mine e x c a v a tio n s 60 Page

- 7 -

4 . 1 . 5 . D e te r m in a tio n o f th e lo c a t io n o f downcast and u p c a s t s h a f t s ... 60 4. 1 .6 .

4 . 1 . 7 . S e le c t io n o f th e main fa n s f o r th e v e n t i l a t i o n n e tw o rk 71 4 . 2 . C a lc u la t io n s o f th e s e le c t e d models and v e n t i l a t i o n n etw o rk s

o f th e m ines d e s ig n e d acc. t o KOWEKO p r o g r a m ... 72 4 . 2 . 1 . C a l c u l a t i o n exam ples o f th e models o f v e n t i l a t i o n

n e tw o rk s t r u c t u r e s ... 72 4 . 2 . 2 . E f f e c t o f th e changes o f t e c h n ic a l- m in in g p a ra m e te rs

o f th e mine p la n n e d , on th e ran g e o f f a n in f lu e n c e in

c e n t r a l and w ing , t w o - le v e l model o f th e m ine n e tw o rk 78 4 . 3 . A p p l i c a t i o n o f KOWEKO program f o r th e a n a ly s is o f th e d e s ig n

a ssu m p tio n s o f mine “Y" ... 81 4 . 3 . 1 . S t r u c t u r e o f th e v e n t i l a t i o n n etw o rk o f mine "Y" und er

c o n s tr u c t io n ... 81 4 . 3 . 2 . D e s ig n in g o f th e v e n t i l a t i o n n etw o rk f o r th e c a l c u l a ­

t io n s a c c . to KOWEKO p r o g r a m ... 82 4 . 3 . 3 . C a l c u l a t i o n a n a ly s is o f models o f v e n t i l a t i o n n etw o rk s

o f mine "Y" ac c . to KOWEKO p r o g r a m ... 87

5. CONCEPT OF STAGE DEVELOPMENT OF DEPOSIT IN THE CONDITIONS OF L IM I ­ TED...INWESTMENT COSTS ... 129 5 . 1 . S ta g e c o n s tr u c t io n o f m ines ... 129 5 . 2 . Id e a exam ples o f mine developm ent o f d e p o s it w i t h l i m i t e d c a ­

p i t a l c o s ts . . : ... 131

6 . TRENDS IN L IM IT IN G OF CAPITAL COSTS FOR THE CONSTRUCTION OF MINE TO THE MAGNITUDE AND RANGE NOT ELIMINATING THE OBTAINING OF THE

FIR ST WINNING 135

6 . 1 . O p t im iz a t io n o f th e tim e -s c a le s o f a c t i v i t i e s - t h e o r e t i c a l

a p p r o a c h ... 135

6 . 1 . 2 . O p t im iz a t io n o f th e t im e -s c a le o f a c t i v i t i e s w it h due

c o n s id e r a t io n to th e r e l a t i o n s h i p c o s t s -t im e ... 135 6 . 1 . 3 . F re e z e o f c a p i t a l c o s ts as an e le m e n t r a i s i n g th e

c o s ts o f th e i n v e s t m e n t ... 137 6 . 2 . Developm ent o f t im e - s c a le w ith v a r ie d la b o u r consum ption . . . 141

Page

6 . 3 . A n a ly s is o f th e in v e s tm e n t ran ge and w ork c o n c e n t r a t io n in v ie w o f o b t a i n i n g e x t r a c t i o n from 950 m l e v e l o f th e mine "X"

i n th e p la n n e d p e r io d o f tim e ... 145

6 . 4 . O p t im iz a t io n o f t e c h n i c a l - o r g a i z a t i o n a l s o lu t io n s i n v ie w o f th e p r o b a b i l i t y o f o b t a in in g e x t r a c t i o n fro m 950 m l e v e l w i ­ t h i n th e p la n n e d p e r io d o f tim e ... 147

7. MODEL FORMULATION OF THE GUIDELINES FOR THE TECHNICAL-ECONOMIC ANALYSIS OF THE ADVISABILITY OF RESTARTING AND CONTINUATION OF THE CONSTRUCTION OF MINE "Y" 150 7. 1. G e o lo g ic a l-m in in g c o n d it io n s o f mine "Y" ... 150

7 . 2 . D e t e r m in a tio n o f th e n e c e s s a ry ran ge o f m in in g f o r th e f i r s t o u tp u t o f th e mine ... 153

7 . 3 . C o m p ila tio n o f th e a c t i v i t i e s f o r th e develo pm en t o f th e m i­ n in g a b i l i t y o f mine "Y" o f o v e r 3000 t / d o f th e c o a l o u tp u t 180 7 . 4 . A n a ly s is o f w o rth w h ile n e s s o f c o n t in u a t io n o f mine "Y” con­ s t r u c t i o n ... 183

7 . 4 . 1 . Assum ptions f o r th e a n a ly s is ... 183

7 . 4 . 2 . In v e s tm e n t s u b je c t range f o r th e o b t a in in g o f th e 1 s t and f i n a l e x t r a c t i o n ... 184

7 . 4 . 3 . P ro d u c t ... 184

7 . 4 . 4 . C a p i t a l c o s ts ... 185

7 . 4 . 5 . F in a n c in g sou rc e s ... 185

7 . 4 . 6 . O p e r a tio n a l c o s ts ... 186

7 . 4 . 7 . R e s u lts o f th e a n a ly s is ... 187

8. SUMMARY... 191

LITERATURE ... 194 Page

COSBEMAHHB

C T p .

1 . B3EAEH1ÍE ... 13

2 . UEJIb H METOAU PABOTni... 15

3 . USTOA nPOEKTHPOBAHlM IlAPAí.USTPOB PAEOHETO TOPHBOHTA

B KAUEHHOyrOJIBHOá ¡liAXTE ... 16 3 . 1 . 06nan xapaKTepHCTHKa p a ñ o le r o ropH30HTa maxTH 16 3 . 2 . IIpexHHe MeTo^u onpej¡eoeHHH onTHMajn>HOií

ro p a s oHTa ... 17 3 . 3 . 0 6

OBaHHe iíejiecoo6pa3HOCTa pa3pa6otKH Meio^a

onTnMaJiH3auHH BejiimHHu p a ó o a e r o r o p a a o ir r a 24 3 . 4 . Bu6op u eT o^ a onTBM asauaa ... 24 3 . 4 . 1 . KpHlepHU 0nTRMH3at(HH ... 25 3 . 4 . 2 . Hejib

cynjHOCii M aieM aiaaecK oro Mo,neJiH-

p o B a n a a ... 25

3 . 4 . 3 . OrpaHa^enaa

M a ieM atavecK ax Mo^ejiax . . . 29 3 . 5 . AHaxas KanMTajioBjioxeHHM ... 29 3 . 6 . AHa^a3 SKC-miyarauaoKHHx pacxoflOB . . . 34 3 . 7 . AaaJia3 BeflaaHHH nposyKuaa

pa6oaeM rop a30H T e.. 37 3 . 8 . BBe^eHae (JyHKUHH x p a i e p a a . ... 40 3 . 9 . IIporpaMMa BKOHOMaaecxaa 3<{xJ)eKTHBH0CTb B

