Проектирование карьеров: Учебник для вузов. Том I - Трубецкой К.Н., Хронин В.В., Краснянский Г.Л.

Автор: Трубецкой К.Н. Хронин В.В. Краснянский Г.Л.
Теги: горное дело горные предприятия (рудники, шахты, карьеры) добыча нерудных ископаемых библиографии произведений отдельных авторов отдельные способы разработки месторождений твердых полезных ископаемых геология учебник для вузов месторождения горная промышленность
ISBN: 5-7892-0074-5
Год: 2001
Похожие
Горный информационно-аналитический бюллетень
Геомеханика открытых горных работ
Проектирование открытых гидро-механизированных и дражных разработок месторождений
Проектирование карьеров
Текст
                    ''*Ж
К.Н.ТРУБЕЦКОЙ
г.л краЭДЬсий
В.В.ХРОНИ|ЯН
К.Н.ТРУБЕЦКОИ
Г. Л. КРАСНЯНСКИЙ
В.В.ХРОНИН
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
КАРЬЕРОВ
2-е издание, переработанное и дополненное
Допущено
Министерством образования
Российской Федерации
в качестве учебника
для студентов высших
учебных зоведений,
обучающихся по направлению
подготовки бакалавров
и магистров "Горное дело"
и по специальности
"Открытые горные работы"
направления подготовки
дипломированных специалистов
"Горное дело"
Том I
Москва
ИЗДАТЕЛЬСТВО
АКАДЕМИИ
ГОРНЫХ НАУК
2001
ББК 33.22
Тр65
УДК 622:012.3.001.2
Рецензент проф., д-р техн, наук Ж.В. Бунин
(Московский государственный геолого-разведочный университет)
К-Н. Трубецкой, Г.Л. Краснянский, В.В. Хронин
Тр65 Проектирование карьеров: Учеб, для вузов: В 2 т. — 2-е изд.,
перераб. и доп. — М.: Издательство Академии горных наук,
2001. — Т. I. — 519 с.: ил.
ISBN 5-7892-0074-5 (т. I)
Изложены современные методы проектирования. Большое внимание уделено
системотехническому подходу, раскрытию методологии синтеза новых технических
объектов и исследованию взаимодействия создаваемых горных предприятий с ок-
ружающей естественной средой и взаимосвязанными промышленными объектами
и системами.
Описаны принципы выработки и обоснования технических решений.
Рассмотрены современные экономические аспекты проектирования, разработ-
ка ТЭО инвестиций н методы геолого-промышленной оценки месторождений.
Основное внимание сосредоточено на проектировании карьера как объекта
горно-добывающего комплекса. В томе I изложены методы определения углов на-
клона бортов, уступов, их высоты и ширины рабочей площадки, глубины н границ,
производительности карьера, описаны режим горных работ и системы разработки.
Для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров н
магистров «Горное дело» и по специальности «Открытые горные работы» направ-
ления подготовки дипломированных специалистов «Горное дело». Может быть по-
лезен аспирантам и горным инженерам — работникам горных предприятий, про-
ектных и исследовательских организаций.
ISBN 5-7892-0074-5 (т. I)
ISBN 5-7892-0073-7
©В.В. Хронин, 1993
©К.Н. Трубецкой, Г.Л. Краснянский,
В.В. Хронин, 2001, с дополнениями
и изменениями
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебник посвящен одному из важнейших видов деятельности горных ин-
женеров по открытой разработке месторождений — проектированию ка-
рьеров.
Настоящая книга является вторым изданием учебника по курсу «Про-
ектирование карьеров». За время, прошедшее с момента выхода первого
издания (1993 г.), в горно-добывающей промышленности, системе под-
готовки кадров и экономике в целом произошли существенные измене-
ния. Они прежде всего затрагивают сам объект проектирования — ка-
рьер.
Повышение требований к проектам, необходимость учета большого
числа разнородных факторов, расширение спектра решаемых при про-
ектировании задач требуют применения наряду с традиционными мето-
дами и приемами такой методологии проектирования, которая более
полно соответствует характеру решаемых задач. В учебнике излагается
подход к проектированию как к процессу, являющемуся началом опре-
деленных изменений в естественной и созданной человеком средах.
Основная задача учебника и курса «Проектирование карьеров» —
выработать у студентов стройную методологию синтеза новых объектов,
научить применять приобретенные ими знания, уделяя основное внима-
ние не использованию расчетных приемов и методов, копированию из-
вестных проектных решений, а поиску новых технических возможностей
и исследованию взаимодействия создаваемых искусственных объектов с
окружающей средой.
Проектирование карьеров — это самостоятельная научно-техничес-
кая дисциплина, имеющая свою внутреннюю логику, свои законы и ме-
тоды. Разработка проекта карьера требует интеграции знаний в областях
геологии, технологии освоения месторождения, математики, физики,
экономики, экологии, принятия решений, других фундаментальных и при-
кладных наук. Вместе с тем проектирование не может базироваться толь-
ко на сумме знаний этих и других научных дисциплин. Проектирование —
творческий процесс, устремленный в будущее. Эффективность проекти-
рования определяется прежде всего методологией, а также правильнос-
тью выбора основных методических принципов и исходных количествен-
ных данных для решения отдельных задач.
3
Содержание и методология такого сложного творческого процесса,
каким является проектирование, необходимость формирования опреде-
ленного стройного стиля мышления требуют глубокого раскрытия и ос-
вещения процесса проектирования, методов проектирования, обоснова-
ния проектных решений и др. Все это должно являться основой решения
главной задачи проектирования — определения рациональных парамет-
ров нового или реконструируемого карьера, таких как кондиции, произ-
водительность, глубина и границы, режим горных работ, вскрытие, сис-
тема разработки, технология и механизация горных работ, уровень воз-
действия на окружающую среду, технико-экономические показатели раз-
работки и др.
Проектирование собственно карьера как объекта горно-добывающего
комплекса непременно должно быть связано с геолого-экономической
оценкой месторождения, разработкой технико-экономического обосно-
вания инвестиций. Эти проектные проработки призваны служить дока-
зательством возможности эффективной разработки месторождения и вы-
годности инвестирования средств в проект.
Учебник состоит из двух томов.
Первый том включает в себя следующие главы и разделы:
1.	Процесс проектирования.
2.	Методы проектирования. В этой главе основное внимание уделено
методу «Системотехника», который характеризуется наиболее универ-
сальными стратегией и процедурами.
3.	Обоснование проектных решений. Здесь изложены вопросы обо-
снования критериев эффективности, экономические, финансовые, тех-
нические, экологические и социальные показатели эффективности, ме-
тоды оценки и выбора вариантов.
4.	Предпроектная стадия проектирования карьера. В этой главе рас-
смотрены система критериев и показателей оценки инвестиционных про-
ектов, геолого-промышленной оценки месторождения.
5.	Проектирование карьера как объекта горно-добывающего ком-
плекса. Эта глава является центральной. Она посвящена проектирова-
нию наиболее выгодной динамики развития рабочей зоны, т.е. выработке
стратегии разработки месторождения. Изложены принципы определения
углов наклона бортов карьера, уступов, их высоты и ширины рабочей
площадки, установления производительности, глубины и границ карьера.
Эти параметры являются фундаментом для проектирования режима гор-
ных работ. Описаны режим горных работ и системы разработки.
Второй том содержит следующие главы и разделы:
5.	Проектирование карьера как объекта горно-добывающего ком-
плекса (продолжение). Здесь изложены способы вскрытия, технология
и комплексная механизация, показана степень допустимого воздействия
открытых горных работ на окружающую природную среду.
6.	Проектирование технологических процессов производства горных
работ и вспомогательных систем карьера.
4
7.	Проектирование природоохранной деятельности.
8.	Дренаж карьерных полей.
9.	Электротехническая часть.
10.	Проектирование генерального плана карьера.
Авторы отдавали себе отчет в том, что в условиях интенсивного на-
учно-технического и социального прогресса, бурного развития науки, тех-
ники и технологий, более высоких требований к технико-экономическим
и экологическим показателям проектов достигнутые в горном производ-
стве рубежи не могут служить ориентиром на будущее, а являются лишь
отправной точкой при разработке новых проектов. Поэтому в учебнике
фактический материал по разработке конкретных месторождений при-
водится в достаточно ограниченном объеме, для того чтобы не сковывать
творческого поиска новых решений, но дать возможность осуществить
инженерную оценку показателей, получаемых при проектировании новых
карьеров.
Вместе с тем более широкий подход к проектированию, необходимость
обеспечения учебной литературой студентов, обучающихся на разных
ступенях высшего профессионального образования (бакалавр, горный
инженер и магистр), определенный недостаток учебной, справочной, мо-
нографической и нормативно-методической литературы, стремление дать
возможность разработать, хотя и учебный, но максимально приближен-
ный к реальности проект по одному учебнику, потребовал увеличить его
объем и привести основные положения теории открытых горных работ,
действующие методики расчетов, необходимые справочные материалы.
Это позволит горным инженерам также использовать учебник в произ-
водственной деятельности и при проектировании, а также при поступ-
лении и обучении в аспирантуре.
В учебнике в обобщенном виде использованы научные исследования
в области горных наук, фундаментальных и прикладных наук, а также
практический опыт проектирования и ведения открытых горных работ,
труды академиков Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского, К.Н.‘ Трубецкого,
профессоров Е.Ф. Шешко, А.И. Арсентьева, Б.П. Боголюбова, П.И. Го-
родецкого, В.С. Хохрякова и других известных ученых.
Все замечания по содержанию учебника авторы примут с благодар-
ностью.
Опубликование данного учебника стало возможным благодаря фи-
нансовой поддержке АК «АЛРОСА», ОАО «Механобр-техника» и других
спонсоров, которым авторы выражают глубокую признательность.
ВВЕДЕНИЕ
Необходимость целенаправленной подготовки специалистов в области
проектирования определяется значением и местом проектирования в
классификации горных наук и инженерной деятельности, характером
этого сложного творческого процесса и теми изменениями в обществе
и окружающей среде, которые начинаются с проектирования новых объ-
ектов.
По своей сути и научно-инженерная деятельность, и проектирование
неразрывны; проектирование является не только неотъемлемой частью
научно-инженерной деятельности, но и фундаментом системного образа
мышления, воплощение которого в действиях не ограничивается только
профессиональной сферой.
Сопоставление понятий «инженерная деятельность» и «проектиро-
вание» позволяет более четко и полно подтвердить их единство и пра-
вильно раскрыть суть процесса проектирования.
Сущность инженерной деятельности состоит в производстве товаров
и услуг для удовлетворения потребностей человека.
Признано, что инженер должен иметь глубокие теоретические и тех-
нические знания, творческий настрой, развитое логическое мышление,
способность критически и объективно анализировать ситуации и задачи,
знать источники информации, обладать способностью совершенствовать
приобретенные понятия, нести ответственность за принимаемые реше-
ния, а также обладать рядом других достоинств.
Зарубежные авторы в качестве важнейших выделяют следующие ас-
пекты инженерного знания.
know-how (знание-как) — знание как сделать что-либо, знание ме-
тодов, набор навыков и умений для осуществления определенных про-
цедур;
know-what (знание-что) — практическое понимание процессов, тех-
нологий, работы схем, комплексов и систем, а также прямой, непосред-
ственный доступ к фактам, открытиям;
know-whom (знание-кому) — знание источников информации, знание
к кому обратиться за справкой, советом и помощью;
know-how much (знание-сколько) — умение правильно оценить важ-
ность и стоимость мероприятия;
6
know-why (знание-почему) — знания, позволяющие обосновать це-
лесообразность действия, мероприятия;
know-when (знание-когда) — знания, позволяющие выбрать время
и порядок действий, стратегическая, практическая мудрость.
Отметим также, что перевод слова инженер означает «творить, со-
здавать, внедрять».
Существо понятия «проектирование» глубоко и ярко раскрывают
следующие определения:
это поиск научно обоснованных, технически осуществимых, экономи-
чески целесообразных и экологически безопасных инженерных решений;
целенаправленная деятельность по решению задач;
принятие решений в условиях неопределенности с тяжелыми послед-
ствиями в случае ошибки;
моделирование предполагаемых действий до их осуществления, по-
вторяемое до тех пор, пока не появится полная уверенность в конечном
результате;
использование научных принципов, технической информации и вооб-
ражения для определения структуры объекта или системы, предназна-
ченной для выполнения заранее заданных функций с наибольшей эффек-
тивностью;
оптимальное удовлетворение суммы истинных потребностей при оп-
ределенном комплексе условий;
вдохновенный «прыжок» от фактов настоящего к возможностям бу-
дущего.
Приведенные определения показывают многогранность представле-
ний о проектировании как в части оценки творческих компонентов этого
процесса, так и в отношении его целей, места и широты охвата взаимо-
действующих факторов. Нетрудно видеть, что цель проектирования не
ограничивается разработкой чертежей и выполнением расчетов. Она
перемещена в область ориентирования и организации проектирования
как процесса, являющегося началом ряда взаимосвязанных действий, ко-
торые приводят к изменениям в среде, создаваемой человеком, и связаны
с этими изменениями в окружающей среде. Так как проектирование —
один из начальных этапов создания нового объекта, то уже на этом этапе
нужно прогнозировать конечные результаты осуществления проекта и
определять меры, необходимые для достижения этих результатов. Сле-
довательно, основное внимание при проектировании должно быть на-
правлено не только на разрабатываемый объект, но и все в большей
степени на анализ его взаимосвязей с другими объектами и на прогно-
зирование тех изменений, которые должны претерпеть производство,
сбыт, потребители, окружающая среда и общество в целом в ходе со-
здания и функционирования нового объекта. Действительно, ввод в строй
нового карьера — появление нового источника продукции — означает
не просто изменение суммарных объемов добычи полезного ископаемого
данного вида, но и может иметь следствием перераспределение поставок
7
потребителям продукции с других карьеров (шахт, рудников), и в свою
очередь может вызвать необходимость изменения объемов производства
и режима действующих предприятий, использующих данную продукцию,
изменить график перевозок по транспортным коммуникациям в зоне ка-
рьера. Достаточно крупный карьер неизбежно окажет влияние на про-
изводство и применение горной техники, рабочей силы региона, на раз-
витие социально-бытовой инфраструктуры.
Множественность и сложный характер тех изменений в искусственной
и природной средах, начало которым дает проектирование, их значитель-
ная отдаленность от начала периода проектирования предопределяют
перемещение основных задач из области разработки проектов конкрет-
ных объектов и входящих в них систем в сферу анализа и предсказания
тех изменений, которые вызовет в промышленном производстве, сбыте,
потребительском спросе и обществе в целом выпуск продукции проек-
тируемым предприятием. Таким образом, сфера проектирования должна
охватывать другие объекты, системы, социальные факторы, мнение об-
щественных групп, глобальные проблемы. В основе такого подхода лежит
исследование объектов как систем, т.е. системный подход, существо ко-
торого состоит в выявлении и исследовании взаимосвязей проектируе-
мого карьера со всеми взаимодействующими с ним объектами и систе-
мами. Очевидно, что задачи, решаемые в процессе системных исследо-
ваний, отличаются от расчетных большей сложностью, менее четким оп-
ределением границ исследуемой области, широтой постановки, необхо-
димостью сбора и обработки значительных объемов информации, отсут-
ствием «правильного» ответа.
Основа решения подобных задач — изобретательность, умение ана-
лизировать ситуации, находить альтернативные варианты достижения по-
ставленных целей, разрабатывать критерии и принципы сравнения ва-
риантов, дать обоснование выбора лучшего из них.
Отметим также, что важнейшей чертой проектирования является
многовариантность. Недопустимо, чтобы проектирование было ориенти-
ровано на разработку одного варианта, недопустимо его принятие в ка-
честве окончательного, без достаточного анализа и доказательств. Ссыл-
ки на авторитеты, очевидность ситуации, известные аналоги, а также на
то, что предлагаемый вариант оригинален и его преимущества очевидны,
не могут заменить необходимости обязательного рассмотрения несколь-
ких вариантов для их сравнения и выбора наилучшего.
Следует отметить также некоторую противоречивость, возникающую
при определении сферы охвата факторов, учитываемых при проектиро-
вании. С одной стороны, должен быть выдержан широкий подход к про-
блеме проектирования карьера, предусматривающий рассмотрение всех
возможных внутренних и внешних взаимосвязей между отдельными его
системами, с окружающей естественной и искусственной средами, а с
другой, — необходимо строго выдерживать условия технического зада-
ния и наиболее полно учитывать различные ограничивающие факторы.
8
диктуемые существующими реальностями. Выход из этой ситуации за-
ключается в том, что акцент на поиск всех возможных вариантов не может
и не должен заменять здравого суждения, необходимого при выборе окон-
чательного решения, а также скрупулезной проработки деталей и мало-
значащих на первый взгляд элементов. Невнимание к подробной, но не-
обходимой детализации может привести к пропуску важных аспектов про-
ектируемого карьера, его внутренних и внешних связей.
В заключение выделим некоторые характерные черты проектиро-
вания:
•	постоянная опора на фундаментальные и прикладные науки;
•	органичное сочетание научных методов и инженерного искусства;
•	стремление к простоте, надежности и высокой технологичности ин-
женерных решений;
•	новаторский, творческий подход к решению возникающих задач;
•	умение рационально сочетать технический риск со строгими рас-
четами;
•	нацеленность на решение сложнейших инженерно-технических
проблем ценой минимальных затрат.
Глава 1
ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1.1. КАРЬЕР КАК ОБЪЕКТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Как объект проектирования карьер представляет собой сложную техни-
ческую систему с развитой иерархической структурой, большим числом
элементов и внутренних связей. В составе любого карьера можно выде-
лить ряд функциональных подсистем, определяющих в совокупности его
характеристики. Это подсистемы подготовки горных пород к выемке, вы-
емки и погрузки, транспортирования, отвалообразования, переработки
полезного ископаемого, энергоснабжения, материального обеспечения
и т.д. Каждая из таких подсистем, в свою очередь, может состоять из
простых и сложных систем и отдельных элементов. Представление ка-
рьера в виде подсистем, удобное для изучения и анализа, вовсе не озна-
чает, что они автономны. Напротив, все подсистемы (системы) карьера
взаимосвязаны и взаимообусловлены.
С другой стороны, карьер сам по себе — это технический объект,
бесполезный вне действия, вне производства. И только как элемент более
сложной системы, включающей в себя потребителей продукции, техни-
ческие средства производства, персонал, карьер способен выполнять оп-
ределенные задачи. Следовательно, карьер является подсистемой слож-
ной системы более высокого иерархического уровня — природно-тех-
нологического комплекса, представляющего собой органичное сочетание
людских и материальных ресурсов и действиями которого вырабатыва-
ется определенный полезный для общества эффект при добыче и пере-
работке минерального сырья.
Главная задача проектирования нового или реконструкции действу-
ющего карьера состоит в определении рациональных значений ряда тех-
нических и экономических параметров, описывающих его создание и
функционирование. Среди них: запасы и качество полезных ископаемых,
вовлекаемых в разработку, границы и глубина карьера, производитель-
ность, календарный план разработки, вскрытие, система и технология
разработки, средства механизации, объем горно-капитальных работ, срок
строительства, размер капитальных вложений, себестоимость продукции,
производительность труда, прибыль, рентабельность, фондоотдача, чис-
10
тый дисконтированный доход, индекс доходности, внутренняя норма до-
ходности, срок окупаемости, экологические характеристики. Очевидно,
что решение этой основной задачи требует решения ряда составляющих
ее задач. Их условно можно расположить по ряду иерархических уровней;
глобальному, общественных групп, систем, объектов (предприятий), под-
систем объектов.
Выделим прежде всего уровень предприятия (объекта). Целью про-
ектирования на этом уровне является определение ряда параметров, ко-
торые характеризуют карьер именно как объект. К ним относятся запасы
полезного ископаемого, кондиции, производительность и границы карье-
ра, режим горных работ, вскрытие, система разработки, технология и
механизация работ, технология обогащения полезных ископаемых, ока-
зываемое воздействие на окружающую среду, экономические показатели,
характеризующие деятельность предприятия, а также другие показатели.
Более низкий уровень — уровень подсистем объектов. На нем осу-
ществляют детализацию решений, принятых на предыдущем уровне; вы-
полняют расчет технологических процессов и схем, их взаимную увязку,
рассчитывают параметры трасс и транспортных коммуникаций, элементы
системы разработки, конструируют рабочие площадки, выбирают модели
оборудования и количественную комплектацию парка машин, определя-
ют экономические показатели, характеризующие эффективность реше-
ний на этом уровне.
Выше уровня объектов выделим следующие; уровень систем, уровень
общественных групп и глобальный уровень.
На уровне систем предполагается установление и учет связей и отно-
шений между системами, т.е. между данным горным предприятием и другими
горными предприятиями, добывающими аналогичные полезные ископае-
мые, потребителями продукции, а также с транспортной, энергетической,
экономической, машиностроительной и другими системами, социальной и
природной окружающей средой. Решение вопросов на уровне систем по
сравнению с уровнем объектов и компонентов существенно сложнее, что
связано с необходимостью увязки технических, экономических, организа-
ционных и других видов решений за пределами структуры горного предпри-
ятия в рамках взаимодействия с другими объектами и системами.
На уровне общественных групп выявляют региональные и социаль-
ные требования, а также требования различных групп граждан, обще-
ственных объединений к развитию социально-бытовой инфраструктуры,
размещению объектов предприятия, его технико-экономическим, эколо-
гическим и другим характеристикам, оценивают их правомерность, воз-
можность и пути реализации в принимаемых проектных решениях.
На самом высоком из иерархических уровней — глобальном —
должны рассматриваться взаимосвязи горного предприятия в межгосу-
дарственном, мировом масштабе, а также устанавливаться его допусти-
мое влияние на природу и человечество исходя из требований мирового
сообщества в технической, экологической, экономической, правовой, со-
циальной и других областях.
II
При проектировании необходим охват всей иерархической вертикали,
т.е. учет влияния решений, принимаемых на каждом из уровней, на ре-
шения, принимаемые на других уровнях.
Подчеркнем, что на выбор технических решений на более низких ие-
рархических уровнях все возрастающее влияние будут оказывать высшие
иерархические уровни.
Распределение задач, решаемых при проектировании карьера, по ие-
рархическим уровням приведено в табл. 1.1.
Отметим, что указанные иерархические уровни проектирования не
должны отождествляться с последовательностью действий при выполне-
нии проектных работ. Для каждого конкретного проекта эта последова-
тельность, так же как диапазон охвата и глубина проработки факторов,
влияющих на проект, т.е. объем используемой при проектировании ин-
формации, сугубо индивидуальны.
Приведенная таблица наглядно иллюстрирует то, что многие сложные
проблемы проектирования и реализации проектов находятся в представ-
ленной иерархии выше уровня объектов и оказывают сильное влияние
на все проектные решения. Очевидно, что недостаточное внимание к их
учету может привести к ошибочным проектным решениям и неправиль-
ному определению средств, направляемых в производство, социально-
бытовую сферу и природоохранные мероприятия, т.е. к неправильной
экономической оценке проекта.
Таблица 1.1
Распределение задач, решаемых при проектировании карьера, по иерархическим
уровням
Уровень задач проектирования	Факторы, которые должны учитываться при проектировании карьера, и характер решаемых при этом задач
Глобальный	Технические, экономические, экологические, правовые, нравственные требования межгосударственного, регионального и глобального масш- табов
Общественные группы	Общественное мнение о проектируемом карьере, развитии социально- бытовой инфраструктуры района, влиянии на окружающую среду, месторасположении объектов предприятия
Системы	Взаимосвязи проектируемого карьера с другими горными предприятия- ми, добывающими аналогичные полезные ископаемые, потребителями продукции, а также другими системами (транспортной, энергетической и др.) и окружающей средой. Геологические, гидрогеологические условия залегания месторождения. Физико-механические свойства горных пород, возможная технология разработки и организации работ
Объекты (предприятия)	Определение основных параметров карьера, характеризующих его как объект: запасы, кондиции, производительность, границы, режим горных работ, вскрытие, система разработки, технология, механизация, система формирования качества и обогащения добываемых полезных ископае- мых, воздействие на окружающую среду
Подсистемы объектов	Проектирование и расчет технологических процессов и других систем карьера
12
Расширение сферы проектирования неизбежно приводит к снижению
стабильности проектной ситуации и существенному повышению ее слож-
ности. Положение дополнительно усугубляется также в связи с техни-
ческими изменениями. Действительно, на основании изучения сегодняш-
них потребностей весьма сложно предсказать изменение потребностей
в будущем при появлении и практическом использовании в технологии
и изделиях новых технических принципов, материалов и машин.
Для процесса проектирования это означает необходимость отказа от
веры в устойчивость настоящего и перейти к проектированию объектов
не на основе того, что было достижимо вчера и даже сегодня, а на основе
того, что будет завтра.
Кроме указанных ранее, отметим ряд дополнительных факторов, ко-
торые непосредственно влияют на процесс проектирования и принимае-
мые решения. Одни из них являются внешними по отношению к проек-
тируемому объекту, другие присущи самому объекту.
К внешним факторам можно отнести следующие:
1.	Возможность переноса технических решений из других областей
техники, т.е. использования в проекте тех технических решений и раз-
работок, которые позволяют решить данную задачу проектирования, на-
пример, использование новых физических принципов для разрушения
пород, транспортирования и т.д.
2.	Необходимость учета вероятности возникновения побочных эффек-
тов, которую следует предвидеть на ранней стадии проектирования, когда
еще можно разработать и предложить в проекте мероприятия по сни-
жению нежелательных явлений, например, мероприятия против деста-
билизации режимов водоносных горизонтов, загрязнения водных источ-
ников и т.д.
3.	Необходимость применения единых отраслевых, государственных
и международных стандартов для обеспечения совместимости взаимо-
связанных с другими системами параметров проектируемого карьера и
выпускаемой им продукции, в том числе и с зарубежными партнерами.
4.	Необходимость учета чувствительности к изменениям начальных
условий проектирования, которые могут возникнуть в случае изменений
в системах, связанных с проектируемым карьером. Так, изменение тре-
бований потребителей к качеству сырья, номенклатуре, объемам и цик-
личности поставок фактически означает изменение условий проектиро-
вания и может привести к необходимости изменения технологии, меха-
низации и организации разработки, предусмотренной первоначальным
проектом.
К числу внутренних могут быть отнесены следующие факторы:
1.	Большой объем капиталовложений на строительство, реконструк-
цию или техническое переоснащение карьеров. Поиск правильных ре-
шений (доводка) в процессе строительства или эксплуатации карьера
практически исключается, так как это эквивалентно реконструкции ка-
рьера.
13
2.	Сложности, связанные с применением технических решений из дру-
гих проектов и использованием результатов, которые получены на осно-
вании обобщения опыта эксплуатации аналогичных объектов, отражаю-
щих специфические особенности достигнутого в них внутреннего равно-
весия. Например, некоторое сочетание типоразмеров выемочно-погру-
зочного, транспортного и бурового оборудования, оказавшееся удачным
для горно-геологических условий и параметров одного карьера, может
оказаться совершенно неэффективным для другого предприятия из-за
различия некоторых факторов.
3.	Трудности, связанные с определением рациональной последова-
тельности принятия основных технологических решений. Желание рас-
ширить возможности проектируемого карьера, удовлетворить дополни-
тельные требования, применить новые технологические процессы и тех-
нологию приводит к изменению взаимосвязей между параметрами. На-
пример, едва ли возможно разработать порядок развития выемочных
работ, увязанный с порядком складирования некондиционных полезных
ископаемых, который будет эффективным с позиций современных тре-
бований к качеству сырья и сохранит эквивалентную эффективность при
неизвестных в настоящее время изменениях этих требований в будущем.
1.2.	СОДЕРЖАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Принятие того, что проектирование — процесс, являющийся началом
изменений в существующих системах, означает расширение его содер-
жания и включения в него всех этапов создания объекта, в том числе
выполнение расчетов и разработку чертежей.
Создание чертежей в определенном масштабе на основе выполняемых
расчетов есть не что иное, как метод проектирования. Его характерная
черта состоит в том, что в нем поиск решений отделен от производства
и выбор наилучшего варианта осуществляется не на самом объекте. Это
значит, что творческая составляющая, связанная с разработкой и созда-
нием нового объекта, не лежит в производственной сфере, а является
областью профессиональной деятельности проектировщиков. Сведение
геометрических размеров в чертеж дает проектировщику достаточно
большое поле представлений. Чертеж позволяет прорабатывать различ-
ные варианты проектируемого объекта, вносить любые изменения, оце-
нивать влияние любого из них на весь проект. Достижению тонкого рав-
новесия отдельных составляющих, закрепляемого в окончательном ва-
рианте проекта, сопутствует весьма трудоемкая переработка проектных
решений, вызванных отдельными изменениями. Это заставляет в поисках
новых решений работать только над одним проектом, отодвигая на второй
план разработку и сопоставление между собой несколько различных ва-
риантов. Схематично чертежный метод проектирования можно предста-
14
вить следующим образом. От некоторого объективно существующего по-
ложения или положения, достигнутого на предыдущем этапе проектиро-
вания, вычерчивают последовательные варианты решений, элементы ко-
торых рассчитывают аналитически. Все это делают с учетом единого об-
раза объекта, представляемого в воображении проектировщика. Основ-
ным критерием для оценки различных вариантов служит достижение оп-
ределенных результирующих показателей проекта.
Далее отыскивают пути достижения этих обобщающих показателей.
Чертежный метод проектирования позволяет прорабатывать существен-
но отличающиеся варианты объекта проектирования. Следовательно,
чертеж можно рассматривать как достаточно просто видоизменяемую мо-
дель. Благодаря тому, что она легко поддается пониманию и изменению
и способна хранить промежуточные решения, существует возможность
анализировать задачи значительной сложности.
При увязке объекта с внешними условиями чертеж становится бес-
полезным и основное значение приобретает опыт, воображение проек-
тировщика и в меньшей степени ориентировка на расчет и оптимизацию
тех параметров, которые признаются наиболее важными.
Проанализируем теперь проблемы, возникающие при проведении
проектных работ, начиная с уровня систем и выше и на уровне объектов
и компонентов. Как было показано ранее, чертежный метод не может
служить основным инструментом проектирования и практически непри-
годен при работе уже на уровне систем, когда при разработке объекта
и составляющих его компонентов локальный, частный подход к решению
проектных задач должен уступить место более широкому — системному
подходу, т.е. полному учету связей проектируемого объекта с другими
объектами и системами. Проектирование, начиная с уровня систем, су-
щественно сложнее, что вызвано необходимостью:
•	определения круга объектов и систем, связанных с проектируемым
карьером, учета и оценки их взаимного влияния;
•	разработки выбора и обоснования критериев оценки технических
решений, принимаемых на различных иерархических уровнях, влияния
этих решений друг на друга и на окончательные решения по карьеру;
•	разработки принципов согласования начальных условий проекти-
рования и принимаемых решений и т.д.
Пониманию и решению перечисленных задач способствует раскрытие
процесса инженерного проектирования, целью которого являются раз-
работка и создание новых, ранее не существовавших объектов, процессов
или систем. Хотя эта цель может быть достигнута на основе использо-
вания известных элементов или принципов, всегда требуется творческий
поиск такого сочетания этих элементов и процессов новым, оригиналь-
ным способом, который бы приводил к достижению новых качественных
либо количественных результатов.
Задачу инженерного проектирования обычно формулируют следу-
ющим образом: разработать при некоторых ограничениях, обуслов-
15
Формирование цели
Рис. 1.1. Схема процесса инженерного проектирования
ленных способом решения, элемент, систему или процесс, которые
обеспечивают оптимальное выполнение поставленной задачи при
некоторых ограничениях, налагаемых на решение. Дважды введен-
ные в определение условия «при некоторых ограничениях» связаны с
ограничениями двух видов. Одни из них относят к методу решения задачи,
они связаны с наличием знаний, сроками проектирования, кадровым и
техническим обеспечением проектных работ. Другую группу ограничений
относят к самому решению задачи, она связана с действием таких фак-
торов, как естественные (физические) ограничения, издержки, наличие
оборудования, возможности привлечения трудовых ресурсов, социаль-
но-экономические требования и т.д.
В общем виде процесс инженерного проектирования показан на рис. 1.1.
Процесс проектирования начинают с изучения и уяснения цели или
задачи «формирование цели». Цель может быть определена заданием
16
на проектирование карьера с определенными параметрами (производи-
тельность, номенклатура и качество продукции, календарный план по-
ставок и т.д.) или вытекать из общей ситуации, т.е. заключаться в уста-
новлении названных параметров исходя из условий поставки продукции
некоторым известным потребителям или для свободной реализации. Ре-
зультат этого этапа — четкое определение цели, которая должна быть
достигнута, или требование, которое должно быть удовлетворено.
На следующем этапе «формирование концепции (идеи)», в оп-
ределенном смысле составляющем основу проектирования, должна быть
выработана идея решения задачи, замысел будущего объекта — его кон-
цептуальная схема, отражающая все реалии конкретной ситуации и яв-
ляющаяся достаточно точной для перехода к единому образу проектиру-
емого предприятия в общих чертах и во всех деталях, т.е. должен быть
предложен ответ на вопрос: как осуществить решение задачи. Иногда
это может быть новая идея, иногда уже встречавшаяся, но по-новому
применяемая к решению данной задачи. В значительной степени качество
решения определяется качеством идеи или принципа, использованного
на данном этапе.
Следовательно, именно на этом этапе создают принципы и концепции,
а суждения о ценностях и технических возможностях преобразуют в ре-
шения, которые должны отражать реальные социальные, экономические
и эксплуатационные аспекты ситуации проектирования. Из всего этого
вырабатывают общий образ проектируемого карьера, который кажется
удачным, хотя это и нельзя доказать, поэтому нет полной уверенности в
том, что все сделанное в итоге окажется наилучшим.
Именно на стадии формирования идеи фиксируют цели, технические
задания и границы задачи, выявляют важнейшие переменные и устанав-
ливают ограничения, а также выносят оценочные суждения. Задачу раз-
деляют на подзадачи, причем подразумевают, что все их можно решить
параллельно или последовательно и в определенной степени независимо
друг от друга. Обычно может быть выработано несколько приемлемых
вариантов открытой разработки конкретного месторождения. Выбор наи-
более подходящего из них необходимо осуществлять после всестороннего
сопоставления и оценки, т.е. после проведения этапов «инженерный ана-
лиз» и «конкретизация решения».
После выбора концепции, определяющей возможный вариант реше-
ния стоящей задачи, ее необходимо проверить на соответствие физичес-
ким законам и различным ограничениям. Такая проверка называется ана-
лизом. Инженерный анализ — это получение имеющих смысл ответов
на вопросы инженерного характера за приемлемое время и при допус-
тимых затратах. Пронизывая весь процесс проектирования, он обеспе-
чивает на разных этапах разработки проекта выбор решения задачи,
структуры системы и технических средств ее реализации, разработку тех-
нологических схем. Инженерный анализ должен быть основан на исполь-
зовании научных и технических достижений фундаментальных положений
2— 1448	17
теории и практики и нахождении численных результатов. В основе ин-
женерного анализа лежат сравнение и выбор вариантов технических ре-
шений для достижения поставленных целей проектирования.
Инженерный анализ начинают с четкого определения задачи, ко-
торая должна быть решена (см. рис. 1.1). Затем разрабатывают вариант
ее технического решения для достижения общей цели проекта. Далее
следует построение модели. Под моделью понимают такую мысленно
представленную и формально описанную (абстрактную) или материально
реализованную (физическую) систему, которая, отображая или воспро-
изводя объект исследования, способна замещать его таким образом, что
ее изучение дает необходимую информацию об этом объекте.
Модель должна быть настолько простой, чтобы ее можно было про-
анализировать за приемлемое время, и в то же время настолько сложной,
чтобы полученные на ней результаты были бы содержательными и до-
статочными для сравнения по определенным идентичным параметрам.
Существуют два типа моделей — физические и математические. Фи-
зические модели имеют ту же физическую природу, что и оригинал. Фи-
зическое моделирование дает наиболее полное представление об иссле-
дуемых явлениях, однако оно часто связано со значительными затратами
времени и средств. Поэтому физическое моделирование столь сложного
комплекса, каким является карьер, не осуществляют.
Математические модели основаны на идентичности математического
описания процессов в модели и оригинале; они делятся на аналитические
и численные модели.
Аналитические модели позволяют провести исследования в наиболее
общем виде, однако возможности их построения ограничиваются извест-
ными трудностями, в основном связанными с необходимостью сущест-
венного упрощения рассматриваемого явления. Как правило, аналити-
ческое моделирование применяют для анализа сравнительно несложных
явлений. Наиболее универсальное математическое моделирование —
численное, осуществляемое с помощью ЭВМ. Численное моделирование
в настоящее время является основным инструментом исследования
сложных систем.
Этап «вычисление (оптимизация) » посвящен получению числового
результата или результата в символьной форме (в форме математичес-
кого выражения). Он справедлив только в рамках данной модели. Поэ-
тому, после того как получено численное решение конкретной задачи,
должно быть сделано обобщение — изучение возможности его приме-
нения в общем случае. Следующий этап — проверка.
Отметим, что все виды проверок очень важны и их следует проводить
на каждом этапе инженерного анализа, а не только в конце работы.
Обычно выполняют математические проверки и-проверки физического
смысла результата.
Под проверкой физического смысла подразумевают установление со-
ответствия получаемых значений имеющимся данным, а также выясне-
18
ние, являются ли эти значения реальными. Выделяют пять основных ас-
пектов этих проверок.
Во-первых, проверяют, не противоречиво ли уравнение с точки зрения
размерности.
Во-вторых, проверяют пределы. Дает ли уравнение имеющие смысл
(т.е. согласующиеся с имеющимися данными) результаты, если различ-
ные параметры поочередно мысленно устремлять к некоторому пределу,
например к нулю, бесконечности или какому-либо граничному значению?
Проверки пределов наиболее важны при определении разумности ре-
зультатов, полученных при инженерных расчетах.
В-третьих, проверяют тренды (тенденции изменения). Для проверки
физического смысла нет необходимости рассматривать предельные зна-
чения параметров. Можно предположить их возрастание или убывание
и проверить совпадение результирующих значений остальных параметров
с ожидаемыми.
В-четвертых, проверяют, дополняют ли друг друга факторы, которые
должны оказывать одинаковое воздействие, иначе говоря, влияют ли они
на результат в одинаковом направлении, т.е. имеют ли одинаковый знак?
Соответствуют ли знаки различных факторов тому, что ожидается?
Наконец, в-пятых, осуществляют полную проверку решения задачи.
Здесь предполагают использование инженерной оценки, для того чтобы
выяснить, все ли существенные факторы учтены в уравнении.
На этапе «оценка» определяют, в какой степени результат, получен-
ный на модели, совпадает с фактическими данными (оценка результатов
может предусматривать оптимизацию либо оптимизация может быть со-
ставной частью анализа вычислений). Как и проверка, оптимизация про-
низывает весь процесс разработки, инженерного анализа и принятия ре-
шений.
Инженерный анализ рассмотрен в виде последовательности этапов.
В действительности же это непрерывный итеративный процесс. Может
потребоваться многократное решение одной и той же задачи, прежде
чем будет получен удовлетворяющий результат.
Если вследствие инженерного анализа имеют место приемлемые ре-
зультаты, то каждый вариант должен быть оценен с точки зрения про-
изводственных возможностей — реальности практической реализации,
т.е. должны быть четко определены пути и средства технического вопло-
щения принципов (другими словами, должны быть найдены ответы на
вопрос «Как реализовать этот вариант?», а не на вопрос «Как он будет
работать?»). Этот этап называют «конкретизация решения».
После этого может быть выполнена окончательная оценка вариантов,
их сравнение и выбор наиболее предпочтительного.
Затем наступает этап реализации проекта (строительство карьера
и выведение его на запланированный уровень добычи полезного иско-
паемого), сбыта и использования продукции [на приведенной схеме (см.
рис. 1.1) весь процесс инженерного проектирования показан с исполь-
2*	19
зованием двунаправленных стрелок, которые подчеркивают, что при ре-
шении любой задачи может потребоваться неоднократное повторение
любого из этапов].
Существо инженерного проектирования можно раскрыть и с иной
точки зрения, выделив в нем три неотъемлемых составляющих: изобре-
тательство, инженерный анализ и принятие решений.
Изобретательство — творческий процесс, направленный на раз-
работку новых полезных идей и принципов для решения инженерных
задач. Потребность в изобретательстве тем острее, чем выше требования
к характеристикам проектируемого объекта.
Изобретательство, базирующееся на способности человека к аб-
страктному мышлению, требует от инженера широкой эрудиции, умения
связывать между собой разнообразные факты и явления, преодолевать
психологическую инерцию. Хотя существуют некоторые приемы и методы
совершенствования изобретательности, все же оно почти целиком отно-
сится к области эвристики. Естественно поэтому этот компонент инже-
нерного проектирования с трудом поддается формализации.
Изобретательство сопутствует всему процессу проектирования, од-
нако наиболее ярко оно проявляется на его начальных этапах, когда фор-
мируется основная идея, замысел будущего объекта (его концепция).
Общая схема инженерного анализа рассмотрена ранее. Отметим,
что хотя инженерному анализу и свойственны творческие черты, все же
этот вид деятельности в основном опирается на здравый смысл и спе-
циальные знания. Он обладает более узким характером, чем изобрета-
тельство. Эти два процесса отличаются тем, что изобретательство на-
правлено на поиск возможных технических решений, и его целью явля-
ется создание возможно большего числа вариантов. Инженерный ана-
лиз направлен на изучение этих решений, и его целью является полу-
чение фактических результатов по каждому из рассматриваемых вари-
антов.
Третья составляющая инженерного проектирования — принятие
решений — есть выбор одного варианта технического решения из мно-
гих, наилучшего из них. Этот процесс характеризуется следующими чер-
тами:
1.	Наличие цели. Если ее не существует, то не возникает и потреб-
ность в принятии решения.
2.	Наличие альтернативных линий поведения. Это означает, что есть
несколько способов достижения цели. С различными вариантами связаны
разные вероятности успеха и затраты, причем не всегда достоверно из-
вестные. Поэтому принятие решения зачастую сопряжено с неопреде-
ленностью.
3.	Необходимость учета существенных факторов (ограничений) —
технологических, экологических, экономических и организационных.
Связь указанных особенностей принятия решений можно представить
следующим образом.
20
Прежде всего четко формулируют цель (определяют целевую функ-
цию). Затем составляют возможно более полный перечень технических
решений, поскольку от полноты и качества этого перечня зависит каче-
ство решения. После этого составляют перечень существенных ограни-
чений, которые должны быть учтены при принятии решения. Процесс
принятия решения, как правило, многошаговый, в котором каждый пос-
ледующий шаг сужает область поиска, ограничивая как число возможных
вариантов решения задачи, так и число факторов, которое следует учи-
тывать. Это весьма трудоемкий процесс, соединяющий в себе науку и
искусство. Поэтому очень важно уметь приводить сложный процесс при-
нятия решения к задаче, которую можно решить с помощью математи-
ческих методов с использованием ЭВМ. Этого достигают, если принятие
решения основано на исходных количественных факторах, т.е. когда этот
процесс удается формализовать. В этом случае принятие решения бази-
руется на количественных методах оптимизации. Представив поставлен-
ную цель в виде целевой функции/= (хь х2,	х„), где х(, х2, ..., х„ —
независимые параметры, определяющие характеристики проектируемого
объекта, можно свести задачу принятия решения к оптимизационной за-
даче отыскания экстремума целевой функции.
При подготовке и принятии решения проектировщик сталкивается с
необходимостью компромиссного выбора или, иными словами, с поиском
условного оптимума. К тому же очень часто исходные факторы носят не
количественный, а качественный характер, что затрудняет поиск опти-
мума. При этом часто приходится принимать решения и двигаться даль-
ше, не будучи уверенным в том, что это решение является наилучшим.
Вариант, возможно, пригодный лишь на первый случай, должен быть
принят, прежде чем его можно будет проанализировать и оптимизиро-
вать.
Анализ проектирования как творческого процесса позволяет квали-
фицировать его как итерационный процесс, в котором три его состав-
ляющих неразрывно связаны.
Существенным является то, что синтез новых технических объектов
осуществляют на основе многократного повторения анализа для различ-
ных возможных вариантов проектных решений (наборов входных пара-
метров).
Оптимизация в процессе проектирования играет двоякую роль, обес-
печивая, с одной стороны, определение в рамках выбранного варианта
наивыгоднейшего сочетания проектных параметров и, с другой сторо-
ны, — выявление наилучшего в известном смысле варианта из рассмат-
риваемых.
21
1.3.	СТРАТЕГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Проектирование карьера предполагает решение ряда взаимосвязанных
задач: установление производительности и границ карьера, режима гор-
ных работ, грузопотоков, производительности и парка оборудования и
т.д. Очевидно, что эти задачи должны быть решены в некоторой после-
довательности. При этом области, которые затрагиваются решением
каждой задачи, до конца не определены. Логично исследовать их в какой-
либо очередности, т.е. по определенному маршруту, а не вслепую шаг
за шагом. Этот маршрут не существует до момента поиска и поэтому
проектировщик создает его до начала исследования или в процессе ис-
следования в зависимости от имеющейся информации.
Последовательность разработки разделов проекта (решения задач)
будем называть общей схемой разработки проекта (общей стратегией
проектирования), а последовательность действий при решении каждой
задачи — частной стратегией проектирования. В общем виде стратегия
проектирования — это определенная последовательность действий, вы-
бираемая при проектировании, для преобразования исходного задания в
готовый проект (решение).
Стратегии проектирования являются инструментом для фиксирования
как самого маршрута, так и для контроля за ходом продвижения по нему.
Цель фиксирования маршрута состоит в том, чтобы возможно полнее
использовать каждый источник дополнительной информации для прокла-
дывания маршрута. Это особенно важно в связи с тем, что область, в
которой действует проектировщик, не определена и существует лишь в
его воображении; она изменяется в зависимости от тех допущений, ко-
торые он делает, а также в зависимости от наличия возможностей, не-
обходимых для реализации его предложений.
Этот процесс в определенной степени совершается интуитивно, но,
без сомнения, он основан на научных знаниях.
Дальнейшее изложение будет построено с использованием единого
термина — «стратегия проектирования». Высказываемые положения
могут без труда адаптироваться к конкретным случаям построения общих
и частных стратегий проектирования.
Решение о том, какие действия должны быть включены в стратегию
проектирования, может быть принято с самого начала или может ме-
няться в зависимости от результатов, полученных после выполнения
предыдущих действий. Содержание каждого действия проектировщика
определяет сам проектировщик: некоторые действия могут быть осно-
ваны на новых методах, другие — базироваться на традиционных при-
емах, таких как изготовление эскизов, чертежей, третьи — могут пред-
ставлять собой новые процедуры, изобретенные проектировщиком.
Целесообразно классифицировать стратегии проектирования по двум
показателям: степень заданности, схема поиска.
22
Заданные, или готовые, стратегии жестко фиксируются заранее.
Они наиболее подходят для проектирования в знакомых ситуациях, т.е.
для объединения или модернизации существующих схем, а не для раз-
работки новых. Очевидно, что значительная часть работы по проектиро-
ванию карьера совершается по предсказуемым схемам.
В идеале заданная стратегия должна быть линейной, т.е. состоять из
цепочки последовательных действий, в которых каждое действие зависит
от исхода предыдущего, но не зависит от результатов последующих дей-
ствий (рис. 1.2, а). Для обеспечения линейности необходимо выявить
все важнейшие проблемы с самого начала, что практически исключает
слишком позднее обнаружение ошибок. Если после получения резуль-
татов на одной из стадий приходится возвращаться к одному из предыду-
щих этапов, то стратегия становится циклической. Иногда две или не-
сколько петель обратной связи охватывают друг друга, как показано на
рис. 1.2, б. Наибольшую опасность при этом представляет бесконечная
петля или «порочный круг», из которого невозможно выбраться иначе,
как изменив структуру задачи.
Наличие цикличности показывает, что важные части задачи остаются
незамеченными до последующих этапов работы, а когда их обнаружива-
ют, то необходимы пересмотр решений и вызываемая этим переработка
проекта.
Во всех случаях повышение эффективности проектных работ заклю-
чается в уменьшении цикличности и увеличении линейности.
Вряд ли можно добиться полной линеаризации разработки, так как
связи проблем одной задачи находятся в зависимости от частных решений
каждой проблемы, обладая, таким образом, непостоянным характером.
Это приводит к неустойчивости структуры задачи вплоть до момента при-
нятия принципиальных решений по проекту. В связи с этим не следует
стремиться найти решение задач проектирования путем однократного
прохода по линейной цепочке: выявление всех существующих перемен-
ных — установление зависимости между ними — определение опти-
мальных значений выходных параметров. Решение проблем в пределах
каждого из названных звеньев — один из труднейших вопросов проек-
тирования. Ведь только после того как исследованы различные возмож-
ные выходные параметры главной задачи проекта, можно определить
цели, критерии и структуру задачи. Как уже отмечалось, заранее заданные
(готовые) стратегии не рассчитаны на решение поисковых задач и для
проектирования объектов, в которые закладывают принципиально новые
технические решения, их применение ограничивается решением задач,
связанных с улучшением отдельных элементов объектов. Однако можно
выделить два перспективных направления применения линейных спосо-
бов для решения поисковых задач.
Первое из них заключается в том, что объект представляется и
проектируется состоящим из отдельных элементов — модулей. Для вы-
полнения каждой существующей функции объекта (технологического
процесса) заранее разрабатывают ряд модулей, отличающихся типами и
23
Результат
Рис. 1.2. Схемы линейной (а) и цикличной (б) стратегий
параметрами оборудования, его расстановкой, технологическими взаи-
мосвязями, размерами областей эффективной работы. Так, для карьеров
могут быть разработаны различные модули для выполнения комплекса
буровзрывных, выемочно-погрузочных, транспортных, отвальных работ
и т.п.
Из модулей можно путем объединения их в различные имеющие смысл
сочетания разработать несколько вариантов решения задачи, удовлетво-
ряющих конкретным требованиям проектируемого объекта.
Однако здесь не удается избежать цикличности. Она проявляется на
более высоком уровне при разработке самих модулей и правил их со-
единения.
Второе направление состоит в том, чтобы разработке по заданной
схеме предшествовало или проводилось параллельно исследование воз-
24
можностей расширения и предсказания «пространства маневрирования»
при решении наиболее важных проблем. Исследование в этом случае
понимают как этап прогнозирования, в котором на основании логических
заключений определяют диапазон колебаний выходных параметров для
каждой решаемой задачи в линейной последовательности действий но
разработке проекта, до того как эта задача будет решена.
Очевидно, что, если в принятой последовательности решения задач
обнаруживается несоответствие между выходом и входом смежных задач,
потребуется прибегнуть к цикличности и обратному прослеживанию за-
висимостей.
Для обеспечения линейности вторым способом разработку осущест-
вляют в обратном порядке, т.е. детали рассматривают, до того как оп-
ределены цели и критерии, а не по обычной схеме — от описания ос-
новных характеристик объекта к детализации элементов.
Этап прогнозирования является дополнением к последовательности
строго необходимых операций проектирования. Но за счет его введения
приобретают возможность начать решение с наиболее достоверно и де-
тально определенного конца задачи, а не ограничивать поле поиска мел-
кими усовершенствованиями.
Затраты труда на этот этап компенсируют тем, что появляется воз-
можность исправить ошибки на ранних стадиях без существенных затрат.
Кроме того, в процессе прогнозирования приобретают информацию, ко-
торая может оказаться полезной при работе на последующих этапах.
Когда ряд действий проектировщика может быть выполнен парал-
лельно, в определенной степени независимо одно от другого, возможна
разветвленная стратегия (рис. 1.3, о). В нее могут входить парал-
лельные этапы, очень выгодные в том отношении, что позволяют уве-
личить число одновременно проводимых действий, а также конкурирую-
щие действия, которые дают возможность несколько видоизменять стра-
тегию в соответствии с исходом предыдущих действий.
Адаптивные стратегии (рис. 1.3, б) отличаются тем, что в них с
самого начала определяют только первое действие. В дальнейшем выбор
каждого действия зависит от результатов предшествующего. В принципе
это самая разумная стратегия, поскольку схему поиска всегда определяют
на основе наиболее полной информации. Ее недостаток заключается в
невозможности предвидеть и контролировать сроки выполнения проекта.
Надежным, но ограниченным вариантом адаптивного поиска является
стратегия приращения (рис. 1.3, в). Эта осторожная стратегия со-
ставляет основу традиционного проектирования. При поиске методом
приращений имеется риск пропустить хорошие решения, когда прира-
щения слишком велики, и не охватить всего поля поиска, когда они слиш-
ком малы. Подобная стратегия широко используется. Действия при оп-
ределении границ карьера во многом соответствуют именно этой стра-
тегии. Применение адаптивной стратегии и стратегии приращений пре-
следует цель обеспечить ту или иную степень изменения схемы поиска
в ходе самого поиска.
25
ит.д.
Рис. 1.3. Схемы разветвленной (а) и адаптивной (б) стратегий, стратегий приращения
(в) и случайного поиска (г)
Стратегия случайного поиска, отличающаяся абсолютным отсут-
ствием плана (рис. 1.3, г), в некоторых случаях оказывается наилучшим
методом. Эта кажущаяся неразумной стратегия пригодна тогда, когда не-
обходимо найти множество отправных точек для независимого поиска в
широком поле неопределенностей. При выборе каждого действия созна-
тельно не учитывают исходы остальных действий, что придает поиску
предельно непредубежденный характер. Метод целесообразно применять
в новаторском проектировании, когда не следует пренебрегать ни одним
из предложений, до тех пор пока не будет собрана дополнительная ин-
формация.
Методы управления стратегиями, или самоорганизующиеся
системы проектирования (рис. 1.4), предназначены для оценки стратегии
в целом в соответствии с внешними критериями и промежуточными ре-
зультатами осуществления этой стратегии. Методы призваны обеспечить
сохранение принятой стратегии, несмотря на возникающие трудности, до
тех пор пока она остается перспективной, и замену или отказ от нее,
когда она перестает соответствовать окружающей обстановке. От метода
управления стратегией прежде всего требуется, чтобы он позволял свя-
зать результаты каждого этапа поиска с конечными целями, даже если,
как это часто бывает, эти цели еще не определены.
Для возможности оценки частностей необходимо определить соответ-
ствие или несоответствие исхода каждой частной ступени в стратегии
проектирования желаемым результатам стратегии в целом. Для этого,
например, можно оценить убытки от неверного предсказания результатов
дайной ступени и сравнить их с затратами на выполнение работ по этой
ступени.
Отсюда следует, что трудность управления стратегией при решении
нетривиальных задач проектирования определяет слабость любого ме-
тода проектирования, т.е. действия, которое можно предпринимать в про-
цессе проектирования. Важным вопросом выбора стратегии проектиро-
вания является возможность расчленения (декомпозиции) задачи на от-
дельные части, которые можно решать последовательно или параллель-
но. Практически всегда удается расчленить крупные задачи проектиро-
Новая стратегия или сохранение принятой ренее стратегии
Рис. 1.4. Схема управления стратегией
27
вания на подзадачи, что позволяет выполнять работу над ними парал-
лельно. Декомпозиция общей задачи проектирования карьера становится
возможной только после решения задач, присущих этапу проектирования
карьера как объекта. Решение частных вопросов — проектирование и
увязка основных и вспомогательных технологических процессов —
может проводиться параллельно после решения общих вопросов. При
этом все задачи проектирования независимо от их масштаба, места в
проекте и последовательности рассмотрения должны решаться во взаи-
мосвязи, т.е. как единое целое.
1.4.	ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАРЬЕРА
В процессе проектирования должна быть доказана техническая возмож-
ность, экономическая эффективность, промышленная и экологическая
безопасность сооружения нового или реконструируемого карьера, опре-
делены его главные параметры, характеризующие карьер как промыш-
ленный объект, детально разработаны технологические схемы и процес-
сы производства работ в период строительства (реконструкции) и экс-
плуатации, а также выработаны технические и организационные реше-
ния, обеспечивающие работу карьера с запроектированными техничес-
кими характеристиками.
Проектирование карьера весьма условно можно разделить на ряд ста-
дий (этапов), в определенном смысле отражающих технологию этого про-
цесса. Подчеркнем при этом, что эти стадии неразрывно связаны и только
в комплексе они представляют процесс проектирования как единое це-
лое. Рассмотрим более подробно стадии проектирования и определим
задачи, решаемые на каждой из них.
Работы, выполняемые при проектировании, включают в себя две пос-
ледовательные стадии:
•	разработку комплексных предпроектных технико-экономических
обоснований (предпроектная стадия);
•	разработку собственно проекта горного предприятия (стадия раз-
работки проекта).
На первой стадии должна быть выполнена сравнительная ком-
плексная геолого-экономическая оценка, определяющая техническую
возможность и целесообразность разработки данного месторождения, а
также доказана целесообразность инвестирования средств в создание
горного предприятия на данном месторождении.
Эту стадию проектирования оформляют в виде документа «Технико-
экономическое обоснование проекта» (ТЭО).
На стадии ТЭО разрабатывают наиболее общие, исходные положения
для последующей более детальной проработки проекта, касающиеся це-
лесообразности его осуществления в целом. Для этого:
•	определяют конкретные цели осуществления проекта;
28
•	разрабатывают прогноз «внешних условий» его реализации;
•	разрабатывают технико-экономическое обоснование кондиций, т.е.
совокупность требований к качеству и количеству полезных ископаемых,
горно-техническим и иным условиям разработки (см. подразд. 4.2.2);
•	разрабатывают ТЭО инвестиций (см. подразд. 4.1);
•	выявляют возможные ограничения и пути их преодоления;
•	разрабатывают возможные варианты проектных решений;
•	дают оценку их сравнительной экономической эффективности;
•	оценивают социальные и экологические последствия осуществле-
ния проекта;
•	дают суммарную, комплексную его оценку;
•	оценивают присущую проекту степень инвестиционного риска и
надежность полученных оценок.
Конкретные значения прогнозных показателей на стадии ТЭО не
могут быть определены абсолютно достоверно. Так, любые прогнозы из-
менения окружения на длительную перспективу не вполне надежны и
практически их нельзя спрогнозировать однозначно. Таким образом, це-
лесообразно проанализировать наиболее вероятные их значения и фак-
торы, вызывающие наибольшее колебание оценок. Такого рода расчетам
на стадии ТЭО должно быть уделено значительное внимание. В конечном
итоге именно они дают возможность наиболее осмотрительно сориенти-
ровать проект на будущее. С этой целью разработки на стадии ТЭО про-
водят применительно не к одной, а к нескольким наиболее вероятным
гипотезам развития окружения. Так, например, могут быть раздельно
рассмотрены ситуации, которые характеризуются разными уровнями по-
требностей в данной продукции, появлением новых либо неподтвержде-
нием ожидавшихся источников удовлетворения этих потребностей, огра-
ниченностью финансовых, материально-энергетических и трудовых ре-
сурсов, изменениями цен мирового рынка, разной степенью жесткости
социальных и экологических требований и т.д.
Каждой отдельной гипотезе о развитии внешних условий может с той
или иной эффективностью отвечать целая группа альтернативных вари-
антов проекта. Они могут отличаться объемами производства, номен-
клатурой выпускаемой продукции, технико-технологическими решения-
ми, организационно-управленческими формами, объемом мер социаль-
но-экологического характера, продолжительностью реализации проекта
и т.д. Наибольшее внимание необходимо уделять поискам нетрадицион-
ных — «прорывных» — вариантов.
Следует подчеркнуть, что принимаемые в ТЭО решения имеют прин-
ципиальный — стратегический — характер. Они определяют общий об-
лик и динамику развития объекта проектирования в целом, а также выбор
техники и технологии. Эти решения вырабатываются по укрупненным по-
казателям и должны охватывать все аспекты функционирования объекта.
Выработку вариантов проекта осуществляют на основе результатов
геологоразведочных работ, исследования конъюнктуры рынка соответ-
ствующей продукции, анализа региональных особенностей района мес-
29
торождения, работы и перспектив развития близкопрофильных горных
предприятий, возможного взаимодействия нового объекта с существую-
щими смежными системами. При этом выполняют системотехнические
исследования, многовариантные расчеты и оптимизацию основных тех-
нико-экономических показателей.
Все варианты проекта оценивают по ряду экономических, социальных,
экологических, технико-технологических, а нередко и международных ас-
пектов. Наиболее удачный вариант проектных решений принимают к осу-
ществлению и утверждают в виде Технического задания на разработку
проекта (ТЗ).
Техническое задание разрабатывают совместно с заказчиком исходя
из его интересов и возможностей. ТЗ является одним из основных ис-
ходных документов для осуществления проектирования, обязательным
для всех организаций, которые принимают участие в проектировании дан-
ного объекта. Показатели разработки месторождения, устанавливаемые
техническим заданием, не должны выходить за пределы условий заказ-
чика и в то же время полностью соответствовать действующим норма-
тивным документам и правилам. В ТЗ наряду с другими приводят сле-
дующие сведения:
•	основание для проектирования;
•	стадийность проектирования;
•	сведения о потребителях продукции и их требования к качеству,
ритмичности и надежности поставок;
•	сроки строительства и очередности ввода объектов в эксплуата-
цию;
•	режим работы предприятия;
•	допустимые экономические, коммерческие, финансовые и другие
показатели проекта;
•	основные источники снабжения энергией, вбдой, топливом и др.;
•	сведения о возможной и желательной хозяйственной кооперации.
Стадия разработки проекта также условно может быть разделена на
два этапа:
•	проектирование карьера как объекта горно-добывающего ком-
плекса;
•	проектирование технологических схем и процессов производства
горных работ и вспомогательных систем карьера.
Цель этапа — проектирование карьера как объекта горно-до-
бывающего комплекса заключается в конкретизации общей схемы
разработки месторождения и формировании наивыгоднейшей динамики
развития рабочей зоны карьера, а также соответствующих этой динамике
показателей (глубины, контуров, производительности карьера, режима
горных работ, календарного плана, вскрытия, системы разработки, гру-
зопотоков, скоростей перемещения фронтов уступов, темпа углубления
и т.д.) и принципиальных технологических решений (технологии разра-
ботки, типов оборудования по отдельным производственным процессам,
30
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
КАРЬЕРА
Предпроекгная
стадия
Стадия разработки проекта
Разработка комплексных
предо роектных
технико-экономических
обоснований (ТЭО)
Проектирование карьера £
как объекта горно-
добывающего комплекса —
Проектирование техноло-
гических схем, процессов
производства горных
работ и вспомогательных
систем карьера
Комплексная геолого-экономи-
ческая оценка месгорождаия.
Анализ региональных особен-
ностей района месгорождаия.
Исследование конъюнктуры рын-
ка соответствующей продукции.
Анализ работы и перспектив
развития близкопрофильных гор-
ных предприятий. Исследование
взаимодействия нового (рекон-
струируемого) карьера с суще-
ствующими системами. Опреде-
ление целей проекта. Разработ-
ка возможных вариантов проект-
ных решений. Оценка социаль-
ных и экологических последст-
вий реализации проекта. Оцен-
ка сравнительной экономичес-
кой эффективности вариантов
и выбор предпочтительного ва-
рианта. Оценка экономической
эффективности инвестиций. Раз-
работка ТЭО. Прогнозирование,
системотеячические исследова-
ния, маркетинг, установление
критериев, технико-экономичес-
кие расчеты.
Конкретизация общей схемы
разработки месторождения по
принятому в ТЭО варианту. Фор-
мирование наивыгоднейшей ди-
намики развития рабочей эоны.
Установление границ и произво-
дительности карьера, режима
горных работ, выбор системы
разработки, способа вскрытия,
технологии, механизации. Фор-
мирование качества добываемых
полезных ископаемых. Опреде-
ление допустимого воздействия
открытых горных работ на окру-
жающую природную среду. Тех-
нико-экономические расчеты.
Анализ. Оптимизация.
Уточненные расчеты парамет-
ров системы разработки, трасс,
отвалов, элементов вскрываю-
щих выработок, технологических
процессов, определение количе-
ства оборудования. Проектиро-
вание природоохранной деятель-
ности. Электротехнические рас-
четы. Дренаж и водоотлив. Ком-
поновка генерального плана.
Составление смет. Выпуск тех-
нической документации.
Строительство (реконструкция) карьера
Рис. 1.5. Основные этапы разработки проекта карьера
общих схем транспортных коммуникаций и т.д.), для того чтобы обеспе-
чить выполнение требований ТЗ либо обосновать необходимость их кор-
ректирования.
Решения, принимаемые на этом этапе, формируют на основе анализа
ТЗ, теории и практики открытых горных работ, идей руководителя про-
екта, опыта проектной организации.
Это этап синтеза облика карьера и определения его основных техни-
ческих характеристик, в процессе которого связывают воедино различные
аспекты проектирования карьера, касающиеся исследования его общих
характеристик и отдельных звеньев.
При выработке предложений на этой стадии также достаточно сложно
точно прогнозировать будущие ситуации, что значительно затрудняет
оценку приемлемости предлагаемых решений. Акцент здесь должен быть
сделан на широкий охват проблемы, поиск и использование всей воз-
можной информации, интуицию, знание фундаментальных научных по-
ложений и профессиональных решений, здравый смысл.
Следующий этап — проектирование технологических схем и
процессов производства горных работ и вспомогательных сис-
тем карьера. На этом этапе определяют способы технической реали-
зации (достижения) общих показателей, найденных на предыдущем этапе,
и формируют конкретные технологические решения. Здесь разрабатыва-
ют схемы отработки уступов с необходимой интенсивностью, транспорт-
ного обеспечения, определяют элементы системы разработки, выбирают
модели оборудования, рассчитывают основные схемы и параметры его
работы, рациональные зоны и этапы действия различных технологических
схем и отдельных машин, обосновывают выбор и рассчитывают показа-
тели вспомогательных систем (электроснабжение, водоотлив и т.д.).
На этой стадии проектирования степень неопределенности несрав-
ненно меньше. Здесь выработка решений должна осуществляться на базе
соответствующих теоретических положений и аналитических зависимос-
тей расчета параметров процессов и технологий. На основании этой ра-
боты может возникнуть необходимость внесения изменений в ранее оп-
ределенные общие показатели.
Итог этого этапа — информация об уточненных характеристиках ка-
рьера как предприятия, а также об основных технологических решениях.
На этом же этапе выпускают техническую документацию, необходи-
мую для строительства (реконструкции) и эксплуатации карьера. Инфор-
мация, полученная на этом этапе, позволяет уточнить данные о проекте
и внести соответствующие коррективы в решения, принятые на предыду-
щих этапах.
Приведенная схема показывает, что проектирование — сложный,
многоэтапный процесс. Существенным является то, что этот процесс ите-
рационный, причем итерации осуществляются не только между отдель-
ными этапами проектирования, но и внутри каждого из них. Укрупненная
схема процесса разработки проекта карьера представлена на рис. 1.5.
32
1.5.	ПРОЕКТНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
Как было показано в подразд. 1.4, проектирование завершают выпуском
технической документации.
Едиными правилами безопасности (ЕПБ) при разработке месторож-
дений полезных ископаемых открытым способом установлено, что каждое
горное предприятие должно иметь утвержденный проект разработки мес-
торождения полезных ископаемых независимо от его производительнос-
ти, включающий в себя разделы техники безопасности и охраны окру-
жающей среды, в том числе рекультивацию нарушенных земель; уста-
новленную маркшейдерскую и геологическую документацию; план раз-
вития горных работ, утвержденный главным инженером предприятия и
согласованный с местными органами Госгортехнадзора Российской Фе-
дерации в части обеспечения принятых проектных решений безопасного
ведения горных работ и охраны недр. Проект выполняется в соответствии
с определенными требованиями, установленными ЕПБ, инструкциями,
методическими рекомендациями, методиками расчетов и др. После ут-
верждения (принятия) проект становится официальным документом, на
основании которого может осуществляться строительство, реконструк-
ция и эксплуатация карьера.
В соответствии со СНиП 11-01—95 основным проектным докумен-
том является, как правило, технико-экономическое обоснование (проект)
строительства, которое включает в себя как новое строительство, так и
расширение, реконструкцию и техническое перевооружение. Термины
«ТЭО» и «проект» обозначают одну и ту же по составу и содержанию
стадию. Двойное обозначение используют в целях преемственности дей-
ствующей законодательной и нормативной базы и совместимости с тер-
минологией, используемой за рубежом.
Проектирование можно осуществлять в одну стадию (технорабочий
проект) и в две стадии (технический проект и рабочие чертежи).
Одностадийное проектирование применяют при проектировании от-
носительно несложных объектов и объектов, создание которых предпо-
лагают осуществить по типовым или повторно используемым проектам.
Двухстадийное проектирование применяют при создании крупных
карьеров в сложных горно-геологических условиях.
Первая стадия — технический проект по своему содержанию
охватывает этапы: выработка требований и проектирование карьера как
объекта горно-добывающего комплекса (см. подразд. 1.4 и рис. 1.5). На
этой стадии принимают и обосновывают все принципиальные проектные
решения.
Вторая стадия — рабочие чертежи, она соответствует этапу
проектирования технологических процессов (см. подразд. 1.4 и рис. 1.5),
посвящается детальной проработке и корректировке решений, принятых
на первой стадии, и выпуску технической документации. Рабочие чертежи
выполняют по характеристикам (параметрам) принятого к использова-
нию оборудования.
3 — 1448
33
В необходимых случаях они могут сопровождаться приложениями и
пояснительной запиской.
Как технорабочий, так и технический проекты завершаются деталь-
ными сметно-финансовыми расчетами, в которых определяют капиталь-
ные затраты на строительство или реконструкцию и технико-экономи-
ческие показатели проекта.
Все полученные результаты должны удовлетворять требованиям тех-
нического задания и быть не хуже показателей, определенных на этапе
техн ико - экономического обоснова ния.
В состав технического проекта включают также паспорт, который дол-
жен содержать основные показатели проекта, краткую характеристику
исходных данных, описание современного состояния карьера и перспек-
тив его развития.
Таким образом, проект включает в себя чертежи, пояснительную за-
писку, смету, паспорт проекта и различные приложения, в том числе
исходные положения, задание на проектирование, справку об утвержде-
нии запасов, документы о согласовании и др.
Содержание и порядок изложения разделов (частей) проекта может
быть различным в зависимости от горно-геологических условий, слож-
ности объекта, последовательности принятия решений при проектиро-
вании и других факторов. Общим является то, что каждый раздел должен
содержать исходные данные, постановку задачи, краткое описание пред-
лагаемых вариантов решения, обоснование критериев сравнения и вы-
бора рационального варианта, а также подробную проработку принятого
варианта, доказывающую его техническую реализуемость, экономичес-
кую эффективность, промышленную и экологическую безопасность.
Обычно проект содержит следующие части (разделы).
Введение и технико-экономическая справка. Во введении кратко ос-
вещают геологическую характеристику и особенности месторождения,
климатические условия, основные требования к качеству полезного ис-
копаемого, условия заказчика и другие особенности, определяющие
выбор стратегии проектирования и влияющие на выработку проектных
решений.
Технико-экономическая справка представляет собой краткое описание
основных частей (разделов) проекта, которое помещают во введение или
оно оформляется в виде паспорта (отдельной пояснительной записки).
В технике-экономической справке обязательно приводят следующие
сведения:
•	обоснование необходимости строительства карьера;
•	краткую характеристику параметров карьера;
•	требования к товарной продукции по всей номенклатуре добыва-
емых полезных ископаемых;
•	показатели производительности в динамике по годам;
•	перечень основного горно-транспортного оборудования (модели и
число единиц);
34
•	основные технико-экономические показатели (численность трудя-
щихся, производительность труда, себестоимость продукции, рентабель-
ность, прибыль и др.) и показатели эффективности реализации проекта.
Геологическая часть. Она включает в себя характеристику района и
месторождения, климат района, материалы геолого-разведочных работ.
Эти материалы должны содержать сведения о структуре района место-
рождения, форме и пространственном положении залежей, геологичес-
ких и горно-технических условиях залегания, количестве и качестве по-
лезного ископаемого в недрах по всему месторождению или по отдельным
его блокам, пластам, пачкам, жилам, выемочным единицам (участкам)
и основным промышленным типам и сортам, технологические свойства
полезного ископаемого, рекомендации по его промышленному исполь-
зованию, оценки степени изученности месторождения; физико-механи-
ческие свойства полезного ископаемого и вмещающих пород (плотность,
крепость, коэффициент разрыхления, влажность); число, мощность и
расположение водоносных горизонтов, ожидаемый приток атмосферных
и подземных вод в выработки; разведочные кондиции, а также другие
необходимые материалы.
Горная (технологическая) часть. Она должна содержать следующее.
Параметры и технике-экономическое обоснование кондиций.
Расчет углов откосов рабочего, нерабочего бортов карьера и на мо-
мент погашения.
Обоснование глубины, перспективных и промежуточных контуров ка-
рьера, границ этапов.
Расчет возможной производственной мощности карьера по горным
возможностям; обоснование годовой производительности карьера по
всей номенклатуре добываемых полезных ископаемых и вскрыше (по эта-
пам, очередям).
Подсчет запасов полезного ископаемого и вскрыши в пределах ко-
нечных контуров карьера и в промежуточных границах. Объемы плодо-
родных и полуплодородных почв.
Исследование режима горных работ, включающего в себя определе-
ние рационального направления развития работ, динамики развития по-
верхности и рабочей зоны карьера (скоростей перемещения фронтов ус-
тупов, понижения уровня горных работ), календарного плана вскрышных
и добычных работ (определенного по объемам и местам производства
работ — уступам). На первые 5—7 лет разрабатывают детальный ка-
лендарный план с ежегодным распределением, а на последующий пери-
од — приближенный план на каждые 5 лет, для более отдаленных пе-
риодов (20—25 лет) — перспективные наметки.
Здесь же обосновывается продолжительность периода освоения про-
ектной производительности.
Система разработки. Обоснование выбора направления разви-
тия фронта горных работ и определение рациональных элементов сис-
темы разработки (высота уступов, ширина рабочих площадок, длина
3*	35
блоков, скорость перемещения фронтов уступов и понижения уровня гор-
ных работ и др.), соответствующих принятому режиму горных работ и
вскрытию.
Вскрытие. Обоснование способа, схемы и системы вскрытия, места
ввода трассы в карьер. Формирование грузопотоков, соответствующих
принятому режиму горных работ, и трасс транспортных коммуникаций,
их характеристики. Определение объема и периода выполнения горно-
капитальных работ. Расчет объемов подготовленных, вскрытых и готовых
к выемке запасов. Технологические схемы, объемы работ и время под-
готовки новых горизонтов. Конструкция, параметры и технология про-
ведения вскрывающих горных выработок.
Технология и механизация работ. Обоснование и расчет пара-
метров технологии, механизации, технологической схемы и организации
работ, позволяющих реализовать принятые параметры разработки ка-
рьера. Выбор способов валовой и селективной выемки полезного иско-
паемого. Расчет производительности комплексов оборудования.
Подготовка горных пород к выемке. Выбор рационального спо-
соба подготовки горных пород к выемке, соответствующего физико-ме-
ханическим свойствам пород и параметрам разработки карьера (размеры
блоков, отводимых для производства работ, их расположение в карьере,
время выполнения работ и т.д.), расчет технологических параметров —
объемов подготавливаемых блоков, продолжительности выполнения
работ. Определение необходимых характеристик пород (крупность и др.)
и выбор соответствующих типов и моделей оборудования.
Обоснование и расчет технологических схем работы, производитель-
ности и необходимого количества оборудования. Определение численных
показателей воздействия (механического рыхления или бурения и взры-
вания) на окружающую среду.
Выемка и погрузка. Выбор рациональных типов выемочно-погру-
зочного оборудования. Выбор моделей оборудования, которые позволяют
работать в установленных ранее условиях и достигать соответствующие
технологические показатели (так, высота черпания экскаваторов должна
соответствовать принятой ранее высоте уступов, производительность ма-
шины должна обеспечивать необходимую скорость перемещения забоя
и фронта уступа и т.д.). Расчет производительности параметров забоев
и количества оборудования.
Обоснование и расчет технологических схем производства работ и
необходимого количества оборудования. Определение численных пока-
зателей воздействия на окружающую среду.
Внутрикарьерный транспорт. Выбор рационального вида транс-
порта (в том числе комбинированного), соответствующего физико-ме-
ханическим характеристикам пород и полезного ископаемого, грузопо-
токам, геометрическим параметрам карьера, параметрам выемочно-по-
грузочного оборудования и оборудования в пунктах приемки полезного
ископаемого (размеры приемных отверстий дробилок, выпусков бунке-
36
ров, средств смежного транспорта и т.д.). Определение рациональных
зон работы отдельных звеньев комбинированного транспорта. Выбор
места расположения, шага и периода переноса перегрузочного пункта.
Расчет параметров карьерного транспорта, транспортных коммуникаций,
производительности и количества оборудования. Определение численных
значений показателей воздействия на окружающую среду.
Отвалообразование. Обоснование выбора места расположения от-
валов, вида и способа отвалообразования. Расчет конструкции отвалов
и порядка отсыпки. Выбор технологии создания первоначальных насы-
пей. Расчет параметров отвалов (число и конструкция рабочих площадок
отвального оборудования, схема транспорта и т.п.). Производительность
и количество оборудования. Определение численных значений показа-
телей воздействия на окружающую среду.
Обогатительные и дробильно-сортировочные установки.
Обоснование и расчет схем переработки добываемых полезных ископа-
емых. Выбор необходимого оборудования, расчет параметров работы,
производительности и необходимого оборудования. Определение числен-
ных значений показателей воздействия на окружающую среду.
Охрана окружающей среды. Определение показателей воздейст-
вия проектируемого карьера и смежных объектов на окружающую среду.
Разработка мероприятий по снижению негативного воздействия карьера
на окружающую среду. Обоснование возможности реализации проектных
решений путем сравнения расчетных показателей воздействия карьера с
нормативными (допустимыми) значениями. Разработка методов и средств
снижения негативного воздействия.
Рекультивация земель. Выбор способа, технологии и механизации
работ по рекультивации земель. Типы, модели и необходимое количество
оборудования.
По горной части рабочие чертежи включают в себя общие схемы раз-
вития работ в карьере, план горных работ, поперечные сечения карьера,
схему и систему вскрытия, слоевые планы с разбивкой объемов по годам
с указанием качественных показателей по добываемым сортам полезного
ископаемого и видам горной массы, технологические схемы, схемы пере-
работки полезного ископаемого, детальные планы, чертежи рабочих пло-
щадок в карьере и на отвалах, траншей, съездов и др. Рабочие чертежи
выполняют в стандартных масштабах 1:500; Г.1000; 1:2000; 1:5000 (от-
дельные элементы могут быть показаны в масштабах 1:25; 1:50; 1:100
и Г.200, а геологические карты района в масштабах 1:10 000; 1:25 000;
1:50 000 и 1:100 000).
Дренаж и водоотлив. Выбор способов защиты карьера от поверх-
ностных и подземных вод. Расчет дренажных и водоотливных систем.
Выбор необходимого оборудования.
В состав проекта также включают часть по обеспечению безопасности
работ, промсанитарии, горно-механическую часть, энергетическую часть
(электро- и теплоснабжение, освещение), строительную часть, генераль-
37
ный план и транспорт (размещение зданий и сооружений на промпло-
щадке, дорог, линий электропередач, различных сетей и др.); экономи-
ческую часть (расчет и обоснование технико-экономических показателей:
себестоимости продукции, прибыли, рентабельности и экономической
эффективности принятых решений), сметную часть, проект организации
строительства карьера.
Конкретный перечень частей проекта, как отмечалось ранее, зависит
от условий, выданных на производство проектных работ, сложности объ-
екта и других факторов.
Контрольные вопросы
1.	Иерархические уровни задач, решаемых при проектировании карьера.
2.	Оценка изменений в различных системах (потребителей продукции, поставщиков
оборудования, энергии, материалов и др.), которые будут вызваны вводом проектируемого
карьера в эксплуатацию.
3.	Стратегии проектирования режима горных работ, вскрытия, системы разработки,
технологии и механизации работ.
4.	Задачи, решаемые на различных этапах проектирования карьера.
5.	Содержание горной (технологической) части проекта.
Глава 2
МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Расширение сферы решаемых при проектировании проблем требует при-
менения наряду с традиционными методами таких приемов и методов,
которые более полно соответствовали бы характеру этих проблем. Из-
вестен достаточно обширный арсенал методов проектирования, который
ориентирован на более широкий подход к задаче, выход на новые цели,
находящиеся за пределами частного, локального подхода.
Эти методы в основном предназначены для решения нетривиальных
проблем, когда требуется новаторский, нестандартный подход.
При наличии некоторого числа методов проектирования неизбежно
возникают вопросы о том, как выбрать метод, наиболее полно позво-
ляющий решить поставленную задачу, и как избежать при этом приме-
нения неподходящих методов; каковы характерные особенности каждого
из них, предопределяющие его успешное применение в одном случае и
делающие совершенно непригодным в другом. Нет оснований считать,
что есть методы, которые могут быть универсальным инструментом ре-
шения всех возникающих задач. Положительный эффект от применения
новых методов будет состоять прежде всего в том, что они заставляют
в поисках информации выйти за пределы привычного круга мыслей и не
использовать в работе первую попавшуюся идею. Большая строгость ло-
гических действий, присущая этим методам, существенно расширяет
число вариантов, подлежащих оценке.
Считается, что проектный метод — это любое действие, которое
можно предпринять в процессе проектирования. Каждый метод требует
выполнения в определенной последовательности ряда процедур. Отдель-
ные из них, присущие данному методу, могут применяться и в других
методах в качестве составной части или даже являться самостоятельными
методами. К таким процедурам-методам можно отнести «Стоимостный
анализ», «Поиск литературы» и т.д. Поэтому при проектировании не
следует сосредотачивать усилия на поиске наиболее «подходящего» для
решения конкретной задачи метода. Правильнее строить стратегию про-
ектирования из ряда отдельных методов и процедур, которые наиболее
соответствуют характеру решаемых задач, широко пользуясь методами
исследования операций, научно-технического прогнозирования, технико-
39
экономического анализа, организации производства, САПР, моделиро-
вания и т.п.
К сожалению, к настоящему времени при проектировании карьеров
не накоплено полномасштабного, систематизированного опыта приме-
нения новых методов проектирования.
Поэтому возможности тех или иных методов для решения горно-тех-
нологических задач показаны на учебных примерах; порой определены
только области поиска, где применение методов может оказаться эф-
фективным.
Последовательность изложения методов принята произвольной и да-
ется вне взаимосвязи с теми этапами проектирования, на которых они
могут быть применены. Таким образом, порядковые номера методов не
должны каким-либо образом связываться с их значимостью и возмож-
ностями. Как отмечалось ранее, для решения каждой задачи в зависи-
мости от ее характера нужно выбирать такой метод, который обещает
дать наибольший эффект по времени решения, затрачиваемым на это
ресурсам, точности и достоверности результатов.
Изложение методов проектирования начато с метода «Системотех-
ника», характерного наиболее универсальной стратегией и процедурами,
которые могут использоваться при составлении стратегии для проекти-
рования конкретного карьера или в качестве дополнений к другим ме-
тодам.
2.1.	СИСТЕМОТЕХНИКА
2.1.1.	СУЩНОСТЬ И ЦЕЛИ СИСТЕМОТЕХНИКИ
Рост объемов производства, увеличение мощности и углубление коопе-
рации предприятий, создание единых национальных и международных
систем производства и распределения продукции различных отраслей,
энергии, сырья порождает острые специфические проблемы, требующие
быстрых действий и оперирования огромными ресурсами. Названные
предпосылки предопределили появление больших технических систем,
где разнообразные компоненты, часто разбросанные по обширной тер-
ритории, объединяются в единое целое. В этом смысле практически
любое горно-добывающее предприятие является большой системой.
Большие системы, представляющие собой новую, более высокую сту-
пень развития производительных сил по сравнению с прежними, малыми
системами, требуют изменения многих традиционных подходов к оценке
и решению проблем.
Разработка малых систем опирается прежде всего на детальный ана-
лиз, а разработка больших систем, напротив, предполагает интеграцию,
синтез, рассмотрение различных сторон явлений. Малые системы при
40
этом могут рассматриваться как части больших систем, именно благодаря
которым они сами часто появляются.
Для поиска технических решений при создании новых, сложных тех-
нических объектов и адаптирования их в состав действующих и проек-
тируемых систем, когда недопустим локальный подход к решаемой про-
блеме, а применение уже известных аналогов не позволяет получить кон-
курентоспособные показатели, необходимо применять так называемую
организованную творческую технологию.
Она представляет собой совокупность процессов, находящихся между
начальным этапом фундаментального исследования и заключительными
операциями изготовления и использования созданного объекта или из-
делия. В качестве идеализированной модели можно принять, что орга-
низованная творческая технология состоит из научного исследования,
системотехники, проектно-конструкторской разработки, изготовле-
ния, эксплуатации. Существо этих процессов достаточно известно. Рас-
смотрим некоторые из них.
Цель научного исследования — приобретение новых знаний, необ-
ходимых для создания новых продуктов, объектов и систем. Это ненор-
мируемая работа, выполняемая в атмосфере индивидуальной свободы.
Ее девиз — знание ради самого знания. В таком понимании «чистое»
или «фундаментальное» исследование переходит в системотехнику и раз-
работку через стадии, которые имеют различные наименования: «при-
кладное исследование», «фундаментальная разработка», «исследова-
тельская разработка».
В перечисленном спектре функций очень важное значение имеет сис-
темотехника или техника анализа больших систем и синтеза новых
систем. Это не только отрасль технических знаний, но и определенный
подход к решению технических задач, связанный с необходимостью со-
кратить интервалы времени между научными открытиями, появлением
новых средств производства и их практическим применением, т.е. между
возникновением потребностей и их удовлетворением посредством внед-
рения новых систем.
Роль системотехники заключается в обеспечении совместимости
между элементами системы (внутренняя совместимость) и между систе-
мой и внешней средой (внешняя совместимость). Она изучает методы
синтеза систем на основе изучения способов функционирования их от-
дельных элементов. Самым важным в этом методе является рабочий про-
цесс или методология системотехники — процесс выбора создаваемой
системы, рождение замысла и превращение его в задание для разработ-
чиков. Иногда это называют планированием систем.
Руководствуясь методологией системотехники, планируют и выпол-
няют проекты, анализируют потребности заказчиков для их полного удов-
летворения. Другими словами, системотехника призвана обеспечить мак-
симальный контакт между «чистой» наукой и технологией, быстрое и
эффективное приложение теории к практике. Она имеет и ряд других
41
целей для тех проектов, которые оценивают как наиболее пригодные для
опытно-конструкторской разработки, и предлагает технический план как
основу действия.
Было бы неправильным полагать, что овладение системотехникой эк-
вивалентно приобретению невиданного по эффективности универсаль-
ного арсенала приемов и методов, пригодных для решения любых про-
блем. В системотехнике широко применяют известные принципы и ме-
тоды, но именно с ее помощью удается связать с планированием сложных
систем большинство важных научных, инженерных, экономических и дру-
гих аспектов решаемой проблемы. Из этого не следует, что в системо-
технике не применяют новые методы и в них нет необходимости. В ней
используют те средства, которые оказываются эффективными для реше-
ния определенных задач.
Проведение системотехнических исследований, выработка системной
точки зрения предусматривают, что акцент должен быть сделан не на
компоненты, образующие систему, а на саму систему в целом — ее внут-
ренние связи и взаимодействие с разнообразными внешними факторами.
Системная точка зрения требует понимания целей, стоящих перед сис-
темотехникой, и задач, возникающих при выборе систем.
Главнейшие цели системотехники:
•	обеспечить поиск и обобщение идей, принципов, методов и кон-
кретных технических решений для разработки новых систем (объектов,
машин, технологий) и своевременного их внедрения;
•	обеспечить получение возможно большей информации, необходи-
мой для принятия обшей программы разработок и контроля над нею;
•	сформулировать долгосрочные планы и цели как основу для вза-
имной увязки отдельных проектов;
•	разработать цели и планы для отдельных проектов и согласовать
их с долгосрочными целями, определить текущие потребности, прогно-
зировать развитие, чтобы предугадать будущие потребности и подгото-
вить необходимые перспективные действия;
•	выбрать наиболее эффективный путь реализации каждого проекта,
исходя из долгосрочных планов и целей, а также из того, что точность
прогнозирования и необходимая степень детализации снижается с отда-
лением времени начала и периода реализации проекта.
Техническое проектирование, или просто проектирование, тесно свя-
зано с системотехникой. Часто термины «системотехника» и «проекти-
рование» употребляют как синонимы. Достаточно обоснованно можно
рассматривать системотехнику как часть общего процесса проектирова-
ния и предвидеть возможное постепенное слияние технического проек-
тирования, исследования операций и системотехники.
2.1.2.	ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМОТЕХНИКИ
Фундаментальным понятием системотехники является понятие системы.
С ним тесно связаны вторичные понятия — окружение (внешние фак-
торы, внешняя среда), потребность, планирование и творческий процесс.
Можно считать, что не существует стройного набора правил, позво-
ляющего специалисту последовательно, шаг за шагом переходить от не-
четко очерчиваемой потребности к готовой системе. Трудно представить,
чтобы задачи определения потребности, творческого синтеза, оценки и
других ключевых действий решали исключительно по правилам. Но, без
сомнения, выбор систем основан на некоторых общих подходах, опреде-
ленных принципах, взглядах и стандартных этапах, знание которых в
любом случае позволяет более эффективно решать задачи.
Системы. Обычно слово «система» используют во многих значениях.
Для придания однозначности этому понятию примем, что система — это
нечто целое, представляющее собой единство закономерно расположен-
ных и находящихся во взаимной связи объектов и их признаков.
Объекты — это части или компоненты системы, они могут быть без-
гранично разнообразны (уравнения, законы, процессы, машины, пред-
приятия и др.).
Признаки — свойства объектов (например, производительность,
масса, габариты, технологические параметры и т.д.).
Связи формируют систему как единое целое. Практически только на-
личие многих видов связей (причинных, логических, случайных и т.д.)
делает понятие системы полезным. В любом определенном множестве
предметов непременно существуют связи. Так, в физической системе в
качестве связей всегда может быть принято, например, расстояние между
предметами.
Окружение (внешние факторы, внешняя среда). Для данной сис-
темы окружение есть множество всех объектов вне ее, изменение .их
признаков взаимосвязано с поведением системы.
Приведенная формулировка не дает ответа на естественный вопрос:
когда объект принадлежит системе и когда — окружению? Однозначного
ответа здесь нет. В определенном смысле система вместе с окружением
образует совокупность всех объектов, интересных в данном конкретном
случае. Разделение этой совокупности на два множества — систему и
окружение — может быть осуществлено различными в определенной
степени произвольными способами. Что принять за систему, а что отне-
сти к окружению, зависит от мнения конкретного специалиста, анали-
зирующего данные множества.
Выделить окружение данной системы достаточно сложно, так как для
этого необходимо знать все факторы, воздействующие на систему или
испытывающие ее воздействие. В дальнейшем будем рассматривать толь-
ко те факторы окружения, которые диктуют требования к созданным че-
ловеком системам. Эти факторы, как правило, различаются в зависи-
43
мости от конкретной области проектирования. Однако имеется и ряд уни-
версальных факторов, среди которых следующие:
•	промышленное окружение (горные предприятия и системы, до-
бывающие и перерабатывающие аналогичные полезные ископаемые;
предприятия и системы машиностроительного, энергетического и других
комплексов, с которыми прямо или косвенно будет связано данное горное
предприятие);
•	естественное окружение (горно-геологические характеристики
месторождения и окружающей природной среды);
•	экономические и коммерческие условия для новых систем
(макро- и микроэкономические условия, конъюнктура рынка и структура
цен на производимую продукцию и приобретаемые оборудование, энер-
гию, услуги и т.п.);
•	человеческие факторы (наличие трудовых ресурсов, состояние и
требования к развитию социально-бытовой инфраструктуры и т.д.).
Эти и другие факторы определяют требования к системе и влияют на
методы системотехники. Важно подчеркнуть, что системы не просто су-
ществуют в окружении, они существуют благодаря окружению. Во
многом успех проектирования измеряется степенью интеграции системы
с окружением, закладываемой в проект. Чем лучше окружение понято
и оценено, тем точнее будет соответствовать ему проектируемая система.
Следовательно, одной из важнейших задач процесса разработки системы
является наиболее точное определение положения двух функциональных
границ: границы интересов, границы между системой и окружением.
Из определения системы следует, что любая система может быть раз-
бита на подсистемы. Предметы, принадлежащие одной подсистеме,
можно рассматривать как части окружения другой подсистемы. Поведе-
ние подсистемы не обязательно полностью будет соответствовать пове-
дению самой системы.
Принципы декомпозиции систем могут быть различными. Подсистемы
могут выделяться по тем функциям, которые они выполняют. Так, тех-
нологическая схема открытых горных работ может быть представлена в
виде взаимосвязанных подсистем: вскрышные работы, добычные работы,
транспортирование, отвальные работы, переработка полезного ископа-
емого и т.д. Когда определенные таким образом подсистемы оказываются
слишком велики, они снова могут быть разукрупнены по функциям. Ес-
тественно, что переход к подсистемам порождает новое множество свя-
зей. Уменьшение числа и (или) видов входов и выходов обычно облегчает
трудности взаимного соединения подсистем. Исходя из этого, другим
принципом декомпозиции может быть выделение подсистем таким об-
разом, чтобы число связей между ними (взаимодействий) было мини-
мальным.
Принцип разбиения системы на подсистемы позволяет отметить су-
ществование свойства иерархической упорядоченности систем. Практи-
чески все системы имеют определенный иерархический порядок. Отсюда
может быть сделано важное заключение о том, что в планировании планы
также разделяются по иерархическим.уровням. В системотехнике общую
задачу решают с помощью целого ряда все более детализированных пла-
нов. Одна из функций системотехнической работы заключается как раз
в том, чтобы обеспечить внутреннее согласование и интеграцию планов
на разных иерархических уровнях. Исходя из того, что планы направлены
на достижение определенных целей, последние тоже имеют иерархичес-
кое построение. Это приводит к важному выводу о том, что при форму-
лировке целей системных проектов нужно осуществлять проверку со-
вместимости целей на одном иерархическом уровне с целями на более
высоком уровне.
2.1.3.	СХЕМА СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИХ РАБОТ
Функции системотехники наиболее просто могут быть определены опе-
рационным способом, заключающимся в описании общей схемы систе-
мотехнических работ — от формулировки общей программы проектов
до завершения отдельного проекта. Порядок этих этапов следующий:
1)	системные изыскания (планирование программы);
2)	исследовательское планирование (исследовательская разработка,
первое планирование проекта);
3)	планирование разработки (разработка для изготовления, второе
планирование проекта);
4)	изыскания в ходе разработки (первая фаза действия);
5)	текущие изыскания (фаза обратной связи, фаза доводки, вторая
фаза действия).
На первом этапе «системные изыскания (планирование про-
граммы)» исследуют состояние какой-либо обширной области окруже-
ния, возможные будущие проекты. Такое исследование имеет целью со-
здание необходимого информационного задела, т.е. выявление состояния
системы, в состав которой будет входить проектируемое (новое и рекон-
струируемое) предприятие. Анализ должен охватывать основные дейст-
вующие отечественные и зарубежные предприятия аналогичного профи-
ля, включая перспективы их деятельности, реализуемые и разрабаты-
ваемые проекты, рынок продукции горных предприятий и тенденции его
изменения. На основании системных изысканий могут быть ориентиро-
вочно сформулированы цели будущих проектов. Цели проектов, кроме
того, могут определяться достаточно очевидной потребностью или ди-
рективно установлены. Этот этап по существу соответствует предпро-
ектной стадии проектирования карьера (см. подразд. 1.4 и рис. 1.5).
Второй этап «исследовательское планирование (исследова-
тельская разработка, первое планирование проекта)» отличается
от предыдущего тем, что здесь внимание сосредоточено на отдельном
проекте.
45
Решение задачи проектирования может быть представлено в виде ряда
взаимосвязанных, но не обязательно последовательных во времени опе-
раций: уяснение задачи, выбор целей, синтез вариантов решения задачи,
анализ вариантов, сравнение вариантов, выбор предпочтительного ва-
рианта, представление результатов.
Операция уяснение задачи заключается в том, чтобы выявить (вы-
делить) и увязать друг с другом факторы, характеризующие систему и ее
окружение, т.е. превратить неопределенную ситуацию в набор факти-
ческих данных, необходимых для постановки предварительных целей,
синтеза и анализа вариантов.
Уяснение задачи начинают под воздействием некоторого начального
условия, например потребности, достигшей критического уровня, или ди-
рективного решения. Так как задача по существу является выражением
некоторой неудовлетворенной потребности, то прежде всего необходимо
установить, в чем именно состоит потребность. Для этого осуществляют
сбор и анализ данных, описывающих ситуацию в целом и предполагаемые
условия реализации проекта, выделяют и связывают друг с другом су-
щественные переменные, требования заказчика, прогноз технического
развития, экономические соображения, возможные входы и выходы сис-
темы и т.д.
Неправильное понимание задачи приводит к проведению работы по
ложному пути. От того, как понимают задачу, зависит принятие одних
предложений и данных и отказ от других. Формулировка задачи может
сама содержать искомые решения. Это происходит вследствие того, что
ни одна проблематическая ситуация не является совершенно неопреде-
ленной. Отдельные аспекты всегда яснее и определеннее других. Следо-
вательно, первый шаг должен быть направлен к поиску таких элементов,
которые являются определенными. Для этого проводят анализ ситуации
и выявляют те факторы окружения, которые имеют отношение к задаче.
Их иногда называют «факторы случая» и учитывают в любом предлага-
емом варианте. Существует важный принцип творческого уяснения за-
дачи, который гласит: число возможных решений возрастает вместе с
общностью и широтой формулировки и убывает с ростом ограничений
и запретов в ней.
В процессе уяснения задачи выполняют исследование входов и вы-
ходов всей системы. Общая схема этой работы следующая:
1)	перечислить все входы и выходы в отдельных списках;
2)	описать полностью каждую перечисленную позицию;
3)	попытаться связать множество входов со множеством выходов,
угадывая знакомые преобразующие связи, действия или передаточные
функции.
В техническом описании каждого входа и выхода приводят важные
характеристики, такие как характер (вид) материального потока, его ис-
точник, начало и конец, продолжительность, периодичность, скорость,
46
физические свойства и т.д. Эти входы затем анализируют для определения
их видов и интенсивности каждого вида. Карьер имеет несколько видов
материальных входов—выходов, чем предопределяется сложность этой
системы. Следует отметить, что определенное внимание при проектиро-
вании должно быть сосредоточено на том, чтобы противодействовать или
предупреждать нежелательные выходы. Обычно это осуществляют по-
средством проектирования соответствующих систем и принятия таких
проектных решений, которые сводили бы к минимуму возникновение не-
гативных факторов. Так, при проектировании карьеров разрабатывают
системы водоотлива, ограждения от загрязнения водного и воздушного
бассейнов и т.п. Даже перечисление некоторых из этих систем показы-
вает, что их проектирование не может выполняться по единой методике.
При рассмотрении систем и их окружения должна быть очерчена гра-
ница тех факторов, которые имеют отношение к задаче проекта, и гра-
ницы между системой и окружением. С этой точки зрения работа по уяс-
нению задачи включает в себя определение граничных условий и огра-
ничений.
В обширную область граничных условий входят:
•	направление проектирования, вытекающее из потребности, рас-
ширение функции, улучшение технических характеристик, снижение сто-
имости или какая-либо комбинация этих задач;
•	приближенная оценка степени смелости (риска), которая может
быть принята заказчиком: делают ориентировку на более тесное приспо-
собление к существующему окружению или на прорыв к новым возмож-
ностям;
•	ожидаемое воздействие создаваемой системы (систем) на другие
отрасли производства, экономику;
•	оценка уровня современных знаний относительно совокупного ок-
ружения и, в частности, стратегий, систем, технологий, средств механи-
зации, применяемых при разработке месторождений;
•	точка зрения потребителей относительно желательных свойств
системы, стоимости и т.п.;
•	вид потребности, характер ее взаимосвязей (изолирована ли она
или взаимодействует с другими потребностями);
•	необходимая периодичность удовлетворения спроса;
•	острота потребности и период времени, отведенный для принятия
решения;
•	физические пределы или ограничения, в частности, на глубину раз-
работки, возможный темп углубления горных работ, стабильно возмож-
ный объем добычи, мощность энергопотребителей и т.д.
Выбор целей фактически является завершающей стадией уяснения
задачи и направляет поиск вариантов, выявляет способы анализа най-
денного, дает критерии для выбора оптимальной системы.
Отметим, что операция «уяснение задачи» имеет более узкий смысл,
чем процедура «формулировка задачи», поскольку она не охватывает по-
47
дробной формулировки целей. По ряду причин формулировку целей
будем рассматривать как часть функции принятия решений.
Цель — это результат, который стремятся получить, т.е. это то ко-
нечное состояние объекта, при котором он достигает определенного со-
ответствия во времени и пространстве с другим объектом или событием.
Поэтому в цели должны содержаться значения параметров объекта (сис-
темы), соответствующие моменту ее достижения. Цель может принимать
форму, обусловливающую достижение максимума (минимума), величина
которого еще должна быть определена, или же форму задания диапазона
значений, в пределах которого должно лежать решение. Не следует пу-
тать цели и «принуждающие связи», т.е. условия, которые ограничивают
и описывают, каким образом цель должна быть достигнута. Они являются
измерениями цели, их действие ограничивает проблему или вводит ее в
границы.
Функция выбора целей имеет двойственную природу. С одной сторо-
ны, речь идет о выявлении и принятии характеристик проектируемой сис-
темы, перечисляются желательные входы и выходы, граничные условия
и т.д. Как видно, здесь содержатся оценочные суждения, они-то и обу-
словливают наличие другой стороны функции выбора целей, так как суж-
дения о том, что необходимо или желательно, указывают на вещи, ко-
торые мы ценим. Следовательно, оценочные суждения, описывающие
нужную физическую систему, предполагают наличие или уже содержат
в себе части и связи некоторой системы ценностей.
Логические функции системы ценностей заключаются в том, чтобы
дать средства для суждения об относительных достоинствах синтезируе-
мых вариантов физических систем и правила для их оптимизации.
Отметим, что система ценностей и соответствующая ей физическая
система тесно связаны между собой и разрабатываются одновременно,
однако первая неизбежно формируется быстрее второй. Несмотря на то
что выбор альтернативных систем ценностей и выбор альтернативных
физических систем тесно взаимосвязаны, существуют принципиальные
различия при формировании соответствующих решений. Цели (системы
ценностей) нельзя выбирать независимо от средств (физических систем).
При выборе между физическими системами по существу решают техни-
ческий вопрос и наилучшее означает при этом нечто близкое к наиболее
эффективному в получении данного результата. Но если выбор осущест-
вляют между системами ценностей, то ответ далеко не столь очевиден,
особенно когда затронуты конечные цели. Это объясняется отчасти тем,
что практически не существует сложившихся единообразных аргументов,
объясняющих тот или иной выбор. Несмотря на это, выбору целей долж-
но уделяться самое пристальное внимание. Гораздо важнее выбрать
«правильные» цели, нежели правильную систему. Выбрать не ту цель —
значит решить не ту задачу; выбрать не ту систему — значит выбрать
неоптимальную систему.
Каждой физической системе соответствует своя уникальная система
ценностей. Из всех возможных вариантов технических решений каждый
48
раз необходимо выбирать вариант, наиболее полно отвечающий постав-
ленной цели. Степень соответствия варианта заданной цели отражается
с помощью критерия оценки (критерия эффективности). Варианты, вы-
бранные по разным критериям, могут оказаться различными.
Оценка эффективности любого решения должна учитывать техничес-
кие, экономические, организационные, социальные и другие факторы.
Цель можно достигать различными путями — альтернативными ре-
шениями, т.е. системами (объектами), отличающимися структурой и
параметрами. Таким образом, цели дают логическое обоснование для
синтеза вариантов.
Синтез вариантов (альтернатив). Слово «синтез» означает
сложение, соединение элементов для образования чего-то целого.
Эта стадия «поиски идей» является важнейшей составляющей про-
цесса решения задачи, так как при отсутствии идей нечего анализировать
и выбирать. Синтез вариантов включает в себя перечисление или раз-
работку альтернативных систем, способных достичь сформулированные
цели. Каждый вариант должен быть детализирован до уровня, позволя-
ющего установить его соответствие предъявляемым требованиям и оце-
нить относительные достоинства для возможной разработки.
Синтез вариантов может состоять из простой перестановки частей
(процессов, блоков) в прежней структуре, но он может означать и нечто
более творческое. Например, соединение новых частей новыми спосо-
бами. Синтез вариантов охватывает большой диапазон, начиная от вы-
сокологических, психологических и других аспектов методов творчества.
Так, разработка новой техники и технологии и основанного на их при-
менении нового объекта является процессом в высшей степени творчес-
ким. Когда уже изобретена и исследована удачная система, новые вари-
анты синтезируют посредством повторения действий по разработанным
строгим логическим правилам. Таким образом, большую часть синтеза
выполняют путем применения ранее получениях результатов. При этом
общая цель заключается в том, чтобы составить наиболее полный список
гипотетических систем, продуманных достаточно подробно для их оценки
с точки зрения выбранных целей.
Первый шаг при синтезе систем — собрать все известные варианты
решения проблемы из всех возможных источников: из литературы, по
патентным источникам, по известным техническим решениям и т.д. Диа-
пазон поиска охватывает не только разработки, выполненные в послед-
ний период и в данной конкретной области науки, техники и техноло-
гии, но и достаточно отдаленное прошлое, а также наиболее динамично
развивающиеся научные направления, последние достижения науки и
техники.
Число вырабатываемых таким образом вариантов дополняют вари-
антами, основанными на оригинальных идеях разработчиков проекта.
При широкой постановке задачи число вариантов может быть очень боль-
шим. Их оценка порой требует проведения значительных объемов рабо-
ты, и в проблему превращается не поиск новых, а отсортировка уже
4 — 1448
49
высказанных идей. Существует правило, в соответствии с которым ни-
когда не следует отбрасывать вариант из-за того, что сначала он кажется
наивным и надуманным. Формирование конкурентоспособных вариантов
следует вести хотя бы ради того, чтобы ослабить приверженность одной
идее. Помимо технических вариантов решения должны быть рассмотрены
и другие необходимые условия достижения цели. Порой удается избежать
возникшие трудности путем изменения какой-либо функции проектиру-
емого объекта. Например, введение селективной выемки может суще-
ственно изменить технологическую схему переработки добытого полез-
ного ископаемого вследствие исключения или изменения некоторых про-
цессов и машин.
Можно выделить два принципиально различных подхода к синтезу ва-
риантов.
Один из них ориентирован на применение для решения основных задач
проекта известных технических решений, ранее использовавшихся в ана-
логичных ситуациях, т.е. имеет эволюционный характер.
Основная задача при этом заключается в возможно более точном
учете большого числа факторов, обеспечивающих достижение высоких
показателей известных технических решений. В этих проектах не удается
получить качественный рост основных технико-экономических показате-
лей по сравнению с уже достигнутыми. При таком подходе большинство
процедур, так же как и творческое начало самого процесса отыскания
принципиально новых технических решений, выступает достаточно уп-
рощенно.
Другой подход ориентирован на выработку принципиально новых тех-
нических решений посредством использования новых идей и физических
принципов, современных материалов и устройств из других областей
науки и техники. Это достигается за счет широкого и глубокого анализа
всего окружения. Очевидно, что этот подход более универсален и пер-
спективен. Вместе с тем можно отметить, что только очень немногие
проекты могут быть отнесены к совершенно новым, да и то достаточно
условно, так как при их разработке значительное число технических ре-
шений принимали на основе прошлого опыта, т.е. использовали принцип
проектирования по прототипу.
При проектировании каждого карьера, видимо, нет необходимости в
детальном самостоятельном изучении всего окружения. Такая работа
может быть заменена углубленной проработкой различных достоверных
источников информации. Полностью исключать процедуру анализа ок-
ружения принципиально неправильно, так как это ведет к утрате такого
подхода к решению задач.
Остановимся на трех достаточно различных, хотя и взаимосвязанных
способах, с помощью которых может быть создана принципиально новая
система.
Первый из них, как отмечалось ранее, основан на обследовании
доступного окружения в поисках новых идей, теорий, методов, матери-
50
алов и устройств и выработке способов их использования в новых сис-
темах. Это плодотворный путь, позволяющий с помощью воображения
создать новые технологические новинки. Так, при проектировании ка-
рьеров могут быть систематизированно изучены перспективы освоения
новых месторождений, спрос и цены на различные минеральные ресурсы,
новые технологии добычи и переработки сырья, машины, работа которых
основана на новых принципах, и т.д.
Второй способ базируется на глубоком и всестороннем изуче-
нии существующего объекта, его внешних связей (потребители продук-
ции, поставщики оборудования, материалов и т.д.), внутренней структуры
отдельных процессов и их взаимодействия и на определении новых по-
требностей. На основе этого планируют создание таких систем, которые
будут представлять наибольший интерес. Существо этого способа боль-
ше всего соответствует характеру действий при реконструкции карьера.
В основе третьего способа лежит ожидание заявок на разра-
ботку новых методов или просто ожидание, накопление достаточного ко-
личества идей о новых предложениях.
Имеются определенные связи между этими способами. Главное от-
личие третьего способа от первых двух — в исходной точке. Заявки на
новые системы могут поступать от различных подразделений предпри-
ятий, потребителей продукции, а также в виде директивных указаний и
предложений научно-исследовательских, проектно-конструкторских ор-
ганизаций. Заявки могут иметь реальные потребности. В определенный
момент потребность становится достаточно ясной, для того чтобы начать
проектирование. Проекты, возникающие таким образом, могут пройти
все этапы выбора систем. Они будут оказывать влияние (как фактор ок-
ружения) на более широкие и долгосрочные изыскания, которые требу-
ется проводить при применении первого и второго способов, но они не
должны являться обязательно частью изысканий.
Из этого следует, что существует разница между третьим способом
и двумя другими. Если бы третий способ был единственным, то не было
бы уверенности в том, что перечень наличных систем является полным
и современным и что комбинация определенных предложений представ-
ляет собой оптимальный ответ на общее требование. Очевидно, что этого
не может гарантировать ни один из способов. Однако стратегия ожида-
ния, пока кто-то запросит систему, которой не существует, неминуемо
приведет к тому, что в проектах будут использовать только широко из-
вестные технические решения.
Метод ожидания часто исключает разумное планирование программы
и в конечном итоге оказывается самым дорогостоящим: потребность
может вырасти настолько, что единственным выходом из положения ста-
нет необходимость проведения разработки любой ценой.
Другими словами, факт запроса служит как бы указанием не приме-
нять в проекте наиболее передовые технические решения. Недостаток
третьего способа состоит также в очевидном существовании определен-
4*	51
ного разрыва во времени между появлением запроса и удовлетворением
потребности. Первый и второй способы характеризуются более широким
подходом и дают возможность решать, какие удовлетворять потребности,
т.е. какие выполнять работы. Без этих способов невозможно обойтись
при планировании общей программы, так как потребностей всегда боль-
ше наличных ресурсов, которые могут быть направлены на их удовле-
творение, а также вследствие сложности совокупного окружения.
Анализ альтернатив. Слово «анализ» означает разделение чего-
то на составные части или элементы. Цель проведения анализа состоит
в нахождении существенных следствий, т.е. показателей каждого вари-
анта, таких как технические характеристики объекта (системы), эконо-
мические показатели и другие, необходимые для выбора рационального
варианта.
Отобранные следствия сравнивают с начальными целями, т.е. участ-
вуют в информационной обратной связи для функций синтеза систем и
выбора целей.
После завершения разработки целей достаточно просто установить,
что именно нужно анализировать в альтернативных системах. В случае,
если единственная цель — низкая стоимость и высокая надежность, не-
обходимо исследовать стоимость и надежность каждой системы. Однако
это простое на первый взгляд правило — анализировать именно те пара-
метры (характеристики) систем, которые непосредственно связаны с до-
стижением поставленных целей, достаточно обманчиво, так как очень
редко в гипотетической (проектируемой) системе удается предвидеть все
показатели и сопоставить их с целями. Дополнительно к тому, что весьма
сложно четко выявить множество следствий, порождаемых новой систе-
мой, некоторые из следствий могут оказаться неблагоприятными. Более
того, такие следствия могут сделать бесполезной систему даже при том
условии, что она имеет все другие удовлетворительные показатели. Часто
такие нежелательные следствия не удается исключить проектированием
противодействующих систем. Следовательно, иногда возможны неудачи,
и задача поэтому состоит в том, чтобы применять такие стратегии ана-
лиза, которые сводят риск неудач к минимуму.
Очевидно, что области, которые необходимо анализировать, разно-
образны, поэтому недостаточно владеть только приемами и методами вы-
работки и принятия решений, непосредственно связанными с данной кон-
кретной областью науки и техники, в частности с технологией открытой
разработки месторождений полезных ископаемых. При проектировании
карьеров должен быть использован гораздо более широкий арсенал таких
методов. При этом нет необходимости одинаково хорошо владеть этим
инструментарием, но необходимо уметь выбрать правильный метод для
данного анализа, знать пределы его полезности, а также понимать, когда
следует прервать анализ и принять решение.
Функциональное проектирование. Оно является важным при-
емом, облегчающим творческий процесс в планировании и проектиро-
52
вании и включает в себя функциональный синтез и функциональный
анализ. Этот прием, упрощенно называемый составлением блок-схем,
состоит из ряда операций, которые выполняют в следующей последова-
тельности. Сначала определяют граничные условия и желательно входы
и выходы и составляют подробный перечень функций или операций, ко-
торые должны выполняться. Затем эти функции связывают (синтезиру-
ют) в модель системы, показывающую основные логические и временные
связи. На этой стадии должно удовлетворяться лишь требование осуще-
ствимости. Позже исследуют возможность оптимизации модели.
Отметим, что здесь нет упоминаний о средствах для выполнения функ-
ций. Это характерная особенность функционального проектирования. На
ранних стадиях планирования обсуждение средств механизации техноло-
гических процессов часто может заслонить различие между тем, как де-
лать работу, и тем, в чем она состоит. Для показа осуществимости плана
необходимо рассмотреть выбор средств механизации, а когда этот выбор
сделан, вносить в перечень дополнительные функции. Другими словами,
одни функции системы — минимальные или инвариантные — возникают
из самой природы выполняемой работы, другие функции — из методов
или устройств, выбранных для ее осуществления. Полностью исключить
из поля зрения вопросы механизации процессов было бы неправильным,
так как различие между минимальными и несколько отличными от них
функциями может быть выражено нерезко; степень, в которой функции
необходимы и в которой они могут комбинироваться, зависит во многом
от состояния технологии.