To­

pas OHTa 33BT ... 4 1 3 . 1 0 . Pe3yjibtaTH nojiyaeHHHe npa p a c a e r a x Ha KOMnioTepe

a noMom» nporpaMMH 33B T ... 4 2

4 . BEHTHJIíLlIiñ üíáaTH KAK tfAKTOP <SOR.ÍHPyMlBlít EE MOJtSjlb H

cT pyK iyE y ... 50 4 . 1 . P o x b a nporpaMMH

npoeKTapoBaHaa BeHTa—

jihi

;

maxTH ... 5 0

4 . 1 . 1 . B c iy n a T e jib H H e npoeK TH ne aaHHHe ... 5 0

4 . 1 . 2 . BHfiop caci.eM H b e h th jih h h h maxTH ... 5 1

4 . 1 . 3 . OnpeAe^eHHe KOJumeciBa B 03A yxa H eoßxoflH - u o r o B m a x i e ... 5 6 4 . 1 . 4 . IIpoB epK a n p o n y c ic a o ft

Ö

ropHUX

B w p a d o i

... 6 0 4 . 1 . 5 . O n p eaejieH H e c $ e p u

rmaBHUx

-

JIHT opOB ... 60 4 . 1 . 6 . OnpexejieH H e jioKajiH3auHH b ob Ayxori oraran h x

H BylaXHHX BeHTHJiaUHOHHHX CTBOJIOB . . . 68 4 . 1 . 7 . noÄ Ö op rJiaBHHx b e h t h jz h io p o b r j i a b 6 h t h j ih -

UHOHH OÄ CeiH ... 7 1

4 . 2 . B a a ' S ! H3dpaHHUx u c j i e n e z h

e h t h jih h h ohhbix c e T e ä m a x i, npoeKTHpyeMux corxacH O nporpaM M H 7 2 4 . 2 . 1 . P a c 'ie T H u e npHMepu M o^ ejieS o i p y x i y p B e H iH -

jiHUHOHHMx c e i e i t ... 7 2 4 . 2 . 2 . BxHAHHe H3MeHeHHä iex H H K 0 -3 K ciu iy a ia u H 0 H -

HKx n a p a M e ip o B n p oeK iap yeM olt m a x iu Ha C $ e p y BXHHHHH BeHTHBHTOpa B UeHTpajIbHOft

CTBopnaToä .nB yxoiaam oa MoaejiH raaxiHoä

ce x H ... 7 8

4 . 3 . IIpHueHeHHe nporpaMMH

an ajiH sa n p im n ii- n a npoeKTHpoBaHHü m a x iu "y" ... 8 1 4 . 3 . 1 . C i p y K i y p a cT p o n m eä cH b e h t h x h h h ohh oft c e i n

maxTbi « y « ... 8 1

4 . 3 . 2 . Ilp o e KT H pOBaHHG BeHTHJIÄIiHOHHOft OGTH &JM

p a c n e io B n o n p o r p a tiu e ... 8 2 4 . 3 . 3 . ÀH3JIH3 pacneTOB MO^exH BeHTHJianHOHHoft

ceTH m a x iu " y" n o n p o r p a u x e ... 8 7

5 . KOHUEÜUHfl nOSTAIIHOrO OCBOEHHH 3AJIEÄA I1PH OrPAHHHEH-

HHX KAffliTAJIOMOKEHHHX ... 1 2 9 5 . 1 . n o 3 ia n H o e c ip o H ie jib c iB O m a x iu ... 12 9 5 . 2 . ÜAeMHHe n p a u ep u ro p H o r o ocBoeHKH 3 a x e x a npa

orpaHHHeHHHx zcann iaji

o x g h h h x ... 1 3 1

6 . HAIIPABJIEHHE OrPAHHHEHHH KAIMTAJI0BJI03KEHHÍÍ HA C ÎP 0 H - TEJIbCXBO HÍAjCTM AO BEJMHHHH H OEbEMA HE HCKJÜOHAKßtErO

nOJiyHEHHH^ HEPBOa ÄOEHH H... 1 3 5 6.1.^0niHMH3anHH rpauHKOB HaHHHaHHft - xeopeiHHecKan

T paKT OB Ka. ... 1 3 5

- 11 -

C i p .

6 . 1 . 1 . On pe a s Jie Hue ¡cpniauecK oro n y in ... 135

6 . 1 . 2 . OnTHMH3aijHH rpa$HKa HaanHaHHił a yaeTOM s a - BHAHMOCTH CKOpOC-Tb - BpeM H ... 137

6 . 1 . 3 . 3aMopa;sn3aHHe KanHTaaoB.x oaeHH« Kan y neue

noBumaiomHH KannTaBJio*eHna ... 140

6 . 2 . PaapatíoTKa rpa$nfca pasjinaHon TpynoeMKOcTH . . . 141

6 . 3 . ÀHaJXH3 oßbeMa HHBecTHUHH

KOHue

panna p a ó o i

a c n e K ie nojiyaeHna aoömhh c ropH3oHTa 950 x / y aaxT a "X"

iuiaHHpyeMoe B p e w a ... 145

6 . 4 . 0nTHMH3auHH TexHHKO-BKOHOMHHecKHx peiaeHHii B acn eK - l e npaB^onofloóHH noayaeHna

Ö

ropH30Hia 950

iuiaHHpyeMoe BpeMH ... 147

7 . MOHEJlbHArt PA 3 ^PAB 0 TKA YríASAHM/' fiJlA ^AHAÜM 3 A TEXHHAC- 3 ^K 0 ^- HOMüÆCKO/i 4 EZEGOOEPA 3 HOCTH 3030 BH 03 JIEHHH ¿Í nPOJiCJüEHHfl CTPOHTBJIBCÏBA lilAXTà " y " ... ISO 7 . 1 . ropHO-reojioraaecKHe ycaoBHH m axia "y" ... 150

7 . 2 . OnpeneaeHHe HeoÖxonHMoro oôbeMa ropHHX p a ô o i a nepBOH

maxTu ... 153

7 . 3 . CBCUKa HaHHHaHHá AJia pa3BHTHa npOH3BO,HCTBeHHOÏÎ

¡BaxTh; "y" ö o a e e 3000 ï / c y i

Ö

y r n a . . 180

7 . 4 . AHaJiH3 peHTaßeabHocTn nponojixeHna cxpoHiejibCTBa ui a xT

"y" ... 183

7 . 4 . 1 . ücxoflHHe flaHHbie

>

a H a j in 3 a ... 183

7 . 4 . 2 . 06i>eM xanHTajioBHOxeHHÜ zjix. nojiyaenna nepBoti

uejieBOA n o ô u H H ... 184

7 . 4 . 3 . IIpcwKT ... 184

7 . 4 . 4 . KanHTanoBjioxeHHH ... 165

7 . 4 . 5 . H

(¡¡WHaHcnpoBaHna ... 185

7 . 4 . 6 . C

oHMocTb DXcnjiyaianHH ... 186

7 . 4 . 7 . Pe3yabTaTu ... 187

8 . tíhi30,l¿H ... 191

BHBJIHOrPAś&HH 194

1 . WPROWADZENIE

W d z i e d z i n i e p ro je k to w a n ia k o p a ln i d ąży s i ę do o p raco w an ia i p ra k ty c z n e g o s to s o w a n ia metod, k t ó r e p o z w o liły b y na p ro je k to w a n ie nowych k o p a lń lu b ic h elem entów o p a ra m e tra c h z b liż o n y c h do optym alnych.

W g ó r n ic t w ie węglowym d okon uje s i ę n ie u s ta n n a zm iana w o r g a n i z a c j i i eko ­ nom ice p r o d u k c ji, zm iana poglądów na model i w ie lk o ś ć k o p a ln i, a t a k ż e n a s tę ­ p u je ro zw ó j t e c h n i k i g ó r n ic z e j.

W z w ią z k u z tym c z ę s to powraca s ię na nowo do z a g a d n ie ń p ro je k to w a n ia w ie lk o ś c i i m odelu k o p a ln i, a ta k ż e poziomu wydobywczego, co ma s z c z e g ó ln ie ważne z n a c z e n ie w p rzy p a d k u o g r a n ic z e n ia nakładów in w e s ty c y jn y c h na budowę i m o d e rn iz a c ję k o p a ln i p r z y zachow aniu warunku m aksym alnej e fe k ty w n o ś c i wyko­

r z y s t a n i a z ło ż a .

Na w yraźn e p o d k r e ś le n ie z a s łu g u je t o , że d e c y z je p o d ję te w s p ra w ie w i e lk o ś c i, modelu i s t r u k t u r y k o p a ln i m ają d łu g o tr w a łe kon sekw en cje. Raz z a p ro je k to w a n y i z r e a liz o w a n y model k o p a ln i n ie u le g a w z a s a d z ie zmianom w t r a k c i e p ó ź n ie j ­ s z e j e k s p l o a t a c j i z ło ż a z w y ją tk ie m d z ia ł a l n o ś c i m o d e r n iz a c y jn e j. W ysokie n a ­ k ła d y in w e s ty c y jn e ponoszone na r z e c z p ó ź n ie js z e j e k s p l o a t a c j i z ło ż a , ja k ró w n ie ż d łu g ie o k re s y w ydatkow ania i z w ro tu ty c h nakładów wymagają, aby w ie lk o ś ć i model k o p a ln i lu b poziom u b y ły r a c j o n a l n i e dostosow ane do warunków g e o lo g ic z n o -g ó r n ic z y c h .

Cechą nowoczesnego p ro je k to w a n ia te c h n ic z n e g o j e s t p o s z u k iw a n ie ro z w ią z a ń z b liż o n y c h do o p tym alnych , j a k ró w n ie ż d ą ż e n ie do p r z y s p ie s z e n ia p ro ce s u p r o je k to w a n ia p o p rz e z komputerowe wspomaganie.

P o s z u k iw a n ie to j e s t ró w n ie ż r e a liz o w a n e p o p rze z tw o r z e n ie metod o p a rty c h na matematycznym m odelow aniu p ro je k to w a n eg o systemu o ra z procesów w nim zacho ­ d zących.

System , ja k im j e s t k o p a ln ia w ęg la kamiennego, n a le ż y do t e j g ru p y za k ła d ó w , w k tó r y c h p ro ce s in w e s ty c y jn y w y k azu je cechy c i ą g ł o ś c i . Prowadzona e k s p lo a t a c ja powoduje w yc zerp y w a n ie s i ę u d o s tę p n ia n y c h pokładów. Roboty u d o s tę p n ia ją c e i p rzygo tow aw cze muszą być prowadzone ta k , aby i s t n i a ł a zawsze pewna i l o ś ć zasobów u d o s tę p n io n y c h i p rzygotow anych do e k s p l o a t a c j i . W stosowanym d o ty c h c z a s s y s te m ie z a rz ą d z a n ia n a k a z o w o -ro z d z ie lc z y m i l o ś ć d y s p o z y c y jn y c h

BiiSKTHBHOCTH HCnOJlbBOBAHKH SAJIEKA HPH 0 rPAHHHEHHoLX KAIMT AJIOBJIQäCEHHHX

P e 3 b m e

C

coßpeM eH H oro T exH H H ecxoro npoexTHpoBaHHH HBjiaeTCH

nOHCK OnTHMajIbHhIX HJIH OpHÖJIHXeHHhiX K OIIT HMajI bHMM pemeHHjt, a TäKJKe cipeMJieHHe

ycK opem no n p o a e c c a npoexTHpoBaHHH nyTeM xoMm>»TepH- 3

. ÜOHCK 3TOT p eaJiH syeT ca TaKxe p a sp a ß o T x o Ä MeiOAOB, ooHOBaH-

Ha uaTeuaTHHecxoM MouejiHpoBaHHH n poexiH p yeM oit cH d e M u

n p o -

Heit n p o n e c c o B . npHHHMaa

BHHMaHHe BBeÄeHHy»

6

- Ba»meÄ npoMünuieHHOcTH pHHOHHyw oxoHOMaxy, a T axxe ByTexa»inyio

- n a noTpeÖHOCTb npoexT H ux ßiopo xaMeHHoy

m a x i, p a3p a6otaH O CHCieMHO cBasaHHbie c c o ß o ü cjieflyxsmee nporpaMMHoe oß ecn ea e H H e : -

epHHit MeTOfl npoeKTHpoBaHHa napaM expoB p a ß o n e r o ropH3 OHia

b

KaMeHHoyrojibHOt m a x ie ,

- CHCTewu KOMnb»iepHHX nporpaMM

onpeflexeHHH B c iy n H ie jib H u x n a - p aueT poB n p o e x i a

6

;

,

- K O H i ; e n u H K ) n o o T a n H o M p a

3

3

- n p o e x iH o e oß ecn en sH H e MeTo.ua p a 3 p a ß o ix H HanpaBJieHHH orpaHHHeHHH KanHiajioBJioaceHHil Ha oipoH TejibC TBo m axibi

BejiHHHHH

oÖteMa He HCXJHOHaiOmHX IIOJiyHeHHH nXpBOit ÄOßtMH,

- M o u e j i b H a a p a

3

3

3

n e m e c o o

6

3

3

6

6

3xoHOMHHecxHÄ xpH3H0

nojibme n o B x ex 3 a coß o ft BBefleHHe

, i a x Ha3HBaeMiix, " ip y^ H tix .n eH er" , h t o npHBexo x pe3xoM y p o c i y H a a a - CJieHHHH npOIieHTOB 3a Xpe^HTbl.

TaxHM o6pa30M ,

npoMumjieHHOCTH B03HHXJia CHTyauHH,

xoiop oM o ß b e x HHBecTHUHit x a x

pacnpe^em eH H e

BpeMena xanH T ex

H

BbinOJIHHeMbiX paÖOT flOJIJKHO ÖHTb UpeflMeT OM BHHMaTeJIBIIOrO aHaXHSa

pa3MBmjieHHH. KoMruieocHHii aHajiH3 noxaceH oxBaTHBaTb HHBacTHHHü h r p a -

$ h x HHBecTHHHOHHbix p a ß o i . Ha npHMepe m a x iu "Y " npe£CTa3JieH TexHKKO-

-axoHOMHHecxHM aHajiHS .najibHeitmero cTpoHTejibCTBa ropH3 0 H ia m axiH 950

H

03pÖH0BJieHHH CTpOHTeJIbCTBa maxTH.

2 . CEL I METODA PRACY

W y d atk i in w e s ty c y jn e s ta n o w ią a lte r n a ty w n e w s to sun ku do s p o ż y c ia wyko­

r z y s t a n i e dochodu narodowego.

U za s a d n ie n ie m d z i a ł a l n o ś c i in w e s ty c y jn e j j e s t k o n ie c zn o ś ć zacho w ania c i ą g ł o ś ­ c i w ydo bycia i to w t a k i e j i l o ś c i , aby w a rto ś ć p r o d u k c ji p o m n ie js zo n a o k o s z t y p r o d u k c ji b y ła w ię k s z a lu b co n a jm n ie j równa wydatkom in w e s ty c y jn y m . D la s p e ł n i e n i a te g o w arunku k o n ie c z n e j e s t w ie lo w a ria n to w e p ro je k to w a n ie ro z w ią z a ń in w e s ty c y jn y c h i w i e l o k r y t e r i a l n a ocena w a ria n tó w p rz e z n a c z o n y c h do r e a l i z a c j i . Ze sw ej s tr o n y uważamy, że pozornym źró d łe m o s z c z ę d n o ś c i j e s t o g r a n ic z e n ie l i c z b y w a ria n tó w ( n a j c z ę ś c i e j do je d n e g o ) i a w e rs je b iu r p ro je k to w y c h do k o n k u r e n c ji w p ro je k to w a n iu ro z w ią z a ń .