Функциональное проектирование может быть применено с наиболь-
шим эффектом при проектировании, направленном на расширение или
обновление функции, в отличие от проектирования для снижения стои-
мости или улучшения технических характеристик. В тех случаях, когда
речь идет о введении новых функций или о перестановке или комбини-
ровании старых (в том числе осуществляемом для сокращения затрат),
функциональное проектирование — первый и необходимый шаг.
Выбор между альтернативными системами. Его проводят с
помощью оценки показателей (следствий), действительных или жела-
тельных, которая заключается в определении ценности показателей в со-
ответствии с критериями решения. Таким образом, альтернативные сис-
темы должны быть оценены по критерию и ранжированы по степени
приближения к целям. (Критерий — это признак, на основании которого
выполняют оценку, определение или классификацию).
При сравнении систем (объектов) используют два понятия: идеальная
система и оптимальная система.
Идеальная система есть образ системы, отличающейся высшей сте-
пенью функционального совершенства и имеющей характеристики, ко-
торые хотелось бы получить. Видение будущего объекта определяется
тем, что физически и экономически осуществимо сегодня, и предвидением
того, что может быть достигнуто в будущем. Идеальная система описы-
53
вается множеством показателей, которые выражают функциональный
смысл ее предполагаемого применения, ее физические, экономические
и социальные цели, такие как масса, стоимость, безопасность, надеж-
ность, устойчивость и т.п.
Оптимальная система есть одна из ряда альтернативных систем,
которые можно создать при данных физических, экономических и соци-
альных ограничениях. Она уступает по ряду (или по всем) показателей
идеальной системе. При этом отклонение действительных показателей
от желательных (идеальных) — минимально.
Если система, занявшая наивысшее место по критерию, может быть
признана достаточно хорошей, то весь процесс заканчивается. Если сис-
тему оценивают как недостаточно хорошую, то надо либо синтезировать
лучшие системы, либо «примирять» первоначальные цели. Функция, на-
званная «примирение целей», состоит в приведении в соответствие це-
лей для идеальной системы с условиями задачи. Действительные пока-
затели, выведенные из анализа, служат основанием для суждения о том,
какие цели «примирять». «Непримиримость» целей идеальной системы
требует либо оставить проект, либо разработать новые варианты. Если
же «примирение» возможно, то процессы синтеза, анализа и сравнения
повторяют.
Существуют следующие варианты таких «примирений»:
1)	некоторые цели могут быть исключены как нереальные;
2)	перечень первоначальных целей может быть дополнен новыми це-
лями; анализ может указать эти новые цели (например, более частные
цели, относящиеся к подсистемам), которых не было в первоначальном
множестве;
3)	«примирение» может быть осуществлено с помощью компромисса.
В этом случае функция «примирения» разрешает конфликты между це-
лями, оказавшимися при анализе несовместимыми (например, в случае
когда система не может иметь одновременно высокое качество и низкую
стоимость).
Представление результатов. По результатам исследовательского
планирования может быть сформулировано одно из трех возможных за-
ключений:
1)	данная система решит задачу;
2)	необходима дополнительная проработка или исследовательская
разработка некоторых вариантов, для того чтобы прийти к правильному
заключению;
3)	в настоящее время дальнейшее продолжение работы неоправданно.
Третий этап «планирование разработки (разработка для из-
готовления, второе планирование проекта)» начинают только после
принятия решения об осуществлении проекта. Задача этапа заключается
в том, чтобы составить план действий, в котором будут перечислены цели
и предложены способы их достижения. Это предопределяет то, что сис-
темотехнические работы должны быть увязаны с разработкой проекта.
54
Операционно данный этап повторяет предшествующий, но отличается
от него тем, что все шаги выполняют более детально и для значительно
меньшего числа вариантов. Проблемы, которые временно исключали из
рассмотрения на более ранних этапах, например, такие как возможности
получения финансовых и материальных (оборудование, материалы) ре-
сурсов, обеспеченность специалистами, рекомендации относительно сро-
ков и приоритетов, на этом этапе должны быть рассмотрены и решены.
Для разработки требований к системе на этом или предшествующем
этапе можно планировать проведение различного рода экспериментов и
испытаний.
Отметим особенности этапов «исследовательское планирование», и
«планирование разработки», поскольку характер работ на этих этапах
однороден.
На этапе «исследовательское планирование» имеется большое чис-
ло конструктивных выборов, которые могут дать начало многим проек-
там или привести к отрицанию потенциально возможные варианты без
какой-либо перспективы. На этапе «планирование разработки» сущест-
вует меньший диапазон выборов. Он ограничен предыдущими решениями
и заданием разработать определенную, нужную систему.
Четвертый этап «изыскания в ходе разработки (первая фаза
действия)» преследует цели конкретизации и корректирования плана
разработки на основе дополнительной информации, получаемой при де-
тальном проектировании главных параметров карьера, технологических
схем и процессов.
Центр тяжести на этом этапе переносят на разработку проекта. Роль
системотехнических работ сводят к формулированию более подробных
требований и оценке хода разработки. Планы работ уточняют с учетом
новых технических данных, получаемых в процессе разработки и в ходе
продолжающихся системных изысканий. Оценивают изменения в целях
и требованиях, если удается найти лучшие пути удовлетворения потреб-
ности или если определенные требования оказались нереальными. Оче-
видно, что чем лучше были подготовлены планы, тем меньше будут из-
менения. После разработки проекта и его реализации — строительства
карьера — осуществляют планирование и координирование первых эта-
пов деятельности. На основании этого накапливают и обобщают мате-
риал для более полной оценки системы и ее функционирования с реаль-
ным взаимодействием с другими системами.
Иногда часть разработки может быть отложена до фазы текущих изыс-
каний, чтобы скорее использовать основные свойства новой системы.
Так, детальное рассмотрение отдельных вопросов разработки нижних го-
ризонтов карьера, находящихся в особых горно-геологических условиях,
может быть отложено до этапа изысканий в ходе разработки, когда будут
накоплены данные об отработке прилегающих к этой зоне уступов, экс-
плуатационных характеристиках оборудования, уточнены условия зале-
гания, технологический процесс переработки и т.д..
55
Системные изыскания (планирование программы)
xoped хихоэьинхех
-онеюио iqueig
lOQCd XRHJDISOdU
nueig
Рис. 2.1. Схема системотехнических работ при создании системы
Последний, п я т ы й этап «текущие изыскания (вторая фаза дей-
ствия)» начинают тогда, когда разработка проекта полностью завершена,
и продолжают до тех пор, пока система остается в эксплуатации. Иногда
этот этап называют фазой доводки или фазой обратной связи. Этим под-
черкивают значение текущих изысканий в приобретении опыта эксплу-
атации и данных, необходимых для выбора лучших инженерных решений
в будущем.
Пятый этап не имеет определенных периодов, но предусматривает
сбор и накопление информации по работе системы. При необходимости
могут быть проведены экспериментальные исследовательские работы с
целью сбора информации, которая требуется для новых разработок, ис-
правления допущенных неточностей и ошибок.
Такие работы могут выполняться разработчиками проекта, эксплуа-
тационниками или специалистами других организаций. Их, как правило,
проводят на большинстве действующих карьеров. Результаты этих работ
являются основой для научных обобщений и разработки новых техноло-
гий как для конкретного действующего предприятия, так и для проекти-
руемых объектов.
Можно отметить естественное стремление применять систему для вы-
полнения функций, не соответствующих ее назначению. При рассмотре-
нии таких предложений надо учитывать, что окружение системы с новыми
функциями (возможностями) также изменяется, порождая возникнове-
ние новых требований к системе, которые диктуют необходимость вне-
сения определенных изменений. Проведение дополнительных разрабо-
ток, имеющих целью расширить возможности системы или модернизи-
ровать ее, должно включать рассмотрение, решение системотехнических
вопросов и выполнение необходимых дополнительных проектных прора-
боток. Целью таких работ может быть снижение себестоимости, изме-
нение номенклатуры выпускаемой продукции, повышение надежности и
т.д. Такие проработки необходимо выполнять при дополнительном во-
влечении в использование некондиционных сортов полезного ископае-
мого и вскрышных пород.
Этапы — изыскания в ходе разработки и текущие изыскания —
имеют два выхода: один из них охватывает всю информацию для изго-
товления, эксплуатации и выбора применения; другой несет информацию
для улучшения планирования будущих систем.
На рис. 2.1 изображена схема системотехнических работ при создании
системы.
Научное исследование является основой появления новых техноло-
гий, оно воздействует на всю прикладную работу, но особенно сильно в
первой фазе выбора системы (двойная нисходящая стрелка).
Системные изыскания, хотя и ведутся практически постоянно, вли-
яют на исследования в меньшей мере (восходящая стрелка). Их цель —
выявление наиболее широких форм потребностей. В соответствую-
щие моменты могут приниматься решения о более целенаправленном
57
изучении отдельных потребностей. Это означает начало исследователь-
ского планирования. На этапе исследовательского планирования могут
проводиться и различные исследования в производственных условиях.
Полная операция планирования может включать в себя исследователь-
скую разработку и испытания отдельных машин, агрегатов, технологи-
ческих процессов и структур механизации. Таким образом, может быть
проведено испытание отдельного фрагмента проекта в реальных усло-
виях.
Пунктирные линии на рис. 2.1 показывают, что соответствующие ра-
боты могут быть выполнены во времени последовательно или параллель-
но. Так, на рисунке имеет место разрыв между исследовательской раз-
работкой и разработкой для изготовления. На практике эти операции
могут перекрываться: до окончания первой из них начинают выполнение
работ по второй. Время, затрачиваемое на эти операции, зависит от мно-
гих факторов: срочности, новизны применяемой технологии, имеющегося
опыта планирования и проектирования.
2.1.4.	ОСНОВНЫЕ ВИДЫ СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИХ РАБОТ
Ранее уже назывались такие виды системотехнических работ, как пла-
нирование, исследование окружения и исследование потребностей. Рас-
смотрим их более подробно.
Планирование. Решение задачи не заканчивается выбором наилуч-
шей системы. Для того чтобы получить от решения реальную отдачу,
необходимо составить планы действия и следить за их реализацией. Эта
функция по своей структуре аналогична самому процессу решения задачи.
План есть намеченный образ действий. Исходя из этого, под плани-
рованием будем понимать установление того, что надо сделать.
Известно множество способов классификации планов и преследуемых
ими целей.
С одной стороны, по характеру использования планы можно разделить
на разовые и постоянные. С помощью разовых планов устанавливают
образ действия для определенных частных ситуаций. Их рассчитывают
на период до достижения целей. Постоянные планы разрабатывают для
планирования действий в повторяющихся ситуациях. Разработанные од-
нажды, они могут многократно применяться с небольшими изменениями
или даже без них. Может быть выделено и любое число промежуточных
планов подобного типа.
С другой стороны, взяв за основу относительную длительность пери-
одов, охватываемую планированием, планы можно подразделить на крат-
косрочные и долгосрочные. Как правило, краткосрочные планы имеют
жесткие цели, что и обусловливает выбор более определенных путей их
достижения. Долгосрочные планы имеют более гибкие цели, поэтому
они менее определенны в выборе путей их достижения.
58
Описанные ранее классы планов могут быть объединены в следующие
основные виды:
•	долгосрочные разовые планы;
•	долгосрочные постоянные планы;
•	краткосрочные разовые планы;
•	краткосрочные постоянные планы.
Можно предположить, что если планирование вообще возможно при
выборе и разработке систем, то единственным видом планов могут быть
только разовые планы, так как систему (карьер) создают только один
раз. Но в действительности унифицировать и повысить эффективность
выполнения повторяющихся операций можно только с помощью посто-
янных планов.
Системотехникой предусматривается составление нескольких видов
разовых планов, различающихся широтой и степенью детализации: план
общей программы, планы отдельных операций, планы специальных про-
грамм.
План общей программы может начинаться с постановки масштабной
и долгосрочной цели, достижение которой потребует решения ряда прин-
ципиальных вопросов. Часто при разработке такой программы становит-
ся очевидным, что отдельные ее части не взаимосвязаны и могут плани-
роваться и осуществляться как самостоятельные проекты. Планы от-
дельных операций определяют конкретные мероприятия, проведение ко-
торых необходимо для выполнения общего решения. Планы специаль-
ных программ предназначены для какого-либо конкретного аспекта про-
цесса создания системы.
Если бы требовалось готовить для каждого проекта разовые планы,
совершенно новые во всех деталях, то затраты времени на планирование
существенно превосходили бы выгоды от него. Выход из положения за-
ключается в применении широкого набора постоянных планов: проекта
производства взрывных работ, различных календарных планов разработ-
ки уступов, отсыпки отвалов и т.д.
Обычно планы согласуют между собой и обобщают в единое целое,
после этого сводный план становится иерархически упорядоченным.
План общей программы разбивают на определенные этапы, каждый
из которых может быть самостоятельным проектом или специальной про-
граммой, проекты, в свою очередь, подразделяют на части, а те — на
отдельные операции вплоть до конкретных действий каждого работника.
Таким образом, не вполне четкая идея новой системы трансформируется
посредством планирования во все более точные задачи вплоть до разра-
ботки спецификаций для каждой части и составления календарного плана
действий.
События не обязательно следуют этому порядку по следующим при-
чинам.
Во-первых, если одна из частей проекта имеет существенно более
высокое значение по сравнению с другими частями, может возникнуть
59
необходимость планирования ее в самом начале, а затем состыковки с
этим планом плана более высокого порядка.
Во-вторых, условия для формирования широких целей и программ
могут быть такими, при которых невозможно составление плана про-
граммы до получения хотя бы предварительных результатов частных про-
ектов. Другими словами, планы общих программ должны формулиро-
ваться частично и затем дополняться по мере поступления результатов.
В-третьих, хотя планы и выступают в иерархиях, планирование может
и должно осуществляться в двух направлениях: сверху вниз и снизу вверх,
т.е. подготовка планов на более низком уровне не должна сдерживаться
процессом выработки планов на более высоком уровне.
Среди важнейших преимуществ планирования можно отметить сле-
дующие.
Планирование способствует разработке различных целей и помогает
отбраковывать слабые технические решения еще до начала реализации
планов. Оно помогает проведению организованного и целенаправленного
действия. Отсутствие плана приводит к тому, что упор делают на бли-
жайшие задачи, и как результат этого — недовыполнение или невыпол-
нение работ на других участках. Представление планов в виде документов
позволяет осуществлять контроль и взаимную проверку соответствия
друг другу отдельных частей и их направленности единой цели.
С помощью планирования можно предвидеть трудности и предотвра-
щать задержки, а также избегать несвоевременного выполнения действий
и исключать необязательные действия. Оно дает логическую основу для
координации и контроля как при выборе, так и при разработке систем.
План для новой системы фактически является уставом будущего плани-
рования и разработки. Благодаря тому что в такой план вносят данные
об ожидаемых результатах, его могут применять для оценки состояния
дел. Постоянные планы еще проще можно использовать для такого кон-
троля, так как они помогают унифицировать повторяющиеся действия.
План выступает в качестве главного инструмента синхронного действия.
Планирование помогает выполнению организационно-управленчес-
ких функций, является прекрасным инструментом связи между различ-
ными административными подразделениями, позволяет осуществлять
эффективный контроль над большим объемом операций.
Приведя этот перечень преимуществ планирования, отметим, что при-
менение концепции планирования имеет вполне определенные ограни-
чения. Существо вопроса заключается не в том, надо ли вообще плани-
ровать, когда очевидно, что большинство целенаправленных действий
осуществляют по меньшей мере по местным планам. Основные пробле-
мы возникают при поиске ответов на вопросы: на какой срок, с какой
широтой и с какими подробностями должны составляться планы.
В границах планирования можно предусматривать проведение тех или
иных мероприятий, направленных на максимизацию выгод планирования,
но очень важно представлять, каковы эти границы.
60
Планирование требует времени. Безусловно, оно повышает точность
и результативность решений, но, задерживая действие, порой делает по-
добные расчеты невозможными, так как часто быстрота действия стано-
вится важнее других выгод.
Планирование сопряжено с затратами времени, средств, труда ква-
лифицированных специалистов и др. Издержки планирования и ценность
планов часто трудно оценить, особенно когда планы подготавливают и
выполняют одни и те же лица. Разовые планы тем менее полезны, чем
на ббльшие сроки они рассчитаны и чем больше они детализированы.
Однако это обобщение не вполне справедливо при планировании внед-
рения новой технологии и создании уникальных объектов, к которым от-
носят и карьеры. Разработка постоянных планов может предусматривать
более крупные затраты. Решение о степени детализации планов зависит
от сравнения дополнительной ценности более детального планирования
с дополнительными на это затратами.
Разработка и применение планов могут привести к потере гибкости.
Это связано с тем, что планирование — тяжелая работа, возникает ес-
тественное противодействие разработчиков плана вносить в него изме-
нения, когда в нем обнаруживают недостатки. Лица, ответственные за
планирование, не любят «терять лицо», когда приходится менять реше-
ние. Зафиксировав в плане цели, идеи и оценки, трудно перейти к новому
взгляду на вещи.
Выполнение планов требует заблаговременного проведения опреде-
ленных организационных мероприятий, связанных с ресурсным обеспе-
чением, привлечением рабочей силы, приобретением оборудования и т.д.
Если план подлежит пересмотру, то подразделение или отдельный спе-
циалист с детально разработанным документом может оказаться в худ-
шем положении, чем тот, кто не утруждал себя тщательным планиро-
ванием. Популярная стратегия состоит в том, чтобы иметь план, но от-
кладывать мероприятия до тех пор, пока они не будут действительно не-
обходимы.
Постоянные планы подвергаются более сильной критике за жест-
кость, чем разовые. В форме стандартных методов и стандартных про-
цедур планы при их многократном применении становятся привычными
и могут блокировать воображение.
Точность планирования неразрывно связана с точностью и надежнос-
тью прогнозов будущих условий, в которых будет разворачиваться дей-
ствие. Правильность прогнозирования зависит от наличия достаточных
теоретических или эмпирических знаний о всех переменных, которые вли-
яют на прогноз. Это справедливо, например, для материально-техничес-
кого снабжения, изменения потребности и цены на добываемые полезные
ископаемые и т.п. В этих случаях надежность предсказания может быть
не очень высокой и в начальный момент быстро снижается по мере уве-
личения периода прогнозирования. Для обеспечения достаточной надеж-
ности прогноза в системотехнике используют ряд приемов. Например,
61
если ценность достижения цели достаточно высока, то планируют и раз-
рабатывают параллельно несколько альтернативных систем; затем, когда
выясняют непредсказуемые условия, до конца доводят лишь наилучший
вариант. Этот прием более целесообразен в долгосрочном планировании.
Он может применяться и в практике проектирования карьеров, но па-
раллельную реализацию проектов можно осуществлять только до мо-
мента времени и соответствующего ему положения работ, когда еще воз-
можен переход на другой проект.
Недостаток повторяющихся задач ограничивает разработку и приме-
нение краткосрочных и долгосрочных постоянных планов. Уникальный
характер задач проектирования карьеров затрудняет выработку методов
и теорий, которые можно было бы применять в различных случаях.
Проблемы планирования решают различными способами. Основ-
ное — ограничить детализацию планов и сохранить таким образом до-
статочный простор для инициативы.
Исследование окружения. Это процесс сбора и анализа информации,
проводящийся с целью получения полного представления о всех доступ-
ных для применения идеях, методах, устройствах, теориях, материалах и
затем нахождения потребностей, которые могут быть удовлетворены при
их использовании.
Исследование потребностей. Это процесс определения абсолютной
ценности потребности, ее ценности по сравнению с другими потребнос-
тями и на основе этого желательных качеств системы.
Исследование окружения и исследование потребностей тесно связаны
между собой и, несмотря на то, что порой трудно дифференцировать не-
которые работы по этим категориям, имеется принципиальное различие
между ними.
Широкий аналитический подход, лежащий в основе исследования ок-
ружения, отличается от схемы действий процесса исследования потреб-
ностей.
Исследование окружения опирается на глубокий всесторонний анализ
обширных областей науки, техники, технологии, а исследование потреб-
ностей ограничивается выявлением того, что нужно или желательно.
Конечная цель того и другого подхода — удовлетворение потребнос-
тей, но один из них направлен на поиск новых средств, а другой «оттал-
кивается» от потребностей.
Принятию решения об удовлетворении отдельной потребности долж-
но предшествовать специальное и подробное исследовательское плани-
рование. При планировании обшей программы исследование потреб-
ностей можно осуществить по двум схемам. Оно может начаться с по-
пыток выяснить, какие цели ставятся конечными, промежуточными и не-
посредственными потребителями системотехнических работ, или, други-
ми словами, какие цели ставятся потребителями продукции, заказчика-
ми проекта и проектировщиками. Другой путь — определить, какие
частные потребности вытекают из потенциальных общих нужд заказчика
62
проекта. Обе схемы приводят к следующим основным типам проектных
задач:
•	расширение или обновление функции;
•	улучшение технических характеристик;
•	снижение стоимости.
Расширить функцию — значит заставить систему делать больше,
чем она делала раньше, или дополнительно исполнять функции, которые
она никогда до этого не исполняла. Так, карьер может быть реконстру-
ирован для повышения производительности или добычи попутных полез-
ных ископаемых и поставки их определенным новым потребителям.
Улучшить технические характеристики системы — значит
сделать ее более долговечной, более надежной, удовлетворяющей более
высоким требованиям, повысить ее жизнеспособность и безопасность.
Так, переход к новым технологическим схемам всегда должен сопровож-
даться улучшением показателей работы карьера: повышением качества
выпускаемой продукции, углублением степени переработки добываемого
сырья, вовлечением в использование попутно извлекаемых пород, уве-
личением надежности поставок ископаемых, снижением энергоемкости
работ и т.д.
Снижение стоимости не требует дополнительных пояснений. Ра-
боту в этом направлении проводят практически непрерывно, исходя из
очевидного принципа уменьшения расходов. Таким образом, целью
общей или частичной реконструкции любой системы на карьере должно
быть повышение общей экономической эффективности работы.
Выявление потребности логически входит в постановку задачи и, сле-
довательно, в выбор систем. То, что потребность может быть жестко
задана планами и различного рода ограничениями, и то, что определение
потребности в известной мере выходит за рамки собственно проектиро-
вания карьера, в принципе не меняет существа дела.
Очевидно, что по мере проектирования объекта потребность стано-
вится более ясной, порой обнаруживаются дополнительные потребности,
и это приводит к изменению планов и фактически целей разработки мес-
торождения.
Иногда некоторые новые потребности возникают уже в процессе экс-
плуатации карьера. В одних случаях они связаны с внедрением новых
технологий, требующих изменения качественных показателей добывае-
мых полезных ископаемых, в других — с вводом в строй предприятий
отраслей промышленности, нуждающихся в новых видах полезных иско-
паемых, которые имеются на данном месторождении и могут быть добыты
действующим карьером при соответствующем изменении технологии до-
бычи.
Вопросы для исследования потребностей. Исследование потребнос-
тей в определенном смысле выходит за рамки проектирования карьера,
так как порой считается, что потребность на полезные ископаемые су-
ществует постоянно.
63
Действительно, если имеется определенное число потребителей, де-
ятельность которых основана на использовании определенных полезных
ископаемых, и существует ряд горных предприятий, работающих на удов-
летворение их потребности, то проблема исследования потребностей как
бы теряет актуальность. Однако с учетом того, что для горной промыш-
ленности с ее огромными объемами поставок сырья актуальна задача
не просто интегрально удовлетворить потребность, а обеспечить сырьем
потребителей с минимальными транспортными и другими издержками,
исследование потребностей приобретает несколько иную практическую
окраску. Таким образом, вновь возникшую дополнительную потребность
необходимо рассматривать во взаимосвязи с действующими поставщи-
ками и потребителями сырья с учетом их взаимного размещения на тер-
ритории.
Задача исследования потребностей в более полном, общем смысле
имеет место в тех редких случаях, когда возникает потребность в прин-
ципиально новых материалах и для ее удовлетворения должна быть сфор-
мирована система добывающих предприятий. Во всех случаях нужно ана-
лизировать все совокупное окружение. Основная цель при этом будет
заключаться в том, чтобы использовать или изменить состояние окру-
жения таким образом, чтобы повысить эффективность работы систе-
мы. Карьер как горно-добывающее предприятие может в период экс-
плуатации попасть в затруднительное положение из-за недоучета в про-
цессе проектирования некоторых факторов. Такие ситуации преимуще-
ственно связаны с возникновением вопросов, которые ранее не суще-
ствовали.
Для того чтобы свести к минимуму возможность появления дополни-
тельных запросов в сфере потребления, оказать помощь в поисках и
оценке новых возможностей, повысить уверенность, что большинство
проблем будет обнаружено, сформулированы специальные вопросы. Они
подразделены на следующие группы:
1)	общие цели, относящиеся к потребности;
2)	ресурсы и ограничения;
3)	характеристика потребителей;
4)	взаимодействие с другими предприятиями;
5)	предпочтения потребителей;
6)	требования к качеству, вытекающие из исследования потребностей.
Вопросы первой группы (общие цели, относящиеся к по-
требности) ориентированы на выработку рекомендаций по добыче ши-
роко распространенных или новых видов сырья, в которых в любом случае
имеется определенная потребность. Они помогают наметить пути мак-
симально возможного, комплексного использования всех полезных ис-
копаемых данного месторождения, эффективного применения оборудо-
вания.
Ниже приведен примерный перечень вопросов, относящихся к этой
группе.
64
1.	Ориентировано ли предложение о разработке данного месторож-
дения на удовлетворение новой потребности и какова динамика роста и
удовлетворения потребностей в полезных ископаемых, для добычи кото-
рых проектируют карьер?
2.	Ставится ли цель удовлетворить посредством строительства ново-
го карьера существующую потребность более эффективно, например, с
меньшей стоимостью или с лучшим качеством?
3.	Возможна ли добыча и экономически рациональное использование
всех полезных ископаемых месторождения?
4.	Требует ли организация попутной добычи сопутствующих полезных
ископаемых изменения технологий горных работ в карьере или перера-
ботки полезного ископаемого, создания новых линий или технологичес-
ких процессов переработки?
5.	Необходимы ли для разработки данного месторождения какое-либо
новое оборудование, устройства, элементы новой технологии, новые
принципы разработки?
Вопросы второй группы (ресурсы и ограничения) позволяют
более точно взвесить возможности реализации проекта, исходя из ре-
сурсов и ограничений. Всякий дефицит означает сокращение диапазона
возможностей. Каждую возможность оценивают реальностью ее реали-
зации. Возможности, прошедшие это испытание, должны быть более
тщательно проанализированы на их соответствие новым потребностям,
которые обусловливаются колебаниями объемов вскрышных и добычных
работ, вызываемыми изменениями горно-геологических условий место-
рождения, текущей и перспективной потребностью в добываемых на дан-
ном месторождении полезных ископаемых, динамикой экономических по-
казателей карьера в пределах как горного предприятия, так и в сфере
его взаимодействия с другими системами (изменение оплаты труда, цен
на сырье, машины, материалы и т.д.).
Приведем некоторые характерные вопросы этой группы.
1. Встретит ли проект поддержку со стороны заказчика, органов, вли-
яющих на получение материальных и финансовых ресурсов, и органов,
координирующих добычу полезных ископаемых из недр?
2. Могут ли быть использованы в проекте известная технология раз-
работки и серийное, широко распространенное и поэтому легкодоступное
оборудование?
Вопросы, относящиеся к сфере капитальных вложений:
1. Каков размер капитальных вложений и каковы источники их фи-
нансирования?
2. Как будут распределяться затраты на горно-капитальные работы,
приобретение оборудования и материалов, строительство зданий и со-
оружений производственного назначения, в жилищно-бытовой сфере, на
сооружение линий электропередач, транспортных коммуникаций, объек-
тов связи и по другим статьям?
5 —1448	65
Вопросы, относящиеся к производственной сфере:
1.	Возможно ли получить необходимое оборудование, материалы,
электроэнергию?
2.	Имеются ли ресурсы рабочей силы?
3.	Каков резерв времени?
4.	Можно ли быстро осуществить концентрацию материальных и фи-
нансовых ресурсов, для того чтобы в минимально возможные по горным
условиям сроки начать устойчивую и ритмичную добычу полезного ис-
копаемого?
5.	Существует ли возможность осуществить замену оборудования,
предусмотренного проектом, при непредвиденных обстоятельствах?
6.	Потребуется ли сооружение дополнительных транспортных, энер-
гетических и других коммуникаций для добычи и доставки добываемых
карьером полезных ископаемых потребителям?
Вопросы третьей группы (характеристика потребите-
лей) ориентированы на конкретную сферу потребления полезных иско-
паемых, для добычи которых проектируется карьер.
Вопросы этой группы следующие:
1.	Какие потребители (предприятия), отрасли промышленности будут
применять продукцию данного карьера?
2.	Сколько будет основных потребителей?
3.	Какова характеристика и протяженность транспортных коммуни-
каций до каждого основного потребителя?
4.	Каковы условия ритмичности поставок отдельным потребителям
или группам потребителей со сходными требованиями?
5.	Каковы перспективы роста потребности в добываемых карьером
полезных ископаемых по объемам, времени и каковы возможности их
удовлетворения по горно-геологическим условиям?
6.	С поставками каким потребителям следует согласовывать развитие
горных работ в карьере, для того чтобы добиться максимальной эконо-
мической эффективности разработки?
7.	Существуют ли в сфере потребления таких же, как на данном мес-
торождении полезных ископаемых, какие-либо важные тенденции уве-
личения-уменьшения стоимости, потребности и повышения требований
к качеству?
Вопросы четвертой группы (взаимодействие с другими
предприятиями) могут быть отнесены к характеристике потребителей.
Однако вследствие определенной специфичности этих факторов они
перечислены отдельно.
1.	Могут ли иметь полезные ископаемые, которые будут добывать на
проектируемом карьере, равноценную (по стоимости, качеству, ритмич-
ности и длительности периода поставок и т.д.) замену продукцией других
предприятий в пределах принятого способа применения или при исполь-
зовании других способов (замена угля одних марок на другие или на газ
для получения электроэнергии и т.п.)?
66
2.	Какие факторы участвуют в сопоставлении добываемых полезных
ископаемых (цена, качество, ритмичность поставок, близость потреби-
телей или другие свойства и характеристики)?
3.	Каковы стратегия и тактика предприятий, производящих аналогич-
ные продукты (полезные ископаемые или их заменители), и каковы их
возможности?
4.	Как быстро может быть освоен выпуск аналогичных продуктов и
может ли это создать угрозу ощутимой «ненужности» полезных ископа-
емых данного месторождения?
5.	Может ли продукция данного предприятия конкурировать с анало-
гичной продукцией других предприятий благодаря более низкой себесто-
имости добытого полезного ископаемого, меньшим транспортным из-
держкам, лучшему качеству и более полному удовлетворению требований
потребителей?
Ответы на приведенные группы вопросов более четко подчеркивают
степень потребности в полезных ископаемых проектируемого карьера,
позволяют определить, имеются ли препятствия, вызванные недостаточ-
ностью ресурсов, и существует ли устойчивый спрос на продукцию про-
ектируемого карьера при поставках ее по ценам, при которых осущест-
вляется эффективная с экономической точки зрения разработка место-
рождения. Было бы неправильным стремиться получить подробные от-
веты на первых стадиях проектных проработок. Главное назначение во-
просов — сузить диапазон вариантов, поэтому анализ нужно проводить
лишь на такую глубину, чтобы выполнить эту цель.
Особенно удобно пользоваться приведенными группами вопросов в
том случае, когда необходимо сделать выбор из возможных вариантов
строительства карьеров на месторождениях аналогичных полезных ис-
копаемых. Однако они могут быть полезны и в других случаях. Рекомен-
дуется неоднократно возвращаться к этим вопросам в ходе разработки.
Первое рассмотрение — лишь предварительный обзор, окончательное
должно быть глубоким, подробным, и его надо проводить лишь перед
реализацией проекта.
Вопросы следующих двух групп относятся непосредственно к полез-
ным ископаемым, которые будут добываться проектируемым карьером.
Эти вопросы в определенной степени определяют технологические схемы
добычи и переработки, хотя некоторые из них мало что дают с точки
зрения выявления требований к технологическим решениям. Характе-
ристики качества поставляемой продукции и допустимые диапазоны их
отклонений нужно устанавливать на основе анализа требований потре-
бителей или их групп.
Проблема выбора потребителей (предпочтение потребите-
лей) включает в себя следующие вопросы:
1.	Каковы варианты использования полезных ископаемых данного
месторождения? Зависят ли они от потребителей?
2.	Каковы требования к режиму поставок полезных ископаемых?
5*
67
3.	В течение какого времени и в каком количестве будет сохраняться
потребность у каждого предприятия — потребителя?
4.	Какое относительное значение придают потребители различным
параметрам качества: постоянству состава по нескольким компонентам,
по одному (главному) компоненту; гранулометрическому составу; нали-
чию дополнительных примесей; содержанию влаги; ритмичности поста-
вок и др.?
5.	Какие требования, влияющие на выбор технологических процессов
добычи и переработки, выдвигают потребители?
6.	Каким основным требованиям потребителей должна соответство-
вать технология разработки месторождения и переработки полезных ис-
копаемых?
Требования к качеству, вытекающие из исследования по-
требностей, могут быть выявлены следующими вопросами:
1.	Какие дополнительные требования к качеству продукции (за пре-
делами стандартов) выдвигают потребители?
2.	Как согласуются параметры качества добываемых полезных иско-
паемых с требованиями потребителей?
3.	Соответствуют Ли параметры качества добываемых полезных ис-
копаемых действующим стандартам или необходимы новые технические
условия на качество добываемого сырья?
4.	Каков полный перечень входов и выходов от потребителей и к по-
требителям и каково полное техническое описание каждого входа и вы-
хода?
5.	Существует ли какое-либо предпочтение в отношении поставок не-
обходимых потребителю полезных ископаемых с других карьеров?
6.	Какой надо проектировать карьер: для определенного потребителя
или выпускающий продукцию в соответствии с действующими стандар-
тами без расчета на конкретное предприятие (группу предприятий)?
7.	Какие дополнительные условия выдвигают потребители в отноше-
нии сохранения (изменения) качества, ритмичности поставок, возмож-
ности постоянного, единовременного, периодического увеличения или
прекращения поставок всех или отдельных полезных ископаемых?
Приведенные группы вопросов, несмотря на кажущуюся обширность,
неполны. Так, отсутствуют вопросы о коммуникациях, по которым по-
лезные ископаемые доставляют потребителям. Вместе с тем большин-
ство вопросов может задать специалист, имеющий достаточный опыт
проектирования. Таким образом, прежде чем проектировать карьер, не-
обходимо определить, нужен ли он. Только фактические данные могут
быть основанием для ответа на этот вопрос.
Исследование окружения. Оно имеет важное значение в проектиро-
вании, поскольку окружением определяются потребность в новых сис-
темах, основные требования к ним и все виды ограничений. Окружение
является источником информации в процессе проектирования, создания
и эксплуатации объекта. В зависимости от окружения формируют аргу-
68
менты для принятия всех видов решений и определяют качество выбора
на основании оценки системы в ее окружении.
Исследование окружения преследует цель понять и описать окруже-
ние, прогнозировать его ближайшее будущее. Однако целенаправленное
проведение этой работы практически невозможно до тех пор, пока не
будут установлены критерии, определяющие, какие наблюдения над ок-
ружением существенны. Будем считать, что критериями существенности
служат выявленные нашими исследованиями потребности. Хорошие идеи
о том, что нужно, помогают представить факторы окружения и класси-
фицировать их в порядке важности. Такая классификация позволяет со-
средоточить внимание на важнейших факторах, оставляя факторы низ-
ших порядков до более поздней стадии исследования. Даже после суще-
ственного сужения области факторов окружения применительно к дан-
ному множеству потребностей область важнейших факторов может ока-
заться обширной. В то же время пропуск ряда факторов может сделать
исследование неэффективным.
Рассмотрим более подробно влияние некоторых факторов окружения
на проектирование и покажем, как они определяют функциональные и
физические требования к системам. При проведении системотехнических
работ считается целесообразным делить окружение на три основные
группы: физическое и техническое, коммерческое и экономическое, со-
циальное.
Данное деление достаточно условно, и могут существовать различные
мнения относительно правомерности отнесения отдельных факторов ок-
ружения к названным группам.
К физическому и техническому окружению обычно относят сле-
дующие факторы:
•	существующие системы;
•	методы для существующих систем;
•	принятые технические стандарты;
•	состояние технологии;
•	природное окружение;
•	переходные факторы;
•	настоящие и будущие разработки;
•	внешние технические факторы.
К экономическому и коммерческому окружению относят:
. • тенденции развития;
•	общегосударственные факторы;
•	номенклатуру добываемых полезных ископаемых и структуру цен;
•	экономические условия для новых проектов.
К социальному окружению относят индивидуальные человеческие
факторы.
Перечень может быть дополнен, но и приведенный показывает ши-
рину диапазона факторов окружения, которые необходимо учитывать при
проектировании. Очевидно также, что влияние отдельных факторов на
69
принимаемые решения различно, их значимость зависит от той или иной
потребности, которую стремятся удовлетворить. Следовательно, в про-
цессе исследования окружения надо решить, какие факторы являются
главными, какие — второстепенными. Рекомендаций, как это сделать,
не существует. Положительную роль при этом может сыграть обобщение
большого числа прошлых проработок с выделением факторов, которые
были главными чаще всего.
Знание существующих систем, в том числе системы, новым эле-
ментом которой будет проектируемый карьер, необходимо по многим
причинам. Прежде всего любой новый карьер должен работать парал-
лельно с уже действующими предприятиями, вливаясь в существую-
щую систему; в отдельных случаях проектируемый карьер может стать
началом новой системы. Здесь также требуется определить, с какими
существующими системами должна быть совместима новая (модернизи-
рованная, расширенная) система, и установить принципы согласованно-
го взаимодействия. Знание существующих систем и особенно карье-
ров весьма полезно в предположении, что по ним может быть состав-
лено представление об уровне технологии, а также выделены прогрес-
сивные решения, по которым можно делать экстраполяции на будущее.
Дополнительно к этому текущие изыскания (важная фаза выбора) спе-
циально должны посвящаться существующим системам и их элемен-
там; повышению мощности действующих карьеров, вовлечению в ис-
пользование попутно извлекаемых полезных ископаемых; исправлению
и модернизации технологических схем, приспособлению к новым требо-
ваниям.
Методы для существующих систем. Они объединяют способы
производства, применения, монтажа, эксплуатации, ремонта и др.
Под способами производства понимают технологии выполнения тех
или иных процессов.
Словосочетание «способы применения» часто трактуют неоднознач-
но. Одним из важнейших аспектов здесь можно считать комплексное ис-
пользование существующих систем и компонентов, позволяющее наибо-
лее полно удовлетворять цели проекта. При этом речь может идти как
о тесной взаимоувязке проектируемого карьера или другого объекта с
внешними действующими или проектируемыми системами или объекта-
ми, так и о реализации в процессе проектирования данного объекта (ка-
рьера) принципов унификации оборудования, подготовки подробных до-
кументированных инструкций по системе работ и т.д.
Термин «способы монтажа» при проектировании карьеров имеет
более широкий смысл, чем просто методы монтажа оборудования. При-
менение определенных типов и моделей оборудования заставляет выде-
лить в предмет самостоятельного рассмотрения не только сам процесс
монтажа, но и необходимость соблюдения определенных требований при
проектировании карьера: сооружение, включая техническое оснащение,
монтажных площадок, первоначальных горных выработок, поворотных
70
пунктов, а также соблюдение ряда ограничений — уклонов, радиусов
поворотов и т.п.
В более широком смысле, когда карьер рассматривают как систему,
под способами монтажа следует понимать создание, включая первона-
чальные горные выработки, которые сооружают в процессе горно-капи-
тальных работ, комплекса взаимодействующих технологических подсис-
тем по подготовке горных пород к выемке, погрузке, транспортированию,
складированию, использованию или отвалообразованию. Проектирова-
нию такого комплекса, особенно когда его стоимость, а следовательно,
и объем значительны, в проекте должно быть уделено соответствующее
внимание.
Способы эксплуатации и ремонта можно рассматривать с двух
точек зрения. С одной стороны, это способы эксплуатации и ремонта
оборудования и технических систем, с другой, — технологические прин-
ципы разработки, обеспечивающие планомерную, экономически эффек-
тивную, безопасную, комплексную, экологически наименее вредную раз-
работку месторождений и поддержание в рабочем состоянии самого ка-
рьера.
Таким образом, в процессе проектирования необходимо обеспечить
удовлетворение этих требований как каждой системой (подсистемой) в
отдельности, так и их совокупностью в целом. В одних случаях для новых
карьеров потребуются новые способы эксплуатации, в других случаях
для новых способов эксплуатации необходимо другое технологическое
решение, включая применение оборудования иного типа.
Принятые технические стандарты. Под стандартом в широком
смысле слова понимают образец, эталон, модель, принимаемые за ис-
ходные при сопоставлении с ними других объектов. Стандарты чаще всего
выражаются в письменном или графическом виде, но могут быть также
предметами и моделями, поэтому под стандартом также понимают нор-
мативно-методический документ, устанавливающий комплекс норм, пра-
вил к объекту стандартизации. В инженерной практике применяют не-
сколько категорий технических стандартов. Среди них можно назвать сле-
жующие: определения терминов, обозначений и единиц; инструкции, опи-
сывающие надежные и эффективные способы выполнения определенных
работ; стандарты размеров и формы, а также технические условия и др.
При проектировании карьеров необходимо следовать Единым прави-
лам безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых
открытым способом. Этим документом определяются все принципиально
важные параметры технологических процессов, применяемых при откры-
той разработке месторождений. Никакие отступления от этого документа
недопустимы.
Затем устанавливают стандарты, которым должна удовлетворять про-
дукция данного карьера независимо от особенностей горно-геологичес-
ких условий или принимаемых технических решений. Напротив, техни-
ческие решения должны обеспечить выполнение сформулированных тре-
71
бований. Качественные характеристики добываемых полезных ископае-
мых должны быть согласованы не только с потребителем полезного ис-
копаемого, но и со всеми заинтересованными сторонами, участвующими
в разработке и эксплуатации карьера. Действительно, дополнительные
требования, например, к крупности, влажности и другим характеристикам
полезного ископаемого, могут быть предъявлены транспортными орга-
низациями, осуществляющими транспортирование горной массы от ка-
рьера до потребителя.
Необходимо подчеркнуть, что на одни критерии качества имеются ут-
вержденные стандарты и их следует неукоснительно соблюдать, но другие
показатели определяют и устанавливают в процессе проектирования в
соответствии с требованиями потребителя.
Отметим также, что технические стандарты могут использоваться в
качестве постоянных планов, упрощающих разработку требований к сис-
теме. Эти постоянные планы фактически являются записями успешных
решений повторяющихся задач. Поэтому при проектировании нового ка-
рьера такие решения в случае соответствия их горно-геологическим ус-
ловиям могут быть использованы в качестве рабочей гипотезы.
Состояние технологии. Приступая к проектированию карьера, не-
обходимо критически оценить состояние технологии. При этом прихо-
дится вновь возвращаться к решению определенных действительно труд-
ных вопросов. Прежде всего требуется четко ответить на основной во-
прос: имеются ли необходимые средства и инженерные решения, позво-
ляющие осуществить открытую разработку данного месторождения, или
нужны новые средства и новые решения? А также, требуется ли какое-
либо фундаментальное изобретение для обеспечения более полного и
комплексного использования извлекаемых полезных ископаемых?
Уже в процессе проектирования необходимо по возможности широко
охватить круг подобных вопросов и представить себе возможные пути
их решения.
Правильная оценка состояния технологии является непременным ус-
ловием разработки хорошего проекта.
Применение устаревшей технологии и оборудования для удовлетво-
рения новых потребностей не позволяет получить высокие технике-эко-
номические показатели проекта. Однако слишком поспешное, недоста-
точно проверенное в практических условиях использование новейших
способов, технологий и оборудования может привести к тому, что же-
лаемые технико-экономические показатели не будут достигнуты. Таким
образом, основная задача состоит в выборе такой технологии, которая
наиболее полно отвечает совокупному окружению. Такой вывод вполне
очевиден, но не дает практически реализуемого ответа на вопрос: как
это сделать? Поэтому выбор технологии и организации выполнения от-
дельных технологических процессов и особенно выбор совокупной тех-
нологии открытой разработки данного месторождения всегда должен
быть результатом тщательного исследования и всестороннего анализа.
72
При этом выражение «состояние технологии» не следует понимать
буквально, как более или менее полное знание о существующих или про-
ектируемых карьерах. Понятие «состояние технологии» шире, оно вклю-
чает в себя окружение, начиная от исследований и применений новых
принципов и явлений в смежных областях науки и техники и кончая со-
стоянием и перспективами производства горно-добывающего оборудо-
вания, технологии переработки полезных ископаемых, вопросами про-
изводства и потребления электроэнергии, обеспеченности рабочей силой
и т.д.
Природное окружение. Оно состоит из множества факторов, ко-
торые влияют на принимаемые при проектировании карьеров решения,
определяя и ограничивая их. Кчислу этих факторов относят виды и запасы
сырья, климат, растительный и животный мир, характеристики окружаю-
щей природной среды и т.д.
Влияние этих и других факторов природного окружения на принимае-
мые проектные решения очевидно. Так, гидрогеологические условия
района месторождения могут оказать определяющее влияние на выбор
технологии и мер по предотвращению вредного воздействия проектиру-
емого карьера на окружающую среду. Во всех случаях весьма важно пред-
ставлять себе степень влияния тех или иных факторов природного ок-
ружения на технологические решения и учитывать это в процессе про-
ектирования.
Переходные факторы. При проектировании конкретного карьера
с большей или меньшей подробностью обязательно должны быть про-
работаны способ перехода от старого окружения к новому, или, другими
словами, порядок функционирования карьера в пределах отрасли или в
межотраслевом плане, а также возможные переходы в пределах самого
карьера. Следовательно, необходимо учитывать все факторы, которые
могут тем или иным путем препятствовать или способствовать изменению
состояния окружения, вызванному введением в эксплуатацию нового ка-
рьера.
В общем виде переходные факторы можно рассматривать в задачах
двух типов: пуска и постепенного (поэтапного) ввода. Задачи пуска свя-
заны с введением в действие нового комплекса оборудования на кон-
кретном карьере или с вводом в эксплуатацию карьера по добыче новых
видов или сортов полезного ископаемого.
Задачи постепенного ввода возникают тогда, когда вступает в дей-
ствие большое число тождественных систем, например, при последова-
тельном введении новых комплектов оборудования на многих карьерах
или при введении одной большой системы по частям — при запланиро-
ванном наращивании производственной мощности карьера или последо-
вательном вводе в эксплуатацию ряда карьеров, объединяемых в единую
систему обеспечения определенной отрасли промышленного производ-
ства некоторым видом сырья. И в первом, и во втором случае цель со-
стоит в том, чтобы введение в эксплуатацию новых систем позволяло
73
получить ожидаемый эффект и не вызывало нежелательные последствия
в физическом, экономическом или социальном окружениях.
Отметим некоторые общие особенности задач перехода, которые не-
обходимо прорабатывать в проекте.
Во-первых, следует предусматривать определенные действия как тех-
нологического, так и организационного характера, которые обеспечи-
вают реализацию переходов, неизбежно встречающихся при проектиро-
вании практически любого карьера. Особенно актуально это замечание
для проектов реконструкции карьеров. Здесь должны быть детально про-
работаны изменения параметров системы разработки и организации
работ, которые неизбежно сопряжены со сменой оборудования, нара-
щиванием производственной мощности, вовлечением в полезное исполь-
зование извлекаемых пород и другими возможными целями реконст-
рукции.
Во-вторых, следует учитывать, что некоторые задачи перехода нельзя
реализовать посредством резкого скачка от прежнего состояния к ново-
му. В подобных случаях необходимо разрабатывать план работы, когда
объект или его окружение находятся частично в старом и частично в
новом состоянии. Такие ситуации характерны в период смены оборудо-
вания, переноса перегрузочного пункта и т.п.
В-третьих, необходимо предвидеть и разрабатывать мероприятия по
предотвращению возможных затруднений в период эксплуатации при
внедрении новых технологических схем, процессов, оборудования и ма-
териалов.
Настоящие и будущие разработки. Все предприятия формируют
конкретные планы развития. Эти планы должны согласовываться с про-
граммами развития региональных комплексов и смежных предприятий.
Элементы таких программ неизбежно выступают в качестве факторов
окружения при проектировании практически любого достаточно крупного
карьера. Поэтому совершенно необходимой информацией для проекти-
рования должны быть данные о состоянии и динамике развития системы
действующих, проектируемых и строящихся предприятий аналогичного
профиля, а также предприятий-смежников, выпускающих горно-техно-
логическое и вспомогательное оборудование для карьеров, предприятий,
потребляющих сырье, поставляющих материалы, электроэнергию и т.д.,
а также данные о рабочей силе.
Внешние технические факторы. Ранее были рассмотрены внут-
ренние факторы окружения: существующее оборудование, способы,
стандарты и технология в пределах отрасли. Аналогичные факторы, ес-
тественно, составляют и внешнее окружение. Раздельное рассмотрение
внутренних й внешних факторов окружения часто помогает лучше осоз-
нать и более полно учесть в проекте карьера требования потребителей
сырья, поставщиков оборудования, материалов, электроэнергии и услуг
(например, транспортных), а также интересы смежных предприятий ана-
логичного профиля.
74
Особое внимание должно быть уделено строгому соблюдению раз-
личных отраслевых технических стандартов взаимодействующих пред-
приятий и выполнению дополнительных согласованных требований.
Тенденции развития. Состояние системы горных предприятий, до-
бывающих определенные виды полезных ископаемых, и непосредственно
связанных с ними отраслей промышленности можно считать особым, хотя
и тесно связанным с другими, фактором окружения. При проектировании
конкретного карьера тенденции развития этой системы обычно не раз-
рабатывают, но их необходимо понимать для осознания места проекти-
руемого карьера в этой системе и его влияния на нее. Это помогает ре-
ально оценить значимость карьера, определить возможность получения
материальных ресурсов, необходимых для реализации проекта.
Общегосударственные факторы. Они оказывают наиболее силь-
ное влияние на выработку решений при проектировании и в процессе
эксплуатации карьера. Среди них можно выделить общеэкономические
и общетехнические (включая и административные) факторы.
Общеэкономические факторы, такие как цены, порядок финансо-
вых операций, нормы отчислений и т.п., устанавливаемые государством,
самым непосредственным образом влияют на все экономическое окру-
жение, в котором будет действовать проектируемый карьер.
Общетехнические факторы, к которым условно можно отнести го-
сударственные законы о недрах, стандарты, правила технической эксплу-
атации, правила безопасности, земельное законодательство, также ока-
зывают определяющее воздействие на выработку решений и их реали-
зацию.
Номенклатура добываемых полезных ископаемых и струк-
тура цен. Прежде чем начать проектирование карьера, нужно решить,
какие полезные ископаемые обязательно должны быть извлечены и смо-
гут ли быть полезно использованы породы вскрыши. Такие решения вы-
рабатывают на основе геологических данных, исходя из необходимости
удовлетворения имеющейся потребности в сырье, и согласовывают с со-
ответствующими организациями. После принятия решения номенклатура
добываемых полезных ископаемых, предложения по использованию
пород вскрыши, условия поставки продукции, ее качество становятся
важными факторами окружения.
Для того чтобы грамотно и обоснованно удовлетворять потребности,
необходимо знать качественные характеристики полезных ископаемых и
требования к ним различных потребителей, общую потребность в иско-
паемых данных видов и предполагаемую тенденцию изменения спроса, а
также значение каждого добываемого вида полезного ископаемого в
структуре производственной деятельности карьера; знать структуру цен
и тарифов, т.е. порядок определения основных экономических показате-
лей разработки и выполнения работ по договорам с потребителями; осоз-
навать, что современные цены и тарифы могут изменяться в различных
условиях окружения, представлять возможные причины этих изменений
75
и прогнозировать их; помнить о неиспользуемых полезных ископаемых,
которые в перспективе могут найти применение.
Свойства полезных ископаемых и вскрышных пород, требования к их
качеству, а также структура затрат на ведение добычных и вскрышных
работ всегда должны изучаться при проектировании карьера, так как они
могут самым существенным образом влиять, а порой и оказывать ре-
шающее воздействие на принимаемые технические решения.
Экономические условия для новых проектов. Ключевыми во-
просами, определяющими возможность разработки данного месторож-
дения открытым способом и удовлетворения имеющейся потребности в
полезном ископаемом требуемого качества, являются вопросы экономи-
ческой и технической осуществимости.
В процессе исследования экономической осуществимости опреде-
ляют экономические условия, при которых возможна разработка место-
рождения открытым способом. В понятие экономической осуществимос-
ти вкладывают более широкий смысл, чем при определении предельной
глубины карьера, исходя из сопоставления себестоимости добытого по-
лезного ископаемого открытым и подземным способами. Действительно,
разработка месторождения может быть отложена на более длительную
перспективу, например, по причине больших затрат на горно-капиталь-
ные и подготовительные работы. Вопросы технической осуществимос-
ти, такие как возможности обеспечения электроэнергией, мошной гор-
ной техникой или создания необходимых условий труда, также могут быть
определяющими, от которых зависит принятие окончательного решения.
Социальное окружение. При его исследовании анализируют взаи-
модействие между существующими (предполагаемыми) системами и
людьми.
Качество и эффективность функционирования современного карьера оп-
ределяются не только принятой технологией разработки, техническими ха-
рактеристиками применяемого оборудования, взаимодействием технологи-
ческих подсистем между собой и с внешними системами, организационной
структурой, воздействием на окружающую природную среду, но и деятель-
ностью людей. Человек неизбежно участвует в проектировании и эксплуа-
тации карьера, и его возможности, а также характеристики условий труда
и жизни оказывают существенное влияние, а порой и определяют техни-
ческие решения. Следовательно, начиная уже с момента проектирования,
должны быть учтены человеческие факторы. Их перечень достаточно
обширен и неоднозначен. Выделим среди них такие, как способности,
физиологические и психологические характеристики человека, особен-
ности поведения и работы людей в различных условиях и т.д.
Можно рассматривать два аспекта влияния этих и других аналогичных
факторов на принимаемые решения. Во-первых, сам проектировщик об-
ладает их определенной совокупностью, его творческие способности вли-
яют на выработку и принятие проектных решений. Во-вторых, при про-
ектировании должны быть учтены как человеческие факторы, так и вли-
76
яние на них конкретных условий проектируемого карьера. В качестве
примера отметим, что на работу людей оказывают влияние особенности
конструкции забоев, дорог и сооружений на них, географическое распо-
ложение месторождения, обусловливающее изменение нормальной про-
должительности дня и ночи, удаленность от крупных населенных пунктов
и центральных регионов, климатические условия, ухудшение условий
труда в зависимости от времени года, нарушения природных балансов
по мере развития работ и т.д. Эти факторы частично учитывают в фор-
мулах и методиках расчета технологических процессов.
Во всех случаях главная цель заключается во всемерном повышении
эффективности комплекса человек — система — среда обитания, ко-
торую достигают соответствующим согласованием его звеньев.
2.2.	МЕТОД «СТОИМОСТНОЙ АНАЛИЗ»
Цель метода состоит в поиске путей снижения себестоимости.
Стоимостной анализ — это заранее заданная разветвленная страте-
гия проектирования объекта, направленная на снижение себестоимости
за счет нахождения самых дешевых способов осуществления каждой из
важных функций.
Стоимостной анализ применим к любому объекту, для которого уда-
ется:
а)	точно определить функцию каждого элемента;
б)	установить «ценность» каждой функции путем определения затрат,
вызываемых применением других устройств, которые способны выпол-
нить эту функцию;
в)	рассчитать точную стоимость каждого покупного изделия в каждой
технологической операции.
Существо метода заключается в том, что на основе технологии про-
изводства, снабжения, цен, известных прототипов и перспективных раз-
работок формируют предложения, совместимые с функциональными тре-
бованиями к объекту, а также с затратами на его изготовление (рис. 2.2).
План действий.
1.	Установить определенные стандарты технических характеристик,
качества объекта и составляющих его компонентов.
2.	Составить подробную калькуляцию затрат на выполнение всех тех-
нологических операций, приобретение оборудования и материалов.
3.	Выполнить по каждому технологическому процессу (устройству)
следующие этапы стоимостного анализа:
а)	идентификацию элементов, функций, затрат и цен;
б)	поиск более дешевых вариантов;
в)	отбор функционально приемлемых решений с меньшими затратами;
г) оформление выбранных вариантов изменения объекта.
77
Рис. 2.2. Схема стоимостного анализа
4.	До внедрения согласовать все рекомендуемые изменения с соот-
ветствующими внешними организациями и службами предприятия в ус-
тановленном порядке.
При установлении определенных стандартов технических характерис-
тик необходимо, чтобы каждый стандарт начинался с изложения функции
изделия или технологического процесса. Например, устройство (техно-
логическая схема — цепочка взаимодействующих устройств), предназна-
ченное для транспортирования породы от выемочного экскаватора до от-
вала. Это положение должно быть раскрыто подробным перечислением
требований к техническим характеристикам устройства или взаимодей-
ствующих устройств и ограничений, налагаемых их конструктивными и
техническими возможностями. Изложение функции должно быть сфор-
мулировано однозначно, для того чтобы ясно показать основное назна-
чение устройства (технологической схемы).