J e s t to je d n a k p ro b le m w y k ra c z a ją c y poza ramy p rzedm iotow ego o p rac o w a n ia . Celem p rz e d m io to w e j p ra c y b ę d z ie p rz e d s ta w ie n ie sposobu (m etod y) u s t a l a n i a podstawowych p aram etró w p ro je k to w a n e j nowej lu b m od ernizo w anej k o p a ln i w ęg la kam iennego, budow anej w warunkach o g ra n ic z o n y c h nakładów in w e s ty c y jn y c h . W tym a s p e k c ie p rz e d s ta w io n y z o s t a n ie z b ió r i harmonogram r e a l i z a c j i zadań in w e s ty c y jn y c h , p rz y któ ry m b ę d z ie m ożliw e u z y s k a n ie p ie rw s z e g o w ydobycia a sum aryczne w y d a tk i in w e s ty c y jn e będą m o ż liw ie n a jm n ie js z e .

Podstawowymi metodami stosowanymi do r e a l i z a c j i c e lu p ra c y będą a n a l i z a in ż y n ie r s k a i m odelow anie m atem atyczne.

M od elo w anie m atem atyczne i oprogram ow anie na emc a s z c z e g ó ln ie metody s ie c io w e i program ow anie dynam iczne dadzą odpow iedź na p y t a n ie o te r m in y ro z p o c z y n a n ia i k o ń c z e n ia n ie zb ę d n y ch zadań in w e s ty c y jn y c h .

KAMIENNEGO

3.1. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA POZIOMU WYDOBYWCZEGO KOPALNI

P r z e z p o j ę c i e "model k o p a ln i" ro zu m ie s i ę p r z e s tr z e n n e p o łą c z e n ie podstawowych j e j elem entów , do k tó r y c h z a l i c z a s ię :

- p r z o d k i w y ro b is k u d o s tę p n ia ją c y c h , przygotow aw czych o ra z e k s p lo a ta c y jn y c h , - p o d s z y b ia ,

- o b ie k t y pom ocnicze na d o le k o p a ln i, - o b ie k t y pom ocnicze na p o w ie rz c h n i k o p a ln i, - z a k ła d p rz e ró b c z y .

Przedm iotem n i n i e j s z e j p ra c y j e s t p o d z ia ł z ło ż a na poziom y wydobywcze o ra z s tw o r z e n ie m etody p o z w a la ją c e j na o k r e ś le n ie o p ty m a ln e j w ysoko ści poziom u.

P o d z ia ł z ło ż a na poziom y d o ty c z y w y d z ie le n ia w o b s z a rz e g ó rn ic z y m , w p r z e d z i a l e g łę b o k o ś c i z a le g a n ia z ło ż a , poziomów wydobywczych lu b zakresów p io n o w e j e k s p l o a t a c j i z ło ż a . W c e lu o k r e ś le n ia p o d z ia łu z ło ż a na poziom y n a le ż y o k r e ś l i ć n a s tę p u ją c e p a ra m e try :

- w y soko ści pionow e poziomów,

- g łę b o k o ś c i z a ło ż e n ia poziomów wydobywczych i w e n ty la c y jn y c h ,

- l i c z b ę ró w n o c ze ś n ie czynnych poziomów wydobywczych (model jednopoziom ow y lu b dwupoziom owy),

- p o rz ą d e k e k s p l o a t a c j i poziomów,

- w p rzy p a d k u m odelu bezpoziomowego - z a k re s y p io n o w e j e k s p l o a t a c j i z ło ż a . Tak w ię c p o ję c ie poziom u może być o k re ś lo n e ja k o c zęść k o p a ln i o g ra n ic z o n a obszarem g ó rn ic z y m , od d o łu p ła s z c z y z n ą poziomu wydobywczego, a od g ó ry wychodniam i u ż y t e c z n e j c z ę ś c i z ło ż a lu b p ła s z c z y z n ą poziom u w e n ty la c y jn e g o lu b d ru g ie g o poziom u wydobywczego. Do w y zn a c ze n ia o p ty m a ln e j w ysoko ści p io n o w e j poziom u s to s u je s i ę k r y t e r i a te c h n ic z n e i ekonom iczne, k t ó r e w o k r e s ie t r w a n ia poziom u m ają zapew nić o ptym alne w a ru n k i d la p ro w a d z e n ia e k s p l o a t a c j i danego z ło ż a .

3 . 2 . DOTYCHCZASOWE METODY OKREŚLANIA OPTYMALNEJ WYSOKOŚCI POZIOMU

Do n a j b a r d z i e j znanych metod w yznaczania o p ty m a ln e j w ysokości poziom u n a le ż ą [ 3 0 ] :

a ) o k r e ś le n ie o p ty m a ln e j w ysokości poziomu na p o d sta w ie g łęb ino w eg o w ykre­

su zasobów,

b ) metoda w skaźnikow a, c ) metoda Szew iakow a, d ) metoda C lo o s ’ a, e ) metoda W o lsk ie g o , f ) metoda OSPW.

a d a ) W y z n a c z e n ie w y s o k o ś c i p o sio m u na p o d s ta w ie g łę b in o w e g o w y k r e s u z a s o b ó w

Wysokość pionową poziomu wydobywczego o kre ś la m y k o r z y s t a ją c z z a le ż n o ś c i:

Z = 0 , 3 • T • W, (3 . 1)

g d z ie :

Z - zasoby przem ysłow e,

T - wymagany o k re s i s t n i e n i a poziomu, W - z d o ln o ś ć p ro d u k c y jn a poziomu

o ra z m ając dany w ykres ro z k ła d u zasobów ja k o fu n k c ję g łę b o k o ś c i. O trzym aną z powyższego w zoru i l o ś ć zasobów o d c in a s i ę na o s i zasobów, n a to m ia s t na o s i g łę b o k o ś c i o d c z y tu je s i ę pionową wysokość poziomu.

W p rzy p a d k u n ie z n a jo m o ś c i optym alnego o kresu e k s p l o a t a c j i poziomu p o ja w ia ją s i ę tr u d n o ś c i w sto s o w a n iu t e j metody. P r z y j ę c i e z a ło ż e n ia , że n a j b a r d z i e j racjo nalnym m okresem u ży tk o w a n ia poziomu j e s t o k re s z p r z e d z ia łu 20 : 30 l a t , s u g e ru je , że można dokonać wyboru wysokości poziomów ró ż n ią c y c h s i ę o o ko ło 50%. Tak w ię c metoda o k r e ś la n ia w ysokości poziomu na p o d sta w ie głęb ino w eg o w ykresu zasobów może być stosowana t y lk o do celów szacunkowego o k r e ś la n ia w ysoko ści poziom u w z a ło ż e n ia c h p ro je k to w y c h lu b p ia n a c h p e r s p e k ty w ic z ­ nych.

a d b ) W y z n a c z e n ie w y s o k o ś c i p o zio m u m eto d ą w s k a ź n ik o w ą

W z a le ż n o ś c i od teg o c z y o b s za r k o p a ln i j e s t o k re ś lo n y , c z y t e ż n ie , wysokość poziom u o k r e ś la s ię w d w o ja k i sposób:

- 17 -

EW EKÎH3H0CTH HCII0JIb303AHiW SAJIEaA IIPH CTPáHH'-EHHxiK KAIMT AJIOBJIOKEHHHa

P e 3 ta h e

C b o M c t b o m c o b p e M 6 H H o r o T e x H H u e c K o r o n p o e K T H p o B a H H H a s j i a e T C H n o H C K o n T H M a j i b H h t x h j i h n p H Ö J i H x e H H H x K o n T H M a j i b H U M p e m e H H f t , a T a K x e c T p e M J i e n n e k y c K o p e h h i o n p o u e c c a n p o e K T H p o B a H H H n y i e M K o w n i i o T e p H - 3 a y H H . I I o h c k 3 T 0 T p e a J i n a y e T C H T a K x e p a 3 p a f i o T K o f t M e i O A O B , o c H o a a H - H H x H a M a i e M a T H H e c K O M M o n e j i H p o B a H H H n p o e K T H p y e M o i ł c H c x e M H h n p o -

h c x o a h ü i h x b H e f t n p o y e c c o B . ü p H H H M a H b o B H H M a H H e B B e ^ e H H y » b A o ß H -

Barm eft n p o M u n u i e H H O c T H p b i H O H H y » a K O H O M H K y , a T a K x e B y i e K a i o ą y » o t c i o - A a n o T p e Ö H O c T b n p o e K T H U x 6 w p o K a M e H H o y r o j i b H u x m a x i , p a 3 p a 6 o i a H O

C H C T e M H O C B H 3 a H H h i e c c o f i o f t C A e A y » m e e n p o r p a w M H o e o ß e c n e n e H H e : - ko M m o T e p H H i : M e T o u n p o e K T H p o B a H H H n a p a M e i p o B p a ß o n e r o r o p H 3 O H i a

b K a w e H H o y r o j i b H O f t m a x i e ,

- CHCTeMhi KOMnb»iepHux nporpaMM

onpe^ejieHHH BciynH iejibH ux

paueTpoB npoeK ia

- K O H n e n u H i o n o s i a n H o f t p a 3 p a ß o i K H 3 a j i e x a b y c m o B H H X o r p a H H H e H H u x

K a n H i a j i o b h o x e h h f t ,

- n p o e K T H o e o ß e c n e n s H H e M e i o A a p a 3 p a ß o i K H H a n p a B J ie H H H o r p a H H H e H H H K a n H T a m o B J io x e H H f t H a C - i p o H i e j i b c T B o m a x i u p ,o BeA H H H H H h o ß b e w a He H C K JnoH aiom H x n o j i y n e H H H n x p B o f t A o ß H H H ,

- M o ^ e J i b H a n p a 3 p a ß o i x a y K a 3 a H H ä a j i h T e x H H K O - O K O H O M H H e c K o r o a H a j i H 3 a n e J i e C 0 0 ß p a 3 H 0 C T H B 0 3 o ß H O B J i e H H H H n p O Ä O J I X e H H H C T p O H T e J I b C T B a K a - M e H H o y r o j i b H O f t m a x i u .

3 K O H O M H H e C K H f t K p H 3 H C B I l O J I b i n e Ü O B J i e K 3 a C o ß O H B a e A e H H e n O J I H T H K H , T a K H a 3b i B a e M L i x, " T p y A H b i x A e H e r " , h t o n p H B e m o k p e 3 K 0 M y p o c T y H a n n — c m e H H H H n p o n e H T O B 3 a K p e A H T H .

T a K H M 0 ß p a 3 0 M , B n p O M H I I I J i e H H O C T H B 0 3 H H K J i a C H T y a H H H , B K O T O p o f t

o ß b e M H H B e c T H U H f t K a K h p a c n p e A e m e H H e b o B p e M e i i H K a n n T e j i o B j i o x e H H f t

h B h i n o J i H H e M h L x p a ß o i A O J i x H o ß H T b n p e A w e T O M B H H M a i e j i b H o r o a H a j i H 3 a h

p a 3 M B m j i e H H H • K o M i u i e o c H H i i a a a j i H 3 A O J i x e H o x B a i b i B a i b H H 3 a c T H i ; H H h r p a -

4 > h k H H B e c T H H H O H H f c L x p a ß o i .

H a

9 5 0

H B 0 3 p ß H 0 B J i e H H H C T p O H T e J I b C T B a m a X T H .

- 1 9 -

Do k o sztów ty c h a u to r z a l i c z a :

a ) w ykon anie p o d s z y b i! w raz z komorami, przekopów, p r z e c z n ic i chodników podstawowych,

b ) u tr z y m a n ie p o c h y ln i polowych, c ) t r a n s p o r t z a ł o g i , v

d ) t r a n s p o r t w ę g la , m a te ria łó w i p o d sa d zk i, e ) c ią g n ie n ie szybam i,

f ) o d w a d n ia n ie , g ) w e n t y la c ję .

O b lic z o n e w te n sposób k o s z ty jedn ostkow e p rz y p a d a ją c e na 1 ton ę zasobów s łu ż ą n a s tę p n ie do w y k re ś le n ia k rz y w e j z a le ż n o ś c i kosztów od w ysokości poziomu

H = f t r k . ) . ( 3 . 4 )

P — J

Poniew aż p r z y z m ie n n e j w ysokości poziomu H część kosztów m a le je a część r o ś n ie , i s t n i e j e w ię c pewne optimum, w któ ry m suma w s z y s tk ic h k osztów b ę d z ie n a jm n ie js z a .

Temu minimum odpowiada w ła ś n ie o ptym alna wysokość poziomu ze w zględ u na k o s z ­ t y w ła s n e . M etoda t a p r z y praw idłowym o k r e ś le n iu w s z y s tk ic h s k ła d n ik ó w k o s z ­ tów p o zw a la d o k ła d n ie o k r e ś li ć o ptym alną wysokość poziomu d la k o n k re tn y c h warunków g ó r n ic z o -g e o lo g ic z n y c h p ro je k to w a n e j k o p a ln i. Jednakże p o s ia d a ona ró w n ie ż k i l k a wad, do k tó ry c h możemy z a lic z y ć :

- d użą p ra c o c h ło n n o ś ć metody,

- m ałą p rz y d a tn o ś ć do a n a l i z y te c h n ic z n o -e k o n o m ic z n e j wpływu p o s zc ze g ó ln y c h p aram etró w g ó r n ic z o -g e o lo g ic z n y c h na o ptym alną wysokość poziom u,

- n ie u w z g lę d n ie n ie o p ro c e n to w a n ia nakładów in w e s ty c y jn y c h ,

- n ie u w z g lę d n ie n ie wpływu za m ro że n ia nakładów in w e s ty c y jn y c h w o k r e s ie budowy k o p a l n i ,

- n ie u w z g lę d n ie n ie kosztów ruchowych zw iązanych z rozwojem i l i k w id a c j ą po­

ziom u.

ad d ) W y z n a c z e n ie o p ty m a ln e j w y s o k o ś c i p o zio m u m e to d ą C lo o s’a

M etoda t a n a le ż y do typowych metod a n a lity c z n y c h . P o le g a na o k r e ś le n iu o p ty m a ln e j w ysokości poziomu o ra z optym alnego o dstęp u przekopów polow ych na p o d s ta w ie k r y t e r iu m n a jn iż s z y c h kosztów w łasnych o b c ią ż a ją c y c h 1 ton ę wydo­

b y c ia . W m e to d z ie t e j z a k ła d a s ię , że w s z y s tk ie e le m e n ty p ro je k to w e k o p a ln i są znane z w y ją tk ie m w ysokości poziomu (H) o ra z odstępów m ięd zy przekopam i polowym i (X ) .