Для составления подробной калькуляции затрат (см. рис. 2.2, этап
№ 2) необходимо разработать стандартные формы регистрации эксплу-
атационных расходов и затрат на закупки. При этом важно установить
такую точность и степень детализации, которая обеспечивала бы погреш-
ность итоговой калькуляции на порядок меньше, чем предполагаемый
объем снижения стоимости. Должны быть учтены и затраты на внедрение
изменений — расходы на приобретение нового оборудования, рекон-
струкцию предприятия, изменение технологических схем и др.
Процедура выполнения этапа № 3 стоимостного анализа связана с
осуществлением как технических, так и экономических мероприятий (см.
рис. 2.2). Приведенная схема стоимостного анализа показывает, что эта
методика аналогична некоторым другим упорядоченным методам проек-
тирования в том отношении, что она предполагает вначале определение
функций, а затем широкий поиск возможных способов выполнения каж-
дой функции, после чего вся разветвленная сеть сводится к одному кон-
кретному комплексу частных решений. Отличие от традиционной схемы
проектирования при этом состоит в том, что с самого начала ставится
вопрос об отношении «ценности» к затратам для каждой части объекта.
Основной принцип стоимостного анализа заключается в том, что начи-
нать следует не с существующей цены каждой единицы оборудования,
из которого состоит технологическая цепочка, а со стоимости выполнения
каждой функции.
Определение «ценности». Известен способ, посредством которого
можно определить минимальные затраты на выполнение функций, соот-
ветствующих назначению того или иного устройства. Сущность этого спо-
соба состоит в том, что сначала определяют все функции устройства (тех-
нологической цепочки), а затем составляют перечень цен самых дешевых
из всех известных машин (устройств), способных выполнять каждую из
этих функций.
Практическое определение затрат на выполнение функций намного
сложнее. Основная трудность связана с определением уровня детализа-
ции или общности при установлении функций. Кроме того, крайне слож-
79
но определить ценность «побочных» функций, таких, как устойчивость
технологического оборудования к неблагоприятным внешним факторам
(например, продолжительным дождям, низким отрицательным темпера-
турам, слабым основаниям и т.п.).
Определение издержек. Точность определения издержек зависит в
первую очередь от того, насколько хорошо был организован учет затрат.
Данные этого учета, а также соответствующие данные работы оборудо-
вания на других предприятиях в аналогичных горно-геологических усло-
виях должны позволять с достаточной точностью определить будущую
стоимость выполнения модифицируемых процессов, хотя расчет издер-
жек производства при работе новых технологических цепочек оборудо-
вания будет менее точен.
В процессе согласования предлагаемые изменения проверяют на вза-
имоувязанность друг с другом, на правильность калькуляции и на размер
экономии по сравнению с экономией, которая может быть получена при
реализации альтернативных предложений. Кроме того, изменения долж-
ны быть согласованы с финансирующими организациями, поставщиками
оборудования, потребителями продукции, энерго- и топливоснабжающи-
ми организациями, системами внешнего транспорта.
В заключение отметим, что данный метод проектирования весьма бли-
зок к методу функционально-стоимостного анализа.
2.3.	МЕТОД «ПОИСК ГРАНИЦ»
Цель метода — определение пределов, в которых лежат приемлемые
решения. Он направлен на интенсификацию анализа и оценки проме-
жуточных проектных решений.
План действий.
1.	Сформулировать, составить полное описание основных технических
требований, которыми определяется искомый параметр.
2.	Определить интервал значений изменения этого параметра, в ко-
тором заключена неопределенность, с возможной для данных условий
точностью.
3.	Составить технологическую схему (математическую, графическую
модель), позволяющую регулировать основные параметры технических
требований в интервале неопределенности.
4.	Проверить для различных периодов развития работ предельные зна-
чения, между которыми заключена область нормальной работы техно-
логической схемы.
В качестве примера рассмотрим порядок определения области раци-
ональной работы транспорта.
Существо задачи состоит в определении рациональных расстояний
транспортирования конкретными транспортными средствами для приня-
того порядка развития работ.
80
В соответствии с планом действий прежде всего формулируют основ-
ные технические требования, которыми определяется искомый параметр.
В данном случае технические требования заключаются в следующем:
транспортная схема за период эксплуатации должна обеспечивать ра-
циональную работу транспорта, т.е. расстояния транспортирования не
должны превышать рациональных расстояний, в пределах которых ра-
бота данного типоразмера транспортных средств экономически и по со-
ображениям надежности эффективна.
Описание эксплуатационных условий могло бы иметь следующий вид:
1.	Транспортную схему проектируют для вывозки вскрышных пород
и полезного ископаемого с уступов —160, —180, —200 и —220 м.
2.	Транспортная схема должна обеспечивать независимость работы
вскрышных и добычных агрегатов.
3.	В течение трех последних лет отработки указанных уступов допус-
кают превышение рациональной длины транспортных коммуникаций
на 10%.
На втором этапе по возможности более точно определяют интервал
значений, в котором заключена неопределенность.
При проектировании обычно не приходится работать в условиях пол-
ной неопределенности: всегда можно выбрать некоторые значения па-
раметра, которые будут заведомо слишком велики или слишком малы,
для того чтобы удовлетворять техническим требованиям. При этом, од-
нако, неизвестно, как далеко отстоят от приемлемого эти принятые зна-
чения.
Кривой на рис. 2.3 показано, как могут изменяться экономические
показатели (технологические характеристики) при изменении определя-
емого параметра в широких пределах. Интервал приемлемых значений
занимает лишь небольшую часть, на которой кривая располагается выше
горизонтальной прямой, отделяющей уровень удовлетворительных эко-
номических (технологических) показателей.
В начале работы существует уверенность только в том, что кривая,
вероятно, не может лежать над уровнем удовлетворительных значений
на заштрихованных участ-
ках, но где именно она
лежит — совершенно не-
ясно. Поэтому первый шаг
заключается в том, чтобы,
исходя из опыта и кон-
кретной ситуации, задать
значения точек А и В.
После этого задача сво-
дится к тому, чтобы отыс-
кать хотя бы одно прием-
лемое значение и по воз-
можности определить по-
Технические
характер истики
Рис. 2.3. Метод «Поиск границ»
6—1448
81
ложение точек С и D, ограничивающих интервал приемлемых значе-
ний. Здесь можно отметить, что хотя теоретически и существует опти-
мальное значение параметра (соответствует пиковому значению кривой)
и при расчетах может быть найдено именно это значение, фактически
необходимо ориентироваться на приемлемый минимум и не определять
истинную форму кривой. В процессе определения приемлемого минимума
находят интервал приемлемых значений — пространство маневриро-
вания.
Иногда стремление получить более высокие показатели по одной
переменной может привести к резкому снижению характеристик по дру-
гой переменной или обобщающих экономических показателей.
Поэтому не всегда правильно добиваться максимальных значений
одного определенного параметра, надо искать такие значения комплекса
переменных, которые давали бы наилучший результат.
На третьем этапе составляют технологическую схему, позволяющую
регулировать основные параметры технических требований в интервале
неопределенности. Фактически вырабатывают конкретное проектное ре-
шение. На погоризонтном плане намечают такое положение трассы, ко-
торое обеспечивает работу транспорта в области эффективных значений
экономических показателей.
Далее просматривают возможные положения трассы, соответствую-
щие предполагаемому развитию горных работ, и делают заключение о
выполнении технических требований.
Метод «Поиск границ» позволяет:
•	уменьшить риск несвоевременного выявления ошибок;
•	обеспечить свободу при увязке предельных размеров друг с другом
и при сглаживании противоречий между ними;
•	получить проектную информацию, которую можно использовать
при разработке аналогичных ситуаций в данном или других вариантах
проекта. Представляется, что поиск границ более «чертежный», «рас-
четный», чем логический метод проектирования. Может возникнуть впе-
чатление, что его трудоемкость непропорциональна получаемым резуль-
татам. Однако даже возможность исключения ошибки является привле-
кательным моментом его применения.
Используемые в методе принципы ступенчатого поиска (поиска ме-
тодом приращений), моделирования и поиска границ вместо оптимальных
или единственных приемлемых значений могут широко применяться при
решении различных задач проектирования.
Типичным примером использования принципа ступенчатого поиска
при проектировании карьеров является метод прирезок, используемый
при определении глубины и контуров карьеров.
82
2.4.	МЕТОД «МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ»
Цель метода — расширить область поиска решений проектной пробле-
мы и добиться того, чтобы ни одно новое возможное решение этой про-
блемы не было упущено.
План действий.
1.	Определить функции, которые приемлемый вариант предлагаемого
решения (технологической схемы, процесса и т.п.) способен выполнить.
2.	Перечислить на карте широкий спектр частичных решений, т.е.
альтернативных средств для осуществления каждой функции.
3.	Выбрать по одному приемлемому решению для каждой функции.
Морфологические карты целесообразно составлять по определенной
форме (табл. 2.1).
При составлении морфологических карт необходимо добиваться того,
чтобы выбранные функции были в различной степени независимыми и
чтобы ни одна существенная функция не была упущена. В идеальном
случае на карте должны быть представлены все возможные частичные
решения. Такую всеобъемлющую запись легче осуществить, если в каж-
дом горизонтальном ряду будет записано дополнительное частичное ре-
Таблица 2.1
Морфологическая карта
Важные параметры	Промежуточные решения				
	1	2	3	4	5
А. Механиза-	Плужное	Прямыми	Прямыми	Драг-	Драг-
ция отвадь-	отвало-	лопатами	лопатами	лайнами	лайнами
ных работ	образование	Е - 8 м3	Z: - 12,5 м3	ЭШ 10.70У	ЭШ 14.50У
Б. Располо- жение отва- лов относи- тельно конту- ра карьера	Один отвал С-3(северо- западный)	Два отвала С-З и Ю-В (северо- западный н юго- восточный)			
В. Путевое	Кольцевая	Тупиковая	Кольцевая	Тупиковая	—
развитие на	схема на	схема на	схема на	схема на	
отвале	С-З отвале	С-З отвале	Ю-В отвале	Ю-В отвале	
Г. Характер складирования пород	Раздельное складирование вскрышных пород и забалансовых запасов	Валовое складирование вскрышных пород и забалансовых запасов			
Д. Расстояние	С-З отвал	С-З и Ю-В	С-З двухъ-	С-З н Ю-В	—
транспортиро-	для валового	отвалы для	ярусный	отвалы для	
ван и я	складирования	раздельного складирования	отвал для раздельного складирования по ярусам	раздельного складирования по ярусам	
Примечание. /: —вместимость ковша.
шение, обозначенное как «другие средства». В соответствующие «клет-
ки» горизонтальных рядов должны быть занесены широко известные про-
межуточные (частичные) решения. Их соединение дает традиционную
схему. Ее включение в карту может служить определенным подтверж-
дением того, что функции выбраны правильно. На приведенной карте
(см. табл. 2.1), если взять из каждого ряда одно частичное решение, то
число возможных решений составит 5х2х4х2х4 = 320.
Естественно, составление морфологической карты само по себе не дает
ответа о предпочтительности того или иного частичного решения, прави-
лах их объединения в общее решение. Отбор должен проводиться по прин-
ципу выбора решения, которое получит наибольшее число баллов по не-
которым критериям успеха с использованием методов принятия решений,
приведенных в третьей главе учебника. Преимущество морфологических
карт состоит в относительной простоте их составления, а сложность за-
ключается в определении набора функций, которые были бы существен-
ными для любого решения, независимыми друг от друга, охватывающими
все аспекты проблемы, достаточно немногочисленными, для того чтобы
можно было составить матрицу, допускающую быстрое изучение.
Метод «Морфологические карты» можно достаточно успешно при-
менять для поиска решений новых проблем, особенно при исследовании
ограниченных областей поиска, но не при изучении плохо определенных
и нечетко сформулированных вопросов. Он не раскрывает структуру про-
блемы, а лишь заставляет расширить область поиска. При решении
новых проблем, когда для выбора функций нельзя опереться ни на данные
исследований, ни на практический опыт, основное внимание должно быть
сконцентрировано на осознании внутренней структуры задачи, выработке
возможных решений и их классификации.
Аналогичная трудность возникает и при выборе частичных решений.
Для того чтобы сохранить приемлемое для обозрения и анализа поле
поиска, следует ориентироваться на отбор широких альтернатив, опус-
кая незначительные вариации, так как по мере увеличения числа функций
и частичных решений число комбинаций быстро возрастает (матрица
10 х 10 имеет 10 млрд комбинаций). Недостаток метода заключается в
том, что как для выявления функций, так и для поиска приемлемых ком-
бинаций частичных решений требуется знание структуры проблемы, ко-
торую сам метод не раскрывает.
2.5.	МЕТОДЫ «МАТРИЦА ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ»
И «СЕТЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ»
Цель методов — обеспечить систематический поиск взаимосвязей между
элементами в рамках данной проблемы. Методы идентичны по своей при-
роде, сеть взаимодействий по существу является графической иллюстра-
цией матрицы взаимодействий.
84
Диапазон сложных проектных ситуаций, в исследовании которых
могут использоваться матрицы и сети, очень широк. Метод «Сеть вза-
имодействий» служит средством выполнения строгой объективной про-
верки, неосуществимой чисто мысленным путем, без вспомогательных
средств. Однако он не годится для случаев, когда структуру проблемы
нельзя с достаточной степенью точности охарактеризовать с помощью
какой-либо модели.
Поэтому важно осознавать те виды неопределенности и сложности,
которые нельзя четко представить в матрице.
План действий.
1.	Определить понятия «элемент» и «взаимосвязь» с такой степенью
ясности, чтобы другие специалисты могли выявить ту же конфигурацию
элементов и взаимосвязей.
2.	Составить матрицу взаимодействий, в которой каждый элемент
может быть сопоставлен с любым другим.
3.	На основе объективных данных определить, имеется ли взаимосвязь
между каждой парой элементов.
Специфика большинства задач проектирования карьеров, связанная
с изменчивостью условий производства работ и значений параметров тех-
нологических схем, затрудняет определение понятий «элемент» и «вза-
имосвязь». Поэтому для успешного применения метода необходим не-
стандартный, творческий подход.
Например, в качестве «элементов» могут быть приняты физико-ме-
ханические свойства пород, параметры карьера, машины, пункты приема
или доставки грузов, элементы системы разработки и т.д., а в качестве
взаимосвязей — взаимодействие (совместимость) по технологическим
процессам, соответствие условиям разработки, параметрам карьера и т.д.
Таким образом, «взаимосвязь» может определяться как соответствие
одного другому.
Соответствие (взаимосвязь, взаимодействие, взаимозависимость и
т.д.) можно оценивать по двухбалльной шкале [взаимосвязанные эле-
менты — 1, невзаимосвязанные (независимые) — 0] или, когда этого
недостаточно, по трехбалльной шкале (сильная взаимозависимость —
взаимосвязанность — независимость). Возможный вариант матрицы
взаимодействий показан в табл. 2.2.
Матрица взаимодействий			Таблица				2.2
Оборудование, место работы	1	2	3	4		п — 1	п
1. Буровой станок (буровые работы) на уступе —	—	1	2	1	—	0	1
2. Буровой станок (буровые работы) на уступе — Л2	—	—	1	2	—	1	0
3. Экскаватор на вскрышном уступе (погрузочные ра- боты) —	—	—	—	2	—	0	2
4. Экскаватор на добычном уступе (погрузочные ра- боты) — Л2	—-	—-	—	—	—	2	—
п — 1. Перегрузочный пункт	—	—	—	•—-	—	—	0
п. Отвал	—	—	—	—	—	—	—
85
Рис, 2.4. Сеть взаимодействий
Цель метода
«Сеть взаимодейст-
вий» — отразить
схему взаимосвязей
между элементами в
рамках проектной
проблемы.
Сети, графы,
блок-схемы, поточ-
ные схемы и т.п. —
все это способы
представления свя-
зей между элементами в виде конфигураций линий. Определенным пре-
имуществом сети перед матрицей является легкость восприятия ее струк-
туры и уяснения существа проблемы. Матрицы и сети — дополняющие
друг друга способы выражения одной и той же системы взаимосвязей.
Считается, что для исключения сложности восприятия структуры модели
сеть не должна содержать более 15—20 элементов.
План действий.
1.	Дать однозначное определение понятий «элементы» и «взаимосвя-
зи».
2.	Использовать матрицу взаимодействий для определения взаимо-
связанных пар элементов.
3.	Вычертить граф в виде точек (представляющих элементы), соеди-
ненных линиями — связями между элементами.
4.	Изменить положение точек таким образом, чтобы свести к Мини-
муму число пересечений и более отчетливо выявить структуру сети.
Не останавливаясь на рассмотрении пунктов 1 и 2 плана действий,
так как они идентичны процедурам, изложенным при описании метода
«Матрица взаимодействий», отметим некоторые особенности постро-
ения и преобразования графа. На начальной стадии построения графа
точки удобно расположить по кругу, тонкими линиями обозначить взаи-
мосвязь, жирными — сильную взаимозависимость. Отсутствие линий
обозначает практическое отсутствие взаимосвязи (рис. 2.4, а).
Для того чтобы свести к минимуму число пересечений, необходимо
уловить топологическую структуру сети. Такое преобразование (рис. 2.4,
б) позволяет более отчетливо выявить структуру сети, что способствует
лучшему уяснению задачи и вследствие этого облегчает поиск эффек-
тивных путей решения.
86
2.6.	МЕТОД «АНАЛИЗ ВЗАИМОСВЯЗАННЫХ ОБЛАСТЕЙ
РЕШЕНИЯ»
Цель метода — выявить и оценить все совместимые комбинации час-
тичных решений проектной проблемы.
Метод фактически служит средством сокращения времени на веро-
ятные повторные рассмотрения одних и тех же аспектов проектной про-
блемы и уменьшения вероятности пропуска совместимых комбинаций
решений.
Часто бывает сложно разделить проектную проблему на отдельные
части. Проще всего это сделать, взяв какое-то традиционное решение.
Идти от него назад, для того чтобы выявить области принятия решений.
На проектном этапе порой затруднительно определить варианты, которые
окажутся несовместимыми. С началом поиска путей преодоления несо-
вместимостей может возникнуть необходимость изменения первоначаль-
ного выбора функциональных частей проблемы, что превращает метод
в средство поиска структуры проблемы, поддающейся решению.
План действий.
1.	Выявить и оценить все совместные комбинации частичных решений
проектной проблемы.
2.	Указать, какие варианты несовместимы друг с другом.
3.	Перечислить все наборы вариантов, которые можно объединить
Друг с другом, не опасаясь их несовместимости.
4.	При наличии единого количественного критерия для выбора вари-
антов (например, стоимости) найти совместимые наборы вариантов, наи-
лучшим образом удовлетворяющие данному критерию.
Пример. Выбор комплекса оборудования для открытой разработки
месторождения полиметаллических руд.
Областями решений могут быть следующие:
•	подготовка вскрышных пород к выемке;
•	подготовка полезного ископаемого к выемке;
•	выемка и погрузка вскрышных пород;
•	выемка и погрузка полезного ископаемого;
•	транспортирование вскрышных пород;
•	транспортирование полезного ископаемого;
•	отвалообразование вскрышных пород.
В соответствии с первым пунктом плана действий возможными ва-
риантами в каждой области решений могут быть типы и параметры обо-
рудования.
Для каждой области решений предлагают следующие возможные ва-
рианты решений, т.е. частичные решения.
Подготовку горных пород к выемке можно осуществлять только
взрывным способом. Частичные решения формируют посредством ва-
рьирования параметров сетки скважин, типов ВВ и т.д.
87
Бурение скважин предполагают выполнять станками шарошечного
бурения. Частичные решения определяются маркой станка.
Выемку и погрузку горной массы можно вести прямыми лопатами
типа ЭКГ, гидравлическими экскаваторами типа ЭГ или фронтальными
одноковшовыми погрузчиками. Частичные решения определяются типом
выемочно-погрузочной машины и ее маркой (техническими характерис-
тиками).
Транспортирование вскрышных пород можно осуществлять железно-
дорожным или автомобильным транспортом.
Транспортирование полезного ископаемого — автомобильным или
комбинированным транспортом (автомобильный транспорт и скиповые
подъемники).
Таблица 2.3
Варианты частичных решений выбора комплекса оборудования
Варианты (1 — совместимые, 0 — несовместимые)	«|°2	М2	P/WWV,	7|7273	7475767?	O,O2O3
Подготовка горных пород к вы- емке: at ВВ(тип 1), сетка скважин с параметрами (/, х/, xq а2ВВ(тип 2), сетка скважин с параметрами </2 х 1., х с.}	у X	1 1 1 1	I 1 1 1 I 1 010010	1 1 1 1 1 1	1111 1111	1 1 1 0 1 1
Бурение скважин: ft, (станок марки /V,) Ь-2 (станок марки №,)		X	1 1 1 J 1 1 1 1 1 1 1 1	1 I 1 1 1 1	1111 1111	1 1 1 I 1 1
Выемка и погрузка: Р, (ЭКГ марки Л1]) Р2 (ЭКГ марки Л12) Р3 (ЭГ марки Л13) Р4 (ЭГ марки Л14) Р5 (погрузчик марки Л15) Р6 (погрузчик марки Л1к)				1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0	1111 0 10 1 1111 1111 10 10 10 10	1 11 1 1 1 1 1 1 1 I 1 1 1 1 11 1
Транспортирование вскрыш- ных пород: Z'l (железнодорожный транс- порт) 72 (автосамосвалы марки А ।) 73 (автосамосвалы марки Л2)				X	X	1 1 0 00 I 00 1
Транспортирование полезного ископаемого: Т4 (автосамосвалы марки Л () 73 (автосамосвалы марки Л2) 7ц (скипы + автосамосвалы Л) 7; (скипы + автосамосвалы Л2)					/ \	X /
Отвал ообразова ине: О| (плужное) О2(экскаваторное) О3(бульдозерное)						
88
Частичные решения формируются варьированием сочетаний перечис-
ленных видов транспорта и марок (технических характеристик) машин.
Отвалообразование осуществляют плужными отвалообразователями
(при применении железнодорожного транспорта), экскаваторами, буль-
дозерами или комбинированным способом (т.е. сочетанием перечислен-
ных видов). Частичные решения формируют посредством варьирования
сочетаний видов отвалообразования и марками отвалообразующих
машин.
Перечисленные варианты сведены в табл. 2.3.
На втором этапе плана отбирают варианты, несовместимые друг с
другом. Это можно сделать, используя матрицу взаимодействий. Матрица
оставлена незаполненной в тех местах, которые относятся к сочетаниям
в пределах областей решения (например, а, и а2, лежащим на диагонали)
или к идентичным сочетаниям (например, а{Ьх = bfa\, расположенным
симметрично по каждую сторону диагонали). Указанные в матрице не-
совместимости совершенно очевидны.
На этом этапе цель использования матрицы заключается в следую-
щем: убедиться, что ни одна из возможных пар не упущена.
На третьем этапе перечисляют все наборы вариантов, которые можно
объединить друг с другом, не опасаясь их несовместимости.
Приведенный условный пример не иллюстрирует всех возможностей
метода в отношении выявления новых решений сложных проблем. Мно-
гие такие проблемы достаточно сложны, поэтому требуют применения
ПЭВМ для перебора всех возможных сочетаний совместимых наборов
решений.
В соответствии с четвертым этапом плана действий по какому-либо
количественному критерию для выбора вариантов (например, себестои-
мость добытого полезного ископаемого) определяют совместимые набо-
ры вариантов, наилучшим образом удовлетворяющие данному критерию.
2.7.	МЕТОД «ТРАНСФОРМАЦИЯ СИСТЕМЫ»
Цель метода — нахождение способов трансформации системы с целью
ликвидации присущих ей недостатков.
Трансформацию проектной ситуации гораздо проще представить, чем
реализовать. Трансформация требует, как правило, крупных капитало-
вложений, приобретения нового, списания или передислокации имею-
щегося оборудования, перестройки транспортных коммуникаций, уста-
новления новых связей с потребителями продукции и т.д. Необходимо
также преодолеть ставший привычным принцип планирования и перейти
к новому принципу — планировать не то, что осуществимо в данный
момент, а то, что станет осуществимо к моменту, когда планы начнут
претворять в жизнь.
89
Метод можно применять в тех случаях, когда существующая система
не способна обеспечить удовлетворение потребностей или когда имеются
возможности реализовать новые предложения (получить оборудование,
изменить номенклатуру поставляемой продукции и т.п.).
План действий.
1.	Выявить коренные недостатки существующей системы.
2.	Установить причины этих недостатков.
3.	Определить новые типы компонентов системы, способных ликви-
дировать присущие ей недостатки.
4.	Определить последовательность изменений (путь трансформации
или эволюционная траектория), которая позволит существующим ком-
понентам системы эволюционировать в качественно новые.
Для примера рассмотрим трансформацию структуры транспортной
схемы на карьере. На первом этапе, посвященном выявлению коренных
недостатков существующей системы, могут быть названы такие факторы,
как дороги, сами транспортные средства, водители, процесс погрузки (ма-
невры до погрузки, время погрузки), структура (соотношение составля-
ющих) рейса, процесс разгрузки и т.д. Нет необходимости давать исчер-
пывающее описание системы, которое сделать достаточно сложно из-за
неопределенности понятия «оказывает значительное влияние». Требу-
ется лишь выявить несколько особенно неблагоприятных ситуаций, по-
рождающих важную проблему.
Основной недостаток, который может иметь транспортная схема ка-
рьера, — недостаточная провозная способность. Очевидно, следует вы-
делить ряд недостатков, связанных с основным: малая скорость движе-
ния, низкий коэффициент использования транспортных средств, слишком
большое для автотранспорта расстояние транспортирования и т.д.
Этого неполного перечня проблем вполне достаточно для получения
нескольких исходных точек (что и требуется на этом этапе), для того
чтобы начать распутывать клубок причин, не позволяющих решить про-
блему в настоящее время.
Установить причины недостатков в системе (второй этап плана)удоб-
нее всего с помощью так называемого метода «зачем — отчего — по-
чему?». Цель постановки этих вопросов заключается в том, чтобы вы-
явить скрытые противоречия, которые, возможно, будет тем легче раз-
решить, чем более очевидны аспекты проблемы.
Например: почему имеется необходимость увеличить скорость дви-
жения? Потому что от нее зависит количество перевозимой каждым авто-
мобилем горной массы. Почему время рейса так велико? Потому что
расстояние транспортирования слишком велико.
Анализ подобных причин, которых может быть значительно больше,
приводит к мысли о том, что, вычислив составляющие продолжитель-
ности рейса и предусмотрев работу автомобилей на наиболее эффектив-
ных расстояниях перевозки, можно значительно увеличить количество
вывозимой по трассе горной массы вследствие изменения соотношения
90
вместимостей ковша экскаватора и кузова автосамосвала, улучшения по-
крытия дорог, увеличения проезжей части дорог, устройства перегрузоч-
ного пункта и т.д.
Очевидно, можно прийти и к другим выводам, так как существует
множество вариантов для субъективной формулировки каждого ответа
и тех его аспектов, на которые обращают внимание следующим вопросом.
Естественно, можно составить много рядов причин, вытекающих из одной
исходной точки. Квалифицированная оценка ситуации и глубокое пони-
мание ее технологической сути позволяет избежать тривиальных вопро-
сов и ставить только те, которые явно ведут к объяснению, имеющему
необходимый уровень общности для последующего действия.
Когда для каждого из недостатков, перечисленных ранее, построен
ряд или несколько рядов причин, обнаруживается, что они образуют сеть
(или картину проблемы), в которой имеется один или более «порочных
кругов». А задачей, решаемой при проектировании, является отыскание
слабых звеньев, в которых и содержатся реальные возможности разо-
рвать эти «порочные круги». Причины, выявленные на этом этапе, вклю-
чают в себя ссылки как на компоненты системы (автомобили, дороги),
так и на события, возникающие независимо от транспортной схемы (на-
пример, выход из строя транспортных средств или погрузочных машин).
Отсюда следует, что задача третьего этапа состоит в поиске или тео-
ретическом построении (придумывании) взаимно согласованной системы
эксплуатационных требований и компонентов системы, которая не только
позволила бы ликвидировать присущие системе недостатки, но и обес-
печила бы получение необходимых преимуществ в результате ликвидации
этих недостатков.
Маловероятно, чтобы сразу, без проведения необходимого анализа и
расчетов, можно было найти такие компоненты системы, которые уже
на этапе анализа показали бы, что они не только способны ликвидировать
недостатки системы, но и вполне осуществимы. Вероятнее всего, неко-
торые из присущих системе
недостатков не смогут быть
ликвидированы до разра-
ботки новых компонентов
системы, не существую-
щих в данный момент(на-
пример, на действующем
карьере — до устройст-
ва перегрузочного пункта).
Выработка новых эксп-
луатационных требований
(прогнозирование и реали-	□ Нобые компоненты
зация необходимых изме-	q Существующие компоненты
нений в технологии, напри-
мер, ПО увеличению СКО- Рис. 2.5. Схема трансформации системы
91
рости движения фронта уступа за счет установки дополнительного числа
выемочных и, естественно, транспортных машин) и соответствующих им
компонентов должна быть намечена на тот период времени, для которого
все компоненты практически осуществимы (создано необходимое про-
странство для устройства перегрузочного пункта, получено дополнитель-
ное оборудование и т.д.).
После прохождения описанных этапов плана действий может быть
реализован четвертый этап — определена последовательность измене-
ний (путь трансформации или эволюционная траектория), которая по-
зволит существующим компонентам системы эволюционировать в каче-
ственно новые. Не рассматривая подробно этот этап, отметим, что при
его реализации можно применить метод сетевого планирования.
Схема метода «Трансформация системы» изображена на рис. 2.5.
2.8.	МЕТОД «ПРОЕКТИРОВАНИЕ НОВОВВЕДЕНИЙ
ПУТЕМ СМЕЩЕНИЯ ГРАНИЦ»
Цель метода — сместить границы нерешенной проектной проблемы, для
того чтобы при ее решении можно было использовать знания из смежных
областей.
Метод предназначен для рассмотрения тех проблем, доя которых в
настоящее время не имеется практически осуществимого решения. Он
призван существенно сократить время, необходимое на получение знаний
из других, далеких областей, и применить их к нерешенным проектным
проблемам. На изучение литературы и освоение структуры знаний в не-
знакомых областях может потребоваться значительное время (до не-
скольких месяцев), а на выявление функций, противоречий и границ про-
блемы — всего несколько дней.
План действий.
1	. Выявить существенные функции какого-либо устройства (нового
технического решения), которое способствовало бы достижению постав-
ленной задачи.
2	. Выявить противоречия между существующими средствами (мето-
дами) выполнения этих функций в рамках предполагаемых границ про-
блемы.
3	. Определить знания, выходящие за предполагаемые границы про-
блемы, которые можно было бы использовать при трансформации про-
блемы.
4	. Найти сопоставимые промежуточные решения проблемы, которые
проложили бы путь к частичному или полному использованию знаний из
смежных областей.
В качестве условного примера может быть рассмотрена следующая
задача: найти новую технологию комплексного использования пород мес-
торождения «М» и спроектировать технологию его открытой разработки.
92
В соответствии с первым этапом плана действий новая технология
комплексного использования пород должна обеспечивать переработку
руд, отнесенных по качеству к кондиционным, некондиционных руд и
пород вскрыши. Существенными функциями технологии переработки при
этом могут быть.
•	обогащение кондиционных руд методом А;
•	обогащение некондиционных руд методом А + Б;
•	изготовление из некондиционных руд и вскрышных пород облицо-
вочного камня;
•	использование отходов и вскрышных пород в качестве заполните-
лей для бетона.
К противоречиям между существующими средствами выполнения этих
функций в рамках предполагаемых границ проблемы (второй этап) могут
быть отнесены следующие.
Породы вскрыши и некондиционная руда (аналогичная руде место-
рождения «М») практически не используют. На действующих карьерах
их использование в будущем также не предполагают; их смешивают при
складировании, удобный доступ для последующей разработки не обес-
печивают.
Разрушение пород осуществляют до крупности, не позволяющей до-
бывать облицовочный камень посредством распиловки.
Основное противоречие заключается в том, что затраты на обогаще-
ние некондиционных руд, так же как и на получение пильного камня,
слишком высоки, а «заработать» будущему предприятию необходимые
средства очень сложно, добывая и перерабатывая только «основное»
полезное ископаемое.
К дополнительным знаниям, возможность использования которых
имеется для трансформации проблемы, можно отнести следующие:
•	новые нетрадиционные методы обогащения, основанные на других
физических явлениях и химических взаимодействиях;
•	новые принципы и технические средства обработки материалов.
Без целенаправленного овладения знаниями во многих отраслях, ко-
торые могут иметь отношение к разработке и переработке горных
пород, шансы достижения соответствующего смещения границ весьма
невысоки.
Считается, что основные трудности использования данной методики
связаны:
•	с определением функций на таком уровне общности, который вклю-
чал бы в себя возможность разрешения противоречий, но исключал бы
неоправданно широкий поиск новых решений и средств;
•	с выбором областей знаний, в которых есть вероятность отыскания
новых возможностей, и определением наиболее подходящей литературы
и наилучших экспериментов в данных областях;
•	с изменением структуры проблем в свете развития системы знаний
в других областях.
93
2.9.	МЕТОД «ПРОЕКТИРОВАНИЕ НОВЫХ ФУНКЦИИ»
Цель метода — создание радикально новой конструкции, способной при-
вести к новым моделям поведения и спроса.
Метод предназначен для ситуаций, в которых принятые в первона-
чальном проекте технические решения почти достигли пределов своего
развития и для которых сфера применения изменилась в физическом,
экономическом, концептуальном и социальном отношениях по сравнению
с временем их разработки. Изложенное в полной мере может быть от-
несено к карьерам как объектам, а также к технологическим процессам
и техническим средствам их реализации.
План действий.
1.	Выявить функции каждого конкретного элемента существующего
решения.
2.	Охарактеризовать основную функцию, для которой другие функции
являются вспомогательными.
3.	Охарактеризовать изменения основной функции, которые могут
привести к улучшению данной проектной ситуации.
4.	Объединить решения пунктов 2 и 3 для получения новой основной
функции.
5.	Найти альтернативные решения разделения новой основной функ-
ции на вспомогательные составляющие и закрепить каждую из них за
новыми конкретными элементами.
Приведенный план действий может оказаться полезным при новатор-
ском поиске.
Очевидность этапов плана действий исключает необходимость рас-
смотрения конкретного примера из области открытой разработки мес-
торождений. Отметим лишь, что с использованием данного метода могут
быть решены проблемы перевода карьеров, добывающих одно полезное
ископаемое, на комплексное использование извлекаемых горных пород;
перехода на комбинированный транспорт; перехода на внутреннее отва-
лообразование с целью сокращения площадей, задалживаемых для раз-
мещения отвалов, улучшения экологической обстановки и т.д.
Однако при рассмотрении подобных проблем следует обратить вни-
мание на то, что оценить ту или иную идею можно только после ее ре-
ализации на практике и изучения спроса на планируемую к выпуску новую
продукцию.
Приведенный метод направлен на формализацию поиска новой идеи;
он не уменьшает трудности практической осуществимости идеи и соци-
ально-экономической реакции на нее. Однако он включает в себя на су-
щественно важном третьем этапе плана действий целенаправленный
поиск социально приемлемых задач, входящих в «новую основную функ-
цию» на четвертом этапе. Таким образом, окончательная идея должна
содержать в себе как элемент изобретения (практически осуществимой
идеи), так и элемент нововведения (идеи не только практически осуще-
94
ствимой, но и создающей новую потребность), и быть направленной на
удовлетворение практических и социальных потребностей. Основная
сложность применения метода заключается в трудности овладения до-
статочными знаниями о происходящих изменениях в среде и ее потен-
циальных возможностях, что затрудняет формирование выводов о прак-
тической осуществимости новых конкретных элементов и о вероятности
благоприятной реакции общества на новое решение.
2.10.	МЕТОД «УПОРЯДОЧЕННЫЙ ПОИСК»
(ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ РЕШЕНИЙ)
Цель метода — решение задачи проектирования с логической достовер-
ностью.
План действий.
1.	Выявить компоненты задачи:
•	задаваемые (устанавливаемые) переменные (факторы решения или
параметры проектирования), т.е. те переменные, которыми проектиров-
щик может варьировать по своему усмотрению;
•	независимые переменные, т.е. те переменные, которые не зависят
от воли проектировщика (например, факторы окружающей среды);
•	зависимые переменные или цели, т.е. те переменные', которые
должны определяться проектом, и назначить целям веса (значимости),
соответствующие их относительной важности.
2.	Выявить зависимости между переменными.
3.	Провести прогнозирование вероятных значений факторов окружения.
4.	Определить ограничения (граничные условия), т.е. установить пре-
дельные значения всех переменных.
5.	Проверить ряд вариантов решения проекта, для чего присвоить
числовые значения каждому из факторов решения и вычислить значения
зависимых переменных (т.е. рассчитать получаемые при этом техничес-
кие характеристики проектируемого объекта).
6.	Выбрать такие значения факторов решения, при которых достига-
ется наибольшая сумма числовых значений для всех целей с учетом их
весов (т.е. оптимальный вариант проекта) или хотя бы достигается при-
емлемое значение для каждой цели.
Метод упорядоченного поиска с применением методов исследования
операций позволяет решить множество трудных технических задач. Од-
нако цель упорядоченного поиска, состоящую в том, чтобы исключить
возможность произвольного выбора и определить логический путь, ве-
дущий от исходных допущений к оптимальному (или приемлемому) ре-
шению, не нарушающему принятых ограничений и зависимостей, удается
достигнуть, если:
• можно определить переменные, т.е. четко представить структуру
задачи;
95
•	структура задачи сама по себе ста-
бильна, т.е. не изменяется в результате по-
явления в процессе проектирования новых
идей и получения дополнительной инфор-
мации;
•	переменные совершенно конкретны и
поддаются измерению;
•	имеются технические возможности и
время для проведения поиска очень боль-
шого объема.
Нетрудно заметить, что ограничения,
связанные с выполнением первых трех тре-
бований, порой несовместимы с характером
горно-технологических задач, решаемых
при проектировании карьеров. Дополни-
тельно к этому основное значение может
приобрести и сама практическая выполни-
мость поиска.
Действительно, если проектируемый
объект состоит из шести систем и по каждой
из них может быть принято различное число
Рис. 2.6. Дерево решений за- решений (рис. 2.6), то общее количество
дачи	возможных вариантов выбора проекта ока-
зывается очень большим (для приведенного
примера число вариантов выбора равно 2160).
Для исключения многократных проходов по всей сети в поисках до-
статочно непротиворечивого и наилучшего из всех выявленных при по-
иске набора значений вводят дополнительные этапы. Упростить задачу
можно одним из следующих способов:
а)	исключить из рассмотрения переменные, которые предположитель-
но не будут иметь решающего значения;
б)	объединить несколько переменных в единую подсеть, определить
их значения, а затем подставить эти значения в общую сеть;
в)	провести расчет только по важнейшим переменным, а затем оп-
ределить значения второстепенных функций по найденным;
г)	повторно проходить всю сеть до тех пор, пока не будут установлены
неувязки, возникшие при выполнении операций по пунктам а, бив, од-
нако точное выполнение этой операции значительно усложняет боль-
шинство задач проектирования.
Приведенные способы позволяют существенно сократить объемы ра-
боты. Однако такой выигрыш неизбежно достигают за счет того, что ре-
шение основывается на неполной информации. При этом существует
опасность не заметить благоприятные комбинации подрешений и оста-
новиться на одной из неблагоприятных комбинаций.
Такая ошибка на одной из комбинаций может быть выявлена и уст-
ранена только в процессе выполнения трудоемких повторных подходов
96
через расчлененную сеть; наиболее же благоприятные комбинации могут
быть утеряны навсегда.
Сокращения объема поиска можно добиться и другими способами, в
которых необходимость повторного прохождения через сеть становится
менее вероятной. Это следующие способы:
д)	определить диапазон приемлемых значений каждой переменной, а
затем отыскать такие значения, в которых эти значения перекрываются
(метод «Поиск границ»);
е)	осуществить выбор подрешения для каждой подсети только после
проверки его совместимости с подрешениями для других подсетей (метод
«Анализ взаимосвязанных областей решения»);
ж)	для выявления причин неувязок детализировать сеть, после чего
рассматривать лишь те пути, которые позволяют избежать конфликтов
(метод «Проектирование нововведений путем смещения границ»);
з)	сократить сеть, опустив в ней некоторые цели или ограничения.
Подводя итог изложенному, можно утверждать, что метод упорядо-
ченного поиска применим при решении таких задач проектирования, в
которых ход решения не может изменить исходных предположений, ос-
новные факторы четко определены, структура задачи устойчива, а ори-
гинальность проекта не имеет существенного значения.
Когда существует опасность не заметить мелкие, но очень важные
вопросы, проведение систематического поиска приобретает ранг обяза-
тельной процедуры. Большой объем работы требует обязательного при-
менения ЭВМ.
Вместе с тем, если последствия принимаемых решений не поддаются
локализации и если эти последствия слишком неопределенны и их не
удается предсказать до того, как приняты окончательные решения, при-
менение метода упорядоченного поиска оказывается нецелесообразным
и необходимо пользоваться другими методами проектирования.
2.11. МЕТОД «ПОИСК ЛИТЕРАТУРЫ»
Цель метода — отыскание опубликованной информации, полезной для
будущих проектных решений, которую можно получить своевременно и
без излишних затрат.
План действий.
1.	Определить цели, для которых разыскивается опубликованная ин-
формация.
2.	Определить виды изданий, в которых может содержаться досто-
верная информация, пригодная для указанных целей.
3.	Выбрать наиболее подходящие общепринятые методы поиска ли-
тературы.
4.	Свести затраты на поиск литературы к минимуму, предусмотрев
время на задержки выдачи информации и непрерывно оценивая как
выбор источников информации, так и пригодность собранных данных.
7—1448	97
5.	Создать и поддерживать точную и полную картотеку признанных
полезными документов.
6.	Составить и постоянно обновлять небольшую библиотечку для бы-
строго отыскания нужной информации.
Разным типам информации присущи коренные различия в направле-
ниях и методах поиска информации.
Не претендуя на всеобъемлемость, рассмотрим лишь некоторые осо-
бенности поиска литературных источников для различных целей, которые
в соответствии с первым этапом плана действий могут быть сфор-
мулированы следующим образом:
	ознакомиться с принципами и состоянием вопроса в области зна-
ний, изученной ранее другими специалистами;
•	получить точные данные, характерные для некоторой повторяю-
щейся проектной ситуации;
•	выбрать примеры из области, в которой информация до сих пор
отрывочна и не систематизирована.
Эти цели предполагают, что информацию (второй этап) можно
найти в следующих источниках:
Для первой цели — в научных журналах, монографиях, учеб-
никах, справочниках (исключают оригинальные журнальные публикации
и популярные статьи);
для второй цели —в публикациях прикладного характера, на-
писанных авторами, которые сталкивались ранее с аналогичными про-
блемами, а также в государственных, отраслевых стандартах, стандартах
предприятий или технических проектах, описаниях и т.д. (исключают пуб-
ликации теоретического характера);
для третьей цели — в теоретических, технических и популяр-
ных публикациях любого типа по более широкой проблеме, чем решаемая
частная задача; особое внимание должно быть обращено на публикации,
содержащие критические замечания в отношении аналогичных проектов.
Следует учитывать, что объем действительных знаний, содержащихся
в любой библиотеке, меньше, чем представляется исходя из наличия ог-
ромного числа собранных в ней информационных документов.
Многие публикации являются простым повторением или дополнением
к фундаментальным открытиям и принципиально новым разработкам, ко-
торые сами по себе появляются достаточно редко. Сведения, публикуе-
мые в большей части изданий (книги, журналы и т.п.), повторяются. Ос-
новная трудность состоит в том, где их искать.
Стандартные методы поиска литературы (третий этап) включают
в себя:
а)	обращение к энциклопедическим словарям для получения самой
информации или (что более вероятно) для нахождения ссылок на солид-
ных авторов и их публикации;
б)	использование библиотечных каталогов и указателей;
в)	консультации с библиографами или сотрудниками информацион-
ных служб;
98
г)	консультации с экспертами;
д)	обращение к реферативным журналам или их перечням;
е)	использование автоматизированных и механизированных средств
поиска информации;
ж)	консультации у исследователя, у которого вследствие характера
своей работы уже собраны разыскиваемые публикации;
з)	просмотр периодической литературы.
На четвертом этапе можно руководствоваться следующими
рекомендациями относительно контроля за продолжительностью поиска
литературы:
а)	определить период, который может быть отведен на поиск источ-
ников литературы, и наметить дату, к которой он должен быть завершен,
для того чтобы собранная информация могла повлиять на проектные ре-
шения;
б)	предусмотреть возможные задержки получения информации;
в)	свести до минимума число источников, отобрав сначала наиболее
перспективные;
г)	использовать мнения экспертов (т.е. изучить обзоры книг, обзорные
статьи и личные мнения специалистов), для того чтобы выявить наиболее
перспективные источники информации и сократить обширные перечни
документов, получаемые от библиографов, из библиографических ука-
зателей по рефератам и с помощью поисковых систем;
д)	руководствоваться в качестве метода отбора (при отсутствии дру-
гого метода) репутацией автора и издания, а также качеством содержания
публикации;
е)	получить и ознакомиться с некоторыми материалами из каждого
источника в начале поиска и определить их пригодность для решения
данной проблемы.
К рекомендации пятого этапа относится создание и поддержа-
ние точной и полной картотеки признанных полезными документов. Оп-
ределенная трудность, мешающая точной регистрации информационных
документов, может быть связана с непониманием того, что отрывочные
записи, которые кажутся понятными и полезными в данный момент, могут
быть недостаточными для получения информации на более позднем этапе
работы.
Из-за определенных неудобств, связанных с получением необходимой
литературы, целесообразно составлять собственные библиотечки. Порой
в них включают все, что попадается под руку и, как кажется, может при-
годиться в будущем.
Однако формировать библиотечки следует с учетом наличия точных
целей, для которых понадобятся отобранные материалы, и возможности
быстро отобрать то, что нужно. Библиотечки обычно быстро разраста-
ются и становятся громоздкими, поэтому в них следует оставлять мате-
риалы, имеющие непосредственное отношение к данной проблеме.
7*
99
2.12. МЕТОД «КУМУЛЯТИВНАЯ СТРАТЕГИЯ ПЕЙДЖА»
Цели метода — концентрирование усилия на анализе и оценке (куму-
лятивные процессы) и ослабление внимания к синтезу решений, которые
могут оказаться непригодными, т.е. сокращение поиска методом проб и
ошибок.
План действий следующий.
Кумулятивные этапы:
1.	Определить существенные цели, т.е. такие цели, достижение ко-
торых необходимо, для того чтобы проект удовлетворял заказчика, по-
требителей и всех, кого он коснется.
2.	Определить внешние факторы, которые могли бы помешать до-
стижению хотя бы одной из существенных целей.
3.	Установить критерии, позволяющие однозначно судить о приемле-
мости проектных решений.
4.	Разработать методику испытаний по каждому из критериев. Эта
методика должна быть такой, чтобы;
а)	точность результатов была большей, чем необходимо, и приемлемое
решение можно было бы отличить от неприемлемого;
б)	в первоочередном порядке проводили испытания, затрагивающие
большое число альтернативных решений, а потом те, которые затраги-
вают лишь несколько решений.
Некумулятивные этапы:
5.	Собрать обширное множество вариантов частных решений для каж-
дого существенного критерия и подготовить грубые модели для экстре-
мальных решений.
6.	Провести всю последовательность испытаний на этих моделях, от-
браковывая после каждого испытания не выдержавшие его модели, пока
не обнаружатся явные признаки сходимости к одному комплексу частных
решений.
7.	Разрешить внутренние противоречия проекта;
а)	путем разработки новых видов испытаний при одновременном воз-
действии нескольких факторов (при необходимости пересматривая ранее
принятые решения);
б)	посредством поиска путей к объединению нескольких частных ре-
шений для устранения противоречий.
8. Остановиться на одном эскизном решении, удовлетворяющем всем
существенным критериям, и только после этого переходить к деталировке
и уточнениям.
Пример. Разработать проект карьера по разработке меднорудного
месторождения «Н» годовой производительностью 2 млн т руды с ис-
пользованием автотранспорта на вскрышных и добычных работах, пред-
усмотрев возможность существенного увеличения производственной
мощности в течение 10—15 лет после начала эксплуатации.
100
Рассмотрим только отдельные из перечисленных ранее этапов и будем
учитывать лишь некоторые из существенных критериев, которым должно
удовлетворять предприятие.
Первый этап. Основными задачами по достижению заданной
производительности карьера могут быть, например, следующие:
а)	обеспечение необходимых объемов подготовленных, вскрытых и
готовых к выемке запасов в наиболее тяжелый (по времени года) период;
б)	своевременное проведение вскрывающих выработок;
в)	выполнение в каждый период таких объемов работ по подготовке
горных пород к выемке, погрузке вскрышных пород и полезного иско-
паемого, их транспортированию, складированию и отвалообразованию,
которые обеспечивают непрерывное, надежное функционирование ка-
рьера с заданной производительностью;
г)	возможность изменения плана трассы после 12 лет эксплуатации
(что позволит в будущем увеличить производительность).
Второй этап. Важнейшими факторами, которые могли бы поме-
шать достижению хотя бы одной из существенных целей, могут быть се-
зонные изменения погоды, вызывающие уменьшение производительнос-
ти оборудования в неблагоприятные периоды.
Для того чтобы определить наихудшие условия, необходимо получить
соответствующие данные или выполнить измерения параметров преоб-
ладающих условий среды, в которых будет работать карьер.
Если говорить о таких существенных целях, как цель (г) на первом
этапе, то, видимо, одним из наихудших условий, которое может иметь
место в будущем, будет потребность в значительных объемах земляных
работ для перемещения трассы в новое положение и обустройстве трас-
сы, имеющей большую провозную способность. Еще одно экстремальное
условие заключается в том, что, возможно, потребуется в довольно ши-
роких пределах менять элементы системы разработки и направления осей
разрезных траншей.
Третий этап. Критериями, по которым можно однозначно судить
о приемлемости проектных решений, могут быть себестоимость, при-
быль, соответствие суммы капитальных вложений возможности получе-
ния кредитов, соответствие номенклатуры и количества необходимого
оборудования возможностям его получения и т.д.
Четверты й этап. Для того чтобы провести испытания по кри-
териям, должны быть выполнены необходимые расчеты и получены дан-
ные об условиях поставок оборудования и материалов, получения кре-
дитов и т.д. Точность расчетов и достоверность информации должна быть
такой, чтобы отличить приемлемое решение от неприемлемого.
При проверке решений, касающихся увеличения мощности карьера,
следует исходить из анализа режима горных работ (возможность увели-
чения производительности) и анализа заявок потребителей (необходи-
мость увеличения производительности). Не должны оставаться в стороне
и финансовые соображения.
101
Содержания пятого и шестого этапов представляются до-
статочно очевидными для конкретного примера, но для рассматриваемого
условного примера коротко раскрыть их содержания весьма сложно.
Седьмой этап. Разрешение внутренних противоречий проекта
путем разработки новых видов испытаний при одновременном воздейст-
вии нескольких факторов может, в частности, заключаться в преодолении
негативных последствий использования разных видов транспорта при вы-
полнении добычных и вскрышных работ или разных типоразмеров авто-
самосвалов.
Очевидна несостоятельность стремления к максимальному удовлетво-
рению одного из требований, вытекающая из существа проектирования,
которое заключается в поиске компромиссных решений.
Разрешение внутренних противоречий посредством поиска путей к
объединению частных решений является очевидным и обычно выполни-
мым процессом.
Основной фактор, препятствующий внедрению этого метода, —
большое число взаимных зависимостей между деталями проекта и прин-
ципиальными решениями. Эти взаимосвязи резко ограничивают Возмож-
ность применения линейной стратегии.
Контрольные вопросы
1.	Основные цели системотехники.
2.	Краткое описание больших систем открытой разработки месторождений (на кон-
кретных примерах).
3.	Существо терминов «система», «окружение».
4.	Свойства системы.
5.	Основные этапы системотехнических работ.
6.	Способы создания новых систем.
7.	Основные виды планов.
8.	Взаимосвязь различных видов планов.
9.	Существо процедуры (этапа) «исследование потребностей».
10.	Существо процедуры (этапа) «исследование окружения».
11.	Взаимосвязь и различия этапов «исследование потребностей» и «исследование
окружения».
12.	Содержание этапа «исследование потребностей» на примере реконструкции кон-
кретного карьера.
13.	Виды окружения, подлежащие анализу.
14.	Факторы, которые относятся к физическому и техническому окружению.
15.	Факторы, которые относятся к экономическому и коммерческому окружению.
16.	План необходимых действий при проектировании режима горных работ, вскрытия,
системы разработки, комплексной механизации и системы природоохранных мероприятий.
Глава 3
ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫЙ РЕШЕНИЙ
Как было показано в разд. 1.2, неотъемлемой частью проектирования
является принятие решений, под которым понимают выбор из ряда воз-
можных вариантов достижения цели наилучшего. Этот выбор не может
быть произвольным, он должен иметь вполне конкретные обоснования,
которые в конечном итоге сводят к оценке сравниваемых вариантов по
выработанным критериям.
Многие несложные решения обычно вырабатывают на основе опыта
и здравого смысла. Однако при принятии сложных и масштабных реше-
ний, имеющих далеко идущие последствия, полагаться только на интуи-
цию, опыт и здравый смысл недопустимо. В таких случаях, а их при про-
ектировании карьеров большинство, решения должны приниматься на
основе интеграции многочисленных факторов. Для выработки решений
существует определенный арсенал специальных методов, позволяющих
заранее исключить неподходящие варианты и оставить для сравнения
наиболее целесообразные. Однако утверждать, что создана стройная тео-
рия выработки решений и могут быть даны практические рекомендации
для всех или хотя бы для большинства встречающихся при проектиро-
вании карьеров случаев, нельзя.
Это происходит вследствие ряда объективных причин, существо ко-
торых будет раскрыто в дальнейшем.
Вряд ли вызывает сомнение, что вырабатываемые решения опреде-
ляются не только конкретной ситуацией, но и ранее накопленным опы-
том. Поэтому изучение различных проектных решений и их глубокий ана-
лиз очень важны для обоснования решений при проектировании новых
объектов. Однако излишнее увлечение поиском ранее встречавшихся
аналогов может породить «негибкость мышления» — ограничение твор-
ческой составляющей и сужение поля поиска принципиально новых ре-
шений.
Выработка решения не является каким-то единовременным обособ-
ленным актом. Это, как правило, многошаговый процесс, совершаемый
в течение определенного времени, в котором каждый последующий шаг
сужает область поиска, ограничивая как число возможных вариантов ре-
шения задачи, так и число факторов, которые следует учитывать. Это
103
весьма трудоемкий процесс, соединяющий в себе науку и искусство.
Таким образом, важно уметь приводить сложный процесс принятия ре-
шения к задаче, которую можно решить с помощью математических ме-
тодов с применением ЭВМ. Это достигается, если выработку и принятие
решения основывают на исходных количественных факторах, т.е. если
этот процесс удается формализовать. В этом случае выработка решения
базируется на количественных методах оптимизации. Процесс выработки
решения проходит стадии осознания и мысленного преобразования об-
разов, изображающих структуру задачи в целом, поисков решения и вы-
явления нового способа структурирования задачи, позволяющего преоб-
разовать сложную задачу в простую и разрешить конфликты. Можно вы-
делить ряд этапов в процессе выработки решений.
Первый этап состоит в необходимости абсолютного осознания
ситуации, относящейся к данной конкретной проблеме, включая окру-
жение и вытекающие из его характеристик требования и ограничения.
Кроме того, должна быть выявлена удовлетворенность или неудовлетво-
ренность тем состоянием, в котором находятся карьер и его взаимодей-
ствие с окружением. В случае удовлетворенности существующим состо-
янием проблемы выработки решения просто не существует. Но следует
учитывать те случаи, когда может возникнуть необходимость выработки
решений, направленных на сохранение существующего удовлетворитель-
ного состояния. Выявление и осознание такой ситуации тоже входит в
содержание рассматриваемого начального этапа.
На втором этапе устанавливают некоторую цель (или цели),
которую желательно достичь. Это внешний этап, где в результате анализа
рынка, требований потребителей, работы аналогичных карьеров, выяв-
ления недостаточной эффективности применения там технологических
схем или отдельных типов оборудования, появления новых возможнос-
тей, которые связаны с конкретными горно-геологическими условиями
данного месторождения, использованием оборудования нового типа или
размера, формируют представление о некотором качественно новом со-
стоянии, являющемся целью. Без определения цели невозможно плани-
ровать какие-либо действия для ее достижения.
Третий этап состоит в определении всех возможных способов
или путей достижения цели. Здесь очень важно обеспечить наибольшую
полноту возможных решений. Целесообразнее включить для дальнейше-
го рассмотрения варианты, кажущиеся, на первый взгляд, непривлека-
тельными, чем пропустить хотя бы одно действительно эффективное ре-
шение. Очевидно, что затраты, связанные с необходимостью анализа и
сопоставления большого числа вариантов, не могут идти ни в какое со-
поставление с потерями, которые неизбежно возникнут в случае пропуска
действительно наиболее эффективного решения.
Четвертый этап заключается в выборе из множества возмож-
ных решений наилучшего в смысле эффективности достижения цели при
условии соблюдения некоторых правил выбора. Результатом этого этапа
104
является единственное решение, т.е. то решение, которое рекомендуется
к принятию.