N a s tę p n ie d la u s ta lo n e g o o b s z a ru k o p a ln i (P ) o ra z z a ło ż o n e g o n a t ę ż e n ia e k s p l o a t a c j i (<p) u k ła d a s i ę f u n k c ję kosztów o b c ią ż a ją c y c h 1 to n ę w y d o b y c ia , p r z y czym k o s z t y t e z a le ż n e są od szukanych elem entów p ro je k to w y c h , t j . o d s tęp u m ię d zy p rzeko p am i polowym l (X ) i w ysokości poziom u (H ). F u n k c ja ta b ę d z ie m ia ła p o s ta ć :

y = f ( H , X ) . ( 3 . 5 )

Szukane optimum p o w y że j f u n k c j i o tr z y m u je s ię z równań:

i = 0; S = 0 - (3- 6)

Aby f u n k c ja y w p u n k c ie o kreślo n ym powyższymi rów naniam i p o s ia d a ła minimum, muszą być s p e łn io n e n a s tę p u ją c e w a ru n k i dodatkowe:

32

3H

2 a 2 _y 3y__

2 3H3x

> 0

32 32

— \ > 0 , — \ > 0 . ( 3 . 8 )

8H 3x

F u n k c ja k o s z tó w f ( H , x ) j e s t sumą p o s zc ze g ó ln y c h s ta n o w is k ko s ztó w w ła s n y c h z a le ż n y c h od szukan ych zm iennych. W ie lk o ś c i ty c h kosztów o k r e ś lo n e są w zoram i wyprowadzonymi p r z e z A u to ra .

Po zsumowaniu ty c h ko s ztó w u z y s k u je s i ę ró w nan ie o g ó ln e j p o s t a c i:

y = - + 9 + 5 + 5 + § + p . 5 ( 3 9 )

H B X D H • X H ' 1 '

Po p r z e k s z t a łc e n ia c h o tr z y m u je s ię ró w nan ie s zó s te g o s to p n ia z je d n ą n ie w ia ­ domą. Rów nanie to r o z w ią z u je s i ę metodą p r z y b liż o n ą , a je g o w y n ik ie m są d w ie k rzy w e - H j, H2> k t ó r e n a n ie s io n e na w ykres w u k ła d z ie H, x p r z e c i n a j ą s i ę w dwóch p u n k ta c h , z k tó r y c h je d e n s p e łn ia w a ru n k i dodatkow e i j e s t ro z w ią z a n ie m z a d a n ia , a zatem odpow iada optymalnym w ie lk o ś c io m H, x.

M etoda C lo o ’ sa j e s t z n a c z n ie w y g o d n ie js z a w sto s o w a n iu od m etody Szew iakow a d z i ę k i m n ie js z e j p ra c o c h ło n n o ś c i. Ponadto z e z w a la ona na p ro w a d z e n ie s z e r o k i e j a n a l i z y wpływu p o s z c z e g ó ln y c h param etrów g ó r n ic z o -g e o lo g ic z n y c h na

- 21 -

zm ienne H, x o ra z z e z w a la na o k r e ś le n ie minimum k o s z tu w łasnego w ydobycia ró w n o c z e ś n ie dwóch zm iennych, t j . o p ty m a ln e j w ysokości poziom u i o dstęp u m ięd zy p rze k o p a m i polow ym i.

Je d n a kże , p od ob nie ja k in n e metody, ró w n ie ż t a metoda p o s ia d a pewne wady, do k tó r y c h można z a l i c z y ć :

- b ra k o p ro c e n to w a n ia nakładów in w e s ty c y jn y c h ,

- n ie u w z g lę d n ie n ie za m ro że n ia nakładów in w e s ty c y jn y c h ,

- n ie u w z g lę d n ie n ie k o s z tu ruchowego ro z w o ju i l i k w i d a c j i poziom u,

- n ie u w z g lę d n ie n ie r z e c z y w iś c ie i s t n i e j ą c e j zm iany z a le ż n o ś c i <p = ł > ( x ) , co pow oduje, że p r z y m e to d z ie C lo o s ’ a o trz y m u je s i ę w pewnych w arunkach o p ty ­ m alne o d s tę p y przekopów polowych p rz e k r a c z a ją c e nawet 3 km, co w r z e c z y w is ­ t o ś c i powodowałoby zn aczne s t r a t y ekonom iczne na s k u te k spadku n a tę ż e n ia e k s p l o a t a c j i ,

- z a ło ż e n ie te o re ty c z n e g o p ro s to k ą tn e g o k s z t a ł t u o b s z a ru g ó rn ic z e g o o ra z id e ­ a ln e g o schem atu u d o s tę p n ie n ia za pomocą w y ty c z n e j i przekopów polow ych, k t ó r e w p r a k ty c e w y s tę p u ją b ard zo rza d k o ,

- o p ra c o w a n ie metody d l a ś c i ś l e o k re ś lo n y c h warunków u d o s tę p n ie n ia i e k s p lo a ­ t a c j i z ł o ż a d la modelu szybikow ego, podłużnego systemu e k s p l o a t a c j i , ś re d ­ n ic h g ru b o ś c i pokładów .

P r z y j ę c i e t a k i c h o g ra n ic z e ń z n a c z n ie z m n ie js z y ło z a k re s s to s o w a n ia powyższych metod. M etoda t a z n a l a z ł a je d y n ie za s to s o w a n ie do ro z w ią z a ń te c h n ic z n y c h stosow anych w Z a g łę b iu Ruhry w RFN.

a d e ) W y z n a c z a n ie o p ty m a ln e j w y s o k o ś c i p o zio m u m e to d ą W o ls k ie g o

M etoda W o ls k ie g o w y zn a c za n ia o p ty m a ln e j w ysokości poziomu j e s t u d o sk o n a lo ­ ną w e r s ją m etody a n a l i t y c z n e j .

Do n a jw a ż n ie js z y c h u do skonaleń wprowadzonych p rz e z A u to ra t e j metody n a le ż y z a l i c z y ć :

a ) w prow ad zenie do o b lic z e ń a k t u a l n i e o bo w iązu jąceg o rachunku e k o n o m ic zn e j e fe k ty w n o ś c i i n w e s t y c ji o ra z porów nanie z metodą o p ro c e n to w a n ia stosow aną w k r a ja c h k a p i t a l is t y c z n y c h ,

b ) z n ac zn e r o z s z e r z e n ie z a k re s u a n a l i z y p o p rz e z w prow adzenie zm ie n n e j ( x ) o d s tę p u przekopów polow ych o ra z u w z g lę d n ie n ie ró żn yc h warunków g ó r n ic z o -g e o ­ lo g ic z n y c h , ró ż n y c h sposobów e k s p l o a t a c j i i ró żn ych ro z w ią z a ń modelu k o p a ln i, c ) w yprow ad zen ie o s ta te c z n y c h wzorów w t a k i e j p o s t a c i, aby p o d s ta w ia ją c w a r t o ś c i iic z b o w e o dn ośnie do o dp ow iedn ich param etrów g ó r n ic z o -g e o lo g ic z n y c h i m odelu k o p a ln i można b y ło uzyskać w stosunkowo p r o s t y sposób o p tym alną wysokość poziom u bez u p rz e d n ie g o p o w ta rz a n ia c a ł e j a n a l i z y , co j e s t k o n ie c z n e np. p r z y z a s to s o w a n iu metody C lo o s ’ a.