Несмотря на то, что три предыдущих этапа предусматривают подго-
товку — выработку решения, а четвертый этап является как бы цент-
ральным — актом принятия решения, все они неразрывно связаны и
только в совокупности представляют единый процесс. К процессу выра-
ботки и принятия решения относят и заключительный этап —
реализацию принятого решения. Несмотря на то, что этот этап как бы
непосредственно не связан с принятием решения (особенно при проек-
тировании), только он дает информацию для оценки эффективности при-
нятого решения и служит основой для выработки следующих решений.
Наиболее рельефно эта связь проявляется в течение реализации проекта,
т.е. в период строительства и эксплуатации карьера.
3.1. ЦЕЛИ, МЕТОДЫ ИХ ОБОСНОВАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ
3.1.1. ВИДЫ ЦЕЛЕЙ
Под целью понимают то состояние объекта, системы, которое надо до-
стичь, или результаты, которые желательно получить. При проектиро-
вании нового карьера целями выступают такие результаты и состояния,
которых в настоящее время еще не существует; при проектировании ре-
конструкции действующего карьера или при решении различных вопро-
сов, возникающих в процессе эксплуатации карьера, целями могут быть
как те, которые еще не существуют, так и те, которые уже достигнуты
и их желательно сохранить.
Глубокая обоснованность постановки целей (или проектирования
системы ценностей) является важнейшей предпосылкой к хорошему вы-
бору технических решений при проектировании; она подводит итоги ис-
следованию окружения, направляет всю дальнейшую работу и устанав-
ливает для нее стандарты, определяет способы оптимизации технологи-
ческих подсистем и правила выбора между альтернативными вариантами.
Сформулированная цель определяет, для чего создают карьер, что же-
лательно от него получить.
Важность задачи очевидна: неправильное, даже недостаточно точное
определение цели может привести к тому, что, например, быстро реа-
лизованная эффективная технология разработки не принесет ожидаемых
хозяйственных результатов, если не обеспечить надежной и ритмичной
поставки добываемого сырья потребителям. Но если считать постановку
целей решающим шагом при проектировании, то как выявить предпо-
чтительное множество целей? Или если множество целей достаточно оп-
ределенно, то как узнать, хорошо ли оно? В дальнейшем будет проведено
обсуждение этих двух вопросов и изложены некоторые существующие
идеи и методы, помогающие отвечать на них.
105
Такой осторожный подход используют намеренно. Подчеркнем в связи
с этим, что нами не ставится задача дать ответы на эти вопросы, хотя
существует мнение, что есть способы, с помощью которых можно это
сделать. Однако по мере развития представления о целях и ценностях в
этих способах обнаруживают изъяны, и они теряют практическую при-
менимость. На одном полюсе этих способов находятся внушительные ма-
тематико-логические теории, основанные на мощных аксиомах о раци-
ональном поведении. Такие теории приводят, например, к нелепым за-
ключениям. Пусть цель А — построить машину, которая будет выходить
из строя не чаще, чем раз в год. Пусть цель В — повысить престиж
предприятия посредством строительства детских учреждений. В соответ-
ствии с некоторыми из названных теорий количественно определяют, что
одна цель важнее другой в 2,5 раза.
На другом полюсе находится наивное мнение, что единственным тре-
бованием к постановке хороших целей является определенность. Други-
ми словами, цели, сформулированные административными методами,
будут достаточно хорошим руководством к действию. Естественно, эти
крайние взгляды можно опровергнуть конкретными доводами. Гораздо
труднее преодолеть формальное отношение к выбору хороших целей и
критериев решения. Такой подход выражается в случайности выбора.
Следовательно, при проектировании ни в коем случае нельзя упрощать
решение важнейшей задачи — задачи постановки целей.
Сложность и трудность этой задачи определяются в значительной мере
тем, что она практически не поддается формализации. При проектиро-
вании задача заключается в том, чтобы учесть все многообразные фак-
торы окружения, от которых зависит эффективное функционирование ка-
рьера на данном этапе его развития, сформулировать правильную точку
зрения на желаемый результат, предвидеть развитие карьера и окружения
в будущем, а также возникновение новых факторов, которые могут из-
менить вырабатываемую точку зрения, т.е. саму систему ценностей. Чем
сложнее карьер, тем большее число и тем разнообразнее характер фак-
торов, которые необходимо учитывать при определении цели. Очевидно,
что параллельно с таким усложнением повышается значимость правиль-
ного выбора цели.
Любая цель неразрывно связана с продолжительностью периода вре-
мени, за который предполагается ее достичь. Общий интервал времени,
в течение которого планируют достижение конечной глобальной цели,
может быть разделен на отдельные периоды, и для каждого из них может
быть поставлена своя цель, являющаяся промежуточной. Очевидно, что
все промежуточные цели должны быть взаимосвязаны и любую из них
для всего периода можно рассматривать как конечную. Так, при открытой
разработке месторождений могут быть поставлены промежуточные цели
на период строительства, выхода на определенные уровни добычи и
вскрыши, достижения промежуточных контуров и т.д.
1 ЛК
При проектировании карьеров практически невозможно однозначно
определить цель в виде одномерной функции. Необходимо предусматри-
вать одновременное достижение нескольких целей, совокупность которых
можно рассматривать как некоторую общую цель. Если эти цели неза-
висимы и значимы (равнозначны), то система считается многоцелевой.
Эффективное управление такими системами — сложнейшая задача.
Если среди совокупности целей одна доминирует по своему значению
над другими, то она считается основной, а остальные — дополнитель-
ными. Так, горное предприятие одновременно с добычей полезных ис-
копаемых осуществляет социальную программу, выполняет ряд вспомо-
гательных функций и т.д. Естественно, каждая из этих функций имеет
свою цель, которая является составной частью общей цели предприятия.
Цель может быть представлена и некоторым числом составных компо-
нентов. Например, когда план добычи карьера слагается из планов до-
бычи различных полезных ископаемых и целью является выполнение
плана выпуска продукции, то для ее достижения необходимо выполнить
план добычи каждого полезного ископаемого, что является самостоя-
тельной целью. Такие компоненты основной цели обычно называют
частными целями. При проектировании карьеров неизбежно возникает
проблема нахождения компромисса между многими целями. Естественно
желание достичь идеального компромисса, оптимизирующего одну или
несколько характеристик.
Характеристики проекта зависят от ряда параметров, которые могут
быть подразделены на две группы: фиксированные и регулируемые. Фик-
сированные параметры (например, стоимость оборудования, энергии и
т.п.) постоянны для рассматриваемой задачи, но меняются от одной за-
дачи к другой и с течением времени.
Регулируемые параметры (например, элементы системы разработки)
устанавливают при проектировании. Агрегированием различных значе-
ний регулируемых параметров и их сочетаний при постоянных значениях
фиксированных параметров формируют несколько альтернативных ва-
риантов и на основании их сравнения выбирают предпочтительный по
определенным критериям вариант. Наиболее важно при этом глубоко
понимать относительную техническую значимость всех параметров про-
екта. Использование математических методов не сможет заменить этого
понимания, поскольку невозможно построить абсолютно точную мате-
матическую модель технической задачи. Прежде чем перевести реальную
задачу на математический язык, необходимо отделить существенные
параметры от второстепенных. Именно здесь и важна техническая сто-
рона задачи, поскольку, отбрасывая не относящиеся к существу задачи
детали, необходимо сохранить лишь самые важные параметры. Конечно,
в каждом частном случае решающее влияние на проект могут оказать и
некоторые ограничения, например, такие как мощность потребляемой
электроэнергии, воздействие на окружающую среду и т.д.
107
Вряд ли можно утверждать, что существует единая стройная теория
целеполагания, но некоторые полезные рекомендации и принципы вы-
полнения этой работы существуют и достаточно широко распространены.
Они позволяют распознать менее приемлемые в известном смысле цели,
чем другие, которые можно было бы выбрать для тех же действий. При
проектировании системы ценностей очень важно обращать внимание на
внешние связи, так как они составляют часть окружения этой системы.
Для оптимизации работы управляемой системы следует оценивать от-
носительную значимость каждой дополнительной или частной цели. Если
частные цели однородны по своему характеру, то задачу решают посред-
ством присвоения им так называемых весовых коэффициентов, которые
характеризуют относительную важность данной цели в долях единицы.
Очевидно, что выразить важность цели числовым коэффициентом слож-
но. Эта величина зачастую не поддается расчету и обычно устанавлива-
ется субъективно на основании сравнения и учета различных факторов.
При проектировании, к сожалению, очень часто выбирают цель, пред-
ставляющуюся наиболее важной, и усилия направляют в основном на ее
достижение. Остальные цели выполняются по мере возможности. Реаль-
но это означает, что выбранной цели присвоен весовой коэффициент 1,
а всем остальным — 0. Это гораздо более грубая ошибка, чем та, которая
могла бы быть допущена при вдумчивом распределении весовых коэф-
фициентов. Еще более сложная задача возникает при определения общей
цели при разнородных, независимых частных целях. Наиболее распро-
страненное решение — рассмотрение каждой из таких частных целей как
независимой составляющей некоторого вектора. Каждой составляющей
присваивают весовой коэффициент в диапазоне от 0 до 1, отражающий
предпочтительность данной цели. В общем случае предпочтительность
целей, заданная значениями весовых коэффициентов, может быть пере-
менной величиной, которая зависит от значений составляющих.
Существуют различные способы проверки правильности принятого
порядка предпочтения частных целей. Один из таких способов базируется
на следующих допущениях:
1.	Каждой частной z-й цели может быть присвоено действительное
неотрицательное число Nit принимаемое как оценка относительной важ-
ности этой t-й цели или ее предпочтительности по сравнению с другими.
2.	Для двух частных целей z и j их оценки признают равными Л/; = Л/у,
если цели одинаково важны, и признают большей оценку более важной
цели, т.е. N-, > Nj, если цель z важнее цели j.
3.	Важность одновременного достижения двух целей оценивают сум-
мой их оценок /V,- + Nj. Это весьма важное допущение, оно предполагает,
что цели взаимно независимы и непротиворечивы, а их результаты сум-
мируют.
Дальнейшие процедуры основаны на том, что, как правило, легче ус-
тановить отношение предпочтения между двумя, чем между несколькими
возможными выборами.
108
При иерархической структуре системы вовсе необязательно точное
совпадение между собой целей подсистем разного уровня. Цель подсис-
темы определяется ее функциями, а различие функций предопределяет
и разницу формулировок целей. Вместе с тем совокупность целей под-
систем одного уровня должна обеспечивать выполнение цели той под-
системы более высокого уровня, которой они подчинены. Совокупность
последовательно дробящихся целей в соответствии с понижающимся
уровнем подсистем называют деревом целей. Построение дерева целей
позволяет исключить рассогласованность целей для различных подсис-
тем, составляющих систему. Характер целей в зависимости от иерархи-
ческого уровня подсистем может значительно различаться. Если для
верхних уровней цели могут носить общий, а порой и просто качествен-
ный характер, то с понижением уровня подсистем цели все более кон-
кретизируются, доходя до отдельных технических характеристик. Несо-
мненное достоинство дерева целей состоит в возможности получения
путем экспертных оценок относительной важности целей и мероприятий,
направленных на их достижение. Для этого каждой из К сформулиро-
ванных целей высшего уровня присваивают некоторый весовой коэффи-
циент qr Для достижения однородности результатов должно быть вы-
держано нормализующее условие
к
i = 1
Затем рассматривают типы мероприятий, направленных на достиже-
ние этих целей, и устанавливают коэффициенты относительной важ-
ности у-го мероприятия для достижения /-й цели, причем
п
/= I
где п — число типов мероприятий.
Далее определяют коэффициент относительной важности мероприя-
тий:
rj = QiSij-
После этого рассматривают в порядке понижения цели и мероприятия
на других уровнях иерархии.
Общее значение коэффициента относительной важности некоторого
элемента дерева целей на любом уровне определяют путем перемноже-
ния коэффициентов всех элементов вдоль данной ветви, соединяющей
рассматриваемый элемент с соответствующим элементом самого верх-
него уровня.
Используя методологию дерева целей, рассмотрим проблему повы-
шения комплексности использования и уровня извлечения запасов мес-
109

торождения (рис. 3.1). Эту глобальную (основную) цель достигают по-
средством выполнения подцелей первого уровня, основными из кото-
рых экспертами названо пять и дана их оценка по десятибалльной шкале:
1	— организация переработки вскрышных пород — 7 баллов;
2	— совершенствование технологии добычных работ для обеспечения
посортовой выдачи полезных ископаемых — 4 балла;
3	— организация переработки отходов обогащения — 6 баллов;
4	— снижение потерь и разубоживания при добыче — 3 балла;
5	— совершенствование технологии обогащения для увеличения
уровня извлечения попутных ископаемых — 5 баллов.
Нормируя оценку целей (приводя сумму весовых коэффициентов), по-
лучим следующие коэффициенты важности целей (первый индекс —
уровень подцели, второй — номер цели):
$п = 7/(7 + 4 + 6 + 3 + 5) = 0,28; SI2 = 4/25 = 0,16;
S13 = 6/25 = 0,24; 5И = 3/25 = 0,12; Sl5 = 5/25 = 0,2.
Далее конкретизируют цели 1-го уровня и т.д. Примеры подцелей 2,
3, 4 и 5-го уровней показаны на рис. 3.1. У каждой подцели проставлен
ее весовой коэффициент, полученный экспертным путем.
Итоговые весовые коэффициенты подцелей получают перемножени-
ем весовых коэффициентов соответствующей ветви дерева целей.
Например, общий весовой коэффициент 2-й цели 4-го уровня под-
целей 542 = 0,25 • 0,4 • 0,45  0,28 = 0,126, где 0,4; 0,45; 0,28 — весовые
коэффициенты подцелей более высоких уровней, на выполнение которых
направлена 2-я цель 5-го уровня.
3.1.2.	ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ
Ясная формулировка общепринятых целей является непременным усло-
вием получения правильного решения. Для достижения этого прежде
всего необходимо перечислить цели, желательно в письменном виде. Од-
нако определенность — не единственное требование к целеполаганию.
Цели могут быть вполне определенными, но ошибочными. Таким обра-
зом, перечисление целей — весьма важная процедура. Необходимо до-
биваться выявления всех целей и составлять списки целей для проверки
их полноты. Естественно, ее невозможно доказать, но необходимо вся-
чески к ней стремиться, как к критерию разумного образа действий. Это
позволит избежать появления неожиданных следствий. Здесь можно от-
метить аналогию с начальным шагом синтеза систем, состоящим в сборе
всех известных альтернатив из всех источников. Исследование окруже-
ния дает фактический материал для получения первого наиболее широ-
кого перечня целей, который нужно оценить. Оценка целей представляет
собой операцию, аналогичную оценке альтернативных систем; в перечне
должны быть оставлены только действительно важные и удовлетворяю-
III
щие требованиям хорошей постановки цели. Обычно в формулировках
целей присутствуют или подразумеваются такие характеристики, как при-
быль, требования потребителей, стоимость, качество, приспособляе-
мость, основные параметры карьера (производительность по полезному
ископаемому и вскрыше, коэффициенты вскрыши и т.д.), безопасность,
ограничения, вытекающие из норм и правил охраны труда, окружающей
среды, правовые ограничения.
В процессе разных стадий проектирования эти характеристики кон-
кретизируют и уточняют, они могут специализироваться применительно
к отдельным подсистемам. При работе с таким перечнем обычно возни-
кает два вопроса. Первый из них связан с выявлением тех категорий, в
которых еще не поставлены цели, а второй — с определением стадии
проектирования, когда целесообразно заняться разработкой данной
цели.
Рассмотрим некоторые рекомендации по постановке хороших, если
не наилучших целей, т.е. по построению и применению хорошей системы
ценностей, а также правила для проверки множества целей.
На первом этапе необходимо выявить максимально возможное число
целей. Очень важно при этом понимать, что постановка целей — работа
творческая. Операции постановки целей следует сопровождать следую-
щими процедурами:
•	проверкой целей на полноту; это постоянно повторяющееся тре-
бование;
•	выделением последовательных средств и целей; выполнением про-
стых оценок редакционного типа;
	исключением «нагруженных» терминов, устранением небрежных
формулировок; необходимо помнить, что плохая формулировка может
нечаянно исключить перспективные варианты и ценные цели.
Постановка целей неразрывно связана с их анализом, который вклю-
чает в себя проведение следующих операций:
•	уяснение логической структуры вариантов и целей;
•	выделение конечных целей; из-за отсутствия теории конечные цели
устанавливают обычно посредством ссылки на инструкцию, авторитет
или предыдущий опыт;
•	проверка целей на осуществимость: нет ли непреодолимых эконо-
мических, технических, юридических и социальных препятствий? В ре-
зультате этой операции некоторые цели, возможно, будут исключены, а
другие выделены для дальнейшего более детального анализа;
•	проверка целей на совместимость. Проверка внутренней совмес-
тимости должна выявлять зависимость или независимость целей на срав-
ниваемых уровнях. Для несовместимых целей следует изыскать возмож-
ность замен или обменов, определить границы замен, допустимое их
число и технику замен;
•	исключение тех целей, для которых установлено, что они неося-
заемы, и тех, которые не поддаются хорошему определению.
112
После того как перечень целей составлен, его, как правило, можно
упростить и сократить. С этого начинают оценочную часть операции, ко-
торая включает в себя следующие действия:
1	. Проверка, не является ли достижение одной цели в перечне лишь
средством к достижению другой. Когда этот случай имеет место, такую
цель можно исключить из списка, если при этом не решают задачу по-
казать явно, как одна цель приводит к другой. Если, например, одна цель
состоит в максимизации прибыли, а другая — в минимизации издержек
производства, то в случае, когда меньшие издержки производства явля-
ются лишь средством получения больших прибылей, эту цель следует
исключить из списка, так как она ограничивает способы действия.
2	. Рассмотрение каждой цели с точки зрения ее зависимости от ва-
риантов и способов действия, определенное число которых всегда будет
известно на каждой стадии проектирования. Например, если цель —
проектирование безопасной системы, а все способы действия влияют
лишь на ее качество, то цель безопасности может быть исключена из
перечня. Однако такое отбрасывание надо осуществлять весьма осто-
рожно, так как позже могут возникнуть неожиданные варианты.
3	. Объединение по существу одинаковых целей. Например, если по-
требители и проектировщик стремятся к одним и тем же показателям
качества и стоимости, то нет необходимости выражать эти стремления
отдельными высказываниями. Или если требуется увеличить выпуск кон-
центратов двух металлов, а между ними имеется прямая связь, то можно
оставить только одну цель — увеличение выпуска одного из металлов,
что приведет также к увеличению выпуска и второго металла.
4	. Применение общепринятых понятий и выражений. Слишком узкие
цели, неоправданно ограничивающие альтернативы, должны быть ис-
ключены. Хорошие цели, как правило, обладают возможностями рас-
смотрения всех взаимосвязанных аспектов и использования существую-
щих на всех этапах способов проверки. Когда проект завершен, следует
мысленно оценить, действительно ли оц удовлетворяет целям, и если
нет, то почему. Нельзя улучшить процесс выработки решений, до тех
пор пока не замкнута конечная цель обратной связи.
3.1.3.	ИЗМЕРИМОСТЬ ЦЕЛЕЙ
Цели могут иметь количественный или качественный характер. Количе-
ственные цели — это цели, которые поддаются измерению с помощью
различных единиц измерения.
Качественные цели — это цели, которым трудно или невозможно
дать количественную оценку, т.е. измерить. Они связаны с этическими,
психологическими, социальными или экологическими факторами. Такими
целями могут быть, например, поддержание репутации предприятия как
высоконадежного партнера, уменьшение вредного воздействия на окру-
8—1448	113
жаюшую среду и т.п. Нетрудно заметить, что для таких качественных
целей можно найти определенные параметры, которые позволят оценить
в числовом выражении степень их достижения. Как правило, эти пара-
метры связаны с определением последствий тех мероприятий, которые
предполагают предпринять для достижения качественной цели. Совокуп-
ность значений этих параметров и может служить количественной оцен-
кой качественной цели.
Естественно, могут встретиться случаи, когда будет весьма затрудни-
тельно или невозможно осуществить переход к количественной оцен-
ке качественной цели. Тогда следует по возможности объективно, с уче-
том сформировавшихся точек зрения определить степень достижения
качественной цели в единицах измерения, сопоставимых с используемы-
ми при оценке других частных целей. Таким образом, количественные
цели предпочтительнее, потому что аппарат их сравнения более развит.
Отметим, что от степени измеримости различных групп целей непо-
средственно зависит разработка системы ценностей.
Таким образом, очень важная фаза работы над целями — исследо-
вание целей с точки зрения возможности их измерения. Под измерением
будем понимать акт присвоения чисел вещам (предметам или событиям)
согласно некоторой системе правил.
Для измерения важны три свойства чисел: тождество, ранговый по-
рядок и аддитивность. Эти свойства выражаются следующими аксиомами.
Тождество:
1.	Либо А = В, либо А * В. Два числа либо тождественны, либо
различны.
2.	Если А = В, то В = А. Отношение равенства симметрично; обра-
щение высказывания о равенстве не изменяет его истинности.
3.	Если А = В и В = С, то А = С. Величины, равные одной и той же
величине, равны между собой.
Ранговый порядок:
4.	Если А > В, то В < А. Упорядочивающее отношение асимметрично.
5.	Если А > В и В > С, то А > С. Свойство транзитивности.
Аддитивность:
6.	Если А = Р и В > О, то А + В > Р.
7.	А + В = В + А.
8.	Если А = Р м В = Q, то А + В = Р + Q.
9.	(А + В) + С = А + (В + С).
На основании этих аксиом выделяют четыре уровня измерения:
шкалы наименований, шкалы порядка, шкалы интервалов и шкалы
отношений. Чем выше уровень шкалы, тем больше статистических и
математических действий можно выполнять над полученными при изме-
рении числами.
Выбор шкал измерений иногда считают проектным методом. Дейст-
вительно, не прибегая к измерениям, невозможно сформулировать ме-
тодологию проектирования.
114
В наиболее благоприятных случаях цель можно однозначно предста-
вить числами на шкале с аддитивными единицами и естественным нулем,
т.е. на шкале отношений.
При решении задач на уровне объектов и на уровне компонентов для
измерений количественных целей и критериев, как правило, бывает до-
статочно пропорциональной шкалы — шкалы отношений. При решении
задач более высоких иерархических уровней, начиная с уровня систем,
не удается осуществить измерения только с помощью шкалы отношений.
Поэтому подобные задачи решают обычно на основании опыта и здравого
смысла, хотя более правильно осуществлять их решение с помощью из-
мерений и вычислений, применяя другие типы шкал.
Во всех случаях необходимо соотнести измерения и вычисления с по-
грешностями наблюдений, со стоимостью сбора данных и задачами про-
екта.
Выбор метода и шкалы измерения нужно осуществлять в следующей
последовательности:
1.	Сформулировать вопросы, на которые результаты измерения долж-
ны дать ответ.
2.	Определить допустимую погрешность и приемлемую стоимость из-
мерения.
3.	Выбрать соответствующую шкалу измерения.
4.	Разработать методику измерений.
Для решения задач классификации объектов, подсистем или вариан-
тов решений используют шкалы наименований (номинальные). Логи-
ческая основа шкал наименований вытекает из аксиом 1 —3. Построить
шкалу наименований — значит использовать число как название или
классификацию. Свойство тождества чисел используют для порождения
бесконечного ряда различных названий. Нумеруют страницы, чертежи,
уступы, автосамосвалы и т.д. Это не означает, что каждый отдельный
предмет должен иметь различимое обозначение. Но абсолютно нет ос-
нований заключить, что автосамосвал с номером 70 лучше или выпущен
ранее, чем автосамосвал с номером 94. В данном случае номера — это
легкий способ распознавания различных автосамосвалов.
Несмотря на то, что шкалы наименований по существу качественны,
они допускают некоторые статистические операции. Можно сосчитать
число предметов каждого класса, можно найти наиболее многочисленный
класс, а также получить некоторые другие количественные характерис-
тики.
В связи с тем, что шкалы наименований задаются совершенно про-
извольно, к ним можно применить практически любое преобразование
чисел, сохраняя описательную точность шкалы. Другими словами, выбор
числа для обозначения класса не имеет значения.
Когда имеется способ сравнения двух вещей по одному общему при-
знаку, появляется первая возможность усилить шкалы наименований.
Так, если даны массы двух предметов, то можно установить, какой из
8*
115
них тяжелее. Если сравнивать в соответствии с аксиомой 4 каждую пару
вещей в каком-либо перечне и если каждая тройка вещей обнаруживает
транзитивность (аксиома 5), то имеется возможность построить шкалу
простого порядка. Так можно нумеровать партии продукции в порядке
их выпуска.
Шкалы порядка (порядковые) используют при упорядочении вари-
антов по качественным признакам, т.е. при их ранжировании.
Из аксиом 4 и 5 вытекает, что элементы, размешенные на шкале
простого порядка, должны быть сравнимы и транзитивны по некоторому
общему признаку. Очевидно, не вызовет затруднений упорядочение
вещей, когда ясен принцип сравнения, но возникают вряд ли преодоли-
мые трудности, когда принцип сравнения не вполне ясен. Нетранзитив-
ности, или круговые упорядочения, часто встречаются в жизни. По такому
условному примеру, вытекающему из ситуации, когда команда А выиг-
рывает у команды В и команда В выигрывает у команды С, но команда
С выигрывает у команды А, можно представить множество аналогий из
практики проектирования и эксплуатации карьеров. В шкалах простого
порядка каждый элемент должен иметь более высокий или более низкий
ранг, чем всякий другой элемент; частота каждого класса равна единице.
На практике иногда допускают равную оценку, для того чтобы не про-
водить различий за границами наблюдения; частота класса тогда может
быть больше единицы. Элементы на такой шкале образуют слабый по-
рядок. Например, пусть А = В, В = С м А > С. Такой слабый порядок
возникает, когда нет возможности различить по какому-либо одному по-
казателю едва заметную разность. В практике проектирования карьеров
такая разность приобретает чисто символическое значение, не отражаясь
на принимаемых решениях, например, при сопоставлении почти равных
стоимостных показателей двух вариантов. Логическое основание слабого
порядка заключается в двух отношениях: симметрии и транзитивности.
Пример асимметрии выражается отношением больше или равно для дей-
ствительных чисел, а в словесной форме — например, высказыванием:
«Д по меньшей мере так же хорошо, как В». Для определения слабого
порядка можно изменить аксиомы 4 и 5 соответственно следующим об-
разом:
либо Д > В, либо А < В;
если Д > В и В > С, то Д > С.
Если ни Д > В, ни Д < В, то говорят, что Д и В несравнимы.
Если одновременно Д > В и.Д < В, то получают рефлексивное от-
ношение А = В.
Несравнимость — не всегда то же самое, что безразличие. Когда не-
которые элементы перечня несравнимы по упорядочивающему отноше-
нию, остальное подмножество элементов, допускающих сравнение, об-
разует так называемый частичный порядок. Аксиомы упорядочения до-
пускают те же статистические операции, что и аксиомы тождества, т.е.
116
получение частот и мод, а ранговый порядок позволяет вычислить ме-
дианы и коэффициенты ранговой корреляции.
Однако, поскольку элементы на шкалах порядка необязательно рас-
полагаются равномерно по шкале, арифметические и статистические опе-
рации, кроме перечисленных, исключаются. Предположим, что упорядо-
чены все нужные элементы. Тогда можно присвоить числа, отражающие
установленный порядок. Например, элементы расположены так: D, А,
С, Е, М. Этот порядок можно сохранить в различных множествах при-
своенных чисел. Так, множества чисел 100, 99, 70, 44, 43, 29 и 83, 21,
4, 3, 2, 1 сохраняют тот же самый порядок. Или пусть сначала идет D,
затем равные А и С, затем равные Е и М. Это упорядочение отражается
следующими двумя множествами чисел, наряду со многими другими: 70,
63, 63, 25, 25 и 69, 21,21, 3, 3. И в том, и в другом случае перечислены
по два множества чисел, сохраняющих порядок. В обоих случаях эти два
множества выбраны из бесконечного числа возможных множеств. Ин-
тервалы между числами различны, но поскольку не существует способов
обеспечения равных интервалов, приходится пренебрегать этими разли-
чиями. Как следует из изложенного ранее, к шкалам порядка можно при-
менить любое монотонное преобразование, не нарушив порядка. Так, к
каждому числу можно прибавить константу, взять логарифм, возвести в
квадрат, извлечь квадратный корень и т.д.
Шкала интервалов представляет упорядоченное множество, состо-
ящее из действительных чисел. Такие шкалы, называемые равномерны-
ми, имеют перед шкалами более низкого уровня то преимущество, что
численно равные разности выражают эмпирически равные разности в
измеряемом общем признаке. Другими словами, интервалы между точ-
ками шкалы порядка сами могут быть упорядочены. Поэтому их еще на-
зывают дважды упорядоченными шкалами. Так, для шкал термометров
применимы все свойства шкал порядка плюс еще одно: разность между
20 и 21 градусами и разность между 77 и 78 градусами, измеренная в
одних и тех же единицах, одна и та же.
Иногда известно, что некоторые предметы предпочтительнее других.
Если такие разности предпочтения возможно выразить количественно,
то становится возможным получение шкалы интервалов для предпочте-
ний. Но для этого необходимо стандартизировать единицу предпочтения.
Можно ли разработать достоверную единицу для предпочтений? Вопрос
остается без ответа. Но даже если построить шкалу интервалов для пред-
почтений, то все равно будут сохраняться ограничения в типе дозволен-
ных арифметических операций. Например, если даны температуры 212
и 32 F (по Фаренгейту), то можно подумать, что первая температура
приблизительно в 6,5 раза выше второй и что это отношение сохранится
таким же при переходе к другим шкалам. Но те же температуры в сто-
градусной шкале будут соответственно 100 и 0° С. Поскольку эти тем-
пературные шкалы имеют различные нулевые точки, отношение одного
измерения к другому меняется вместе с видом используемой шкалы.
117
Невозможность получения значащих отношений на этих двух темпе-
ратурных шкалах есть следствие произвольного выбора нулевых точек.
Сложение величин на шкале не имеет смысла, ибо сумма изменяется в
зависимости от положения нуля. Шкалы интервалов не обладают важным
свойством аддитивности (аксиомы 6—9). Следовательно, к ним нельзя
применить ни одно из арифметических действий. Однако в случае выбора
произвольного нуля разности на таких шкалах могут рассматриваться
как абсолютные величины, обладающие свойствами аддитивности. Ка-
лендарное время и высота отметок над уровнем моря фактически явля-
ются шкалами интервалов, но с ними обращаются как со шкалами от-
ношений, поскольку существует соглашение о нуле. Все статистические
операции, которые имеют смысл для шкал наименований и порядка,
имеют смысл и для шкал интервалов.
Преобразования шкал интервалов должны быть не только монотонны,
но и линейны. Это значит, что любая шкала интервалов и ее образ у =
= ах + b (а *Ь) имеют ту же описательную точность: любая постоянная
единица и любой произвольный нуль одинаково хороши.
Шкалы отношений (количественные) используют для выбора реше-
ний на основе количественной оценки. Они имеют все свойства других
шкал плюс свойство аддитивности (аксиомы 6—9). Изменение шкалы не
изменяет одного измерения по отношению кдругому, т.е. шкала величины
у подвергается лишь преобразованию у = сх, где с — любой ненулевой
скаляр. Нуль шкалы «естествен». Для шкал отношений допустимы все
арифметические и статистические операции. Шкалы отношений обычно
применяют для физических и технических измерений. Например, массу
и длину измеряют по шкалам отношений. С очень большой осторожнос-
тью следует подходить к применению этих шкал при формулировании
целей более высоких уровней, обычно связанных с социальными и гу-
манитарными проблемами. Шкала отношений остается без изменения
только при одном преобразовании: у = ах (а * 0).
При измерении цели прежде всего следует классифицировать по тем
единицам, в которых их можно измерить. Во многих случаях сделать это
достаточно сложно.
Например, прибыль и стоимость, очевидно, измеряют по шкале от-
ношений (денежной). Если цель — создание технологического процесса
добычи и транспортирования полезного ископаемого из карьера, совмес-
тимого с требованиями потребителя к объемам и периодичности поста-
вок, то это свойство совместимости, безусловно, имеет денежный экви-
валент — стоимость технологических решений, выраженных в комплек-
тации технологического процесса определенным оборудованием и в его
специфической расстановке по рабочей зоне, необходимых, для того
чтобы обе системы действовали как единое целое.
Если все цели можно измерить в денежных единицах или переводить
в них при помощи таких простых функций, как отношения, то «функция
целей» одномерна, и альтернативные варианты оценивают сравнительно
118
легко. Очень часто общей единицей измерения оказываются деньги. Так,
производительность можно оценить по прибыли, холостые проходы экс-
каваторов — по фактическим затратам или по вызываемому ими сни-
жению производительности (оценка ущерба). Несколько сложнее оце-
нить в денежном выражении точность соблюдения календарного плана.
Вместе с тем получить такую оценку, хотя бы очень приближенную, со-
вершенно необходимо, так как ее отсутствие эквивалентно нулевому зна-
чению оценки, что принципиально неверно.
В некоторых случаях при оценке целей доминирующее значение при-
обретает время. Оценку по времени также можно принимать в качестве
общей оценки. В этом случае все частные цели должны быть оценены
в единицах времени. Обычно этот подход используют при планировании
сложных работ, где отдельные составляющие оценивают их продолжи-
тельностью.
К сожалению, лишь редкие проекты имеют единственную цель, ко-
торую можно измерить по шкале отношений. Предположим, что все цели
можно привести через коэффициенты пересчета к взаимосвязанным фак-
торам безопасности и прибыли. Вероятно, с точки зрения лица, прини-
мающего решение, желательно максимизировать и то, и другое, однако
очевидно, что такая двумерная функция целей не поддается оптимизации
обычными аналитическими методами. Решение приобретает вид оценоч-
ного суждения, в котором выдвигают обращение к какому-нибудь «более
высокому» принципу, чем просто максимизация безопасности или при-
были. После того как решение принято, становится очевидной разум-
ность или неразумность приравнивания степени безопасности опреде-
ленной сумме средств.
Гораздо более сложные ситуации возникают в случаях, когда неко-
торые цели не измеримы по шкале отношений. К ним относят цели, имею-
щие этический, социальный или психологический смысл. К таким целям
может быть отнесена ответственность предприятия за своевременную по-
ставку материалов или за выпуск продукции, соответствующей опреде-
ленным требованиям, но за теми пределами, которые измеряются, на-
пример, экономическими категориями. Так, использование некачествен-
ной продукции может привести не только к тяжелым материальным по-
терям, но и иметь негативные социальные последствия. Цели, которые
в настоящее время не могут быть измерены по шкале отношений, иногда
называют неосязаемыми.
Традиционные разграничения между количественными и качествен-
ными, осязаемыми и неосязаемыми целями достаточно условны и часто
бывают обманчивы. Таким образом, вместо этих понятий используют по-
нятие, называемое уровнем измерения или степенью измерения. Если
известна степень, в которой данная цель поддается измерению, то можно
использовать свойства соответствующей измерительной шкалы и при-
нимать решения логическим путем. Часто встречаются цели, которые в
принципе могут быть измерены на высоком уровне, например, по шкале
119
отношений, но которые практически измерить нельзя из-за отсутствия
фактических данных или из-за того, что поиски данных заняли бы слиш-
ком много времени. Такие цели называют недостижимыми. Примером
этого может служить требование приспособляемости или гибкости сис-
темы — карьера. Под этим подразумевают затраты на приспособление
карьера как системы к изменяющемуся окружению. Трудность представ-
ления достаточно далекой перспективы усложняет возможность досто-
верных выводов о том, какие другие новые предприятия по добыче тех
же полезных ископаемых будут введены в строй вслед за данным карье-
ром, как изменятся потребность и область применения полезных иско-
паемых данного месторождения. Некоторые тенденции очевидны. Напри-
мер, использование погрузчиков на пневмоколесном ходу позволяет
практически реализовать более гибкие технологические схемы селектив-
ной разработки полезных ископаемых. Очевидно, что мобильность тех-
нологического оборудования постоянно будет повышаться. Можно сде-
лать и другие подобные обобщения. Но ни о какой конкретной техноло-
гической схеме сегодня нельзя сказать, что она будет гибкой через 30—
40 лет, хотя бы потому, что за этот период, вполне вероятно, появятся
агрегаты, основанные на новых физических принципах действия, да и
характер разрабатываемых месторождений существенно изменится.
При решении большинства проектных задач для оценки степени до-
стижения различных целей используют разные критерии оптимальности,
что приводит к необходимости применения многомерных шкал, т.е. при
сложных измерениях необходимы отдельные шкалы для задания разных
компонентов рассматриваемого свойства; такое свойство обычно назы-
вают вектором.
В полном множестве целей обычна следующая ситуация. Некоторые
цели выражаются векторами, компоненты которых известны и измеримы
по шкалам отношений. Другие цели могут быть векторами, компоненты
которых известны, но измеряются по шкалам разных уровней. Третьи
цели могут быть векторами, компоненты которых известны неточно. На-
конец, некоторые цели могут быть поставлены без понимания того, что
они являются составными величинами. Невнимание к этим комбинациям
размерности и уровня измерения может привести к выработке плохих
оценочных суждений. Поэтому нереальным представляется принятие ре-
шений по готовой формуле.
Логические ошибки возникают, в частности, при нарушении аксио-
мы 4, гласящей, что сравниваемые предметы должны быть сравнимы.
Аксиома сравнимости не может быть удовлетворена для составной шкалы
(или вектора), если только не придать компонентам относительные веса,
обеспечивающие транзитное ранжирование вещей. Нетранзитивность
часто получается тогда, когда делают попытку выбора между несравни-
мыми по существу вариантами. Каждый вариант требует «ответов» по
разным качественным признакам, и хотя каждый из них сам по себе тран-
зитивен, их объединение может оказаться нетранзитивным. Реалисти-
120
ческий подход к построению практических систем ценностей требует учи-
тывать различные уровни измерения как для простых, так и для составных
переменных.
3.2.	ПРОБЛЕМЫ И КРИТЕРИИ ВЫБОРА
3.2.1.	ОБЩИЕ ПОДХОДЫ И РАЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ
В ПРОБЛЕМАХ ВЫБОРА
С принятием решений, т.е. с выбором одного из нескольких возможных
вариантов, каждый сталкивается практически постоянно. Большинство
решений принимают вследствие выработанного автоматизма поведения,
некоторые решения слишком мало значат, чтобы задумываться над их
выбором. И наконец, существуют проблемы выбора, решение которых
требует глубокого анализа и специфической профессиональной подго-
товки. Такие проблемы обычно имеют неповторяющийся характер и свя-
заны с рассмотрением ряда вариантов. Большинство решений, выраба-
тываемых при проектировании карьеров, относятся именно к этой группе.
При выработке таких решений новым является либо объект выбора
(режим работы, схема вскрытия, вид транспорта, система разработки,
типы и параметры оборудования и т.д.), либо обстановка, в которой со-
вершается выбор (горно-геологические и климатические условия, огра-
ниченность ресурсов, требования потребителей и т.д.).
Примеры подобных проблем, связанные с проектированием карьера,
хорошо известны. Все они имеют следующие общие черты:
•	уникальность, неповторимость ситуации выбора;
•	сложный для оценки характер рассматриваемых вариантов;
•	недостаточная определенность последствий принимаемых реше-
ний;
•	действие (постоянное или периодическое) ряда разнородных фак-
торов, от которых зависит принятие того или другого решения и которые
поэтому должны быть учтены.
Проблемы отыскания рациональных решений в уникальных ситуациях
существовали и решались всегда. Но по ряду причин трудность выработки
таких решений и требований к их качеству значительно возросли. Это
произошло прежде всего потому, что резко увеличился динамизм разви-
тия и изменений искусственных систем и их окружения при одновремен-
ном и естественном уменьшении периода времени, когда принятые ранее
решения остаются правильными, а также в связи с резким ростом ка-
питаловложений в создание систем. Увеличилось число вариантов вы-
бора, возросла сложность выработки решений и взаимозависимость раз-
личных решений и их последствий.
Все это привело к тому, что в настоящее время при проектировании
карьеров практически невозможно обойтись без применения специаль-
121
них методов анализа проблем и обоснования решений. Действительно,
основные технологические решения должны вырабатываться с учетом
трудовых и материальных ресурсов, экологических последствий соору-
жения и эксплуатации карьера, влияния его продукции на развитие от-
раслей промышленности, связанных с деятельностью данного предпри-
ятия, создания и развития социально-бытовой инфраструктуры.
Решение проблем выбора в сложных ситуациях связано с необходи-
мостью преодоления существенных трудностей. Оценки вариантов имеют
многоаспектный характер. В большинстве случаев их можно разделить
на оценки эффективности и оценки стоимости. Для многих проблем вы-
бора эти понятия также многоаспектны. Вряд ли правильно было бы
пытаться оценить эффективность каждого из вариантов исключительно
по экономическим критериям. При выработке рационального решения,
как правило, необходимо учитывать прямые и косвенные оценки эффек-
тивности, оценки взаимодействия объекта с окружающей средой, оценки
побочных явлений. Таким образом, стоимостные оценки эффективности
могут быть лишь одними из многих.
Актуальность приобретает в настоящее время проблема более пол-
ного учета оценок во времени. Наряду с известным способом учета бу-
дущих затрат и выгод все чаще требуется решать более сложные про-
блемы учета новых типов оценок, характеризующих последствия прини-
маемых решений в разные моменты будущего.
Признание многоаспектности оценок вариантов приводит к новой
трудности, состоящей в сложности выявления всех показателей, по ко-
торым они должны сравниваться. В очевидных ситуациях эта трудность
исчезает сама собой, но встречаются и случаи, когда этот вопрос пере-
растает в самостоятельную проблему, например, когда более широ-
кий и глубокий набор аспектов, предложенный при проектировании, не
совпадает с действующим набором, на который ориентируется потре-
битель.
Существование разнородных аспектов оценки вариантов порождает
проблему их сопоставления. Прежде всего такое сопоставление практи-
чески всегда субъективно и поэтому может быть подвергнуто критике.
Весьма сложно, например, найти меру снижения экономической эффек-
тивности проекта, эквивалентную определенному снижению вредного
влияния карьера на окружающую среду. Более того, сложилось положе-
ние, усугубляющее возникающие трудности, когда некоторым критериям,
как правило, экономическим, отдают предпочтение. Отметим также субъ-
ективный характер многих оценок качества вариантов, надежность ко-
торых не может быть абсолютной. Это может привести к выработке не-
правильных оценок. Несомненно, задача оценки вариантов при проек-
тировании карьеров весьма сложна, но в ней имеется одно существенное
предположение — этот набор вариантов уже известен. Порой же ока-
зывается, что лучшее решение связано с новым взглядом на проблему,
т.е. с поиском качественно нового варианта. Поэтому задача обеспечения
122
полноты списка вариантов, раскованности действий при формировании
новых технических решений является одной из сложнейших в процессе
выбора.
Для оценки и отбора лучших решений наиболее часто использовали
соответствующие критерии технического характера. Это вовсе не озна-
чает, что при проектировании не проявляли интереса к оценке затрат и
ресурсов, связанных с созданием и эксплуатацией карьера. Однако такая
заинтересованность порой не определяла результатов, так как принятие
решения и его экономическая оценка представляли собой два последо-
вательных самостоятельных акта, из которых второй мог повлиять, а мог
и не повлиять на первый. Ситуация была в определенной степени вы-
нужденной, так как существовали объективные ограничения в выборе
решений, которые предопределялись весьма ограниченным арсеналом
типоразмеров оборудования, применяемого для открытой разработки
месторождений, и рядом других факторов.
По мере укрепления материально-технической базы горно-добываю-
щих отраслей промышленности расширяются возможности формирова-
ния технических предложений (вариантов), которые удовлетворяют
одним и тем же требованиям, предъявляемым к карьеру как к горному
предприятию, и вместе с тем отличаются по техническим, экономическим
и некоторым другим показателям.
Сравнение вариантов и отбор лучшего из них можно осуществлять с
помощью специально разработанных методов. Универсальным инстру-
ментом при этом должен выступать технико-экономический анализ. Но
во многих случаях проблемы выбора решают на основе опыта решения
подобных задач в прошлом. Однако такой подход к выбору решений те-
ряет эффективность для сложных проблем выбора и часто не включает
в себя такой жизненно важный этап определения политики выбора, как
установление перечня аспектов, которые необходимо учитывать при вы-
работке решений.
Существует также тенденция учитывать лишь количественные аспек-
ты принимаемых решений с помощью различных методик и формул, в
которых по возможности строго увязывают некоторые количественные
показатели, а важные качественные показатели, такие как влияние объ-
екта на окружающую среду, социальные вопросы и другие, просто опус-
кают. Полученные таким образом решения носят узкую направленность,
их реализация приводит к нежелательным последствиям в смежных об-
ластях, что часто вызывает необходимость переработки проектов для
уточнения и улучшения их результирующих показателей. Основные при-
чины возникновения таких ситуаций — недостаточное внимание к зада-
чам стратегического характера, формальное применение методов и ме-
тодик, не соответствующих современным требованиям.
Отсутствие четких принципов выработки решений может стать при-
чиной принятия несогласованных и даже противоречивых решений. Про-
блемы выработки решений при проектировании основных технических
123
процессов и вспомогательных систем карьера различаются по своей
сложности, которая нарастает с увеличением числа вариантов, периода,
на который принимают решение, количества аспектов оценки и числа
организаций, которых затрагивает решение.
С возрастанием сложности проблем выбора традиционные приемы
становятся все менее эффективными. При рассмотрении вариантов
может оказаться, что некоторые из них явно превосходят другие. Но такие
случаи встречаются довольно редко. Как правило, один вариант более
выигрышен в одном отношении, но уступает всем или нескольким вари-
антам по другим показателям. Даже при небольшом числе вариантов, но
при сравнительно большом числе учитываемых показателей необходим
тщательный анализ. Его надо проводить и в тех случаях, когда один из
вариантов кажется предпочтительнее другого. Учет многочисленных ас-
пектов при сравнении вариантов вызывает трудности. Но совершенно
недопустимо сводить сравнение вариантов к двум-трем показателям.
Такой подход уже сейчас, не говоря о ближайшем будущем, совершенно
неприемлем.
Вопросы охраны окружающей среды, надежности и ритмичности
поставок сырья потребителям, получения электроэнергии, материалов,
оборудования, работы внешнего транспорта становятся сравнимыми по
своей важности с чисто технологическими и экономическими показа-
телями.
С особой скрупулезностью должны быть проработаны решения, от-
носящиеся к будущему. Любой тщательный выбор не позволяет учесть
возможность появления новых неожиданных факторов после принятия
решения, тем более в отдаленной перспективе. В связи с этим в каждом
случае необходимо определить период времени, на который принимают
решения и по прошествии которого их следует пересматривать. В про-
цессе выработки решения важно не только установить пути выполнения
конкретной задачи — добычи проектируемым карьером определенных
видов и сортов полезных ископаемых, но и понять связь этой задачи с
положением других однопрофильных предприятий и экономики в целом,
попытаться сформировать общий взгляд на положение вещей. Резуль-
татом такого анализа может быть и то, что поставленную задачу окажется
целесообразно решать с других, более общих позиций.
Анализ процедуры выработки решения различных по своей природе
научно-технических, экономических, организационных и других проблем
позволяет назвать некоторые общие аспекты: выделение основных фак-
торов, поиск вариантов, взвешивание всех «за» и «против» и т.д. Эта
общность дает возможность не только сформулировать ряд методологи-
ческих правил анализа проблем, но и убеждает в необходимости приме-
нения специальных методов, помогающих проводить такой анализ. Тео-
ретической базой проектирования больших систем, к которым относят
карьеры, является системотехника (см. разд. 2.1). Ее целями являются
изучение поведения больших совокупностей определенным образом вза-
124
имосвязанных процессов, объектов и устройств (больших систем), со-
здание наиболее общих способов описания законов их функционирова-
ния, методов анализа и синтеза. Системотехника тесно переплетается с
методами исследования операций, суть которых заключается в модели-
ровании будущих действий исследуемого объекта с использованием раз-
нообразного математического аппарата. Характерной особенностью ис-
следования операций также является системный подход к изучению яв-
лений, требующий рассмотрения не только тех вопросов, на которые надо
получить ответы, но и взаимосвязанных с ними.
Идеи методов исследования операций в сочетании с методами анализа
затрат и результатов традиционной экономики составляют основу мето-
дов технико-экономического анализа (иногда их также называют «ана-
лиз стоимость — эффективность»), С количественным обоснованием ре-
шений связано и научное направление — анализ систем.
Рассмотрим, что понимают под системным подходом, проанализиро-
вав имеющиеся рекомендации по системному решению различных по
своему характеру проблем.
Системное исследование — изучение системы и ее поведения в
целом как единого объекта, выполняющего определенные функции в кон-
кретных условиях.
Системный подход — учет всего, что влияет на выполнение системой
поставленных перед ней задач, и достижение определенных целей. В его
основе лежит предположение о возможности расчленения сложных сис-
тем и процессов на составляющие их относительно самостоятельные эле-
менты (подсистемы, подпроцессы).
При этом важно выбрать объект системного исследования, для того
чтобы его системное изучение давало значительный эффект по сравнению
с рассмотрением системы по частям. Поэтому весьма важным этапом
является обоснованное расчленение (декомпозиция) системы на подсис-
темы и определение существенных структурно-функциональных связей
между расчлененными элементами (определение входов и выходов). Как
было показано в разд. 2.1, основными понятиями, используемыми обычно
при системном подходе, являются система, процесс, вход, выход, обрат-
ная связь и ограничения. При проектировании карьера также можно вы-
делить соответствующие системы (и в них подсистемы), установить их
связь с другими системами, определить вход (входная информация),
выход (решения), обратные связи (анализ решения) и ограничения (ре-
сурсные, кадровые и т.д.). В итоге выделяют системы, решающие опре-
деленные проблемы.
Системный подход связан с выделением системы из окружения и оп-
ределением совокупности последовательных, логичных шагов рассмот-
рения проблемы. Однако было бы неправильным понимать системный
подход просто как совокупность этапов. Прежде всего он включает в
себя рассмотрение объектов как систем самого разного плана: техни-
ческих, социальных и др.
125
В анализе систем и исследовании операций обычно выделяют сле-
дующие логические элементы:
•	определение цели или совокупности целей;
•	разработка вариантов технических предложений, при помощи ко-
торых можно достичь цели;
•	определение ресурсов, необходимых для реализации каждого ва-
рианта;
•	построение математической (в исследовании операций) или логи-
ческой (чаще при подходе анализа систем) модели, т.е. ряда зависимостей
между целями, альтернативными средствами их достижения, окружаю-
щей средой и ресурсами;
•	определение критерия выбора предпочтительного варианта.
Несмотря на то, что не существует четко различимых границ между
названными методами, некоторое различие между ними все-таки есть и
заключается оно прежде всего в предмете исследования.
Предметом исследования операций является некоторое целенаправ-
ленное действие (операция)сложной системы, причем определение целей
этого действия не входит непосредственно в задачи исследования, т.е.
система и цели ее функционирования считаются заданными.
Предметом технико-экономического анализа является сама техничес-
кая система, а цели и способы действий могут рассматриваться как за-
данные.
Предметом анализа систем также является сложная система, которая
еще не существует, и ее надо создать, т.е. определить цели, параметры
и техническую реализацию.
В соответствии с достаточно известным определением системный ана-
лиз является разумным подходом к выработке решений, точно определя-
емым как «количественный здравый смысл». Это определение также яв-
ляется широким, но в несколько ином смысле: оно подчеркивает роль об-
щей схемы системного подхода, которая характерна не только для анализа
системы. Очевидно, более конкретно отличительные черты анализа сис-
тем можно определить через класс задач, для которых он предназначен,
и через специальный подход, используемый для сравнения вариантов.
Системный анализ предназначен прежде всего для решения слабо-
структуризованных проблем, в которых преобладают качественные,
малоизвестные и неопределенные аспекты. Исследование проблем с ка-
чественными, недостаточно определенными чертами связано со многими
трудностями. Как правило, преобразование качества в количество можно
осуществить различными путями, по-разному можно выполнить общую
оценку варианта. Не существует объективной математической модели,
беспристрастно отражающей основные свойства рассматриваемой про-
блемы. Но так как варианты должны быть оценены и решение вырабо-
тано, отсутствие необходимой важной информации должны учитывать
те, кто принимает решение. При проектировании — это проектировщик,
который руководствуется своим мнением или вкладывает в решение тре-
126
бования инструкций, положений или особые условия, формулируемые
заказчиком. Принципиально важно то, что оценка вариантов и выбор
решения производят с учетом субъективных факторов.
Следовательно, системный анализ является методом, позволяющим
рационально использовать субъективные суждения для решения слабо-
структуризованных проблем.
Системному анализу присущи пять основных этапов исследования
систем, совпадающих с общей схемой системного подхода. Особенностью
системного анализа является акцент на аналитическое сопоставление ва-
риантов. Если недостаток объективной информации не позволяет одно-
значно объединить параметры системы в единую модель оценки качества,
то эти параметры выступают отдельно, они становятся критериями оцен-
ки вариантов, а проблема оценки — многокритериальной.
Наиболее известный вариант системного анализа связан с двухкри-
териальной оценкой вариантов — по критериям стоимости и эффектив-
ности. Более универсальным средством является многокритериальная
оценка альтернатив.
Таким образом, системный анализ можно определить как объединение
общей схемы системного подхода и методов оценки и сравнения много-
критериальных альтернатив на основе субъективных суждений.
Отсюда следует, что перечисленные методы ассимилируют друг друга.
Методы исследования операций используют в технико-экономическом
анализе, а последний является составной частью анализа систем. Ука-
занные ранее этапы решения проблем встречаются там, где идет речь о
последовательном подходе к рассмотрению сложных проблем. На
рис. 3.2 показано то общее, что присуще различным системным подхо-
дам: определение четкой последовательности действий, учет целей и
средств; выделение и последовательное рассмотрение альтернативных
вариантов решения проблем, стремление к рациональному выбору между
ними. Эти идеи настолько общие, что их вполне можно считать прояв-
лением здравого смысла.
При решении различных проблем черты общей схемы системного под-
хода, естественно, различаются способами аналитического сравнения ва-
риантов. Так, в системотехнике используют аналитические методы рас-
чета различных классов технических систем, в исследовании операций —
методы математического программирования, сетевого планирования
и т.д. При анализе систем используют в первую очередь метод стои-
мость — эффективность.
В этих методах для решения самых разнообразных задач широко при-
меняют математические модели. Их можно разделить на три тесно свя-
занных класса: описывающие модели, модели оптимизации и вероятност-
ные модели. Описывающие модели — это детерминированные модели,
представленные в форме уравнений или неравенств, описывающих по-
ведение системы. Примером могут служить дифференциальные уравне-
ния движения или ограничения в модели затрат и выпуска.
127
Рис. 3.2. Общая схема системного подхода
Модели оптимизации содержат выражение, которое надлежит
максимизировать или минимизировать при ограничениях упомянутого
ранее вида. Эти выражения могут быть представлены в алгебраическом
или интегральном виде, в любой другой стандартной форме, где встре-
чаются алгебраические операции, интегрирование или дифференцирова-
ние. Вероятностные модели — это такие модели, которые также вы-
ражаются в форме уравнений и неравенств, но имеют вероятностный
смысл, например, в них может идти речь о математических ожиданиях.
В связи с тем, что теория решений, являющаяся ветвью оптимизации,
занимается максимизацией среднего значения полезности, в рамках оп-
тимизации также встречаются вероятностные выражения и ограничения.
Если модель построена и имеется убежденность в ее адекватности
реальной системе, то она используется для решения различных задач —
прогнозирования, выработки простых и сложных решений. Порой мате-
матическим моделям отводят роль универсального средства решения
любых проблем. Рассмотрим возможность применения математических
моделей для решения проблемы выбора в уникальных ситуациях. В фи-
зике математические модели используют для описания основных свойств
объективно существующего мира. В инженерной практике модели ис-
пользуют при проектировании и конструировании сложных объектов. И в
одном, и в другом случае модель является поддающимся эксперимен-
тальной проверке способом описания объективно существующих объек-
тов, явлений. При этом подразумевают отсутствие свободы поведения у
описываемых явлений, поскольку они обусловлены законами природы и
конструкцией объектов. Поэтому основная задача состоит в нахождении
модели, наиболее полно отражающей реальный процесс или объект.
В исследовании операций применяют несколько иной тип моделей с ис-
пользованием общей схемы системного подхода. В качестве вспомога-
тельного средства сравнения вариантов здесь применяют математические
модели, которые описывают, в отличие от физических и инженерных мо-
делей, поведение систем, включающих в себя во многих случаях и кол-
лективы людей. При этом подразумевают, что люди ведут себя рацио-
128
нально, и это поведение может быть адекватно описано. Критерий срав-
нения вариантов (критерий оптимизации) обычно рассматривают как
единственный и очевидный. В данном случае модель отражает уверен-
ность, что данная ситуация определяет именно то, а не другое поведение
людей и что в этом смысле описание приближается к объективному.
Например, в широко известной транспортной задаче отыскивают
такое распределение производимой рядом предприятий продукции между
потребителями, которое минимизирует общие транспортные расходы.
Такая модель достаточно полно отражает объективно существующую ре-
альность, критерий (без учета ряда важных дополнительных факторов,
таких, как надежность поставок) очевиден. Аналогичный вывод можно
сделать и о большинстве экономических задач.