M etoda W o lsk ie g o p o le g a na w yzn a c za n iu o p ty m a ln e j w ysoko ści poziom u na p o d s ta w ie k r y t e r iu m m inim alnego w s k aźn ik a e k on om icznej e fe k ty w n o ś c i in w e s ty ­ c j i .

E = f (P, K,N ) --- > min , ( 3 . 1 0 )

P - p ro d u k c ja , K - k o s z ty ,

N - n a k ła d y in w e s ty c y jn e .

W a n a l i z i e a u t o r u w z g lę d n ił te e le m e n ty kosztów i nakład ów , k t ó r e z a le ż ą od zm iennych H, x o ra z e le m e n ty s t a ł e , k t ó r e są n ie z b ę d n e do porów nan ia ró ż n y c h w a ria n tó w modelu k o p a ln i i systemów e k s p l o a t a c j i .

Po s t r o n i e n akładów in w e s ty c y jn y c h a u to r u w z g lę d n ił n a s tę p u ją c e e le m e n ty : - n a k ła d y na s zyb y (w o b r ę b ie p ro je k to w a n eg o p oziom u),

- n a k ła d y na p rz e k o p y , - n a k ła d y na s z y b i k i ,

- n a k ła d y na ro b o ty przygotow aw cze,

- z a m ro ż e n ie n akładów w o k r e s ie budowy poziomu.

Po s t r o n i e ko s ztó w e k s p lo a ta c y jn y c h :

- k o s z t e n e r g i i z u ż y t e j na t r a n s p o r t pionowy i u tr z y m a n ie sybów w o b r ę b ie po­

ziom u,

- k o s z t e n e r g i i z u ż y t e j na pompowanie wody d o ło w e j w o b r ę b ie ro zp a try w a n e g o poziom u,

- k o s z t e n e r g i i na p ro w a d ze n ie p o w ie tr z a szybam i głównymi w o b r ę b ie r o z p a t r y ­ wanego poziom u,

- k o s z t ro z ru c h u i l i k w i d a c j i poziom u,

- k o s z t y z w ią z a n e z modelem szybikowym poziomu (a m o r ty z a c ja , o b s łu g a , p r z e ­ w i e t r z a n i e , s t r a t a c zasu na p r z e ja z d s z y b ik ie m ),

- k o s z ty e k s p lo a t a c y jn e w p o k ła d z ie , k o s ty przodkowe w ykon ania i u trz y m a n ia p o w ie r z c h n i, chodników i p o c h y ln i o ra z k o s z ty odstaw y u ro b ku , dostaw y m ate­

r i a ł ó w , t r a n s p o r t u z a ł o g i , p r z e w ie t r z a n ia , - k o s z t y ro b o c iz n y d o ło w e j.

W s z y s tk ie pow yższe s k ł a d n ik i nakładów i kosztów e k s p lo a ta c y jn y c h p r z e d s ta w io ­ no w p o s t a c i f u n k c j i zm iennych H o ra z X.

N a s tę p n ie sum ując p o s z c z e g ó ln e s k ł a d n ik i otrzym ano o g ó ln e w y ra ż e n ie p r z e d s t a ­ w ia ją c e sum aryczne k o s z ty , n a k ła d y o ra z p ro d u k c ję z danego poziom u, k tó r e s łu ż ą do o k r e ś la n ia w s k a źn ik a e k on om icznej e fe k ty w n o ś c i i n w e s t y c ji o ra z u s t a l a n i a o p ty m a ln e j w ysokości poziomu.

- 23 -

Pomimo te g o , że metoda W o lskieg o n a le ż y do je d n y c h z n a jd o s k o n a ls z y c h metod o p t y m a l i z a c j i w ie lk o ś c i poziom u, je d n a k ż e o b e c n ie t r a c i ona j u ż na z n a c z e n iu , a w y n ik a to g łó w n ie z:

- n ie a k t u a ln o ś c i w skaźników te c h n ic zn o -e k o n o m ic zn y c h , j a k i e z o s t a ł y p r z y j ę t e , - n ie d o s to s o w a n ia metody do is t n ie ją c e g o i wdrażanego o b e c n ie w ypo sażen ia

te c h n ic z n e g o k o p a ln i,

- n ie a k tu a ln e g o w o b e c n e j c h w i l i rachunku ekonom icznego p r z y ję t e g o w k r y t e ­ riu m o p t y m a l i z a c j i .

a d f ) W y z n a c z a n ie o p ty m a ln e j w y s o k o ś c i p o zio m u m e to d ą OSPW

M etoda OSPW [1 5 ] n a le ż y do metod w a ria n to w yc h . O ptym alną wysokość pionową poziom u w yznacza s i ę w n i e j na p o d sta w ie k r y t e r iu m maksymalnego w s k aźn ik a e k o n o m ic z n e j e fe k ty w n o ś ę i in w e s t y c ji.

W m odelu tech n iczn o -eko n o m iczn ym s t r u k t u r y poziom u wydobywczego a u to r metody r o z p a t r u j e n a s tę p u ją c e e le m e n ty nakładów in w e s ty c y jn y c h :

- w ykon anie i w y po sażen ie szybów, - w yko n an ie i w y po sażen ie p o d s z y b ii, - w ykon anie w y ro b is k u d o s tę p n ia ją c y c h , - w yko n an ie i w y po sażen ie szybikó w ,

- w ykon anie i w y po sażen ie w y ro b is k głównego o d w a d n ia n ia , - w y p o s a żen ie poziom u

o ra z n a s tę p u ją c e e le m e n ty kosztów ruchowych:

- k o s z t głów nego t r a n s p o r tu taśmowego urobku, - k o s z t t r a n s p o r t u kołow ego urobku,

- k o s z t t r a n s p o r t u z a ł o g i , - k o s z t t r a n s p o r t u m a te ria łó w ,

- k o s z t t r a n s p o r t u k a m ie n ia do p o d sad zki p neum atyczn ej, - k o s z t t r a n s p o r t u p o d s a d zk i h y d r a u lic z n e j,

- k o s z t p rz e p ły w u p o w ie tr z a ,

- k o s z t u tr z y m a n ia w y ro b is k u d o s tę p n ia ją c y c h , - k o s z t a m o r t y z a c ji w y ro b is k u d o s tę p n ia ją c y c h , - k o s z t y p ra c y szybów,

- k o s z t pompowania wody d o ło w e j.

N a s tę p n ie d o k o n u ją c a n a l i z y z a le ż n o ś c i w s k aźn ik a e k o n o m ic zn e j e fe k ty w n o ś c i in w e s t y c j i od w s z y s tk ic h elem entów nakładów in w e s ty c y jn y c h , k osztów ruchowych o ra z w ie lk o ś c i p r o d u k c ji, k t ó r e b e z p o ś re d n io z a le ż ą od w ysoko ści p io n o w e j poziom u, a u t o r w yznacza o p tym aln ą w ie lk o ś ć poziomu.

Ze w z g lę d u na s z e r o k i z a k re s a n a liz o w a n y c h s k ła d n ik ó w w p ły w a ją c y c h na o p ty m a ln ą w ysokość poziom u metoda OSPW n a le ż y do je d n y c h z d o k ła d n ie js z y c h metod w y z n a c z a n ia o p ty m a ln e j w ysokości poziom u.