Вместе с тем необходимо отметить, что применимость методов ис-
следования операций определяется возможностью точно найти критерий
(цель), построить формальную модель, выражающую связи между кри-
терием, переменными и существующими ограничениями, получить до-
статочную количественную информацию, позволяющую провести разум-
ное определение параметров. На практике наиболее вероятно выполне-
ние этих условий при решении задач нижних иерархических уровней. Од-
нако очевидные успехи в применении методов исследования операций
породили неоправданное использование подобных моделей в принципи-
ально отличающихся ситуациях, когда вид зависимостей между включен-
ными в формулу переменными объективно не определен и ясно лишь,
что одни из них повышают ценность проекта, а другие снижают ее. В мо-
делях, соответствующих таким ситуациям, отражается лишь субъектив-
ная уверенность, что отбор проектов должен осуществляться на основе
предложенной зависимости. Таким образом, в подобных случаях проек-
тировщик с его свободой в принятии решений выступает неотъемлемой
составляющей рассматриваемой ситуации. Попытка рассмотрения ситуа-
ции выбора, как объективно существующей, исключение проектировщи-
ка, как лица, принимающего решения, из процесса приводят к очевидной
ненадежности результатов при использовании математических моделей.
Таким образом, существуют различные типы проблем. Известна клас-
сификация, согласно которой все проблемы подразделяют на три класса:
1.	Хорошо структуризованные или количественно сформулированные
проблемы, в которых существенные зависимости выяснены настолько
хорошо, что они могут быть выражены в числах или символах, получа-
ющих в конце концов численные оценки.
2.	Неструктуризованные или качественно выраженные проблемы, со-
держащие лишь описание важнейших ресурсов, признаков и характерис-
тик, количественные зависимости между которыми неизвестны.
3.	Слабо структуризованные или смешанные проблемы, которые со-
держат как качественные, так и количественные элементы, причем ка-
чественные, малоизвестные и неопределенные стороны проблем имеют
тенденцию доминировать.
9—1448	129
Эта классификация, естественно, не может считаться окончательной,
но она многое объясняет. В частности, методы исследования операций
нужно использовать для хорошо структуризованных проблем. Это не зна-
чит, что такие проблемы легко решить. Построение математической мо-
дели, отражающей основные черты объекта, так же как и применение
математических методов решения задач, часто встречает значительные
трудности.
Большинство неструктуризованных проблем решают эвристическими
методами, в которых отсутствует какая-либо упорядоченная логическая
процедура отыскания решения, а сам метод целиком зависит от того, кто
решает задачу. Чаще всего это методы интуитивных догадок, основанных
на прошлом опыте. В этом случае человек говорит: «Не знаю как, но я
могу это сделать».
Промежуточное положение между хорошо структуризованными и не-
структуризованными классами занимают слабо структуризованные про-
блемы. К ним относят проблемы, обладающие следующими особеннос-
тями:
•	принимаемые решения относятся к будущему;
•	имеется широкий диапазон вариантов;
•	решения зависят от текущей неполноты технологических дости-
жений;
•	применяемые решения требуют больших вложений ресурсов и со-
держат элементы риска;
•	неполностью определены требования, относящиеся к стоимости и
времени решения проблемы;
•	проблема внутренне сложна вследствие того, что для ее решения
необходимо комбинирование различных ресурсов.
Нетрудно заметить, что эти особенности аналогичны особенностям
проблем выбора в уникальных ситуациях, практически соответствуют по-
ложению, складывающемуся при проектировании карьеров. Таким об-
разом, проблемы, решаемые при проектировании карьеров, могут быть
отнесены к слабо структуризованным. Важнейшая особенность таких
проблем состоит в том, что их модель может быть построена только на
основании дополнительной информации, получаемой от человека, участ-
вующего в решении проблемы. Признание этого обстоятельства имеет
важнейшее значение, и его недооценка может стать причиной неудач в
применении многих «объективных» математических моделей.
Действительно, в последнее время может быть отмечено уменьшение
случаев применения методов исследования операций на практике. В ка-
честве одной из причин здесь, вадимо, выступает трудность построения
надежных моделей. Даже там, где модель надежна, появляется не один
критерий оптимизации, а несколько, компромисс между которыми может
быть определен только человеком. Чаще всего «объективная» модель
оказывается не в состоянии отразить важные качественные аспекты изу-
чаемого явления. Задачи, которые на первый взгляд кажутся классичес-
кими задачами исследования операций, на практике оказываются значи-
ло
тельно сложнее. Даже если известен перечень основных параметров
сложной системы, учет тех или иных взаимосвязей часто зависит от субъ-
ективной точки зрения человека, изучающего эту систему. А наличие
субъективных точек зрения порождает различные модели. Видимо, для
сложных проблем принятия решений такое положение будет сохраняться
и в будущем, несмотря на то, что по мере изучения систем их модели
будут становиться все более точными и возрастет число используемых
объективных математических моделей.
Порой общую схему системного подхода используют для решения
сложных проблем без специальных способов аналитического сравнения
вариантов. Однако для того, чтобы быть эффективным орудием конструк-
тивного решения сложных проблем, она непременно должна применяться
в сочетании с методами сравнения вариантов, которые следует считать
неотъемлемой частью методов проектирования. Необходимо отметить,
что наряду с опасностью недооценки этих методов существует и прямо
противоположная опасность, связанная с их фетишизацией. Нельзя счи-
тать результаты, полученные в результате анализа, «абсолютной» исти-
ной. Никакой метод не определяет окончательного решения, с его по-
мощью проектировщик или лицо, принимающее решение, получает до-
полнительную информацию, позволяющую более глубоко изучить и по-
нять рассматриваемое техническое решение. Само же принятие решения
остается прерогативой человека, который делает свой выбор не только
на основании результатов технико-экономического анализа, но и исходя
из других соображений.
В последнее время интенсивно разрабатывают и успешно применяют
человеко-машинные системы диалогового типа, в которых человек вво-
дит в-ПЭВМ информацию, получает ответ и в ходе таких итераций ищет
наилучшее решение. Полезность таких систем несомненна, так как че-
ловек вводит свои оценки, что фактически представляет собой отход от
построения объективных математических моделей. При надежном харак-
тере модели, с которой обращается проектировщик, такой подход к при-
нятию решений представляется наиболее перспективным.
3.2.2. ОБОСНОВАНИЕ КРИТЕРИЕВ ЭФФЕКТИВНОСТИ
Обоснование критериев эффективности является важнейшей составной
частью выработки решений, поскольку критерии по существу определяют
решение. Анализ структуры системы, в которую в качестве составной
части входит карьер, иерархическая подчиненность задач проектирования
позволяет обоснованно подойти к проблеме декомпозиции этой системы
на подсистемы и составлению последовательности решения и оптимиза-
ции взаимосвязанных задач.
Оптимизация проектных решений должна базироваться на следующих
основных положениях об оптимальности систем.
9*	131
1.	Система должна оптимизироваться в целом, как единый объект с
заданным целевым назначением. В общем случае система, состоящая из
оптимальных элементов (подсистем), не обязательно будет оптимальной.
Это, однако, не означает, что оптимизация по частям вообще не имеет
смысла.
2.	Система должна оптимизироваться по количественно определен-
ному и предпочтительно единственному критерию, отражающему цель
оптимизации. Отсутствие такого критерия свидетельствует о сложности
или невозможности его получения или о недостаточно четком представ-
лении проблемы.
3.	Оптимальность всегда относительна, условна, поскольку система
оптимизируется в условиях количественно определенных ограничений на
оптимизируемые параметры.
В этих условиях весьма важной проблемой является обоснование сис-
темы критериев, позволяющих для каждого рассматриваемого уровня
проектных задач, для каждого элемента подсистемы выбрать такие ха-
рактеристики и параметры, которые обеспечили бы высокую эффектив-
ность системы в целом. При этом необходимо руководствоваться прин-
ципом оптимальности, который гласит: если подсистемы и составляющие
их объекты всех уровней оптимальны по критериям, соответствующим
системам более высокого уровня, то вся система оптимальна.
Это означает, что при применении на разных этапах проектирования
и для отдельных подсистем добывающе-потребляющего комплекса раз-
личных критериев оценки все они должны быть непротиворечивы, отве-
чая общим целям комплекса. Приведем основные правила выбора кри-
териев с учетом особенностей связей между объектами, элементами и
параметрами.
Правило 1. Критерии, используемые в случае оптимизации пара-
метров, элементов и подсистем объекта с фиксированными функциональ-
ными связями, должны являться показателями качества соответствую-
щих систем более высокого уровня.
Правило 2. При оптимизации параметров объектов, имеющих
прямые функциональные связи, необходимо, чтобы эти объекты были
оптимальны по критерию оценки системы, функции которой они выпол-
няют.
Правило 3. При выборе оптимальных параметров объекта, оп-
ределяющих иерархические функциональные связи, в качестве критерия
следует принимать показатель качества системы высшего уровня, огра-
ничивающий рамки влияния этих параметров.
Под функциональными связями здесь понимают такие, которые оп-
ределяют возможность выполнения системой своих функций.
Под параметрами системы понимают независимые переменные и их
численные значения. Синонимом слова «параметр» является слово «ар-
гумент». Характеристики — это переменные и их численные значения,
зависящие от значений параметров. Синонимом слова «характеристика»
является понятие «функция». Отметим, что в иерархических системах
132
понятия «параметр» и «характеристика» имеют относительный характер,
поскольку параметры верхнего уровня при переходе к нижнему уровню
обычно превращаются в характеристики.
В общем случае критерий эффективности представляет собой оцен-
ку качества выполнения системой своих функций. Из определения эф-
фективности решения как соотношения ожидаемого полезного эффекта
(результата) решения и необходимых для этого ресурсов следует, что кри-
терий эффективности, являясь мерилом этого соотношения, должен его
отражать. В приведенном определении полезный эффект представляет
собой не что иное, как степень достижения поставленной цели. Ресурс —
это совокупность элементов потенциала предприятия, которую необхо-
димо создать (либо задалживать), поддерживать и иметь, для того чтобы
оно могло функционировать. В критерии непременно должны содержать-
ся показатели полезного эффекта и затрат ресурсов. Так, обобщающее
условие, заключающееся в том, что предпочтительным является реше-
ние, которое требует наименьших затрат ресурсов, нельзя рассматривать
в качестве критерия эффективности, так как при этом не обусловлива-
ются результаты, достигаемые при наименьших затратах ресурсов. Точно
также недостаточно сказать, что желательно найти решение, дающее наи-
больший полезный эффект. Как правило, всегда существует несколько
вариантов достижения одной и той же цели, и именно с помощью при-
нятого критерия эффективности должен быть выбран предпочтительный
вариант.
В принципе существует две основные возможности представления
критерия эффективности любых решений в области рациональной дея-
тельности, в том числе и при проектировании. При одном подходе можно
предусматривать достижение максимума полезного эффекта при опре-
деленной затрате ресурсов. В такой постановке принцип оптимальности
выражает принцип максимизации эффекта.
При другом подходе оптимальность решения достигают путем мини-
мизации затрат ресурсов с обязательным условием достижения заданного
полезного эффекта (принцип экономии ресурсов). Неправомерно объ-
единять эти подходы в один принцип оптимальности, ставя задачу дости-
жения максимума полезного эффекта при минимуме затрат ресурсов.
Такое требование в корне неверно, содержит в себе противоречие и не
позволяет осуществить выбор решения.
Принципы максимизации эффекта и экономии ресурсов эквивалентны
друг другу в том смысле, что можно выбирать любой из них. Результаты
в обоих случаях должны получаться одинаковыми. Рассматриваемые
принципы являются самыми общими выражениями критериев эффек-
тивности решения. При проектировании они трансформируются в кон-
кретные критерии.
В практике понятие «критерий эффективности» может базироваться
на экономических, финансовых, технических, экологических, социальных
и организационных показателях.
133
Для подавляющего большинства производственных задач основным
является критерий экономической эффективности. Это наиболее
емкий критерий, который охватывает все важнейшие положительные и
отрицательные эффекты оцениваемого решения.
Чисто технические параметры, например, рост производительности
карьера по какому-либо полезному компоненту при разработке место-
рождения сложного состава, повышение скорости процесса или надеж-
ности технологической схемы могут применяться в качестве решающего
критерия лишь в том случае, когда точно известно, что максимальные
значения этих параметров однозначно приносят наибольший экономи-
ческий эффект.
Организационные параметры можно принимать в качестве кри-
териев при решении некоторых задач. Такие параметры трудно опреде-
лить численно или же они слишком узки. Их целесообразно переводить
в экономические оценки.
Технические и организационные показатели всегда являются
более узкими по сравнению с экономическими. Принимать их в качестве
решающих критериев можно лишь при сопоставлении вариантов, близ-
ких друг к другу по экономической эффективности (например, вариантов
приоптимальной зоны, отличающихся по своим экономическим показа-
телям от оптимального не более чем на 5%).
Социальные показатели заслуживают самого пристального вни-
мания, и нередко они играют доминирующую роль. Однако их применение
в качестве решающих критериев встречает серьезные трудности вслед-
ствие недостаточной проработанности содержания таких критериев, спо-
собов количественной оценки, сопоставления их между собой и с эко-
номическими критериями.
Экологические показатели имеют очень важное, постоянно воз-
растающее значение. Это связано с ужесточением экологических требо-
ваний к действующим и проектируемым промышленным объектам, дея-
тельность которых вызывает ухудшение состояния природной среды.
Применение экологических показателей в качестве решающих критериев
достаточно сложно из-за слабой изученности механизмов воздействия
конкретных производственных объектов на природную среду и возника-
ющих при этом неблагоприятных экологических последствий.
Оценки решения по критериям эффективности, основанным на раз-
личных показателях, могут быть (и обычно бывают) разными, а нередко
и противоположными.
Вместе с тем в зависимости от конкретной ситуации сравнительная
значимость отдельных перечисленных критериев может быть различной.
Так, крайне неблагоприятная экологическая ситуация в регионе может
вынудить принять в качестве решающих экологические критерии. Ана-
логичная ситуация может возникнуть и при необходимости создания ус-
ловий для более безопасного труда.
Рассматривая критерии оценки эффективности, нельзя оставить вне
поля зрения следующее важнейшее обстоятельство. Любой производст-
134
венно-хозяйственный объект работает в некотором окружении (внешней
среде). Игнорировать это обстоятельство и оценивать эффективность де-
ятельности предприятия, опираясь на внутрипроизводственные показа-
тели, принципиально неправильно. Оценить, насколько нужна и эффек-
тивна работа предприятия, может только общество, рынок, которые оп-
ределят потребности в выпускаемой им продукции, ее цену, допустимые
уровни воздействия на окружающую природную среду, условия найма
рабочей силы, социальные гарантии и др. Таким образом, правильно оце-
нить эффективность любого производственного объекта или мероприя-
тия можно только, обратившись к характеристикам его взаимодействий
с окружающей внешней средой, включая в это понятие рыночные отно-
шения.
Из этого следует, что правильно измерить эффективность деятель-
ности любого предприятия можно, лишь правильно оценив ресурсы, ко-
торые оно потребляет, изымая их с этой целью у общества, и вновь со-
здает, поставляя их взамен используемых. Оценки любого эффекта всег-
да должны базироваться на совместном учете ресурсов, потребляемых
на входе рассматриваемого процесса и получаемых на его выходе.
Таким образом, деятельность любого предприятия в самом общем
виде сводится к преобразованию одних видов ресурсов в другие. При
этом на входе используют ресурсы, имеющиеся у общества в определен-
ном достатке, что позволяет направить их на получение других видов ре-
сурсов, в которых существует неудовлетворенная общественная потреб-
ность.
На вход любого процесса горного предприятия поступают следующие
ресурсы:
•	производственные — производственные мощности (основные
фонды), сырьевые, материальные и топливно-энергетические;
•	природные — земельный отвод с его биоресурсами и полезными
ископаемыми недр;
•	трудовые — коллектив профессионально обученных работников
необходимой квалификации;
•	научно-технологические — научные знания, воплощенные в ис-
пользуемых на предприятии технологиях.
Для эффективного осуществления любого процесса необходимо на-
личие всей совокупности перечисленных видов ресурсов в установленных
количествах.
Отсутствие, недостаток или избыток отдельных из них резко снижают
эффективность производства либо делают его вообще неосуществимым.
В процессе производства происходит расход и пополнение ресурсов.
Расходуемую часть ресурсов именуют затратами 3. Затраты исчисляют
за определенный отрезок времени — час, смену, сутки, месяц, год. За-
траты, рассчитанные на единицу выпущенной за тот же период продукции,
называют удельными затратами. Затраты также многокомпонентны, как
и ресурсы: различают трудовые, материальные, энергетические и прочие
135
затраты. Как ресурсы, так и затраты исчисляют и в натуральном, и в
денежном измерении. Денежные оценки затрат необходимы, для того
чтобы определить общие затраты предприятия и осуществить расчеты
экономической эффективности.
Рассмотрим различия понятий «ресурсы» и «затраты». Трудовой ре-
сурс предприятия — списочная численность его персонала; трудовые за-
траты предприятия за месяц — это число отработанных коллективом
человеко-смен за тот же период. Установленная мощность входных
трансформаторов карьера — его энергетический ресурс, а количество
израсходованной электроэнергии — это энергозатраты. Стоимость ос-
новных фондов карьера относится к его ресурсным характеристикам, ве-
личина амортизационных отчислений — к затратам.
Ресурсы, получаемые на выходе процесса, образуют его результат R.
Результат, как и затраты, — понятие широкое и многокомпонентное.
Основным результатом любого производства являются выпускаемая про-
дукция или предоставляемые услуги. Такой результат можно охаракте-
ризовать видом (номенклатурой) выпускаемой продукции и услуг, их чис-
лом, качеством и сроками предоставления потребителю. Понятие «ре-
зультат» включает в себя также социальные и экологические последст-
вия, которые могут быть как положительными, так и отрицательными.
Понятие «эффект» Э в самом общем виде всегда характеризуется
определенным соотношением затрат 3 и приносимых ими результатов R,
связанных с осуществлением конкретного решения.
Затраты и результаты можно сопоставить ме>вду собой (при расчетах
показателей эффективности) несколькими способами. Получаемые при
этом показатели имеют не только разное выражение, но и неодинаковый
смысл, характеризуя эффективность с различных сторон.
Применительно к вариантам открытой разработки конкретного мес-
торождения обеспечение «тождества эффектов» является практически
неразрешимой задачей, поскольку каждый вариант чем-то отличается от
другого, и все они, как правило, не удовлетворяют в точности требова-
ниям задания на проектирование карьера. Вследствие указанных причин
более удобно применять, как это и делают на практике в большинстве
случаев, форму критерия эффективности, представляющую собой отно-
шение затрат к полезному эффекту или, наоборот, полезного эффекта к
затратам. В первом случае это отношение минимизируют, во втором —
максимизируют.
Так, показатель вида R/3 характеризует результат, получаемый с еди-
ницы затрат. Максимально возможное значение этого показателя соот-
ветствует наивысшей эффективности.
Показатель 3/R соответствует удельным затратам, приходящимся на
единицу достигаемого результата. Наивыгоднейшим является решение,
при котором значение удельных затрат минимальное.
Показатель вида R — 3 характеризует абсолютное превышение ре-
зультатов над затратами. Эту величину чаще всего и именуют собственно
136
эффектом (или абсолютным эффектом) производства и обозначают
через Э. При расчетах этого показателя результаты R и затрат ы 3 должны
быть выражены в стоимостных единицах измерения (для предшество-
вавших двух видов показателей это было необязательно).
Показатель в виде отношения эффекта R — 3 к затратам 3, т.е.
(R — 3)/3, характеризует эффект, получаемый с единицы затрат, т.е. от-
носительную величину эффекта.
Показатель в виде отношения эффекта R — 3 к результатам R, т.е.
(R — 3)/R, характеризует удельную величину эффекта, приходящуюся
на единицу получаемых результатов. Наивыгоднейшим признают вариант
с наибольшей величиной эффекта.
Возможно применение и других критериев с менее очевидным со-
вместным учетом затрат и результатов. Например, можно отыскать мак-
симум результата R -> max при непревышении некоторого предельно
допустимого значения затрат 3 < Зн д или находить максимум эффекта
(R — 3) -» max также при 3 < 3|1Л.
Возможно также отыскание минимума затрат 3 -» min, необходимых
для достижения некоторого заранее установленного результата /?, при
R > R:v
В трех последних случаях в качестве собственно критерия фигурирует
только один из двух компонентов (R или 3), но другой при этом задают
в виде ограничения.
Приведенные способы «конструирования» показателей (критериев)
эффективности одинаково допустимы, но каждый с разных точек зрения
характеризует многогранное понятие эффективности и позволяет решать
разные задачи. Поэтому оценки одного и того же варианта решения с
помощью перечисленных показателей могут и не совпадать. В каждом
конкретном случае нужно выбирать критерий, наиболее отвечающий
целям решаемой задачи.
Возможность сопоставления затрат с результатами различными спо-
собами является одной из причин многообразия применяемых на прак-
тике экономических критериев эффективности.
Другая причина заключается в том, что в затратах 3 и результатах R
можно учитывать разные производственные показатели. Если под/? под-
разумевать объем выпускаемой продукции, а под 3 — затраты живого
труда, то их отношение R/3 соответствует производительности труда, а
3/R — трудоемкости продукции. Если принять, что 3 — расход матери-
алов, энергии, капитальные вложения либо эксплуатационные затраты,
то 3/R будет характеризовать соответственно материалоемкость, энер-
гоемкость, капиталоемкость либо себестоимость продукции. Если же под
R иметь в виду объем реализованной продукции, а под 3 — эксплуата-
ционные затраты, то R — 3 будет являться прибылью, a (R — 3)/3 —
рентабельностью, исчисляемой по отношению к себестоимости, и т.д.
В зависимости от того, какое содержание вкладывают в понятия «ре-
зультаты» R и «затраты» 3, экономическая «емкость», широта показа-
137
телей эффективности оказывается разной. Чем более емкие показатели
производственного процесса используют для определения эффективнос-
ти, тем значимее, важнее получаемый критерий эффективности.
Одними из основных характеристик объектов и систем является эф-
фективность их функционирования и стоимость создания. Исходя из это-
го, при проектировании стремятся достичь две цели: повышение эффек-
тивности и снижение стоимости, для чего используют метод технико-эко-
номического анализа, основанный на сопоставлении затрат (стоимости)
и эффективности.
Исследование соотношения стоимость — эффективность включает в
себя три основных этапа:
•	построение модели эффективности;
•	построение модели стоимости;
•	синтез оценок стоимости и эффективности.
В качестве условного примера можно рассмотреть задачу по опреде-
лению «насыщения» конкретной технологической схемы карьера или
отдельных производственных процессов технологическим оборудовани-
ем (рис. 3.3). Модель стоимости представляет собой зависимость об-
щих затрат С от числа единиц технологического оборудования N, а мо-
дель эффективности — зависимость какого-либо важного показате-
ля, например производительности Q, от числа единиц технологическо-
го оборудования N. Очевидно, что до какого-то определенного предела
насыщение конкретной технологической схемы будет давать повыше-
ние основных показателей, например производительности, скорости уг-
лубки, надежности, величины эффективного использования оборудова-
ния и т.п.
Однако после достижения этого предела дальнейшее насыщение
схемы оборудованием не будет способствовать росту этих характеристик
илр будет приводить к росту только отдельных из них, что экономически
будет неоправданно. Обе эти
Рис. 3.3. Выработка решения с помощью со-
отношения стоимость-эффективность
модели можно рассматривать
как объективные, так как их
строят на базе фактических дан-
ных — статистического мате-
риала или прогнозных прорабо-
ток. Однако для объединения
выходных параметров этих мо-
делей не существует заданной
зависимости. Поэтому синтез
стоимости и эффективности осу-
ществляют на основании субъ-
ективных суждений проекти-
ровщика, заказчика или иных
директивных указаний, которые
определяют предельные значе-
138
ния стоимости, необходимые значения эффективности иди используют
какие-либо другие соображения, но связанные со стоимостью и эффек-
тивностью.
Основное отличие от типичных моделей исследования операций здесь
проявляется в наличии субъективных суждений при синтезе стоимости
и эффективности. В общем случае при синтезе стоимости и эффектив-
ности можно стремиться к тому, чтобы добиться фиксированной эффек-
тивности при минимально возможной стоимости (при таком подходе вы-
бирают «самую дешевую» альтернативу, обладающую заданной эффек-
тивностью) или максимальной эффективности при фиксированной сто-
имости. Смысл этих подходов заключается в переводе одного из крите-
риев оценки альтернатив в ограничения. Приведенные подходы позво-
ляют понять бессмысленность требований типа «максимум эффектив-
ности при минимуме затрат».
При большой сложности моделей стоимости и эффективности можно
использовать прием разбиения системы на функциональные элементы.
На карьере такое разбиение удобно осуществлять по технологическим
процессам. Качество разрабатываемой системы определяется совокуп-
ностью критериев, характеризующих ее с различных сторон. Каждый
функциональный элемент оценивают по каждому критерию, причем кри-
терий трактуют как вероятность достижения определенного качества. Ес-
тественно, что оценки стоимости и эффективности, относящиеся к бу-
дущим периодам, приводят к одному моменту оценки.
В общем случае процедура решения любых задач состоит из ряда пос-
ледовательных этапов.
На первом этапе, обычно называемом определением, или по-
становкой задачи, формулируют конкретные цели решаемой задачи. Ге-
неральная цель обоснования технических решений всегда одна: отыска-
ние наиболее рационального (оптимального) способа использования
объективно ограниченных ресурсов. Частные конкретизации этой цели
могут быть самыми разнообразными, например:
•	обосновать рациональный режим горных работ;
•	выбрать вид транспорта;
•	выбрать структуру комплексной механизации;
•	определить максимально возможную по горным условиям произ-
водительность карьера и т.д.
Часто создается ложное представление о том, что операция поста-
новки задачи абсолютно очевидна и ее не следует рассматривать в ка-
честве самостоятельного этапа. Однако невнимание к ней, нечеткое или
некорректное определение цели анализа может привести к серьезным
ошибкам.
Второй этап — выбор критерия эффективности или целевой
функции. На этом этапе путем логических рассуждений устанавливают
количественный показатель, характеризующий оптимальность рассмат-
риваемого решения. Выбранный показатель должен позволять соизме-
139
рять результаты, к которым приводит то или иное решение, с соответ-
ствующими затратами. При этом необязательно, как было отмечено
ранее, чтобы и стоимость, и полезный эффект одновременно присутст-
вовали в выбранном показателе. Порой эти категории могут быть вы-
несены в ограничения, которые неразрывно связаны с целевой функцией,
или в какое-либо другое условие. Надо иметь в виду, что фактически
подобная совокупность целевой функции и ограничений является в целом
критерием эффективности.
Необходимо отметить, что на этапе выбора критерия эффективности
требуется определить лишь вид (математическое выражение) целевой
функции и ограничений, помня о том, что их численные значения будут
рассчитываться на последующих этапах анализа.
Третий этап — разработка модели исследования — выполня-
ется в два подэтапа. Вначале составляют логическую (описательную) мо-
дель, а затем на ее основании разрабатывают математическую модель.
Надо иметь в виду, что в общем случае должна быть составлена не одна,
а ряд моделей, так как следует изучить несколько возможных результатов
принимаемых решений и связанных с этими решениями затрат.
Описательная модель оценки полезного эффекта (результатов реше-
ний) призвана отобразить условия будущей деятельности карьера: объем
поставок добываемого сырья потребителям, их требования к качеству и
ритмичности поставок, ограничительные особенности внешних транс-
портных коммуникаций и т.п. Нетрудно заметить глубокое влияние этих
показателей, перечень которых далеко не полон, на основные техничес-
кие характеристики проекта — производительность, режим работы,
средства механизации добычи и переработки извлекаемых полезных ис-
копаемых и т.п.
В описательные модели оценки затрат должны быть внесены усло-
вия, в которых будет строиться и эксплуатироваться карьер. В их числе
следующие: возможности получения энергии, привлечения рабочей силы,
отдаленность от основных транспортных коммуникаций, грузотранспорт-
ная связь с потребителями, необходимость создания или развития соци-
ально-бытовой инфраструктуры, система цен и тарифов и т.д.
На практике описательные модели в качестве самостоятельного раз-
дела могут и не разрабатываться. Однако это не значит, что не требуется
глубокого понимания и достаточно четкого представления перечисленных
и подобных им вопросов.
По описательным моделям составляют математические модели.
Математическое моделирование процессов имеет важное преимуще-
ство перед словесным описанием, поскольку позволяет не только обу-
словить взаимосвязи между элементами и показателями, но и дает воз-
можность оценить эти взаимосвязи количественно. Отметим, что только
в результате разработки математических моделей становится возможным
четко определить перечень исходной информации, необходимой для рас-
четов эффективности решений.
140
Четвертый этап состоит в определении области возможных
технических решений и их характеристик.
Этот этап заключается в разработке нескольких альтернатив исходя
из различных вариантов режима горных работ, производительности и
срока строительства карьера. В этом случае для каждой альтернативы
дают обоснования вскрытия, системы разработки, основных технологи-
ческих решений и устанавливают сопряженные с ними структуру ком-
плексной механизации и элементы системы разработки.
Возможен и другой подход, когда альтернативы задают в неявном виде
путем определения допустимых (граничных) значений элементов. Такое
задание альтернатив в основном определяется особенностями математи-
ческих моделей, а именно — применением для выбора наилучших ре-
шений оптимизационных моделей математического программирования.
При любом способе определения допустимой области поиска на этом
этапе должны быть подготовлены все характеристики решений, необхо-
димые для выполнения расчетов с использованием разработанных мате-
матических моделей. В их число входят как зависимые характеристики,
ради выбора которых и проводят технико-экономический анализ, так и
независимые от решения характеристики, но также влияющие на пока-
затели полезного эффекта и затрат.
Пятый этап предусматривает выбор характеристик окружения.
Эти внешние условия определены описательными моделями, а их харак-
теристики являются, как правило, не зависящими от варианта решения
исходными данными для расчетов по математическим моделям.
Характеристики внешних условий (число потребителей и объем по-
лучаемой ими продукции по видам, абсолютное соответствие внешнего
транспорта потребностям, бесперебойное снабжение карьера электро-
энергией и материалами и т.п.) — всегда величины случайные. Однако
в каждом цикле расчетов их приходится принимать априори однозначно
заданными, так как введение в математическую модель случайных вели-
чин не только усложняет вычислительный алгоритм, но и требует знания
законов их распределения, а эти данные чаще всего неизвестны и их
получение связано со значительными сложностями и объемами работ.
Шестой этап — выполнение необходимых расчетов с исполь-
зованием разработанных математических моделей. Исходными данными
являются подготовленные ранее характеристики альтернативных реше-
ний и внешних условий.
Седьмой этап — выбор оптимального решения и проверка
его на устойчивость и равновесие. Такой выбор осуществляют посред-
ством сопоставления вариантов по критерию эффективности. Оно может
иметь место при определении области возможных технических решений
путем задания альтернатив с последующим расчетом эффективности каж-
дой из них.
При применении математических моделей сравнение вариантов может
предусматриваться самой моделью. При этом результатом будет являться
141
единственное решение, оптимальное по принятому критерию эффектив-
ности.
Полученные на этом этапе решения целесообразно проверить на ус-
тойчивость и равновесие, являющиеся опорными понятиями, на основе
которых проводят анализ системы. Полагают, что система находится в
состоянии устойчивого равновесия, если после незначительного откло-
нения она стремится вернуться в исходное состояние. Система неустой-
чива, если незначительное возмущение влечет за собой все увеличиваю-
щееся ее удаление от исходного состояния.
Хорошо известен пример с шаром, находящимся в состоянии устой-
чивого равновесия, если он помещен в пределах сферического сосуда, и
неустойчивого, когда шар находится на сферическом сосуде.
Вариант развития горных работ, при котором периоды с большим объ-
емом вскрытых запасов чередуются с периодами, когда таких запасов
недостаточно, нежелателен, экономически неэффективен, а часто просто
недопустим. В то же время развитие работ, обеспечивающее постоянное
наличие достаточного количества вскрытых запасов, весьма желательно.
Но экономически неоправданно (даже если позволяют условия залегания
полезного ископаемого) такое «равновесие» между добычными и
вскрышными работами, при котором последние значительно без необ-
ходимости опережают добычные.
Таким образом, необходимо поддерживать динамическое равнове-
сие — определенную «удаленность» вскрышных работ от добычных.
Аналогичный пример может быть приведен и с транспортным обслужи-
ванием забоев.
Проверка на устойчивость должна включать в себя также изучение
влияния характеристик окружения на оптимальные решения. Цель про-
верки состоит в изучении влияния характеристик окружения (внешних
условий) на оптимальные решения. Обычно условно считается, что эти
характеристики заданы, хотя они и являются случайными величинами.
Причем принимаемые значения характеристик внешних условий не всег-
да являются математическими ожиданиями соответствующих случайных
величин, т.е. их средними значениями. В этом случае полученное посред-
ством расчета оптимальное решение будет «оптимальным» только в пре-
делах принятых допущений о факторах, которые не зависят от проекти-
ровщика и вместе с тем это решение определяют. Во всех случаях от
«оптимального» решения лучше отказаться и принять какое-то компро-
миссное, гарантирующее от просчетов в условиях неопределенной ис-
ходной обстановки.
Проверка решения на устойчивость может быть выполнена либо
путем аналитического исследования математических моделей, либо
многократным повторением расчетов на ПЭВМ при систематическом из-
менении характеристик внешних условий. Эти операции достаточно тру-
доемки, поэтому имеется тенденция избегать их, хотя-она может привести
к возникновению в будущем нежелательных последствий, для устранения
которых потребуются крупные капиталовложения.
142
На восьмом, заключительном, этапе осуществляют анализ по-
лученных результатов и выработку рекомендаций. Основное требование,
которому должны удовлетворять результаты решения, — непротиворе-
чивость их логике, здравому смыслу. Если проектировщик затрудняется
объяснить полученное в результате расчетов оптимальное решение, сле-
дует пооперационно разобраться в ходе вычислений и либо понять, по-
чему это решение оказалось именно таким, либо найти ошибку в условиях
и допущениях описательной модели или вычислениях. В случае, когда
дополнительное изучение проблемы не привело к пониманию решения,
необходимо изменить критерий и вновь повторить вычисления и анализ
результатов.
Поучительный пример может возникнуть при анализе проекта нового
карьера, когда не исключается вывод о том, что капиталовложения, не-
обходимые для создания нового карьера, выгоднее направить на рекон-
струкцию одного или нескольких действующих предприятий. Причем
такая реконструкция фактически приводит к повышению эффективности
их работы. Действительно, создание нового предприятия в определенном
смысле эквивалентно снижению потенциала действующих предприятий
из-за уменьшения их финансирования, вызываемого отвлечением средств
на создание новых дополнительных мощностей. Следовательно, анализ
может обогатить проектировщика новой, дополнительной информацией,
подправить интуицию заказчика проекта. Таким образом, каждое реше-
ние должно быть осознано проектировщиком. В этом процессе непре-
менно следует использовать всю доступную информацию, а не только ту,
которая была использована в модели. Объективно это определяется тем,
что любая самая совершенная модель «беднее» реальных процессов и
явлений.
Описанный процесс выработки рекомендаций показан на рис. 3.4.
Нетрудно заметить аналогию с другими приведенными ранее процедура-
ми анализа. На схеме сплошными стрелками показана последователь-
ность этапов, а пунктирными — обратные связи, заключающиеся в про-
верке решений на устойчивость, а также в изменении самого критерия
Рис. 3.4. Блок-схема процесса выработки решений:
/ — постановка задачи; 2 — выбор критерия эффективности; 3 — разработка модели
исследования; 4 — определение области возможных технических решений и их характе-
ристик; 5 — выбор характеристик внешних условий; 6 — выполнение расчетов по модели;
7 — выбор оптимального варианта решения и проверка его на устойчивость; 8 — анализ
полученных результатов и выработка рекомендаций
143
в случае, когда логический анализ выявил несостоятельность полученных
результатов.
В практическом проектировании отдельным этапам уделяют далеко
не одинаковое внимание, так как конкретные задачи в определенной си-
туации более важны и требуют тщательной проработки. При всей при-
влекательности исследования соотношения стоимость — эффективность
не следует переоценивать возможностей этого метода. Прежде всего надо
помнить, что любой метод сравнения альтернатив не универсален и имеет
свою область применения. Проблематично применение этого метода для
решения вопросов стратегического выбора с разнородными критериями.
Во всяком случае надо учитывать наличие значительного числа методов
сравнения многокритериальных альтернатив.
Еще один аспект определения эффективности решений связан с фи-
нансированием проектов.
Возможность финансирования данного проекта определяется его
более высокой эффективностью по сравнению с другими вариантами вло-
жения денежных средств. Инвестор практически всегда имеет достаточ-
ное число вариантов вложения средств в различные проекты и получения
от каждого из них определенного эффекта. Лимитированность самих де-
нежных средств делает очевидным целесообразность финансирования
проекта, приносящего значительный эффект.
Сопоставление расчетных (или фактических) эффектов различных
проектов позволяет определить понятие экономической эффективности
рассматриваемых вариантов. Под экономической эффективностью про-
екта понимают оценку предусмотренного им результата по сравнению с
другими имеющимися альтернативами.
Альтернативный эффект, который можно получить с 1 руб. инвести-
ционных затрат, примем за некоторый эталон, точку отсчета. Такой эталон
должен определять минимально необходимый уровень эффекта инвести-
ций, при недостижении которого проект отвергают как неэффективный.
Приемлемыми, эффективными считают при этом варианты инвестиций
и проекты, эффект осуществления которых превышает этот минимум.
Логика оценок эффективности такова.
Инвестиции в первый проект приносят некоторый эффект (R — 3).
Но одновременно исключается возможность направить рассматриваемую
сумму инвестиций в другие, тоже эффективные проекты и получить со-
ответствующий альтернативный эффект. Оценивая эффективность про-
екта, необходимо учесть оба обстоятельства — и получаемый от него
прямой эффект, и потерянную, упущенную выгоду.
Обозначим упущенную выгоду (/? — 3)уг| через ВГуп, тогда условие
признания варианта эффективным выглядит следующим образом:
R-3> вгуп:
Правая часть приведенного неравенства соответствует эффекту, ко-
торый был бы получен инвестором в случае отказа от данного проекта
и использования затрат 3 для осуществления иных по-своему также вы-
144
годных проектов. Таким образом, любые оцениваемые варианты или
меры могут быть признаны выгодными лишь в случае, если приносимый
ими эффект будет не меньше упущенной выгоды. То же неравенство,
преобразованное к виду
R - 3 - ВДу11 > О,
характеризует чистый эффект, приносимый посредством осуществления
варианта.
Упущенная выгода — категория, близкая по своему смыслу к поня-
тию затрат, что отражает еще одно преобразование того же неравенства:
/? > (3 + ВДу11),
согласно которому для признания варианта эффективным необходимо,
чтобы приносимые им результаты превышали сумму прямых затрат и
упущенной выгоды.
Рассмотренные принципы определения эффективности решений
можно применять при выработке технологических решений на любом
уровне проектирования. Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что оцен-
ку эффективности проектных вариантов решения одной и той же про-
блемы либо разных проектов, осуществляемую на стадии проектирова-
ния, нужно выполнять на основе расчета и анализа значений следующих
экономических показателей:
•	чистого дисконтированного дохода (ЧДД);
•	индекса доходности (ИД);
•	внутренней нормы доходности (ВИД);
•	срока окупаемости инвестиций (Так).
Порядок расчета этих показателей приведен в разд. 4.1.
При выборе критериев эффективности решений всегда надо помнить
о том, что любой выбранный критерий, точнее, выбранные показатели
полезного эффекта и затрат, входящие в состав критерия, являются при-
ближенными. В связи с этим не следует стремиться к разработке «иде-
альных» критериев. Важно, чтобы выбранный критерий был по возмож-
ности простым, наглядным и тесно связанным с управляемымй перемен-
ными, т.е. теми характеристиками решения, которые необходимо выбрать
наилучшим образом по результатам техн и ко-экономического анализа.
Вполне очевидно, что невозможно предложить какие-либо общие пра-
вила выбора критериев на все случаи жизни.
Однако могут быть сформулированы следующие основные требования
к критериям оценки:
•	критерий должен быть измеряемой (счетной) величиной, способ
расчета которой известен;
•	критерий должен учитывать основную цель, ради которой создают
объект (карьер), а также условия и ограничения эксплуатации;
•	критерий должен включать в себя те параметры и характеристики
объекта, влияние которых требуется оценить или которые необходимо
оптимизировать;
10—1448	145
•	необходимо, чтобы на каждом уровне принятия решения (на каждой
стадии проектирования) критерии были непротиворечивыми;
•	желательно, чтобы на всех стадиях проектирования критерий был
единственным. Это требование выражено в виде пожелания, так как
часто бывает трудно отдать предпочтение какому-либо одному (единст-
венному) критерию и хотелось бы знать решения по нескольким воз-
можным критериям. Принятие компромиссного решения в этих случаях
является самостоятельной проблемой.
Важно также знать о наиболее распространенных ошибках, исклю-
чение которых будет способствовать правильному решению проблемы
выбора критерия эффективности. Достаточно широко распространенны-
ми ошибками являются следующие:
•	неверный выбор целевой функции или необоснованное задание ог-
раничений при использовании основных форм критерия эффективности;
•	недооценка абсолютных размеров полезного эффекта и затрат, свя-
занная с выбором критерия в виде удельных показателей;
•	пренебрежение неопределенностью внешних условий и выбор в
связи с этим показателей эффекта и затрат, которые не будут иметь место
во всем диапазоне изменения исходной ситуации;
•	исключение из рассмотрения взаимного влияния решений, рас-
сматриваемых при технико-экономическом анализе, а также последствий
принимаемых решений на исходные условия анализа;
•	неучет временных факторов, приводящий к неправильному выбору
показателей эффекта и затрат;
•	использование критериев, пригодных для решения задач опреде-
ленного класса, при решении задач других классов;
•	недостаточный учет факторов, существенно влияющих на полезный
эффект или затраты.
Как отмечалось ранее, проблема обоснования критериев эффектив-
ности, заключающаяся в установлении признаков, по которым отдают
предпочтение тому или иному решению, весьма сложна, и эта сложность
предопределяется возможностью использования в критериях разнооб-
разных показателей полезного эффекта и затрат. Только для некоторых
видов технических систем достаточно просто можно получить такую оцен-
ку. Так, считается, что экскаватор работает хорошо, если его действия
соответствуют техническим характеристикам. Естественно, показатели
полезного эффекта при этом наивысшие и затраты минимальные.
Для производственных систем проблема получения оценок гораздо
сложнее, и это связано с необходимостью учета большого числа факто-
ров. По существу, подавляющее большинство таких систем — много-
целевые. Это значит, что должна быть получена оценка качества функ-
ционирования системы, направленного на достижение каждой отдельной
цели. Поэтому неизбежно многоцелевая система является и многокри-
териальной. Получить общую, интегральную оценку качества функцио-
нирования таких систем сложно. Дополнительно к этому по ряду пока-
зателей основной эффект, имеющий место в результате действия систе-
146
мы, проявляется за ее пределами. Так, повышение качества добываемых
карьером полезных ископаемых повышает эффективность работы не
только непосредственных потребителей — обогатительных фабрик, но
и предприятий, использующих их продукцию. Выявить и оценить такие
эффекты непросто.
3.2.3. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ
Экономические показатели используют, для того чтобы характеризовать
эффективность производственных, коммерческих и инвестиционных ре-
шений. Эффективность — понятие многогранное, поэтому в хозяйствен-
ной деятельности горных предприятий используют систему понятий и по-
казателей, каждый из которых характеризует одну из сторон производ-
ственного процесса и по-своему необходим для принятия всесторонне
обоснованных решений. Важнейшие из этих понятий следующие: при-
родный и производственный потенциалы, продукция, производительность
труда и трудоемкость, фондоотдача и фондоемкость, себестоимость про-
дукции, прибыль и рентабельность.
ПРИРОДНЫЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПОТЕНЦИАЛЫ
Понятие «потенциал» означает совокупность имеющихся средств, обес-
печивающих деятельность предприятия. В отраслях минерально-сырье-
вого профиля выделяют два слагаемых этого понятия — природный и
производственный потенциалы.
Природный потенциал — совокупность природных минеральных ре-
сурсов, пригодных для эффективного использования человеком. Коли-
чественно он характеризуется объемом минеральных ресурсов (МР), а
с качественной стороны — степенью информированности о МР и уров-
нем их экономической значимости.
Производственный потенциал характеризует систему накопления ре-
сурсов, совместно обеспечивающих выпуск определенных объемов про-
дукции. Он включает в себя мощностную и трудоресурсную составляю-
щие. Его количественные характеристики — показатели производствен-
ной мощности, вложенного капитала, стоимости созданных производст-
венных фондов и численности персонала. Качественной характеристикой
производственного потенциала является его соответствие современному
научно-техническому уровню.
Наличие соответствующего потенциала предприятия — основа его
производственной деятельности. Полнота и эффективность использова-
ния имеющегося у предприятия потенциала определяет результат этой
деятельности.
В процессе проектирования количественно определяют потенциал
предприятия, а также разрабатывают меры по его поддержанию и раз-
10*	147
витию (воспроизводству). В процессе строительства предприятия созда-
ют потенциал, а в процессе эксплуатации его используют, поддерживают
и развивают.
Эффективное использование имеющегося потенциала означает более
полное и комплексное извлечение полезных ископаемых месторождения,
повышение капиталоотдачи и производительности труда. Это достигается
поддержанием баланса и пропорциональности всех взаимодействующих
ресурсов.
Такое соответствие необходимо соблюдать и в количественном, и в
качественном отношениях. Так, звенья механизации нужно комплекто-
вать рекомендованными сочетаниями взаимодействующих машин, соот-
ветствующих друг другу по производительности, геометрическим пара-
метрам и находящихся на одном передовом техническом уровне. Разные
количественные или качественные характеристики отдельных элементов
потенциала, заложенные в проектные решения, неизбежно приведут к
его недоиспользованию в целом в процессе эксплуатации.
Основная задача управления потенциалом в динамике сводится к
своевременному и эффективному его воспроизводству. В процессе функ-
ционирования потенциал изнашивается физически, устаревает морально,
выбывает и требует обновления. Так, при эксплуатации карьера отра-
батывают вскрытые запасы минеральных ресурсов месторождения.
Мощностной потенциал карьера падает по мере отработки запасов от-
дельных горизонтов. Для его воспроизводства выполняют вскрышные ра-
боты и вскрытие новых горизонтов. Воспроизводство изношенного и ус-
таревшего оборудования осуществляют посредством его ремонта и за-
мены. По исчерпании запасов одних месторождений прекращают работу
разрабатывающие их горные предприятия, а поддержание необходимого
уровня добычи определенных полезных ископаемых осуществляют за
счет создания новых горных предприятий на других месторождениях. Эти
замены производят, как правило, с сохранением или приростом объемов
производства (простое и расширенное воспроизводство потенциала).
Простое воспроизводство обеспечивается путем ремонта или замены из-
ношенных объектов новыми. Расширенное воспроизводство потенциала
может происходить посредством простого расширения ресурсов старого
типа или их заменой на новой, технически более совершенной основе.
ПРОДУКЦИЯ
Понятие «продукция» в отраслях минерально-сырьевого комплекса
(МСК) имеет своеобразную специфику. Материальная ее основа в го-
товом виде создана природой, поэтому само понятие «продукция» здесь
несколько условно. Ведь в процессе геолого-разведочных работ место-
рождения не создают, а лишь открывают, описывают и оценивают. В хо-
де разработки месторождения минеральные ресурсы перемещают из
148
мест их залегания в недрах к пунктам отгрузки потребителям, при этом
стремятся улучшить природные качества МР и довести их до уровня тре-
буемых конечных кондиций. Каждый из этих процессов происходит с пос-
ледовательным отбором лучшей части МР.
Продукция отдельных процессов цикла промышленного освоения МР
является промежуточной по отношению к конечной продукции МСК.
Функции отдельных процессов и их «вклад» в формирование конечной
продукции цикла различны.
Содержание понятия «продукция отраслей МСК» существенно изме-
няется от начальных этапов освоения запасов минерального сырья к пос-
ледующим. Функция поисковых работ — отыскание залежей (концент-
раций) полезных ископаемых. Их «продукцией» являются обнаруженные
МР. Функция геологе-разведочных работ — уточнение и описание МР,
а на этой базе — отбор эффективной части запасов. «Продукцией» этих
работ является перевод МР в более высокие классы надежности, раз-
веданности и эффективности, т.е. повышение степени их готовности к
дальнейшему промышленному освоению. Этап строительства горного
предприятия имеет целью создание производственного мощностного по-
тенциала и инфраструктуры. Продукция этого этапа — введенные мощ-
ности. Функцией построенного, действующего карьера является извле-
чение запасов из недр. Соответственно, их продукция характеризуется
количеством и качеством добытого сырья, которое может быть представ-
лено исходным сырьем (т.е. рудой в массиве), сырой рудой (т.е. рудой,
подаваемой на обогатительную фабрику), концентратом (т.е. продуктом
обогащения сырой руды), конечным продуктом, получаемым в результате
обработки концентрата (в черной металлургии — агломерат, окатыши),
и т.д. Функция обогащения и переработки состоит в повышении качества
добытого сырья, их продукция — полученные продукты переработки.
Пройдя весь цикл технологических процессов, МР преобразуются в
конечную продукцию МСК, претерпев по пути различные преобразова-
ния. Конечной продукцией МСК считают продукт той стадии переделов
добытого сырья, при которой сырье, имевшее вначале весьма разное ис-
ходное природное качество, приобретает единые качественные характе-
ристики. Для рудного сырья — это выплавленный первичный металл,
для угля — выработанная при его сжигании энергия и т.п. Количество
конечной продукции МСК всегда меньше того исходного количества МР
в недрах, которое пришлось для этого использовать. Разница уходит в
потери, которые имеют место во всех процессах промышленного освое-
ния МР. Качество минерального сырья также снижается в процессе из-
влечения полезного ископаемого из недр в результате разубоживания.
Порядок расчета этих показателей приведен в подразд. 4.2.6.
При проведении расчетов параметров открытого способа разработки
месторождений, выборе критериев эффективности и проектировании ка-
рьеров, а также на действующих предприятиях ряда отраслей МСК учет
продукции ведут параллельно в единицах измерения продукции данного
процесса и в единицах измерения будущей конечной продукции. Так, про-
149
дукцию предприятий, добывающих руду, измеряют в «тоннах добытой
руды» и в «тоннах содержащегося в ней металла». Первый из этих двух
показателей лучше скоррелирован с действительными объемами работ
и затратами предприятия, второй — с ценностью его продукции.
Такой порядок расчетов целесообразно применять при проектирова-
нии карьеров всех горно-добывающих отраслей.
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРУДА И ТРУДОЕМКОСТЬ
Производительность труда — один из важных показателей эффектив-
ности производства. Он непосредственно отражает степень «отдачи»
труда, вложенного в производство продукта.
Само понятие «вложенный труд» можно трактовать по-разному. При-
меняемый на практике и в официальной статистике показатель произво-
дительности труда существенно отличается от теоретического. Это от-
личие заключается в том, что при расчете теоретического показателя
производительности общественного труда результат общественного про-
изводства сопоставляют с полными затратами труда обществом, которые
складываются из: затрат живого труда ЖТ на данном предприятии; пред-
шествовавших затрат труда, ранее осуществленных на предприятиях, по-
ставляющих карьеру материалы, энергию, оборудование и пр., они могут
быть представлены либо как затраты труда прошлого, овеществленного,
либо как затраты живого труда, но только осуществленного на других
предприятиях и раньше по времени. По отношению к рассматриваемому
предприятию они выглядят как затраты труда овеществленного, а не жи-
вого.
На практике под производительностью труда понимают производи-
тельность именно живого труда («выработка»). Такая трактовка отли-
чается от рассмотренной тем, что в состав учитываемых затрат включают
только живой труд работников непосредственно рассматриваемого пред-
приятия:
ПТ = Q/ЖТ.
Выпуск продукции Q (валовой, товарной и реализованной) выражают
в натуральных показателях (т, м3, м и т.п.) или денежных единицах из-
мерения.
Затраты живого труда ЖТ исчисляют в отработанных человеко-сменах
или человеко-часах; в этом случае речь идет о сменной или часовой про-
изводительности труда. Часто рассчитывают среднемесячную произво-
дительность труда посредством деления месячных объемов добычи пред-
приятия на среднесписочную численность персонала предприятия в дан-
ном месяце. Любой из этих показателей можно рассчитать по каждому
отдельному работнику предприятия, в среднем по группе работников оп-
ределенной профессии, по всем работникам участка, предприятия в
целом либо по группе предприятий объединения или по отрасли.
150
Среднемесячная производительность труда рабочего по добыче угля
на угольных шахтах не превышает 50 т/чел., а на разрезах — значи-
тельно выше — 175 т/чел.
Примененные термины «валовая» и «товарная продукция» тракту-
ются следующим образом.
Валовая продукция — показатель, характеризующий, как правило,
в денежном выражении общий объем произведенной продукции отдель-
ными предприятиями, объединениями и отраслями.
В стоимость валовой продукции горных предприятий, производимой
за определенный календарный период, включают:
•	стоимость готовой продукции, отвечающей установленным техни-
ческим условиям, стандартам и произведенной за рассматриваемый пе-
риод времени в основных, вспомогательных и других участках и цехах
предприятия;
•	стоимость полуфабрикатов собственного изготовления;
•	стоимость услуг промышленного характера;
•	изменение стоимости остатков незавершенного производства.
Объем валовой продукции
Q^^Z/e + Q^ + y + AQ,,.,,,
где QBT — объем добычи полезного ископаемого в единицу времени, т;
Z4 — сопоставимая цена 1 т конкретного полезного ископаемого, руб.;
фп.ф — стоимость произведенных полуфабрикатов в единицу времени,
руб.; У — стоимость услуг в единицу времени, руб.; AQ„ „ — изменение
стоимости остатков незавершенного производства (при увеличении —
со знаком плюс, при уменьшении — со знаком минус) в единицу времени,
руб.
По показателю валовой продукции можно сопоставить уровни выпус-
ка продукции за различные календарные периоды и определить тенденции
изменения объема производства.
Товарная продукция — это продукция, отвечающая требованиям
технических условий и стандартов, полученная в результате производст-
венной деятельности предприятия и предназначенная для реализации по-
требителям. Она включает в себя стоимость готовой продукции, произ-
веденной предприятием за определенный период, за исключением стои-
мости продукции, потребленной предприятием на производственные по-
требности, и стоимость услуг промышленного характера.
В отличие от валовой товарная продукция не учитывает изменения
стоимости остатков незавершенного производства.
Объем товарной продукции определяют в действующих оптовых
ценах:
<?т = (?Т.Л + (?п.ф + У,
где QTT — объем добычи, предназначенный для реализации сторонним
организациям, в единицу времени, т; Ц — цена за 1 т, руб.; ф„ф — сто-
151
имость полуфабрикатов, подлежащих реализации на сторону в единицу
времени, руб.
Показатель, обратный производительности труда, называют трудо-
емкостью. Он выражается формулой
ТЕ = \/ПТ = ЖТ/Q.
Трудоемкость является одним из частных показателей ресурсоемкости
производства. Он отражает затраты живого труда, выраженных в чел.-
сменах или чел.-ч, на выпуск предприятием каждой единицы производи-
мой продукции.
Производительность труда и трудоемкость имеют важное значение.
Ими в определенной степени можно оценивать эффективность тех или
иных проектных решений. Эти показатели легко использовать во всякого
рода сопоставлениях и в перспективном анализе, так как для этого не
надо прибегать к трудновыполнимым расчетам стоимостных показателей
цен, прибыли и пр.
Вместе с тем, производительность труда не может использоваться в
качестве конечного критерия эффективности производства, так как для
этих целей он слишком узок. Это объясняется тем, что:
•	во-первых, объем продукции, используемый для расчета ПТ, не
отражает качества и экологических последствий выпуска этой продукции;
•	во-вторых, при расчете ПТ учитывают затраты живого труда на
производство продукции одного предприятия, при этом в нем не учиты-
вают аналогичные затраты на предприятиях — поставщиках машин, ма-
териалов и энергии;
•	в-третьих, ПТ не учитывает всех затрат живого труда на данном-
предприятии, так как из расчетов исключают численность персонала не-
промышленной группы.
ОСНОВНЫЕ ФОНДЫ И ОБОРОТНЫЙ КАПИТАЛ ПРЕДПРИЯТИЯ
Производственные фонды предприятия являются материальным вопло-
щением капитала, вложенного в его создание. Этот капитал направляют
на различные цели и вкладывают в разные объекты. Все множество этих
целей и объектов разделяют на две большие группы: основные фонды и
оборотные средства предприятия. Соответственно используют понятия
основного и оборотного капиталов предприятия.
Основные фонды. К таким фондам предприятия относят здания и со-
оружения, земельные участки, оборудование и прочие объекты с дли-
тельным сроком службы, измеряемым годами. Термины «основной ка-
питал» и «основные фонды» в отечественной литературе не имеют прин-
ципиальных смысловых отличий. Чаще всего термин «капитал» упот-
ребляют при рассмотрении финансовых аспектов проблемы, а понятие
«основные фонды» используют при анализе производственной деятель-
ности действующих предприятий.
152
Главное отличие основных фондов от оборотных средств заключается
в том, что они многократно, в течение длительного времени участвуют
в процессе горного производства, сохраняя при этом свою натуральную
форму, и постепенно, по мере снашивания, переносят свою стоимость
на производимый продукт.