3 . 3 . UZASADNIENIE CELOWOŚCI OPRACOWANIA METODY OPTYMALIZACJI WIELKOŚCI POZIOMU WYDOBYWCZEGO

Celem n i n i e j s z e j p ra c y b y ło o prac o w a n ie metody o p t y m a l i z a c j i w ie lk o ś c i poziom u wydobywczego g łę b in o w e j k o p a ln i w ęgla kam iennego, co w d als zy m c ią g u p o s łu ż y do o k r e ś le n i a n a jk o r z y s t n ie js z e g o modelu i s t r u k t u r y k o p a ln i w ęg la kam iennego.

P rz e d s ta w io n a m etoda w y z n a c za n ia o p ty m a ln e j w ysokości poziom u j e s t metodą a n a lit y c z n o - w a r ia n t o w ą , k t ó r a o p ie r a s i ę na k r y t e r iu m maksymainego w s k a źn ik a e k o n o m ic z n e j e fe k ty w n o ś c i in w e s t y c j i . O p a rc ie a n a l i z y o p t y m a liz a c y jn e j na o b lic z e n ia c h wykonanych na emc p ozw ala na sprawne i s z y b k ie o tr z y m a n ie w y n ik ó w ,,, j a k ró w n ie ż u m o ż liw ia a n a l i z ę d o w o ln e j i l o ś c i w a ria n tó w s t r u k t u r y poziom u wydobywczego.

P rz e d s ta w io n e w p o p rz e d n ic h p o d ro z d z ia ła c h metody o p t y m a l i z a c j i , pomimo te g o , że w o b e c n e j d o b ie s t r a c i ł y n ie c o na a k t u a ln o ś c i, p r z y n i o s ł y je d n a k ż e z a s a d n ic z e i n ie p o d w a ż a ln e o s ią g n ię c ia w d z i e d z i n i e p r o je k t o w a n ia , a w y p ły w a ją c e z n ic h w n io s k i p ra k ty c z n e w znacznym s to p n iu w p ły n ę ły na u s t a l e n i e w y ty c z n y c h i z a ło ż e ń d la o prac o w a n ia n i n i e j s z e j metody.

3 . 4 . WYBÓR METODY OPTYMALIZACJI

A n a l i z a o p t y m a l i z a c j i w ysoko ści poziom u p rzeprow ad zon a z o s t a ł a w n a s tę p u ­ ją c y c h e ta p a c h :

1. G ro m ad zenie w s z e lk ic h danych n ie z b ę d n y c h do p rz e p ro w a d z e n ia a n a l i z y o p t y m a liz a c y jn e j.

2 . P r z y j ę c i e o g r a n ic z e ń do r o z w ią z a n ia p ro je k to w e g o . 3 . Budowa m odelu m atem atycznego o p t y m a l i z a c j i . 4. Wybór o d p o w ied n ieg o k r y t e r iu m o p t y m a l i z a c j i .

5 . R o z w ią z a n ie m odelu m atem atycznego, tz n . w ykon anie o b lic z e ń na emc o ra z w y z n a c z e n ie o pty m a ln e g o r o z w ią z a n ia .

6 . K o n f r o n t a c ja uzyskanego ro z w ią z a n ia z r z e c z y w is to ś c ią .

7 . O p ra c o w a n ie system u k o n t r o l i z a p e w n ia ją c e g o s t a ł ą a k t u a l i z a c j ę badanego m odelu.

- 2 5 -

8. S fo rm u ło w a n ie wniosków w y n ik a ją c y c h z p rz e p ro w a d zo n e j a n a l i z y optym a1 i z a c y j n e j .

3 . 4 . 1 . K r y te r iu m o p t y m a l i z a c j i

B ardzo ważną r o l ę w k a ż d e j a n a l i z i e o p t y m a liz a c y jn e j odgrywa k r y t e r iu m o p t y m a l i z a c j i , p on iew aż wpływa ono b e zp o ś re d n io na ja k o ś ć uzyskanego e f e k t u . D la te g o powinno być one o b ie k ty w n e z ekonom icznego p u n ktu w id z e n ia . Jednakże n ie n a le ż y ró w n ie ż z d r u g i e j s tr o n y zapominać o in n y c h k r y t e r i a c h , k t ó r e mogą p r z e s ą d z ić o w yborze danego ro z w ią z a n ia , np. k r y t e r iu m te c h n ic z n e c zy h u m a n is ty c z n e .

W g r u p ie z a g a d n ie ń o p ty m a liz a c y jn y c h d o ty c z ą c y c h p ro je k to w a n ia p r z e d s ię ­ w z ię ć in w e s ty c y jn y c h ja k o k r y t e r iu m o p ty m a liz a c y jn e s to s u je s i ę rach un ek e k o n o m ic zn e j e fe k ty w n o ś c i in w e s t y c j i . Poniew aż o b o w ią z u ją c y , stosow any w P o ls c e p ra w id ło w o u jm u je w y d a tk i z w ią z a n e z r e a l i z a c j ą danego p r z e d s ię w z ię ­ c i a in w e s ty c y jn e g o o ra z w pływy i w y d a tk i z w ią za n e z je g o e k s p lo a t a c ją w p r z y ję ty m o k r e s ie oceny, d la t e g o t e ż s to sow an ie teg o k r y t e r iu m w opraco w anej m e to d z ie o p t y m a l i z a c j i w ysokości p io n o w e j poziomu wydobywczego j e s t w p e ł n i u za s a d n io n e .

K r y te r iu m o p t y m a l i z a c j i j e s t u z a le ż n io n e od param etrów o p ty m a liz a c y jn y c h o ra z od p aram etró w w ejś cio w y ch . Z a le ż n o ś ć ta k a n o s i nazwę f u n k c j i c e lu lu b f u n k c j i k r y t e r iu m .

W r o z w ią z a n iu f u n k c ja c e lu p rz y jm u je w a rto ś ć e k s tre m a ln ą .

3 . 4 . 2 . C e l i i s t o t a m odelow ania m atematycznego

P r z e z p o ję c ie "m odelu m atem atycznego” n a le ż y ro zu m ie ć w s z e lk ie z a le ż n o ś c i o p is u ją c e w sposób w y id e a liz o w a n y z ja w is k a f i z y c z n e lu b ekonom iczne, tz n . o d z w ie r c ie d la ją c e daną r z e c z y w is to ś ć .

B u du jąc model m atem atyczny in te r e s u ją c e g o nas z a g a d n ie n ia n a le ż y p a m ię ta ć , aby u w z g lę d n ia ł on w s z y s tk ie is t o t n e e le m e n ty m ające wpływ na w y n ik i je g o a n a l i z y z jednoczesnym p o m in ię c ie m in n y c h , m n ie j is to t n y c h elem entów .

Celem m odelow ania matem atycznego danego z ja w is k a c zy problem u j e s t : 1) o b s e rw a c ja zacho w ania s ię o b ie k tu w ró żn yc h warunkach,

2 ) p rz e w id y w a n ie wyników p ro d u k c y jn y c h i ekonom icznych, j a k i e uzyska s i ę w w y n ik u r e a l i z a c j i p ro je k to w a n e g o o b ie k tu ,

3 ) o p t y m a liz a c ja ro z w ią z a n ia p ro je k to w e g o .

Rachunek e k o n o m ic zn e j e fe k ty w n o ś c i i n w e s t y c ji j e s t b a rd z o ważnym n a rz ę d z ie m a n a l i z y i p la n o w a n ia k a ż d e j d z ia ł a l n o ś c i in w e s t y c y jn e j, p oniew aż s ta n o w i on podstaw ę podejm ow ania d e c y z j i o ra z w y k azu je c zy z p u n ktu w id z e n ia