Основные фонды предприятия подразделяют на две группы — про-
изводственные и непроизводственные. Первые непосредственно
связаны с процессами производства продукции. Вторые включают в себя
здания и сооружения жилищно-бытового хозяйства предприятия и со-
циально-бытовой инфраструктуры за его пределами.
Земля — один из основных видов недвижимости. Ранее недвижи-
мостью предприятия считались лишь здания и сооружения. Землю, как
«общенародную» собственность, предприятия получали в бесплатное и
бессрочное пользование. Реально, земля — это, конечно, капитал, а не
просто место, где расположено предприятие. Во всем мире земля имеет
цену, вовлечена в промышленный оборот и приносит прибыль. Вопрос
о правах собственности на землю в российском законодательстве к на-
стоящему времени не решен. Таким образом, предприятия реально мо-
гут получать лишь права на хозяйственное распоряжение, пользова-
ние и долгосрочную аренду земельных участков под горные отводы. Ус-
ловием получения земельного участка является обязательство применять
на нем только экологически безопасные технологии земле- и недрополь-
зования.
По своему материальному составу и выполняемым функциям произ-
водственные основные фонды предприятия делят на девять групп.
1.	Здания. Сюда относят здания шахтной поверхности производствен-
ного назначения, например, электроподстанции, механические мастер-
ские, административно-бытовые комбинаты, компрессорные и т.п.
2.	Сооружения. К этой группе относят инженерно-строительные объ-
екты предприятия — погрузочные бункеры, дороги, эстакады, мосты,
подъездные пути, резервуары, водозаборы и другие горно-технические
сооружения. Однако главным и специфическим для горных предприятий
видом сооружений являются горно-капитальные выработки. Горные вы-
работки любого предприятия относят к двум по-разному учитываемым
и финансируемым типам — горно-капитальные и эксплуатационные.
Горно-капитальные — наиболее дорогостоящие выработки, необходи-
мые для разработки всех запасов карьерного поля в целом или крупных
его участков: вскрывающие стационарные горные выработки (траншеи,
наклонные стволы, рудоспуски и т.п.). Сроки службы этих выработок
могут достигать многих лет. Проведение горно-капитальных выработок
финансируют за счет капиталовложений и включают в себестоимость
продукции через амортизацию.
3.	Передаточные устройства — линии электропередач, кабельные
линии, телефонные и телеграфные сети предприятия, магистральные тру-
бопроводы различного назначения.
153
4.	Машины и оборудование. Эта группа делится на пять подгрупп:
•	силовые машины и оборудование — устройства, вырабатывающие
или преобразующие энергию: генераторы, трансформаторы, компрессо-
ры, паровые котлы и электродвигатели, не агрегированные в единое
целое с рабочими машинами;
•	рабочие машины и оборудование — машины и оборудование в
производственном процессе: экскаваторы, буровые станки, бульдозеры,
скреперы, водоотливные и вентиляционные установки, оборудование для
дробления и обогащения руды и пр.;
•	измерительные и регулирующие приборы и устройства;
•	вычислительная техника;
•	прочие машины и оборудование.
5.	Транспортные средства — локомотивы, вагоны, конвейеры, авто-
мобили и т.п.
6.	Инструменты, используемые при ручном и механизированном
труде.
7.	Производственный инвентарь и принадлежности.
8.	Хозяйственный инвентарь.
9.	Прочие объекты — основные фонды, не вошедшие в первые во-
семь групп, — технические библиотеки, противопожарный инвентарь.
Не включают в состав основных фондов быстроизнашивающиеся объ-
екты со сроком службы менее одного года и малоценные предметы сто-
имостью менее некоторой установленной суммы.
По степени воздействия на количество выпускаемой предприятием
продукции основные фонды подразделяют на активные и пассивные. Ак-
тивными считают основные фонды, непосредственно определяющие
производственную мощность предприятия — машины и оборудование,
транспортные средства и инструменты. Остальные объекты относят к
пассивным основным фондам.
В отечественной экономике используют понятия первоначальной,
восстановительной и остаточной стоимостей основных фондов предпри-
ятия.
Под первоначальной подразумевают фактическую стоимость стро-
ительства или приобретения объекта в ценах того года, когда он был
введен в эксплуатацию.
Такая оценка хотя и необходима, но недостаточна, потому что реаль-
ная стоимость любого объекта изменяется со временем по причине фи-
зического износа, морального снашивания (старения) и вследствие ин-
фляционных явлений. Физическому износу подвержен любой объект ос-
новных фондов, будь то машина, здание или горно-капитальная выра-
ботка. Реальная стоимость объекта при этом непрерывно снижается.
Физическое изнашивание объекта при его функционировании и по-
степенное уменьшение его рыночной стоимости именуют амортизацией.
Степень изношенности зависит от времени и условий эксплуатации,
объема выполняемых работ, качества ремонта и др. Точно оценить вли-
154
яние этих факторов на уменьшение стоимости объекта затруднительно,
поэтому, допуская упрощение, полагают, что объекты изнашиваются
пропорционально длительности их эксплуатации. При этом «стоимость
износа» действующего объекта рассчитывают по формуле
! = ^ф
/ пн’
*11
где /ф и /|( — соответственно фактически проработанный (на момент
оценки износа) и полный нормативный срок эксплуатации объекта;
ФШ1 — первоначальная полная стоимость объекта.
Стоимость износа объекта за год лежит в основе расчета годовых
амортизационных отчислений предприятия.
Стоимость действующего объекта за вычетом стоимости износа на-
зывают его остаточной стоимостью Фо„. При проведении капиталь-
ных ремонтов объекта его работоспособность частично восстанавлива-
ется, а остаточная стоимость повышается на величину затраченных на
ремонт средств Зкр. Исходя из этого, остаточную стоимость объекта ос-
новных фондов Фост рассчитывают по выражению
ф = ф — / + э
OCT IU* '	‘-'к.р-
Далее дополнительная потеря первоначальной стоимости объекта
происходит в результате его морального снашивания. Этим термином
обозначают потерю рыночной ценности объекта-долгожителя вследствие
удешевления его производства и появления на рынке новых, технически
более совершенных объектов того же назначения по практически оди-
наковым ценам.
Еще один фактор, который необходимо учитывать при проектирова-
нии, — инфляция. В последние годы этот фактор имеет громадное, все
перекрывающее воздействие на стоимость основных фондов: за несколь-
ко лет она возросла примерно в 10 000 раз. При таких масштабах инфля-
ционных процессов первоначальная стоимость основных фондов пред-
приятия теряет всякий смысл. Величина, показывающая, во сколько обо-
шлось бы создание действующих основных фондов при новых, сегодняш-
них условиях производства, инфляционных затратах и ценах, получила
наименование восстановительной стоимости основных фондов. При
вычете из нее стоимости накопленного к данному моменту износа полу-
чают показатель остаточной восстановительной стоимости. По своему
содержанию он близок к понятию рыночной цены основных фондов.
Восстановительную стоимость рассчитывают укрупненно, по группам
основных фондов путем умножения их первоначальной стоимости на ус-
редненные коэффициенты удорожания в рассматриваемом периоде. Пе-
ресчет стоимости основных фондов имеет смысл только тогда, когда его
проводят одновременно по всем объектам страны, едиными методами и
по единым пересчетным коэффициентам. Частота таких пересчетов зави-
сит от темпов происходящих в экономике страны изменений. Вплоть до
155
начала 90-х годов переоценку основных фондов проводили примерно раз
в десять лет. В условиях происходящей инфляции ее проводят ежегодно.
В течение определенного периода времени неблагоприятные послед-
ствия снашивания объекта компенсируют мероприятиями (профилакти-
ка, ремонт), обеспечивающими поддержание работоспособности объек-
та. Со временем результативность этих мер снижается. Затраты на них
растут, а отдача уменьшается.
Период, в течение которого еще выгодно эксплуатировать объект ос-
новных фондов, определяет срок службы объекта. Следовательно, воз-
никает задача определения оптимального срока службы. Граница этого
срока соответствует моменту, когда замена старого объекта новым обой-
дется дешевле, чем очередной его ремонт и эксплуатация в отремонти-
рованном виде:
ч — ф < 3	4- v
‘-'нов	‘-'рем ° ст»
где 3110в — затраты на приобретение нового объекта; Фр — выручка от
реализации изношенного старого объекта или полученных при его де-
монтаже материалов, лома и т.п.; 3))СМ — затраты на очередной ремонт
объекта; Уст — денежная оценка потерь при эксплуатации старого от-
ремонтированного объекта по сравнению с использованием нового.
Экономически выгодный срок службы объекта зависит от его типа
(вида), конкретных условий эксплуатации, и, строго говоря, в каждом
случае он индивидуален. В целях упрощения расчетов используют нор-
мативные сроки службы, централизованно устанавливаемые на едином
уровне для всех объектов одного вида.
Кроме того, на длительность срока службы производственных объ-
ектов влияет наличие возможностей их замены. Эксплуатация объектов
со значительным превышением экономически обоснованных сроков при-
водит к возрастанию эксплуатационных расходов и, как следствие этого,
к снижению экономической эффективности работы. Следовательно, по
истечении срока службы объекта он должен быть заменен на новый, т.е.
необходимо осуществлять воспроизводство основных фондов предпри-
ятия. Как указывалось ранее, возможны два варианта:
•	простое воспроизводство, когда заменяют старый объект на новый
того же типа;
•	расширенное воспроизводство, когда заменяют старый объект на
новый более совершенного типа и возможно большей производитель-
ности.
Источником финансирования простого воспроизводства основных
фондов предприятия является накапливаемый им амортизационный
фонд, который образуется из амортизационных отчислений, осуществ-
ляемых ежемесячно со стоимости каждого объекта действующих основ-
ных фондов. Размер этих отчислений должен точно соответствовать тем-
пам снашивания каждого объекта. Таким образом, к моменту завершения
срока службы объекта накапливают сумму, равную его первоначальной
156
стоимости. Если считать, что простое воспроизводство объекта проис-
ходит в тех же условиях, в которых его когда-то вводили в эксплуатацию,
то общую сумму отчислений получают равной той, которая необходима
и достаточна для простого воспроизводства объекта и соответственно
всей совокупности основных фондов предприятия. Таким образом можно
рассчитывать полное самофинансирование инвестиционных потребнос-
тей предприятия на простое воспроизводство основных фондов. Предус-
матривать какие-либо дополнительные или внешние источники финан-
сирования при этом нет необходимости.
В условиях инфляции и при создании более дорогих объектов, чем
старые, суммы амортизационных отчислений со старых основных фондов
недостаточны для их простого воспроизводства. В этих случаях, а также
при расширенном воспроизводстве приходится планировать привлечение
дополнительных источников получения необходимых средств. Такими ис-
точниками могут быть часть прибыли предприятия или заем средств в
банках.
Одним из способов получения нового, дорогостоящего оборудования,
который широко распространен за рубежом, является аренда (лизинг)
оборудования.
Сущность лизинга состоит в следующем. Предприятие (арендатор, на-
ниматель), нуждающееся в новом оборудовании или других объектах ос-
новных фондов, обращается к специальной лизинговой фирме (арендо-
дателю) и подписывает с ней договор о том, что арендодатель купит тре-
буемое оборудование за свой счет, для того чтобы тут же сдать его арен-
датору на временное пользование. Лизинговые отношения регулируются
действующим законодательством. Конкретные условия аренды, ее сроки
и графики арендных платежей могут быть разными, но они должны быть
четко оговорены.
Лизинг выгоден для арендатора тем, что позволяет получить дорого-
стоящее оборудование (или другие объекты основных фондов) в рассроч-
ку, не имея крупных денежных средств в момент его приобретения.
Лизинговые платежи арендатора включают в себя:
•	рассредоточиваемую на период лизинга оплату стоимости аренду-
емого оборудования;
•	компенсацию кредитных ассигнований арендодателя, затраченных
им при покупке оборудования у его изготовителя;
•	комиссионное вознаграждение арендодателю «за оказанную услу-
гу »;
•	возврат расходов арендодателя на страхование сдаваемого им в
аренду оборудования и другие затраты, оговоренные договором.
Арендатор обязан застраховать арендованное оборудование, принять
на баланс, проводить необходимые ремонты и обеспечить сохранность:
Договоры лизинга могут заключаться и с иностранными партнерами,
но реально это возможно при условии должного подтверждения плате-
жеспособности арендатора.
157
Способы формирования амортизационных отчислений. На
предприятиях горно-добывающих отраслей в настоящее время применя-
ют следующие способы формирования амортизационных отчислений:
•	по временным нормам;
•	пропорционально интенсивности эксплуатации объекта;
•	по потонным ставкам.
Каждый из этих способов используют применительно к определенной
группе объектов основных фондов.
Временные нормы амортизации Ня. Нормы данного вида устанав-
ливают в процентах годовых амортизационных отчислений к балансовой
стоимости объектов. При расчете норм предполагают, что 1) объект
функционирует в течение нормативного срока своей службы; 2) объект
снашивается равномерно по всем годам этого срока и 3) на момент за-
вершения эксплуатации объект еще обладает некоторой остаточной сто-
имостью, по которой он может быть реализован на рынке. Расчет вы-
полняют по формуле
Ф -Ф
' ir нн
где ФГ||1 — первоначальная (балансовая) стоимость объекта, руб.; Фл —
остаточная рыночная стоимость объекта на момент его ликвидации за
вычетом расходов по самой ликвидации, руб.; Г,, — нормативный срок
службы объекта, годы.
Разработку временных норм амортизации и нормативных сроков
службы ранее осуществляли централизованно и оформляли в виде Сбор-
ников норм амортизации.
Расчеты амортизационных отчислений выполняли по ним ежемесячно
по каждому объекту. Полученные результаты суммировали по всем объ-
ектам основных фондов предприятия.
В зарубежной практике широко применяют методы ускоренного на-
числения амортизации. Идея этих методов заключается в том, что раз-
меры амортизационных отчислений в первые годы эксплуатации объекта
принимают большими, а далее происходит их последовательное сниже-
ние. Данные методы лишь частично связаны с закономерностями физи-
ческого износа объектов. Основная их цель — уменьшить размер «не-
добора» амортизационных отчислений в случае, если из-за каких-то при-
чин объект выбывает раньше, чем предполагали.
Западные фирмы отдают предпочтение методам ускоренного начис-
ления амортизации в связи с тем, что часть денежных поступлений пред-
приятия переводят из статьи «прибыль» в статью «амортизационные от-
числения», не облагаемые налогом.
Нормы, устанавливаемые на единицу вырабатываемой продук-
ции. Данный подход основан на том, что степень снашивания машин и
оборудования ставится в соответствие с интенсивностью их использова-
158
ния, т.е, с фактической нагрузкой (высоконагруженные агрегаты изна-
шиваются быстрее).
При условии, что износ пропорционален нагрузке агрегата, норму
амортизации следует устанавливать постоянной на единицу выпускаемой
продукции. В горно-добывающих отраслях такой порядок существует
лишь для немногих видов оборудования.
Метод потонных ставок. Этот метод используют только на горных
предприятиях и применительно лишь к горно-капитальным выработкам.
Срок службы любой горной выработки сугубо индивидуален и опреде-
ляется в основном длительностью периода отработки запасов, вскрыва-
емых данной выработкой. Срок отработки запасов зависит от множества
факторов: системы разработки, интенсивности работ, конфигурации ка-
рьерного поля и др. Логичным здесь является установление норм амор-
тизации выработок в виде потонных ставок, т.е. в расчете на 1 т добы-
ваемых запасов. В этих целях выделяют три группы горно-капитальных
выработок, применяемых при добыче запасов:
1. Общие вскрывающие выработки, их используют для отработки всех
запасов месторождения.
2. Групповые и отдельные вскрывающие выработки, их используют
для отработки запасов группы уступов или одного уступа.
Потонную ставку получают посредством деления стоимости каждой
выработки на величину извлекаемых при ее использовании запасов. Рас-
четы проводят ежегодно. За стоимость выработки принимают остаточную
стоимость (балансовую за вычетом ранее списанных амортизационных
отчислений). В качестве запасов в данном случае принимают извлекае-
мую их часть (за вычетом эксплуатационных потерь).
Амортизационные отчисления со стоимости каждой такой выработки
определяют путем умножения рассчитанной на данный годпотонной став-
ки на количество добытых в данном месяце полезных ископаемых.
Величину месячных амортизационных отчислений по предприятию
подсчитывают посредством суммирования этих отчислений по всем объ-
ектам основных фондов.
Оборотный капитал. Оборотный капитал предприятия — часть вло-
женного в предприятие капитала, которую целиком потребляют в каждом
производственном цикле, сразу и полностью перенося свою стоимость
на готовую продукцию.
Оборотный капитал горных предприятий непрерывно переходит из
сферы обращения в сферу производства н обратно.
Оборот состоит из трех стадий. Первая стадия происходит в
сфере обращения н связана с затратами оборотного капитала на приоб-
ретение запасов материальных ценностей, необходимых для обеспечения
бесперебойного производственного процесса на предприятии. Вторая
стадия протекает в сфере производства продукции и заключается в
расходовании производственных запасов на ее выпуск. Третья ста-
дия связана с расходами, возникающими в процессе реализации выпу-
щенной продукции.
159
Время, в течение которого оборотные средства последовательно про-
ходят эти стадии, называются периодом оборота. Период оборота из-
меряют в днях. Чем он короче, тем выше эффективность работы пред-
приятия.
В составе оборотных средств учитывают ресурсы материальных и де-
нежных ценностей, которые в процессе деятельности предприятия не-
прерывно расходуются и возмещаются, переходя из материальной формы
в денежную и снова в материальную. К ним относят:
•	хранящиеся на складах предприятия запасы сырья и материалов;
•	не завершенную на данный момент продукцию (полуфабрикаты);
•	продукцию, отгруженную потребителю, но еще не оплаченную им;
•	наличные суммы минимально необходимых денежных средств пред-
приятия на банковских счетах и в кассе и др.
Разные виды оборотных средств обладают неодинаковыми темпами
оборачиваемости. Например, денежные средства могут быть быстро из-
расходованы на приобретение любого товара, оказание услуг и т.п. Не-
сколько большее время требуется для использования денежных средств
предприятия, вложенных в акции других компаний (такое возможно).
Таким образом, денежные средства предприятия относятся к быстро обо-
рачивающимся. Гораздо большее время требуется, для того чтобы пус-
тить в оборот запасы материалов либо продукции на складах.
ФОНДООТДАЧА И ФОНДОЕМКОСТЬ
Фондоотдача и фондоемкость являются главными характеристиками ис-
пользования основных производственных фондов предприятия.
Фондоотдача характеризует количество продукции, выпускаемой на
1 рубль стоимости основных производственных фондов предприятия:
ФО = 9/Ф0С1„
где Q — годовой объем выпускаемой продукции, руб. или натуральные
единицы ее измерения; Ф0С1| — среднегодовая стоимость основных про-
изводственных фондов предприятия, руб.
Обратный по отношению к фондоотдаче показатель именуется фон-
доемкостью. Он отражает величину основных производственных фондов,
задалживаемых на выпуск каждой единицы продукции. Фондоемкость
рассчитывают по формуле
ФЕ = 1,/ФО = O0CH/Q.
Нетрудно видеть, что фондоотдача и производительность труда (фон-
доемкость и трудоемкость) в определенной мере — парные показатели.
Первая из этих пар определяется как «результаты с единицы затрат»
(R/3), вторая — в виде обратной величины (3/R).
При этом под результатом R понимают объем выпускаемой продукции.
Смысл понятия «затраты» в показателях ПТ и ФО различен. Под затра-
тами 3 в первом случае понимают затраты живого труда на предприятии,
160
а во втором случае — стоимость задалживаемых основных фондов. Хотя
нельзя приписывать получение одного и того же результата один раз толь-
ко затратам труда, а другой раз только использованию основных фондов,
результат достигается в итоге их совместного использования. Таким об-
разом, производительность труда и фондоотдача должны использоваться
не изолированно один от другого, а только совместно, дополняя друг
друга.
По своему экономическому содержанию фондоотдача является отлич-
ным показателем полноты использования (загрузки) действующих основ-
ных фондов. Эту сторону понятия «эффективность» она характеризует
достаточно четко. Высокая фондоотдача свидетельствует о том, что про-
изводство развивается интенсивным способом, а ее низкий уровень го-
ворит об экстенсивном развитии.
Однако фондоотдачу нельзя использовать в качестве общего критерия
эффективности по ряду причин.
Так, по критерию «максимальная фондоотдача» не одобрялись бы как
«невыгодные» проекты освоения новой техники, стоимость которой ве-
лика, но окупается снижением эксплуатационных затрат. По показателю
фондоотдачи надо было бы признать «наивыгоднейшим» вариант с при-
менением только ручного труда, который имеет «нулевую» стоимость
основных фондов и, следовательно, характеризуется максимальной фон-
доотдачей.
Далее, значение показателя «фондоотдача» существенно сужено в
связи с тем, что в качестве «фондов» в расчетах участвуют только основ-
ные фонды предприятия, а «отдача» сведена лишь к объему выпускаемой
продукции. В действительности основные фонды — всего лишь один
(хотя и важный) фактор производства, и было бы правильнее соизмерять
отдачу не только с этим фактором производственного процесса, а с их
совокупностью. Понятие «результат» производства в действительности
тоже гораздо многообразнее, чем просто объем продукции. Поэтому
частные сопоставления экономических показателей тоже вполне допус-
тимы, но надо учитывать, что каждый из них освещает отдельный узкий
аспект многогранной проблемы оценки эффективности производства.
Термин «фондоемкость» гораздо точнее, чем «фондоотдача», и отра-
жает действительное экономическое содержание описываемого им по-
нятия. Он является одним из показателей частной ресурсоемкости про-
изводства — таких, как трудо-, материале-, энергоемкость и др. Каждый
из них характеризует свой ракурс задач лучшего использования произ-
водственных ресурсов того или иного вида. Ввод новой техники или другое
техническое мероприятие может увеличить затраты по одному виду ре-
сурсов, но снизить их по другому (например, увеличить фондоемкость
процесса, но обеспечить снижение трудоемкости его выполнения). Ко-
нечную оценку того, насколько эффективна такая техническая мера, дает
только совокупность соответствующих показателей частной ресурсоем-
кости рассматриваемого процесса.
11 — 1448
161
Например, делать вывод о том, что рост количества продукции с 1 руб.
имеющихся основных производственных фондов — это всегда хорошо,
а снижение фондоотдачи — это всегда плохо, потому что на единицу
продукции задалживается больше основных фондов, не следует. В таких
суждениях еще нет окончательной оценки того, эффективно ли вызвав-
шее эти изменения мероприятие, так как остались неучтенными следую-
щие обстоятельства.
Техническое перевооружение и реконструкция действующих горных
предприятий не всегда приводят к увеличению показателя фондоотдачи.
Стоимость новой техники на единицу продукции хотя и выше, но экс-
плуатационные расходы значительно ниже, так что в целом такая техника
эффективнее старой. В таком (довольно типичном) случае падение фон-
доотдачи объективно оправдано и не свидетельствует о неэффективности
приобретения техники.
Фондоотдача в рассматриваемых случаях может возрасти лишь тогда,
когда вводимые технические средства стоят дешевле, чем выбывающие
старые, что бывает крайне редко, или если получаемый прирост продук-
ции обгоняет удорожание стоимости вводимых технических средств.
Снижение фондоотдачи может происходить и по ряду других объек-
тивно необходимых или неизбежных причин. Так, она снижается при уве-
личении затрат на мероприятия по обеспечению безопасности работ.
В этом случае рост фондоемкости — сознательная «плата» за достиже-
ние определенных социальных требований и целей.
Падение фондоотдачи на действующих карьерах во многом связано с
углублением горных работ. Это обстоятельство вызывает необходимость
сооружения новых траншей, перегрузочных пунктов, удлинения трасс
транспортных коммуникаций. Соответственно нарастает и стоимость ос-
новных производственных фондов предприятия.
Что касается объемов добычи полезного ископаемого, то при углуб-
лении горных работ они не только не увеличиваются, но имеют тенденцию
к снижению и требуют дополнительных затрат для поддержания произ-
водительности на запланированном уровне.
Таким образом, общей закономерностью для горных предприятий яв-
ляется, к сожалению, постепенное падение фондоотдачи по мере перехода
на более глубокие горизонты. Перекрыть эту негативную тенденцию
можно только одновременным проведением технических мер, увеличи-
вающих фондоотдачу.
СЕБЕСТОИМОСТЬ ПРОДУКЦИИ
Себестоимость продукции — это показатель, выражающий суммарные
затраты предприятия, связанные с выпуском производимой продукции
либо оказанием услуг. Помимо затрат на производство, себестоимость
включает в себя также и некоторую часть затрат по реализации выпус-
каемой продукции (по определенному их перечню — в той мере, в ко-
162
торой реализация продукции осуществляется самим предприятием). Для
многопрофильных предприятий себестоимость исчисляют по каждому
виду выпускаемой продукции в отдельности.
Себестоимость отдельных видов продукции определяют путем состав-
ления калькуляций, т.е. исчисления в денежной форме затрат на произ-
водство и реализацию единицы продукции или выполнение конкретных
работ и услуг.
Себестоимость калькулируется на единицу продукции и в виде сум-
марных месячных затрат по себестоимости, именуемых иногда эксплуа-
тационными затратами.
На карьерах горно-добывающих отраслей себестоимость рассчиты-
вают в рублях на 1 т добываемой продукции, 1 т металла в руде, 1 т
концентрата (для обогатительных фабрик), 1 м3 вскрыши (по затратам
на проведение собственно вскрышных работ на карьерах). Себестоимость
на единицу каждого из этих видов продукции определяют посредством
деления общей суммы соответствующих затрат на количество произве-
денной в данном периоде продукции.
Себестоимость рассчитывают на месяц, квартал и год.
В зависимости от состава учитываемых в себестоимости затрат раз-
личают участковую себестоимость и себестоимость продукции предпри-
ятия — производственную и полную (коммерческую), включающую в
себя расходы как на производство, так и на реализацию произведенной
продукции.
Помимо общей калькуляции себестоимости продукции горного пред-
приятия, отдельно калькулируется себестоимость по некоторым вспомо-
гательным цехам предприятия: для парокотельной — на 1 т пара; для
компрессорной — на 1 м3 сжатого воздуха; для автотранспорта — на
1 ткм перевезенного груза и т.п. Распределение затрат на услуги этих
цехов внутрипроизводственным и внешним потребителям осуществляют
исходя из количества потребленных единиц этой продукции .и их себе-
стоимости.
Участковую себестоимость рассчитывают по каждому из основ-
ных участков предприятия (вскрышных и добычных) как сумму его пря-
мых и косвенных расходов. Прямые расходы — затраты участка по вы-
пуску его продукции. Косвенные затраты участка — это относимые
на его счет расходы вспомогательных цехов и служб общекарьерного
характера (внутрипроизводственного транспорта, административно-уп-
равленческие и тому подобные расходы). Затраты по этим службам рас-
пределяют в виде «косвенных расходов» между обслуживаемыми основ-
ными участками пропорционально объемам оказываемых услуг.
Аналогичные расчеты осуществляют и на предприятиях, выпускаю-
щих несколько видов разнородной продукции (например, добывающих
не один, а несколько видов или сортов полезных ископаемых). Себе-
стоимость в этом случае рассчитывают по каждому виду продукции в
отдельности и складывают из двух частей: а) прямых затрат на выпуск
п*	163
данной продукции и б) определенной доли затрат общекарьерного ха-
рактера, относимых на данную продукцию (вскрышные, дренажные ра-
боты, водоотлив, содержание общекарьерного управленческого персо-
нала и т.п.).
В связи с тем, что разработка комплексных месторождений, добыча
и переработка минерального сырья сложного состава представляет собой
единый технологический процесс, отнесение общих затрат непосредст-
венно на себестоимость отдельных видов продукции связано с опреде-
ленными трудностями.
Существует несколько разных способов разнесения общекарьерных
затрат между отдельными видами продукции. Они могут быть объединены
в следующие три группы.
/. Способ косвенного распределения затрат. В этом случае об-
щекарьерные затраты распределяют пропорционально долям каждого
вида продукции в общих прямых затратах карьера в целом. При этом
себестоимость каждого из них рассчитывают пропорционально экономи-
ческим или физическим показателям добываемых полезных компонентов.
В полную себестоимость продукции включают сверх рассмотренных
ранее затрат так называемые «внепроизводственные расходы». В их со-
став входят расходы на доставку продукции до станции отправления, от-
числения в специальные внебюджетные фонды и прочие расходы, свя-
занные со сбытом продукции.
Затраты, произведенные предприятием в иностранной валюте и под-
лежащие включению в себестоимость, пересчитывают по курсу Цент-
рального банка РФ на дату совершения операции.
Этот способ применяют, когда при комплексной переработке мине-
рального сырья получают два и более практически равноценных само-
стоятельных продукта. В качестве критерия распределения используют
цены компонентов в сырье и готовых продуктах, цены эквивалентных
заменителей и т.д. В ряде случаев распределение затрат осуществляют
пропорционально массе основной и попутной продукции.
Данный способ наиболее распространен.
2. Способ исключения (отключения) затрат на попутную про-
дукцию. Он состоит в том, что один из продуктов выделяют в качестве
основного, на который относят сумму общих затрат за вычетом стоимости
всех остальных продуктов, по той или иной оценке считающихся попут-
ными.
Этот метод применяют при преобладающей части основного продукта
и небольшой доле попутной продукции.
3. Комбинированный способ. Его сущность заключается в сочетании
перечисленных ранее методов, а также в использовании различных кри-
териев при распределении отдельных групп затрат. Комбинированный
способ применяют в тех случаях, когда при разработке комплексного
месторождения и переработке минерального сырья производят несколько
видов основных и попутных продуктов.
164
Например, при обогащении полиметаллических руд, когда получают
несколько видов концентратов и попутных продуктов, определение се-
бестоимости отдельных видов концентратов и металлов в них осущест-
вляют методом косвенного распределения затрат, оставшихся после ис-
ключения стоимости попутной продукции. В качестве критерия распре-
деления используют стоимость металла в концентратах.
Выбор конкретного метода распределения зависит от характера про-
изводства, его технологии и экономических условий функционирования
предприятия.
Производственная (общекарьерная) себестоимость выражает
сумму всех затрат предприятия, производимых для выпуска продукции.
На карьерах производственная себестоимость включает в себя участ-
ковые себестоимости всех участков, добывающих полезное ископаемое,
и общепроизводственные расходы, учитывающие затраты на ведение под-
готовительных, вскрышных работ, транспорт, водоотлив, вентиляцию,
административно-управленческие расходы и пр.
Если проектируемое мероприятие затрагивает какую-либо опреде-
ленную часть производственного процесса, то затраты рассчитывают
только по тому процессу, где проводят данное мероприятие. В этом слу-
чае наряду с затратами по этому конкретному процессу должны быть
также учтены и косвенные последствия для прочих затрат производства
на предприятии, которые могут возникнуть при реализации данного ме-
роприятия (изменение полных затрат производства в связи с изменением
объема выпуска продукции, ростом производительности труда, увеличе-
нием фондоотдачи и т.п.). В числе текущих затрат по процессу должны
быть учтены также затраты, имеющие место в составе общепроизвод-
ственных расходов (доплаты, премии и начисления к заработной плате
работников, стоимость электроэнергии, расходуемой в этом процессе,
и т.п.), а также услуги, оказываемые другими подразделениями пред-
приятия.
Полная себестоимость включает в себя, помимо производствен-
ных затрат, еще и внепроизводственные маркетинговые расходы и за-
траты по управлению вышестоящих уровней (корпорации), распределяе-
мые по предприятиям.
Итак, в состав себестоимости входит основная часть эксплуатацион-
ных затрат предприятия и не входят в прямом виде инвестиционные за-
траты данного месяца.
В состав себестоимости включают затраты некапитального характера,
связанные с совершенствованием технологии и организации производ-
ства, но не учитывают затраты на более крупную модернизацию и ре-
конструкцию предприятия.
Платежи за предельно допустимые выбросы (сбросы) загрязняющих
веществ в природную среду осуществляют за счет себестоимости про-
дукции, а платежи за их превышение — за счет прибыли, остающейся
в распоряжении природопользователей.
165
Не планируют, но отражают в фактической себестоимости продукции
потери от брака и простоев по внутрипроизводственным причинам, а
также выплаты работникам, высвобождаемым с предприятий в связи с
сокращением численности.
Часть затрат предприятия не включают в состав себестоимости, а воз-
мещают из прибыли, фондов экономического стимулирования и государ-
ственного бюджета.
Себестоимость исчисляют по следующим семи элементам затрат:
•	затраты материальных ресурсов М3;
•	топливные затраты ТЗ;
•	энергетические затраты 33;
•	амортизация основных фондов Л;
•	оплата труда работников (заработная плата) 3/7;
•	отчисления на социальные нужды СН;
•	прочие денежные расходы ПДР.
В общем виде себестоимость с, руб/единица продукции, выражается
формулой
с = (М3 + ТЗ + ЭЗ + А + ЗП + CH + naP)/Q.
Более детально структура затрат по отдельным элементам себестои-
мости следующая.
Затраты материальных ресурсов. Они складываются из денеж-
ных затрат на всевозможные материалы, потребляемые в ходе эксплуа-
тационной деятельности предприятия. Принято выделять материалы сле-
дующих основных групп: сырье, основные материалы и вспомогательные
материалы.
Сырьем называют исходный материал, начальный полуфабрикат, по-
ступающий на предприятие для технологической переработки. Горно-
добывающие предприятия и цеха практически не потребляют сырья на
производство своей продукции. Они сами добывают полезные ископае-
мые из недр и сами же в той или иной мере их перерабатывают. Эти
предприятия, находясь в самом начале промышленной технологичес-
кой цепочки, обеспечивают сырьем ее последующие звенья. Сырьем
обогатительных фабрик служит поступающая на них добытая руда или
уголь.
Основные материалы — это та часть материалов, которая после
всех переработок остается физической основой производимой конечной
продукции предприятия (например, глина для гончарного производства).
Таких материалов горно-добывающие предприятия также практически
не потребляют.
Вспомогательными называют все остальные материалы, которые
не входят в физический состав выпускаемой продукции, но необходимы
для ее производства.
Таким образом, карьеры преимущественно потребляют вспомога-
тельные материалы. Их доля в себестоимости угля составляет 14—28%.
166
По своей природе горно-добывающее производство не является ма-
териалоемким (по промышленности в целом на материалы приходится
около 2/3 всей себестоимости).
Большую часть материалов списывают на себестоимость того месяца,
в котором они были выданы со склада.
Однако значительную часть расходуемых горными предприятиями ма-
териалов составляют так называемые «материалы длительного пользо-
вания». К ним относят секции конвейеров, транспортерную ленту, рель-
сы, гибкий кабель и т.п., расходуемые в порядке замены сношенных на
действующем оборудовании.
Стоимость потребляемых предприятием материалов длительного
пользования относят на себестоимость не того месяца, когда их дейст-
вительно списали на производство, а рассредотачивают на полный нор-
мативный срок их службы помесячно равными долями. Поэтому пере-
численные ранее виды материальных затрат обычно именуют расходами
будущих периодов. Что касается аналогичных видов материалов, которые
используют при проведении горных выработок, финансируемых за счет
капитальных вложений, то их стоимость списывают не на себестоимость,
а на капитальные затраты и рассматривают как объекты основных фон-
дов, подверженных амортизации.
Стоимость материальных ресурсов, отражаемую в себестоимости по
элементу «материальные затраты», определяют исходя из цен их приоб-
ретения. При этом, помимо основной цены, учитывают транспортно-за-
готовительные расходы предприятия, оплаченные другим организациям.
Погрузочно-разгрузочные работы, осуществляемые работниками самого
предприятия, также подлежат учету в себестоимости, но не по элементу
«материалы», а по соответствующим элементам затрат (заработная
плата и т.д.).
Топливные затраты. В себестоимость включают затраты только
на то топливо, которое расходуют иа производственные нужды карьера,
например дизельное топливо для автотранспорта.
Топливо, расходуемое непромышленными подразделениями карьера
(медпункты, жилищно-коммунальное хозяйство и т.п.), списывают по
элементу затрат «прочие денежные расходы».
Энергетические затраты. Горные предприятия расходуют элект-
рическую и в ряде случаев пневматическую энергию. По данному
элементу затрат в себестоимость продукции включают только стои-
мость полученной извне и израсходованной на технологические нужды
энергии.
Стоимость потребляемой энергии, которую вырабатывает само гор-
ное предприятие, не включают в состав затрат по элементу «энергия».
Не входит также в состав затрат по этому элементу и энергия, расхо-
дуемая непромышленными подразделениями карьера (например, энергия
на освещение поселков). Затраты на энергию в обоих случаях попадают
в себестоимость по элементу «прочие денежные расходы».
167
Электроэнергия, расходуемая на технологические нужды горного
предприятия, оплачивается по двуставочному тарифу: за каждый киловатт
установленной энергетической мощности и за каждый киловатт-час из-
расходованной электроэнергии. Расчеты осуществляют раз в месяц по
формуле
с = ю + ы w
ус ус DOT DOT’
где (оус — установленная плата за 1 кВт установленной энергетической
мощности, руб/кВт; U^yc — установленная энергетическая мощность,
кВт; (опот — плата за каждый потребленный киловатт-час активной
электроэнергии, учтенный счетчиком, руб/(кВт-ч); 1Г||0| — количество
электроэнергии, потребленной за месяц, кВт-ч.
Амортизация основных фондов. По этому элементу в себе-
стоимость продукции включают денежную оценку непрерывно происхо-
дящего снашивания объектов основных производственных фондов пред-
приятия.
Амортизационные отчисления производят, начиная с первого числа
месяца, следующего за вводом объекта в эксплуатацию, как по собст-
венным, так и по арендованным основным фондам. Амортизацию не на-
числяют во время проведения реконструкции и технического перевоору-
жения основных фондов с полной их остановкой, а также в случаях кон-
сервации объектов.
При наличии инфляционных процессов выполняют регулярную ин-
дексацию амортизационных отчислений, т.е. их пересчет в сторону уве-
личения пропорционально происходящему удорожанию стоимости основ-
ных фондов каждой группы.
Оплата труда работников (заработная плата). В состав за-
трат на оплату труда работников включают:
•	выплаты заработной платы за фактически выполненную работу в
соответствии с принятыми на предприятии формами и системами оплаты
труда;
•	премии, надбавки к тарифным ставкам и окладам;
•	надбавки, связанные с режимом работы и условиями труда (за ра-
боту'в ночное время, сверхурочную работу, работу в многосменном ре-
жиме, за совмещение профессий, за работу в особо тяжелых и вредных
условиях и т.п.);
•	стоимость бесплатно предоставляемых работникам коммунальных
услуг, питания, компенсации за непредоставление установленного зако-
нодательством бесплатного жилья и пр.;
•	оплату отпусков, льготных часов подростков и т.п.;
•	доплаты за нормативное время передвижения по карьеру до места
работы и обратно;
•	выплаты работникам, высвобождаемым с предприятия в связи с
реорганизацией, сокращением численности и штатов;
•	единовременные вознаграждения за выслугу лет;
168
•	выплаты за работу в районах Крайнего Севера, в пустынных, без-
водных и высокогорных местностях согласно действующему законода-
тельству;
•	оплату труда работников, не состоящих в штате предприятия, за
выполнение ими работ по заключенным трудовым договорам.
Все перечисленные виды оплаты труда касаются только работников,
относящихся к промышленно-производственному персоналу предпри-
ятия. Затраты по оплате труда работников непромышленных хозяйств
(жилищно-коммунальные хозяйства, детские учреждения, клубы и про-
филактории) учитывают по элементу себестоимости «прочие денежные
расходы».
Отчисления на социальные нужды. В состав затрат по этому эле-
менту входят обязательные отчисления (по установленным законодатель-
ством нормам) органам государственного социального страхования, пен-
сионного фонда, государственного фонда занятости и медицинского стра-
хования.
Прочие денежные расходы. Они складываются из многочисленных
затрат, относимых на себестоимость, но не учитываемых в ранее рас-
смотренных ее элементах.
К этим затратам относят следующие:
•	налоги, сборы, платежи, отчисления в страховые фонды и другие
обязательные отчисления, производимые предприятием в соответствии
с установленным законодательством порядком;
•	платежи за предельно допустимые выбросы (сбросы) загрязняю-
щих веществ;
•	затраты на оплату процентов по полученным кредитам;
•	затраты на командировки, подъемные;
•	плату сторонним организациям за пожарную и сторожевую охрану,
подготовку и переподготовку кадров;
•	затраты на организованный набор работников;
•	затраты на гарантийный ремонт и обслуживание;
•	оплату услуг связи, вычислительных центров и банков;
•	плату за аренду отдельных объектов основных фондов;
•	отчисления на содержание военизированных горно-спасательных
частей;
•	расходы по отводу земель, связанных с ведением горных работ,
включая выплаты собственникам за снос садов, домов и сооружений,
попадающих в пределы горного отвода;
•	погашение стоимости вскрышных работ прошлых лет на карьерах
в соответствии с методикой отнесения на себестоимость затрат на
вскрышные работы, принятой в данной отрасли;
•	расходы на содержание учебных пунктов предприятия;
•	оплату правовых, консультационных, информационных, методичес-
ких, аудиторских и других услуг, предоставленных предприятию;
IfiQ
•	пособия в связи с потерей трудоспособности работников из-за про-
изводственных травм;
•	представительские расходы, связанные с коммерческой деятель-
ностью предприятия;
•	расходы на производственно-техническое водоснабжение;
•	расходы по очистке сточных вод и др.
Предприятия, образующие ремонтный фонд для обеспечения в тече-
ние ряда лет равномерного включения затрат на проведение всех видов
ремонта основных производственных фондов в себестоимость продукции,
в элементе «прочие денежные затраты» отражают также отчисления в
этот ремонтный фонд. Если такой ремонтный фонд предприятие не об-
разует, то затраты на проведение всех видов ремонтов включаются в се-
бестоимость по каждому соответствующему элементу затрат (зарплата
ремонтников — в элемент «оплата труда», израсходованные запасные
части — в элемент «материалы» и т.д.).
Себестоимость продукции — один из важнейших показателей, по ко-
торому могут сопоставляться альтернативные варианты решений.
По своему составу это более емкий показатель по сравнению с дру-
гими показателями частной ресурсоемкости (трудоемкость, материало-
и энергоемкость, топливо- и фондоемкость). Каждый из этих показате-
лей, взятый в отдельности, характеризует лишь одну грань многоаспект-
ного понятия «эффективность производства». А себестоимость включает
в себя всю совокупность этих частных показателей. При этом оценку
каждого из компонентов ведут в денежной форме, а не в натуральном
измерении. Это позволяет точнее сравнить значимость отдельных эле-
ментов затрат. Так, затраты живого труда ЖТ отражаются в расчете и
производительности труда, и себестоимости. Однако в расчете произво-
дительности труда их учитывают в своем «натуральном» измерении
(сумма отработанных человеко-смен), что не позволяет оценить квали-
фикационное содержание этих человеко-смен. А в составе себестоимости
затраты живого труда отражаются с учетом различий в заработках от-
дельных профессий и т.д.
В себестоимость входят все затраты живого труда на предприятии,
включая работников непромышленной группы, а в расчетах производи-
тельности труда затраты ЖТ учитывают только по промышленно-произ-
водственной группе работников.
Важнейшее преимущество себестоимости как показателя эффектив-
ности производства состоит в том, что в нем отражены не только затраты
живого труда, но и все другие расходы предприятия, которые можно на-
звать трудом овеществленным. Они составляют большую часть всех за-
трат горного предприятия.
Порой сокращение затрат живого труда достигают посредством про-
ведения столь дорогостоящих мероприятий, что затраты труда овещест-
вленного значительно возрастают. Нередко, превосходя экономию ЖТ,
они становятся невыгодными. В себестоимости отразится подобная си-
туация, а использование производительности труда в качестве показателя
приведет к неправильному выводу.
Однако и себестоимость не является таким результирующим показа-
телем, который исчерпывающе отражает и оценивает все стороны эко-
номической деятельности предприятия. Основной его недостаток заклю-
чается в том, что он не отражает качество выпускаемой продукции. Пло-
хое качество снижает спрос на выпускаемую продукцию и ее цену. Се-
бестоимость может даже снизиться, если «экономить» на затратах по
повышению качества продукции. Таким образом, при выработке рыноч-
ной стратегии предприятия нельзя ориентироваться только на себесто-
имость.
ПРИБЫЛЬ
Основной целью деятельности предприятия является получение при-
были.
Прибыль (убыток) П от реализации продукции (работ, услуг) пред-
приятия определяют как разницу между выручкой В от их реализации
в действующих ценах (без учета налога на добавленную стоимость и
акцизов) и затратами на их производство и реализацию (себестои-
мость) с:
/7 = B-c = ^(q,-c,-)Q,-,
где ц, — цена реализуемой продукции или услуг i-ro вида, руб/единицу
продукции; с, — себестоимость единицы реализуемой продукции или
услуг i-го вида, руб/единицу продукции; Qj — объем реализованной про-
дукции или услуг /-го вида, единица продукции/год.
Прибыль можно выразить различными показателями.
В зависимости от целей анализа используют валовую (полную) или
чистую прибыль, оставляемую в распоряжении предприятия после
изъятия из нее налогов и прочих видов обязательных платежей.
В категории «продукция, работа, услуги» входят основные добывае-
мые карьером полезные ископаемые, побочная продукция (щебень,
песок, глина, мел и др.), эксплуатация автопарка, находящегося на ба-
лансе предприятия, продукция подсобных хозяйств, отпуск другим по-
требителям тепла, энергии, воды и др.
Метод определения выручки от реализации продукции устанавлива-
ется предприятием (организацией) на длительный срок, исходя из условий
хозяйствования и заключаемых договоров.
В состав внереализационных доходов включают;
•	доходы от долевого участия в деятельности других организаций,
дивиденды по акциям и доходы по облигациям и другим ценным бумагам,
принадлежащим организации; -
•	доходы предприятия от сдачи имущества в аренду;
171
•	присужденные или признанные должником штрафы, пени, неус-
тойки и другие санкции за нарушение условий хозяйственных договоров;
•	другие доходы от операций, непосредственно не связанных с про-
изводством и реализацией продукции (работ, услуг).
В состав внереализационных расходов включают:
•	затраты по аннулированным производственным заказам и затраты
на производство, не давшее продукции;
•	затраты на содержание законсервированных производственных
мощностей;
•	присужденные или признанные предприятием штрафы, пени, не-
устойки и другие виды санкций;
•	некомпенсируемые предприятию убытки от стихийных бедствий,
пожаров, аварий и др. (например, уничтожение и порча производственных
запасов, готовых изделий и других материальных ценностей);
•	расходы по оплате отдельных видов налогов и сборов, производи-
мой в соответствии с установленным законодательством.
В формировании показателя прибыли предприятия цены на реали-
зуемую им продукцию и услуги играют одну из важнейших ролей.
В настоящее время осуществляют либерализацию цен на минеральное
сырье (переход на свободные цены, формируемые рынком).
Вместе с тем в специфических условиях горно-добывающих отраслей
полная либерализация цен на выпускаемую ими продукцию трудноосу-
ществима вследствие многих обстоятельств. Известно, что полностью
свободные цены на сырье и вообще на массовую однородную продукцию
практически не существуют в мире.
Как правило, их упорядочивают. Товаропроизводители осуществляют
это регулирование в процессе формирования цены в системе компро-
мисса спрос — предложение, заключая специальные соглашения. Госу-
дарство также может осуществлять регулирование рыночных цен, идя
на определенное, им устанавливаемое снижение свободных цен на то
или иное минеральное сырье. Возникающий недостаток денежных
средств у худшей части предприятий государство компенсирует посред-
ством предоставления им дотаций. Естественно, что размер этих дотаций
сбалансирован с размером произведенного корректирования свободной
цены. Конечно, разница в свободных ценах на сопоставимую по качеству
продукцию существует, но она невелика. А небольшие ее колебания оп-
ределяются географическим положением производителей и, следователь-
но, транспортными тарифами, а также характером сделок (разовые, дол-
говременные, на крупные или мелкие объемы поставок, сезонные и т.п.).
Информация о текущих ценах на современном мировом сырьевом рынке
доступна и отслеживается ежедневно. Это способствует выравниванию
уровня свободных цен и их стабильности.
Можно констатировать, что прибыль в качестве показателя эффек-
тивности производства дает более полную характеристику рыночной эф-
фективности предприятия и выпускаемой им продукции.
172
РЕНТАБЕЛЬНОСТЬ
Рентабельность является производным от прибыли показателем эффек-
тивности производства. Рентабельность исчисляют в виде отношения
прибыли к стоимости тех производственных ресурсов, которые были ис-
пользованы для ее получения, и выражается в процентах.
В зависимости от того, что конкретно подразумевают под величиной
используемых ресурсов, показатель рентабельности может быть рассчи-
тан по-разному. Применяют, в частности, следующие две разновидности
показателя рентабельности.
Рентабельность /ф по отношению к стоимости используемых произ-
водственных фондов предприятия определяют по формуле
ГФ = /7/(Ф0С11 + Фо6) 100,
где П — годовая приоыль предприятия, руб.; Фж„ — среднегодовая сто-
имость основных производственных фондов предприятия, руб.; Ф()6 —
среднегодовая стоимость нормируемых оборотных средств предприятия,
руб.
Рентабельность гс по отношению к себестоимости рассчитывают по
формуле
гс = (П/с) 100,
где с — годовые затраты по себестоимости, руб/год.
Показатель рентабельности является еще более емким в оценке эф-
фективности производства, чем прибыль. По критерию рентабельности
выгоден лишь тот прирост прибыли, который определяет прирост про-
изводственных фондов предприятия.
Например, прибыль предприятия П составляет 400 млн руб., а сто-
имость производственных фондов Ф = 6 млрд руб. По проекту техни-
ческого перевооружения П возрастает до 440 млн руб. при росте Ф до
10 млрд руб. Если судить по показателю прибыли, то перевооружение
представляется выгодным, а по показателю рентабельности — нет, по-
скольку «плата» за достигаемый прирост прибыли оказывается чрезмер-
ной:
г, = 400/6000 • 100 = 6,7%, а г.2 = 440/10 000 • 100 *= 4,4%,
т.е. г2 < г,.
Следует отметить, что для проектов различных карьеров характерен
чрезвычайно большой разброс всех экономических показателей. Это объ-
ясняется объективными различиями природных условий залегания и ка-
чества полезных ископаемых.
Рассмотренные в данном подразделе экономические показатели эф-
фективности позволяют оценить лишь отдельные аспекты сравниваемых
вариантов проектных решений. Общую оценку и сравнение проектов сле-
дует осуществлять по системе более сложных показателей, критериев и
методов оценки, которые подробно рассмотрены в разд. 4.2.
173
3.2.4. ФИНАНСОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРЕДПРИЯТИЯ
В условиях свободного выхода предприятий на рынок капитала важное
значение приобретает анализ их финансового состояния. Он осущест-
вляется на основании системы показателей.
Оценку фактического финансового состояния предприятия осущест-
вляют на основе его бухгалтерского баланса. Баланс содержит два ос-
новных раздела: пассив и актив.
В пассиве баланса показывают источники денежных средств пред-
приятия. Каждому виду источников средств соответствует отдельная ста-
тья. Они могут объединяться в группы по различным признакам. По при-
знаку принадлежности источника средств выделяют статьи, включающие
в себя собственные средства предприятия и заемные средства. По про-
должительности возможного использования их делят на средства дли-
тельного использования и краткосрочного использования.
При одновременном сочетании этих двух признаков статьи пассива
объединяют в группы: краткосрочная задолженность, долгосрочный за-
емный капитал, акционерный капитал и некоторые другие.
Актив баланса отражает структуру средств предприятия, вложен-
ных в те или иные виды имущества и материальные ценности, которые
созданы или приобретены предприятием для осуществления его произ-
водственной и коммерческой деятельности.
Статьи актива баланса группируют по степени их ликвидности и на-
правлениям использования. В зависимости от степени ликвидности сред-
ства предприятия расчленяют на оборотные активы («мобильные сред-
ства») и необоротные активы (или «иммобилизованные средства»).
Оборотные активы предприятия — это сравнительно легко ре-
ализуемые денежные ценности предприятия (наличные деньги в кассе;
ценные бумаги; дебиторская задолженность; имеющиеся на складах пред-
приятия товарно-материальные ценности, включая произведенную, но
еще не реализованную продукцию).
К необоротным активам предприятия относят долгосрочные ин-
вестиции, реальный капитал и нематериальные ценности. В категорию
долгосрочных инвестиций входят денежные займы, вклады и кредиты
предприятия другим организациям, осуществляемые с целью получения
процентов. Реальный капитал предприятия — это его основные фонды
(здания, сооружения, оборудование и пр.). Сюда же причисляют затраты,
вложенные в объекты незавершенного строительства.
Обобщающие показатели финансового состояния предприятия харак-
теризуют его по четырем главным направлениям: 1) ликвидность; 2) ве-
личина привлеченных заемных средств; 3) оборачиваемость капитала и
4) прибыльность.
Для получения соответствующих оценок используют следующие фи-
нансовые показатели:
174
1). Ликвидность оборотных активов. Показатели ликвидности ха-
рактеризуют важнейшую сторону финансового состояния предпри-
ятия — его платежеспособность, т.е. способность к быстрому погаше-
нию своих долгов. Она характеризуется отношением различного рода на-
личных активов предприятия ЛКкр к его краткосрочным денежным обя-
зательствам ОБкр. Одним из часто применяемых в этих целях показателей
является так называемый коэффициент покрытия Л|ЮК, определяемый по
формуле
^ПОК — ЛКк,/ОБкр.
2). Показатели привлечения заемных средств. Хозяйственная дея-
тельность предприятия должна осуществляться в основном за счет само-
финансирования. Однако в случае недостаточности собственных финан-
совых средств могут быть использованы заемные средства. Поэтому важ-
ной характеристикой финансовой устойчивости предприятия является
степень его независимости от внешних заемных источников. Применяют
два вида таких показателей:
а)	коэффициенты соотношения заемных СРЛ и собственных СРс
средств предприятия:
/г.,/с = СР,/СРс или k3/v = CP.J(CP3 + СРс).
Желательно, чтобы сумма заемных средств предприятия была не
более половины всех средств, которыми оно располагает, т.е. чтобы
k3/0 < 0,5 и k3/c < 1,0;
б)	коэффициент долгосрочного привлечения заемных средств, пока-
зывающий долю долгосрочных кредитов и займов Z4 в суммарной вели-
чине собственных и заемных (на длительный срок) средств предприятия:
= Z;/(CPL. + ZJ.
3). Показатели оборачиваемости капитала. Здесь используют целый
ряд показателей, рассчитываемых в виде отношения объема реализации
продукции Qp либо к стоимости активов АК предприятия, либо к стои-
мости его товарно-материальных запасов Стм,, либо к стоимости собст-
венного его капитала Кс и т.д.:
•	коэффициент общей оборачиваемости капитала k0 - Qp/AK;
•	коэффициент оборачиваемости товарно-материальных запасов
&ГМ.З = <?р/Стм .3»
•	коэффициент оборачиваемости собственного капитала kc = Q]t/Kc.
Важную роль в анализе играет оценка доли собственных капиталов
предприятия, не закрепленной в ценностях иммобильного характера, ко-
торые находятся в форме, позволяющей более или менее свободно ма-
неврировать этими средствами. Отношение собственного оборотного ка-
питала Коб к общей сумме собственного капитала Кс именуют коэффи-
циентом маневренности /гМЯ|| и находят по формуле
^ман К<>гА-
175
4). Прибыльность предприятия. Под прибыльностью в данном случае
понимают показатели рентабельности, исчисляемые в таких разновид-
ностях, как отношение валовой Пкяд или чистой Пч прибыли к себесто-
имости реализованной продукции ср либо к собственному капиталу пред-
приятия Кс:
•	рентабельность продукции по валовой прибыли гвал = Па..л/сг\
•	рентабельность продукции по чистой прибыли гчиег = Fljcv;
•	рентабельность собственного капитала rc =
Перечисленные финансовые показатели могут использоваться в про-
цессе проектирования для сравнения различных вариантов. В ходе ана-
лиза финансового состояния предприятия могут быть определены:
•	дееспособность предприятия в отношении ссуд и вероятность воз-
врата им возможных инвестиционных кредитов;
•	способность предприятия получать доход;
•	формы и размеры его активов;
•	состояние экономической конъюнктуры развития.
Особое внимание при таком анализе уделяют характеру изменений
во времени рассматриваемых показателей. В настоящее время не выра-
ботано твердых нормативов, определяющих предельно допустимые зна-
чения рассмотренных ранее показателей. Поэтому обычно их сравнивают
с аналогичными показателями близких по профилю предприятий и про-
ектов, считающихся устойчивыми в финансовом отношении.
3.2.5.	ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ
Технические показатели проектируемого карьера весьма важны и часто
могут быть основными при выборе того или иного варианта.
Следует различать технические показатели эффективности, специ-
фичные для открытых горных работ, и общие, характерные для боль-
шинства инженерных систем.
Показатели первой группы определяют календарный план, вскрытие,
систему разработки, технологию и комплексную механизацию открытых
горных работ. Большинство технических характеристик существенно за-
висит от добываемого полезного ископаемого, района месторождения,
горно-геологических условий и других факторов.
Назовем лишь некоторые показатели этой группы:
•	производительность карьера (по горной массе, вскрыше и полез-
ному ископаемому);
•	различные виды коэффициента вскрыши (средний, текущий, с уче-
том горно-капитальных работ и др.);
•	коэффициент горной массы (отношение объема горной массы к
объему извлекаемого металла);
•	показатели качества полезного ископаемого и его стабильности;
•	уровень потерь и разубоживания полезного ископаемого;
•	площадь земель, нарушаемых горными работами, и др.
176
Подробно эти н другие показатели и принципы определения их раци-
ональных значений рассмотрены в соответствующих разделах.
Для решения частных задач проектирования могут быть также исполь-
зованы показатели, характеризующие эффективность отдельных подсис-
тем карьера. Например, площадь рабочей зоны, количество вскрытых за-
пасов, приведенное расстояние транспортирования, площадь отвалов и др.
Для оценки функционирования карьера как составной части систем
необходимо применять системные показатели, связывающие характерис-
тики систем, составной частью которых является карьер, с его показа-
телями.
К общим показателям инженерных систем относят специальные по-
казатели, характеризующие такие свойства систем, как надежность, ка-
чество работы, совместимость, гибкость (приспособляемость, простота
и безопасность).
Надежность — способность изделия или системы сохранять сово-
купность свойств при определенных условиях эксплуатации — является
важной характеристикой систем. Обеспечение надежности предусматри-
вают на стадии проектирования. При этом решения большинства вопро-
сов лежат в инженерной области. Требованиям безотказной работы
должны удовлетворять как отдельные машины, устройства и схемы, так
и производственные системы и подсистемы. Перерыв в работе тех или
иных технологических линий карьера может привести не только к ухуд-
шению качества добываемых полезных ископаемых или полному прекра-
щению производственного процесса, но и к серьезным сбоям в работе
предприятий — потребителей продукции. К работе отдельных систем ка-
рьеров, таких как взрывные сети, системы водоотлива и др., а также к
надежности работы целых карьеров, связанных жестким ритмом поставок
продукции, должны предъявляться особо высокие требования.
При решении вопросов надежности часто возникают взаимно проти-
воречивые задачи. Выполнение усложненных функций поручают более
сложным машинам и комплексам машин, содержащим большее число
элементов, что приводит к уменьшению надежности их совокупного дей-
ствия. Но в то же время ответственность за выполняемые карьерами
задания требует от них все большей надежности. Разрешение возникаю-
щего противоречия связано с необходимостью тщательного и всесторон-
него исследования проблем повышения надежности элементов и систем:
возможность и целесообразность повышения надежности отдельных эле-
ментов, выбор режимов работы, отыскание целесообразных технологи-
ческих схем, расчет резервирования и оптимальной периодичности про-
филактических работ и др. Повышение надежности связано с определен-
ными материальными затратами и требует систематических поисков.
Отметим, что с точки зрения обеспечения надежности работы карьера
при проектировании следует ориентироваться на наиболее устойчивые в
работе машины и технологические схемы, предусматривать такую взаи-
мосвязь и режимы работы отдельных технологических звеньев, которые
12—1448	177
обеспечивали бы работоспособное состояние предприятия при выходе
из строя отдельных элементов. С учетом изложенного возникает несколь-
ко групп вопросов, относящихся к обеспечению надежности.
Уже на первой стадии, когда еще нет проекта карьера, а имеется только
задание на проектирование, необходимо думать об обеспечении его на-
дежности: какие машины и устройства наилучшим образом подходят к
работе в данных горно-геологических, климатических условиях и с пла-
нируемыми нагрузками; какие схемы наиболее благоприятны, для того
чтобы сохранять устойчивость в возможных неблагоприятных ситуациях;
какие режимы следует выбрать для работы различных видов оборудования
и технологических схем и комплексов; как сохранить работоспособность
при выходе из строя отдельных звеньев и т.п. Отсутствие возможности
предварительного испытания предлагаемых технологических схем и сис-
тем повышает требования к обоснованности принимаемых проектных ре-
шений. При строительстве карьера и вводе его в эксплуатацию должна
быть обеспечена точная реализация проектных решений, включая при-
обретение запланированного количества оборудования принятых моделей.
Никакие временные отступления от проекта недопустимы даже в деталях.
Для периода эксплуатации должны быть разработаны специальные
меры обеспечения надежности, предусматривающие периодичность про-
филактических осмотров, замену отдельных единиц оборудования и т.д.
Характеристики надежности — безотказность, долговечность, ремон-
топригодность и другие — определяются теорией надежности. Как от-
мечалось ранее, они связаны с экономическими показателями. Повыше-
ние надежности изделий и систем, как правило, сопровождается увели-
чением их стоимости. В этом смысле более надежные изделия становятся
более дорогими, чем они невыгодно отличаются от менее надежных, но
зато более дешевых. Однако экономическая эффективность использова-
ния объектов с большей надежностью обычно выше.
Одним из основных методов повышения надежности является резер-
вирование. Оно заключается в том, что к элементу системы присоеди-
няют один или несколько резервных элементов, которые по мере воз-
никновения отказов последовательно вводят в работу на место основного
элемента и выполняют его функции.
В системе могут резервироваться либо отдельные элементы системы,
либо блоки, входящие в систему, либо вся система в целом. Уровень,
на котором осуществляют резервирование системы, называют масшта-
бом резервирования. Чем больше часть системы, резервируемая как еди-
ное целое, тем крупнее масштаб резервирования. Доказано, что любое
укрупнение масштаба резервирования уменьшает надежность системы.
В том случае, когда в системе имеются группы одинаковых элементов,
вместо того, чтобы резервировать каждый элемент в отдельности, можно
объединить все резервные элементы и устроить так называемый сколь-
зящий резерв, который дает большой выигрыш в надежности, так как
объединение резервов всегда увеличивает надежность системы.
178
При рассмотрении систем с резервом не было упомянуто о восста-
новлении отказавших элементов. На практике, однако, обычно осущест-
вляют восстановление вышедших из строя элементов, что увеличивает
надежность системы и срок ее службы.
Положения теории надежности о резервировании элементов при про-
ектировании карьеров необходимо учитывать при выборе системы раз-
работки месторождения, технологии ведения работ и построении струк-
тур механизации.
Качество продукции — объективный показатель, который может
быть измерен в физических единицах. Он связывает производителей и
потребителей продукции. Качество минерального сырья (МС) оцени-
вают тремя группами показателей: процентным содержанием в нем от-
дельных полезных и вредных компонентов, а также некоторыми его тех-
нологическими характеристиками (коксуемость углей, обогатимость руд
и т.п.).
Конечно, можно регистрировать точные численные значения пара-
метров — процентное содержание важнейших компонентов, можно от-
мечать лишь категории (классы), которым принадлежит добываемое по-
лезное ископаемое. Наконец, можно принимать одно из двух решений:
пригодно добытое полезное ископаемое для дальнейшего использования
или нет.
На качество выпускаемой продукции влияют многие факторы. На ка-
рьерах даже две извлеченные из недр друг за другом партии полезного
ископаемого могут резко отличаться по основным показателям, опреде-
ляющим качество, хотя при этом все основные условия технологических
процессов были соблюдены. При нарушении технологической дисципли-
ны качество добываемых полезных ископаемых может резко ухудшиться.
Выпуск недоброкачественной продукции предопределяет возникновение
ущерба двоякого рода. С одной стороны, бесцельно тратят труд и мате-
риалы на выпуск негодной продукции, с другой — использование такой
продукции может быть причиной ущерба вследствие удорожания техно-
логического процесса переработки, аварий и остановок оборудования,
увеличения потерь полезных компонентов, снижения качества готовой
продукции (концентратов и др.).
Следует отметить, что понятие некачественности (дефектности) про-
дукции неразрывно связано с условиями ее использования. Очень часто
дефектность определяют как выход за пределы допусков хотя бы одного
из параметров. Однако такая продукция может вполне удовлетворять
всем требованиям при использовании по другому назначению. Например,
при снижении показателя спекаемости коксующийся уголь может быть
отнесен к другому, более низкому сорту или вообще может быть пере-
веден в группу энергетических углей.
Совместимость с существующими системами — весьма важ-
ный показатель во многих ситуациях. При проектировании карьера долж-
на быть осуществлена углубленная проработка его связей со всеми парт-
12*
179
мерами и обеспечена полная совместимость их взаимных требований.
Здесь может быть также подчеркнута необходимость полной совмести-
мости карьера по отношению к окружающей природной среде. Показа-
тели качества выпускаемой продукции должны строго соответствовать
требованиям потребителей и установленным стандартам. Это позволяет
обеспечить высокую мобильность сбыта продукции при изменении конъ-
юнктуры рынка.
Приспособляемость или гибкость характеризует возможность, с
которой система может изменяться в изменяющихся условиях. Так, для
карьера желательно хотя бы эскизно прорабатывать варианты, позво-
ляющие варьировать производительность, переходить на поставку по-
требителям или на переработку попутно извлекаемых полезных ископа-
емых или сырья пониженных кондиций, развертывать новые машинные
комплексы.
Стойкость против морального старения является важной сис-
темной целью, хотя ее трудно измерить и контролировать. Предупредить
преждевременное моральное старение проектируемого объекта позво-
ляет использование в проекте наиболее общих принципов, инженерных
решений, машин, материалов и систем, соответствующих тенденциям на-
учно-технического прогресса, эффективность и перспективность приме-
нения которых подтверждена практическим применением.
Простота или изящество инженерного решения как системная
цель ни в коем случае не должна оцениваться на основе субъективных
суждений. Единственным критерием оценки простоты и изящества ре-
шения должны выступать такие объективные оценки, как стоимость и
надежность.
Цели во времени охватывают календарные планы строительства и
всего периода эксплуатации карьера. Время является одной из главных
величин в системе ценностей и учитывается при расчете экономических
показателей. Оно зависит также от ряда технических характеристик, на-
пример, чем глубже залегает полезное ископаемое, тем продолжительнее
период строительства.
3.2.6.	ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ
Экологические и социальные показатели эффективности проектных ре-
шений имеют важнейшее значение. Они являются обязательной состав-
ной частью и этапом расчетов общей эффективности проекта.
Проект должен соответствовать установленным социальным и эколо-
гическим нормам и стандартам условий труда и отдыха работников, обес-
печения их продуктами питания, жилой площадью и объектами социаль-
но-бытовой инфраструктуры, сохранения природной среды обитания.
Без оценки экологических и социальных последствий реализации про-
екта он не может быть принят к осуществлению.
180
Таким образом, оценку проектных решений нужно выполнять не толь-
ко по экономическим, но также и по разнообразным экологическим и
социальным эффектам и последствиям.
Затраты на осуществление экологических и социальных мероприятий
в пределах установленных норм их объемов отражаются в проекте от-
дельной строкой и считаются обязательными. Оценку их экономической
эффективности не проводят.
Предусмотренные проектом меры по улучшению социальных условий
сверх установленных нормативов оценивают путем сопоставления соот-
ветствующих денежных затрат и социальных результатов. При этом в
зависимости от конкретного характера социальных мер возможны сле-
дующие случаи:
а)	социальные (экологические) результаты не поддаются строгой ко-
личественной оценке. Меры такого характера не подлежат формализо-
ванной оценке, их оценивают экспертным путем баллами социальной
(экологической) значимости;
б)	получаемые социальные (экологические) результаты, хотя и не под-
даются денежной оценке, но могут быть оценены численно в натураль-
ных (физических) единицах. Сюда относят меры по изменению числа ра-
бочих мест в регионе, улучшению жилищных и культурно-бытовых ус-
ловий работников, изменению условий труда и т.п. Решения о целесо-
образности осуществления таких мер принимают путем сопоставления
денежных затрат и социальных (экологических) результатов, выражен-
ных в натуральных единицах измерения (в рублях на дополнительную
жилую площадь, м2, или в рублях на создание одного дополнительного
рабочего места и т.п.);
в)	получаемые социальные (экологические) результаты поддаются ко-
личественной оценке не только в физических единицах, но и денежных.
В этом случае по каждой из таких мер, предусматриваемых проектом,
дополнительно кп. б) проводят оценку ее экономической эффективности,
определяемую по общим формулам, приведенным в главе 3, где рассчи-
тывается дополнительный эффект R:
R = Я,КОП + ^СОЦ^С.-,'
где /?SK0H — экономический результат рассматриваемой меры, руб.;
И^-оц — социальный (экологический) результат данной меры в физичес-
ких единицах измерения; ЭС1 — оценка данного социального (экологи-
ческого) результата в рублях на физическую единицу его измерения, Эс/,
рассчитывают по специальным методикам в тех случаях, когда такие ме-
тодики разработаны.
По этой формуле, в частности, определяют денежную оценку эколо-
гических последствий реализации проекта, связанных с полнотой (ком-
плексностью) использования природных ресурсов недр: запасов полезных
ископаемых, попутных минеральных компонентов, вторсырья.
Получение положительного экологического или социального эффекта
может входить в состав целей осуществления проекта.
181
Часто те или иные социальные и экологические последствия возни-
кают в качестве «побочных результатов» осуществления проекта. В раз-
ных случаях эти последствия могут быть положительными или отрица-
тельными.
Положительные последствия как бы «суммируются» с ожидаемым
экономическим эффектом проекта, повышая его общую оценку эффек-
тивности. Положительным экологическим эффектом осуществления про-
екта обычно является устранение тех или иных ранее допущенных отри-
цательных воздействий на природную среду.
Отрицательные последствия принимаемых решений могут быть весь-
ма разнообразными как по своему характеру, так и по масштабам. При
разработке месторождений полезных ископаемых подвергают негатив-
ному воздействию недра, земную поверхность, водный и воздушный бас-
сейны, флору и фауну. Важнейшие факторы отрицательного воздействия
открытых горных работ на окружающую природную среду следующие:
1.	Нарушение природного строения земных недр и их обеднение; от-
торжение земель, необходимых для создания карьера, обогатительных и
перерабатывающих фабрик, сооружений промплошадки, отвалов, хвос-
тохранилищ и т.п.
2.	Воздействие на воздушный и водный бассейны из-за выбросов в
атмосферу газов и пыли.
3.	Изменение водного режима местности и подземных вод.
4.	Нарушение природного ландшафта (рельефа местности, типичной
растительности).
Влияние горно-добывающих предприятий на окружающую среду не
ограничивается их собственной деятельностью. Число выбросов увели-
чивают предприятия — потребители минерального сырья, часто нахо-
дящиеся на значительном удалении от разрабатываемых месторождений.
В целом рассмотренные ранее экологические аспекты характеризу-
ются двумя группами показателей:
•	показателями землеемкости и водоемкости горного производства;
•	объемами выбросов вредных веществ в атмосферу и водные бас-
сейны (соблюдение предельно допустимых удельных показателей этих
выбросов).
Прямое отношение к экологической оценке горно-добывающего про-
изводства имеет и проблема рационального использования природных
запасов недр, для чего применяют показатели:
•	полноты извлечения основных и попутных компонентов запасов
месторождения, поля, участка;
•	потерь ископаемого в недрах и отдельно на каждом процессе по-
следующей переработки добытого полезного ископаемого (показатель,
обратный предыдущему);
•	использования побочных продуктов и отходов добывающего и обо-
гатительного производств.
При выработке проектных решений большое внимание должно быть
уделено решению задач социальной направленности. Выделяют две груп-
182
пы социальных характеристик предприятия минерально-сырьевого ком-
плекса.
Первая — относится к собственно производственным процессам:
характеристики (хорошие или плохие) условий труда непосредственно на
рабочих местах и техника безопасности.
Безопасность в проектах карьеров является обязательной, приоритет-
ной самостоятельной целью. Многие предельные значения технологичес-
ких параметров, устройств и систем обусловлены требованиями безопас-
ности. Поэтому в проектах всех без исключения объектов должно быть
заложено неукоснительное соблюдение действующих норм безопасности,
а также включение в состав проектируемого объекта необходимых само-
стоятельных систем обеспечения безопасности и создание предусмотрен-
ных соответствующими нормативами условий работы людей. Требования
безопасности должны быть полностью удовлетворены вне зависимости
от их влияния на технические и экономические показатели проекта.
Вторая — характеризует социально-бытовую инфраструктуру рай-
она, где расположено горное предприятие.
Основными характеристиками социальной обустроенности коллекти-
ва предприятия являются следующие:
•	обеспеченность работников и членов их семей жильем;
	характеристики благоустроенности этого жилья;
•	физическая изношенность жилого фонда;
•	наличие и степень развитости социальной инфраструктуры района
проживания (дороги, транспорт, объекты культуры, медицинского об-
служивания, учебные заведения, детские сады и ясли, культурные и спор-
тивные центры, базы отдыха и т.п.);
•	санитарно-гигиенические условия проживания;
•	надежность системы снабжения населения важнейшими видами
продуктов и другими товарами, а также теплом и энергией.
Характеристиками социальной обустроенности работников горных
предприятий Крайнего Севера являются также климатические характе-
ристики региона и доступность средств транспорта до «материка».
Оценка эффективности различных вариантов проекта должна пол-
ностью учитывать важнейшие экологические и социальные затраты и эф-
фекты, прямо или косвенно порождаемые осуществлением проекта. Это
можно делать следующим образом.
Способ 1. В состав затрат критерия экономической эффективнос-
ти включают затраты экологической и социальной направленности.
Одновременно в результаты, отражаемые тем же критерием, вводят де-
нежную оценку социально-экологических последствий проекта. Общий
результат рассчитывают по формуле
где — экономический результат осуществления программы, руб.;
Ц.., — социально-экологические результаты в натуральных единицах их
183
измерения; рс.3 — денежная оценка соответствующих социально-эколо-
гических результатов, руб. на единицу продукции.
Показатели денежной оценки социально-экологических результатов
рассчитывают по имеющимся специальным методикам. Излагаемый спо-
соб применяют при наличии таких методик.
Способ 2. Из общих затрат, учитываемых критерием экономиче-
ской эффективности, вычитают ту их часть Зс.„ которая непосредственно
направлена на достижение конкретных социальных и экологических
целей. Оставшаяся часть затрат (3 — Зсэ), нацеленная на экономический
результат Р.м, как обычно, с ним и сопоставляется. А каждую выделенную
часть социально-экологических затрат Зс.з сравнивают с соответствую-
щими им специфическими результатами PC1, выраженными каждый в
своих натуральных единицах измерения. В итоге получают раздельные
оценки экономической эффективности одних мер, входящих в состав про-
екта, и социально-экологической достаточности других мер, специально
осуществляемых с этой целью.
Способ 3. В условия задачи вводят специальные требования о не -
превышении (или неснижении) тех или иных социальных и экологических
характеристик проекта по сравнению с заранее установленными норма-
тивами. Другими словами, сущность способа заключается в том, что вна-
чале устанавливают экологические и социальные показатели окруже-
ния (внешней среды), затем определяют аналогичные показатели, кото-
рые позволяют получить альтернативные варианты проектных решений.
К дальнейшей оценке допускают только те из разработанных вариантов,
показатели которых не хуже установленных допустимых предельных зна-
чений.
Это наиболее обоснованный способ.
РАСЧЕТЫ ПЛАТЕЖЕЙ ЗА ПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫМИ РЕСУРСАМИ
Для осуществления добычи полезных ископаемых оформляют лицензию,
в соответствии с которой пользователю предоставляется участок недр в
виде горного отвода. Предварительные границы горного отвода устанав-
ливаются при предоставлении лицензии на пользование недрами, а на
основании выполненного технического проекта, получения на него по-
ложительного заключения государственной экспертизы, согласования с
органами государственного горного надзора и государственными органа-
ми охраны окружающей природной среды определяются уточненные гра-
ницы горного отвода.
Пользование недрами является платным, поэтому при проектирова-
нии должны быть рассчитаны следующие виды платежей:
•	за участие в конкурсе (аукционе) и выдачу лицензий;
•	за пользование недрами;
•	на воспроизводство минерально-сырьевой базы;
184
•	акцизы;
•	налоги и сборы, включая плату за используемые земельные участки;
•	за допустимые выбросы и сбросы загрязняющих веществ, а также
за размещение отходов (в частности, пород вскрыши и шламов обога-
щения).
Плата за лицензию (лицензионный сбор) устанавливается террито-
риальным геологическим комитетом с учетом расходов:
•	на организацию подготовки и проведение конкурсов или аукционов;
•	на оформление и выдачу лицензий;
•	на оплату работы экспертов, привлекаемых для подготовки условий
конкурсов (аукционов), экспертизы поступающих заявок, экспертизы
геолого-экономических, производственно-технических, экологических,
финансовых, юридических и других обоснований условий освоения объ-
екта лицензирования, предлагаемых претендентами;
•	на комплектование пакетов геологической информации для пре-
тендентов (участников конкурсов или аукционов).
Размеры лицензионного сбора устанавливаются индивидуально для
различных регионов.
Платежи за право пользования недрами включают в себя платежи
за право на поиски и оценку месторождений полезных ископаемых, их
разведку, разработку, за право использования отходов горно-добываю-
щих и перерабатывающих производств, а также платежи за право стро-
ительства и эксплуатации подземных сооружений, не связанных с добы-
чей полезных ископаемых.
Платежи за право добычи полезных ископаемых осуществляют в
форме разового, а также последующих регулярных платежей с начала
добычи в течение всего срока действия лицензии.
Стартовые размеры разовых платежей за право добычи по-
лезных ископаемых определяются Комитетом Российской Федерации по
геологии и использованию недр или его территориальными подразделе-
ниями по согласованию с Министерством экономики Российской Феде-
рации. При этом их размеры не должны быть менее 10% регулярного
платежа в расчете на среднегодовую производительность добывающего
предприятия. Окончательная сумма разового платежа определяется по
результатам конкурса или аукциона. Размеры и сроки уплаты разовых
взносов указывают в лицензии.
Размеры регулярных платежей определяются по каждому мес-
торождению с учетом вида полезного ископаемого, количества и качества
запасов, природно-географических, горно-технических условий, состоя-
ния и периода разработки месторождения, оценки риска пользователей
недр и рентабельности разработки месторождения и устанавливаются по
результатам конкурсов или аукционов органами, предоставляющими ли-
цензию.
К минеральному сырью, по которому рассчитывают платежи, отно-
сятся все виды полезных ископаемых из запасов месторождения в пре-
185
делах горного отвода, указанных в лицензии, включая наряду с основными
полезными ископаемыми попутные компоненты, которые учтены Госу-
дарственным балансом полезных ископаемых и указаны в лицензии, при
наличии в нашей стране промышленной технологии их извлечения, а для
иностранных участников — при наличии у них подобной технологии их
извлечения.
В случае, когда предусматривается неизвлечение или частичное из-
влечение из основного полезного ископаемого части попутных полезных
компонентов, указанных в лицензии, и направление добытого минераль-
ного сырья на дальнейшую переработку другим самостоятельным пред-
приятиям, которые реализуют извлеченные при переделе попутные ком-
поненты, недропользователи могут включать дополнительно в отпускную
цену минерального сырья, направленного на переработку, затраты, рав-
Таблица 3.1
Предельные уровни регулярных платежей за право добычи полезных ископаемых
Полезное ископаемое	Уровни платежей, % стоимости добытого мине- рального сырья
Уголь, горючие сланцы и торф	3-6
Черные металлы (железо, марганец, хром и ванадий)	1-5
Цветные и редкие металлы (медь, свинец, цинк, олово, никель, кобальт, молибден, ртуть, сурьма, висмут, кадмий, алюминий, стронций, титан, цирконий, литий, вольфрам, тантал, ниобий и др.)	2-6
Рассеянные элементы	4-6
Благородные металлы (золото, платиноиды и серебро)	4-10
Алмазы и драгоценные камни	4-8
Цветные камни (самоцветы) и пьезооптнческое сырье	4-6
Радиоактивное сырье	2-6
Горно-химическое сырье (апатит, фосфорит, поваренная, калийные, магниевые каменные и борные соли, сульфат натрия, сера самородная и сера в нефтяных, газовых, серио-колчедаиных и комплексных рудных месторождениях, барит, карбонатное сырье для химической промыш- ленности, йод, бром, рассолы и др.), термальные воды	1-5
Горно-рудное и нерудное сырье для металлургии (асбест хризотиловый и для специзделий, графит, магнезит, брусит, дуниты, доломиты, флю- совые известняки, глины бентонитовые, формовочные, тугоплавкие и огнеупорные, каолины, кварц и кварциты, кварцевое, кварц-полево- шпатовое, кремнистое н стекольное сырье, тальк, тальковый камень и пирофиллит, горный хрусталь, кварцдля плавки, цеолиты, плавиковый шпат, слюда, мусковит, флогопит и вермикулит, асфальтиты, битумы и битуминозные породы, озокерит, минеральные краски, абразивы и др.)	2-5
Подземные пресные воды	2-8
Нерудные строительные материалы (цементное сырье, гипс и ангидрит, мел, камни облицовочные, пильные, бутовые и на щебень, пески стро- ительные, песчано-гравнйная смесь, галька, гравий, перлитовое и ке- рамзитовое сырье, глины кирпичные и др.)	2-4
186
ные платежам недропользователя за право добычи неизвлеченных по-
путных компонентов, исходя из расчета среднеотраслевой стоимости из
реализации.
При планировании получения товарной продукции более высокой сте-
пени технологического передела минерального сырья (концентраты, ока-
тыши, металлы и т.д.) размер платежей корректируют посредством по-
нижающего коэффициента, определяемого как отношение себестоимос-
ти добытых полезных ископаемых к себестоимости реализованных про-
дуктов их передела. К себестоимости добытых полезных ископаемых от-
носят все затраты по их добыче, транспортированию и первичной пере-
работке.
Регулярные платежи рассчитывают как долю от стоимости добытого
минерального сырья с учетом погашаемых в недрах запасов полезных
ископаемых и включают в себестоимость его добычи. Количество пога-
шенных в недрах запасов полезных ископаемых определяют как сумму
добытых (извлеченных из недр) и потерянных в недрах. В расчет плате-
жей за право добычи полезного ископаемого горно-добывающими пред-
приятиями входит объем добычи полезного ископаемого и потерь при
добыче.
Размеры регулярных платежей за право добычи полезных ископаемых
рассчитывают в диапазоне установленных предельных уровней регуляр-
ных платежей (табл. 3.1).
Помимо платежей за право пользования недрами при проектировании
должны рассчитываться платежи за право использования отходов в
горно-добывающих и перерабатывающих производствах, которые уста-
навливаются в том случае, если это использование осуществляют по
самостоятельной лицензии, в размере 25—50% платежей за право до-
бычи соответствующих полезных ископаемых.
Таблица 3.2
Ставки отчислений на воспроизводство минерально-сырьевой базы
(в соответствии с федеральным законом Российской Федерации «О ставках отчислений
на воспроизводство минерально-сырьевой базы». Действует с 01.01.96)
Виды и группы полезных ископаемых	Ставка отчислений, %
Нефть, газ и конденсат	10,0
Уголь	5,0
Торф	3,0
Железные и хромовые руды	3,7
Радиоактивное сырье	3,0
Цветные и редкие металлы	8,2
Благородные металлы	7,8
Алмазы, пьезооптическое, высокочнстое кварцевое и камнесамоцветное	3,5
сырье	
Апатиты и фосфориты	3,1
Калийные соли	1,7
Другие полезные ископаемые (включая подземные воды)	5,0
187
Платежи на воспроизводство минерально-сырьевой базы рассчи-
тывают по стоимости минерального сырья или продукции проектируемого
карьера за вычетом налога на добавленную стоимость, спецналога и ак-
циза. Расчет может осуществляться по действующим ставкам отчислений
на воспроизводство минерально-сырьевой базы в процентах от стоимости
первого товарного продукта, полученного и реализованного из факти-
чески добытых полезных ископаемых (табл. 3.2).
Платежи на воспроизводство минерально-сырьевой базы включают
в себестоимость добываемого полезного ископаемого и не рассчитывают
на попутно извлекаемые компоненты и продукцию, получаемую при пере-
работке пород вскрыши и отходов производства.
Акцизы (налоги, сборы) должны учитывать только в случае их вве-
дения Правительством Российской Федерации при добыче минерального
сырья из месторождений с относительно лучшими горно-геологическим и
и экономике-географическими характеристиками.
РАСЧЕТ ПЛАТЕЖЕЙ ЗА ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ЗЕМЕЛЬНЫЕ УЧАСТКИ
Данные платежи, согласно соответствующему Закону РФ, слагаются из
единовременной выплаты 3 за изъятие из хозяйственного пользования
участков поверхности с учетом их качества (лес, пашня, жилые и про-
мышленные застройки, неудобья и т.п.) и ежегодного налога Рз1:
i
п3 = з + %р-з1-
i
Единовременные выплаты возмещают убытки и потери (сельскохо-
зяйственного производства, лесного хозяйства и пр.), вызванные изъ-
ятием или ухудшением качества угодий и земель. Они зависят от стои-
мостей освоения новых земель взамен изымаемых для несельскохозяй-
ственного использования, строительства новых зданий и сооружений,
жилых массивов и других объектов, попавших в зону отчуждения земель,
работ и эксплуатационных затрат на восстановление нарушенных транс-
портных и других коммуникаций и т.д. Кроме того, величина выплат оп-
ределяется размером убытков и потерь, связанных с ухудшением качества
земель и продукции, которое происходит из-за загрязнения территории,
окружающей горное предприятие, выбросами вредных веществ вследст-
вие нарушения гидрогеологического баланса и пр.
Единовременная плата за земельный отвод, руб.,
3 = S3OZ/H/(y,
где 3ЗО — площадь прирезаемого земельного отвода, га; Цн — норма-
тивная цена 1 га земельного отвода, руб/га (устанавливается индивиду-
ально для различных регионов); Ку — коэффициент увеличения цены в
связи с инфляцией (принимается по данным конкретных расчетов).
188
Ежегодные платежи за земли, руб., используемые под промышленные
нужды и расположенные вне населенных пунктов, устанавливают в раз-
мере трехкратных средних ставок налога района за использование земель,
в котором расположено предприятие,
где S3l — площадь земельного отвода, облагаемого налогом в /-м году,
га; Н:{ — ставка земельного налога, руб/га; К’ — коэффициент увели-
чения ставки земельного налога в связи с инфляцией.
Если в течение исследуемого периода предусматривается рекуль-
тивация земель, то размер ежегодных налогов уменьшается на величи-
ну платы за рекультивированные и переданные для использования пло-
щади.
Величину ставки ежегодного земельного налога H.t для конкретного
региона принимают индивидуально, при этом ее умножают на корректи-
ровочный коэффициент/<у', который устанавливают централизованно для
каждого года.
В случаях, когда земельный отвод горного предприятия попадает в
черту населенных пунктов и городов, ставки земельного налога устанав-
ливают по средним ставкам земельного налога в городах и населенных
пунктах.
РАСЧЕТ ПЛАТЕЖЕЙ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
За воздействие на окружающую среду помимо платежей за пользование
недрами, воспроизводство минерально-сырьевой базы, использование
земельных участков при проектировании подлежат расчету три вида еже-
годных выплат за загрязнение: атмосферного воздуха, поверхностных и
подземных вод и территории вследствие размещения на ней отходов про-
изводства.
Каждый вид платежей рассчитывают по трем категориям:
•	в пределах допустимых загрязнений;
•	в пределах установленных лимитов;
•	при превышении установленных лимитов.
В соответствии с этими категориями администрации территорий ус-
танавливают нормативы, по которым осуществляют расчет размеров
ежегодных платежей.
Расчетный размер платежей за нормативные и лимитные объемы за-
грязнения водного и воздушного бассейнов, размещение отходов произ-
водства может быть уменьшен на сумму затрат предприятия на выпол-
нение природоохранных мероприятий по этим средам, но не более чем
на 70%.
189
Расчет платежей за загрязнение атмосферного воздуха*
Расчет платежей за загрязнение атмосферного воздуха проводят по по-
казателям предельно (ПДВ) и временно (ВДВ) допустимых выбросов в
зависимости от вида загрязняющих источников — стационарных или
передвижных.
Расчет платежей за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от
стационарных источников (в формулах используется индекс «а») в пре-
делах допустимых загрязнений (ПДВ) осуществляют по следующей фор-
муле:
Пя и = Ся „ У Мя; Ая: при Мя: < Мя
где Са „ — норматив платежей за выбросы в атмосферу в пределах до-
пустимых загрязнений с учетом коэффициента экологической ситуации
территории, руб/т; Мя, — фактический выброс /-го загрязняющего ве-
щества, т/год; Л1а(„- — предельно допустимый выброс /-го загрязняю-
щего вещества, т/год (определяется в соответствии с «Инструкцией
по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмо-
сферу и в водные объекты», утвержденной Госкомприроды в 1990 г.);
Ая, = У/ПДК-, — коэффициент, учитывающий относительную опасность
/-го загрязняющего вещества {ПДК-, — среднесуточная предельно допус-
тимая концентрация /-го загрязняющего вещества в воздухе населенных
мест, мг/м3; см. том II, приложения).
При выбросах в атмосферу от стационарных источников в пределах
установленных лимитов (временно согласованных выбросов (ВСВ))
Пя „ = Ся „ У (МЙ, - Мя .„•) Ая: ПРИ Мя ш- < Мя: < Мя
И.Л я.Л /, х til	И.Ilf-' *1» Г Л.гИ	лг	а.Л<т
где Са л — норматив платежей за выбросы в атмосферу в пределах ус-
тановленного лимита (Cajl = 5Саи), руб/т; AfaJI; — выброс /-го загряз-
няющего вещества в атмосферу в пределах установленного лимита, т/год.
При превышении установленных лимитов выбросов в атмосферу
(сверхлимитный выброс)
/7Я= Ся У (Мя; - Мя Ая} при Мя: > Мя
где Са с — норматив платежей за сверхлимитные выбросы в атмосферу
(за превышение установленных лимитов выбросов) (Сас = 25Са н), руб/т.
Общие платежи за загрязнение атмосферного воздуха от
стационарных источников определяют по формуле
/7„ = Пя+ Пя „ + Пя с.
Л	Л,М	Л.31
* Проектирование допустимого воздействия открытых горных работ на окружающую
природную среду рассмотрено в томе II, подразд. 5.8.
190
Расчет платежей за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от
передвижных источников (в формулах используется индекс «б») в пре-
делах допустимых загрязнений в зависимости от применяемых видов топ-
лива осуществляют по следующей формуле:
^б.н ~ ^6iQb
где Сб/ — норматив платежей при использовании (сжигании) /’-го вида
топлива, руб/т (руб/тыс. м3); Q, — общий годовой расход /-го вида топ-
лива (жидкого топлива — в т, природного газа — в тыс. м3).
При превышении норм загрязняющих веществ в отработанных газах
автомобилей размер платежа за сверхнормативные выбросы составит
^б.с — 0>.с МЯ1П,
где Сбс — норматив платежей за сверхлимитные выбросы автомоби-
лей, руб.; /VaBT — число автомобилей, эксплуатируемых с превышением
выбросов в пересчете на весь парк (при парке до 100 автомашин кон-
тролю подлежат 30% их общего числа, от 100 до 500 — 20%).
Общие платежи за загрязнение атмосферного воздуха от
передвижных источников составят
= /?б.„ + П(>х-
Суммарный размер платежей за загрязнение атмосферы выброса-
ми от стационарных и передвижных источников
I ^атм — ^Za + П(у
Расчет платежей за сбросы загрязняющих веществ
) в поверхностные и подземные водные объекты
и на рельеф местности
Расчет платежей за сбросы загрязняющих веществ в водные объекты
(поверхностные и подземные) на рельеф местности (в формулах исполь-
зуется индекс «в») проводят по показателям предельно допустимых
(ПДС) и временно согласованных (ВСС) сбросов.
Платежи за сбросы загрязняющих веществ в допустимых
пределах (ПДС)
Пв.„ = С,„ £ MBi ABi при A4Bi < Мв (1/,
где Свн — норматив платежей за сбросы загрязняющих веществ в пре-
I делах, не превышающих ПДС, руб/ т; MBj — фактический сброс /-го
загрязняющего вещества, т/год; Дв,- = \/ПДК-, — коэффициент, учитыва-
ющий относительную опасность /-го загрязняющего вещества; (ПДК-, —
предельно допустимая концентрация /-го вещества в воде объектов ры-
бохозяйственного (хозяйственно-питьевого) водопользования, г/м3; см.
191
том II, приложения); Л4В — предельно допустимый сброс z’-ro загряз-
няющего вещества, т/год (определяется в соответствии с «Методичес-
кими указаниями по разработке проекта норм ПДС»).
Платежи за сбросы загрязняющих веществ в пределах уста-
новленных лимитов (ВСС)
ПВ.Л = Св.л Е	А<'' При ™ < M«i
где CB JI — норматив платежей за сбросы загрязняющих веществ в пре-
делах установленных лимитов, руб/т; AfBJlj — временно согласованный
лимит сброса z’-ro загрязняющего вещества в пределах установленного
лимита, т/год.
Платежи за сбросы загрязняющих веществ при превышении
установленных лимитов
Пкх = 5СВ.Л Y <4/ - МВ.Л() при Мк, > Мкм.
Суммарный размер платежей за сбросы загрязняющих веществ в
поверхностные и подземные водные объекты и на рельеф местности со-
ставит
Пп = пп.» + пв.я + ^в.с-
Расчет платежей за размещение отходов
Под отходами производства понимают остатки сырья, материалов,
полуфабрикатов, образовавшихся при производстве продукции или вы-
полнении работ. В горно-добывающей промышленности в отходы про-
изводства включают вмещающие и вскрышные горные породы, забалан-
совые (некондиционные) руды, хвосты обогащения, продукты пылегазо-
очистки и аспирационных систем и пр.
Класс токсичности отходов определяется в соответствии с «Вре-
менным классификатором токсичных промышленных отходов и методи-
ческими рекомендациями по определению класса токсичности промыш-
ленных отходов» (документ утвержден в 1987 г.).
Отходы производства складируют в отвалы, шламо- и хвостохрани-
лища, а также используют в качестве вторичного сырья (утилизация).
Токсичные отходы подлежат захоронению на специальных полигонах.
Платежи за размещение отходов производства в пределах установ-
ленных лимитов составляют
^отх.л — Е ^'отх.л/ ^orxi* ПРИ ^отх< ^otxjiZ’
где Сотхл,- — норматив платы за размещение z’-ro отхода в пределах ус-
тановленных лимитов с учетом коэффициента экологической ситуации
по почвам, руб/т; Л1отх; — фактическое размещение z’-ro отхода, т/год;
А40Тх.л/ — лимит размещения z’-ro отхода, т/год.
192
Лимит размещения — объем отходов, который допускается размес-
тить в установленный период времени. Этот параметр определяется, ис-
ходя из норм расхода сырья и материалов с учетом планируемого объема
производства (производственной программы) за вычетом планируемого
объема отходов, используемых в качестве вторичного сырья.
Платежи за сверхлимитное размещение отходов (токсичных и не-
токсичных) составляют
^отх.с ~ 5 ^2 ^'отх.л/ 0^ОТХ1 ~ ^otx.jii') ПРИ ^отх/ > ^отх.лг
При размещении отходов в пределах земельного отвода предприятия
базовый норматив платежей /7ОТХ л умножается на коэффициент 0,3 при
условии соблюдения нормативных требований.
3.3.	МЕТОДЫ ОЦЕНКИ И ВЫБОРА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
3.3.1.	КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ РЕШЕНИЙ
Методы принятия решений, включающие на завершающем этапе оценку
и выбор наилучшей альтернативы, зависят прежде всего от степени ин-
формированности о параметрах системы, ее окружения и количества
целей (и отображающих степень их достижения критериев), которые же-
лательно достичь.
Различают принятие решений в условиях определенности, когда все
факторы, характеризующие систему и ее окружение, известны (или при-
няты таковыми), и в условиях действия случайных факторов. Как ука-
зывалось ранее, обычно случайным факторам придают определенное зна-
чение (например, используют математические ожидания величин, их ха-
рактеризующих) и вероятностную задачу сводят к детерминированной.
Однако существует и рад специальных методов, которые учитывают ве-
роятностные характеристики системы и среды. Основные из этих методов
рассмотрены в подразд. 3.3.3.
Если при создании объекта или системы преследуют одну цель или
из нескольких может быть выделена главная, то сравнение вариантов
сделать наиболее просто и осуществляют его по одному критерию, ха-
рактеризующему степень достижения цели. При этом если вариантов
мало, то используют метод вариантов. Если же вариантов много или они
формируются в процессе решения на основе учета ограничений задачи,
то для выбора наилучшего из них применяют методы математического
программирования.
Обычно основными характеристиками систем являются эффектив-
ность их функционирования и стоимость создания, т.е. при проектиро-
вании стремятся достичь двух целей: повышения эффективности и
снижения стоимости системы. В этом случае используют метод тех-
13—1448
193
нико-экономического анализа систем, основанный на сопоставлении за-
трат и эффективностей.
Однако обычно при сравнении вариантов учитывают несколько кри-
териев оптимальности, при этом используют различные методы много-
критериальной оценки альтернатив (многокритериальной оптимизации,
сравнения многокритериальных альтернатив). При применении боль-
шинства методов возникают две основные проблемы: как получить оцен-
ки по отдельным критериям и как их объединить и агрегировать в общую
оценку полезности альтернативы.
Таким образом, при сравнении многокритериальных альтернатив
должны последовательно выполняться две процедуры.
1.	Разработка перечня критериев. При этом определяется, как изме-
рять уровень качества по каждому критерию, т.е. как строить шкалу из-
мерений. Здесь могут применяться балльные шкалы, в которых обычно
наилучшему качеству присваивается 10 баллов, а худшему — 1 балл.
2.	Оценка каждой из альтернатив по шкале каждого из критериев.
После этого возможен переход к получению общей ценности альтерна-
тив, который, как правило, осуществляется с помощью формулы, агре-
гирующей оценки по отдельным критериям в общую оценку полезности
альтернативы. Известно множество подобных формул.
Методы принятия решений при многих критериях отличаются спосо-
бом перехода к единой оценке полезности альтернатив.
3.3.2.	ОЦЕНКА РЕШЕНИЙ ПО НЕСКОЛЬКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ
При проектировании практически всегда ставят задачу достижения не-
скольких целей и поэтому возможные варианты решений не могут быть
исчерпывающе охарактеризованы с помощью одного показателя, они
должны быть оценены с различных точек зрения по соответствующим
им критериям. Из самого определения проектирования (см. гл. 1) следует,
что принимаемый вариант проекта наилучшим образом должен соответ-
ствовать техническим, экономическим, экологическим, социальным и
другим показателям эффективности.
При проектировании горных предприятий, являющихся сложными
природно-техническими комплексами, и, следовательно, типичными мно-
гоцелевыми объектами, целями могут быть показатели годовых объемов
добычи полезных ископаемых, качества выпускаемой продукции, раци-
онального использования недр, воздействия на окружающую среду, эко-
номической деятельности предприятия, безопасности проведения работ
и условий труда и т.д.
Множественность показателей эффективности приводит к тому, что
варианты проектных решений приходится оценивать не по одному, а сразу
по нескольким показателям, из которых одни желательно максимизиро-
вать, а другие — минимизировать. В условиях, когда нельзя достигнуть
одновременного улучшения решения по всем критериям, поиск лучшего
194
варианта сводится к нахождению наиболее приемлемого компромиссного
решения. Его выбор при многих критериях связан с необходимостью ре-
шения проблемы замещений, т.е. проблемы сопоставления по предпо-
чтительности потерь по одним критериям с выигрышами по другим. До-
стичь этого можно с помощью различных способов, зависящих от тре-
бований к окончательному решению, характера конкретной задачи при-
нятия последнего, полноты информации и ряда других факторов.
Один из первых методов решения многокритериальных задач пред-
ложен итальянским математиком Парето, который основан на следующих
допущениях:
•	эффективность системы (объекта) возрастает, если повышается
эффективность по всем критериям (по сравнению с некоторым началь-
ным состоянием);
•	эффективность системы (объекта) увеличивается, если улучшают-
ся значения одного или нескольких критериев, а значения остальных не
изменяются.
Состояние, при котором нельзя больше улучшить хотя бы один из
критериев оценки, не ухудшая значения хотя бы одного из других кри-
териев, свидетельствует о достижении оптимума Парето. Другими сло-
вами, оптимальными по Парето являются решения, имеющие по всем
критериям не худшие, а хотя бы по одному из них лучший показатель,
чем другие альтернативы. Область оптимальных решений по Парето яв-
ляется областью возможных компромиссов. Выделение Парето опти-
мальных решений (ядра Парето) позволяет уменьшить число сравнива-
емых альтернатив.
Например, сравнивают восемь вариантов решений (альтернатив) по
двум критериям: эффективность Э и стоимость С. Эффективность, есте-
ственно, требуется максимизировать, а стоимость — минимизировать.
Придадим этим показателям определенные значения и запишем их в таб-
лицу (табл. 3.3).
Изобразим варианты решений в виде точек В,, В2, Вл, ..., Bs с коор-
динатами, соответствующими показателям Э и С, в прямоугольной сис-
теме координат (рис. 3.5). Сравнение вариантов и выделение ядра Парето
проведем согласно ранее сформулированным принципам. Варианты,
имеющие преимущество перед остальными по эффективности, при той
же стоимости должны располагаться на правой границе области возмож-
Таблииа 3.3
Показатели вариантов решений
Вариант	Показатели		Вариант	Показатели	
	Э	С		Э	С
1-й	20	24	5-й	31,2	4,2
2-й	30,5	23	6-й	51,5	23
3-й	24	18	7-й	42	8,3
4-й	20	6	8-й	46,5	14
13*
195
30
20
10
О
В-
°	?B6
33
В5 ^В?
10 20 30 W 50 60
Рис. 3.5. Сравнение вариантов решений
(ядро Парето)
ных вариантов, а варианты, ко-
торые при равной эффектив-
ности имеют меньшую стои-
мость, — на нижней границе
названной области.
Очевидно, что при выборе
вариантов по двум показателям
Э и С следует предпочесть те из
них, которые лежат одновремен-
но и на правой, и на нижней гра-
ницах области (см. пунктирную
линию на рис. 3.5). Действи-
тельно, для каждого из вариантов, не лежащих на этом участке границы,
всегда найдется другой вариант, не уступающий ему по эффективности,
но имеющий меньшую стоимость или, наоборот, не уступающий ему по
стоимости, но зато более эффективный. Таким образом, из восьми срав-
ниваемых вариантов четыре — В\, В2, S3 и В4 — должны быть исклю-
чены из дальнейшего рассмотрения.
Проанализируем оставшиеся четыре варианта — S5, В6, В7 и В8. Из
нихВв — наиболее эффективный, но сравнительно дорогой, В5 — самый
дешевый, но зато не столь эффективный. При выработке решения не-
обходимо установить, какой ценой можно оплатить определенное по-
вышение эффективности или, наоборот, какой долей эффективности
можно пожертвовать, чтобы уменьшить стоимость варианта.
Аналогичный предварительный просмотр вариантов (хотя и без на-
глядной геометрической интерпретации) может быть проведен и при на-
личии большого числа показателей. Процедура предварительной отбра-
ковки неконкурентоспособных вариантов должна всегда предшествовать
решению задачи с несколькими показателями. Это, хотя и не снимает
необходимости компромисса, но существенно уменьшает множество ре-
шений, в пределах которого осуществляют выбор.
Вследствие того, что оценка варианта по нескольким показателям за-
труднительна, часто, достаточно искусственно, объединяют несколько по-
казателей в один обобщенный — комплексный критерий (функцию цен-
ности). При этом относительная важность частных критериев учитыва-
ется в обобщенном критерии с помощью специальных положительных
чисел, называемых коэффициентами важности (значимости, «весами»).
Обычно полагают, что эти числа в сумме равны единице. Абсолютные
значения коэффициентов («веса») соответствуют важности каждого из
показателей.
Отметим, что общим недостатком агрегированных (составных) кри-
териев является то, что низкая эффективность по одному показателю
всегда может быть скомпенсирована за счет другого.
Однако некритическое отношение к любому виду составных критериев
может привести к неправильным выводам. Вместе с тем, когда «веса»
196
не выбирают произвольно, а подбирают так, чтобы составной критерий
наилучшим образом выполнял свою функцию, удается получить с его
помощью достаточно приемлемые результаты.
Некоторые задачи с несколькими показателями можно свести к задаче
с одним, если выделить только главный показатель эффективности 3t и
стремиться его обратить в максимум, а на остальные, вспомогательные
Э2, Э3, ... наложить лишь некоторые ограничения вида
Э2 > э2; ... ; Эт > эт.
Эти ограничения, разумеется, необходимо ввести в комплекс заданных
условий о(, о2, ... . Например, при оптимизации плана работы карьера
условиями могут быть максимальная прибыль, выполнение плана добычи
по сортам и видам полезных ископаемых, себестоимость, не превышаю-
щая заданный уровень. При такой постановке задачи все показатели эф-
фективности, кроме одного, главного, переводят в разряд заданных ус-
ловий. Варианты решения, не укладывающиеся в заданные границы, от-
брасывают, как неконкурентоспособные. Решения будут зависеть от того,
как выбраны ограничения для вспомогательных показателей. Чтобы оп-
ределить, насколько это влияет на окончательные рекомендации по вы-
бору решения, целесообразно рассмотреть варианты при изменении ог-
раничений в некоторых пределах.
Выработку компромиссного решения можно осуществить также мето-
дом последовательных уступок. Предполагая, что показатели эффектив-
ности расположены в порядке убывающей важности: сначала основной Э|,
затем другие, вспомогательные Э2, Э3, ..., ищется решение, обращающее
в максимум главный показатель эффективности Эг Затем назначается,
исходя из практических соображений и точности, с какой известны исход-
ные данные, некоторая «уступка» ДЭЬ которую можно допустить для того,
чтобы обратить в максимум второй показатель Э2. Далее на показатель Э|
накладывается ограничение, чтобы он был не меньше, чем Э|* — ДЭ|
(где Э|* — максимально возможное значение ЭД и находится решение,
обращающее в максимум Э2. Далее снова назначается «уступка» в пока-
зателе Э2, ценой которой можно максимизировать Э3, и т.д.
Этот способ построения компромиссного решения хорош тем, что
сразу видно, ценой какой «уступки» в одном показателе приобретается
выигрыш в другом. Необходимо подчеркнуть, что свобода выбора реше-
ния, приобретаемая ценой даже незначительных «уступок», может су-
щественно повысить эффективность решения.
Из существующих методов многокритериальной оценки вариантов ко-
ротко рассмотрим прямые и компенсационные.
Прямые методы. В данном случае форма зависимости результирую-
щей полезности альтернативы от ее оценок по отдельным критериям за-
дается без всяких теоретических обоснований, а параметры этой зависи-
мости либо также задаются, либо непосредственно, «впрямую», оцени-
ваются тем, кто принимает решения. Наиболее часто используется такой
197
вид зависимости, при котором определяются численные показатели важ-
ности критериев («веса»), умножаемые на оценки по критериям, полу-
ченным с помощью метода взвешенной суммы оценок критериев. В числе
других прямых методов должны быть упомянуты и деревья решений.
Прямые методы можно разделить на пять групп.
К первой группе относят методы, в основе которых заложен
выбор как самой основной формулы полезности для многокритериальной
альтернативы, так и всех ее параметров. При выборе этой формулы обыч-
но используют некоторые принципы (например, принцип одинаковой сте-
пени достижения экстремума по всем критериям).
Вторую группу составляют методы, в которых лицо, принимаю-
щее решения (ЛПР), выбирает один из способов определения полезности
альтернатив при неизвестной информации о вероятности влияния раз-
личных внешних условий. Обоснованием для выбора служит привлека-
тельность того или иного способа для ЛПР.
Третья группа объединяет методы, в которых постулируется ос-
новная форма зависимости, но ее параметры назначают ЛПР. К этой
группе относится метод взвешенных сумм оценок критериев. Обоснова-
ниями для выбора этих методов обычно служат утверждения типа «это
удобно и просто, проблему следует решать именно таким способом».
Четвертую группу составляют методы, в которых основная
форма зависимости задается, а ее параметры определяются путем вы-
числений, проводимых на основе прямой оценки ЛПР полезностей не-
которых многокритериальных альтернатив.
Пятая группа объединяет методы, в которых за основу берется
формула максимизации ожидаемой полезности (она постулируется), а
ЛПР определяет вероятностные оценки различных исходов на деревьях
решений. Обоснованием для выбора этих методов служит представление
о принципе максимизации ожидаемой полезности как о «единственно ра-
циональном» в принятии решений.
При постулировании принципов ЛПР располагает целым рядом из
них, принятие каждого из которых предопределяет выбор конкретной за-
висимости между полезностью многокритериальной альтернативы и ее
оценками по критериям. Известны такие принципы, как равномерности,
справедливой «уступки» и т.д.
В качестве примера может быть приведен следующий вид зависи-
мости:
i=IL ' J
где х* — наилучшее значение по i-му критерию; х, — фактическая оцен-
ка по f-му критерию.
Такой вид зависимости выражает введение для всех критериев как
бы квадратичного штрафа отклонений от наилучшего значения. Данный
подход рекомендуется для динамических систем, где оптимизация по каж-
198
дому из отдельных критериев достаточно трудоемка. Причем в формулу
может быть введен и «вес» критериев, что позволит учитывать их важ-
ность. Подобный подход широко используют при комплексной оценке
проектов, оценке качества горных машин и т.д.
При построении функции ценности наиболее часто применяют адди-
тивный критерий с линейной функцией ценности.
По методу взвешенной суммы общая оценка
N
U=XWiX>'
i = I
где Wj — «вес» (важность) i-ro критерия, назначаемый лицом, прини-
мающим решения; х; — оценка альтернативы по f-му критерию.
Иногда этот метод используют при единичных «весах».
N
Ywi= 1-
1=1
Если W, = 1 (/ = 1, ..., N), a Xj измеряется в целых числах (баллах),
то метод называют балльным.
Логическим обоснованием метода взвешенной суммы является пред-
ставление об общей полезности альтернативы как о сумме оценок не-
скольких независимых критериев. Коэффициенты w, выражают относи-
тельную важность оценок критериев. Использование весовых коэффи-
циентов позволяет получить линейную комбинацию компонент вектор-
ного (многокомпонентного) критерия. Однако введение линейных связей
между независимыми по своей природе составляющими часто не позво-
ляет получить удовлетворительного решения.
Для определения «весов» критериев рекомендуется использовать
следующие приемы.
1.	Упорядочение критериев по важности. При этом весовые коэффи-
циенты устанавливаются на основе балльных оценок либо за лучшую
принимается альтернатива, имеющая лучшую оценку по более важному
критерию, вне зависимости от оценок по прочим критериям (т.е. у важ-
ного критерия весовой коэффициент принимается равным 1, а у осталь-
ных — 0).
2.	Определение отношений по важности для «весов» критериев. При
этом ЛПР задает отношение Wj/Wj в числовом виде.
3.	Построение таблиц на основе попарного сравнения критериев по
важности (табл. 3.4). В таблице строки и столбцы соответствуют номерам
критериев. На пересечении t-й строки и у-го столбца заносится 1, если
i-й критерий важнее у-го, и 0 — в противном случае.
В последнем столбце содержится сумма элементов строк. Все крите-
рии считаются пропорциональными этой сумме. Такой подход целесооб-
разен при большом числе критериев.
199
Таблица 3.4
Попарное сравнение критериев по важности
Критерий	1	2		j		N	Сумма
1 2 i А/	0 1 0	1 0 1		0 1 0		1 0 1	«1 «2 °; aN
Если проводится многократное повторное сравнение пар критериев
по важности (например, экспертами или с учетом возможности забыва-
ния), в таблицу заносится на пересечении 4-й строки и/-го столбца число
раз, когда ЛПР при многократном сравнении был 4-й критерий предпо-
чтен у-му.
4.	Определение «весов» при помощи совокупности последовательных
сравнений (метод Черчмена—Акоффа).
Сравнивая важность критериев между собой и их суммарную важ-
ность, ищут неравенства, определяющие диапазоны значений для каж-
дого из «весов», после чего, решая систему уравнений и неравенств,
выбирают любое множество чисел, не противоречащее полученным со-
отношениям важностей критериев и их суммарной важности.
5.	Нахождение «весов» после предварительного определения средней
точки. Определяются средние значения на шкалах критериев, совокуп-
ность которых дает координаты средней точки в пространстве критериев.
При этом «веса» рассматриваются как отношение важности критериев
при отклонениях относительно средней точки.
6.	Использование иерархии критериев. Иногда можно построить ие-
рархию последних, выделив в каждом из сложных критериев совокуп-
ность простых, входящих в него. Важность составного критерия считается
пропорциональной числу входящих в него простых критериев.
7.	Определение вместо точных значений весовых коэффициентов важ-
ности критериев диапазона их возможных значений.
8.	Интерполяция функции полезности. Данный подход предполага-
ет постулирование общего вида последней. При этом параметры функции
не назначаются ЛПР, а определяются расчетным путем на основе прямой
(числовой) оценки ЛПР некоторых многокритериальных альтернатив.
Для упрощения сравнения многокритериальных альтернатив служат
приемы, используемые при построении и применении шкал критериев.
1.	Предварительные «отсечки» по качеству. На шкалах критериев
определяется минимальный уровень качества. Если хотя бы одна оценка
альтернативы ниже этого уровня, она исключается из рассмотрения.
2.	Определение «диапазонов нечувствительности». На шкале крите-
риев определяется такой интервал значений, в пределах которого оценки
двух альтернатив рассматриваются как одинаковые.
200
3.	Непосредственное получение от ЛПР кривых полезности для шкал
критериев. Лицо, принимающее решение, изображает на графиках кри-
вые полезности по критериям, взятым отдельно и независимо от других
критериев.
4.	Построение кривых полезности по каждому из критериев путем
поэтапного выявления предпочтений ЛПР тем или иным способом (срав-
нения оценок, интервалов между оценками и т.д.).
Методы компенсации. Они основаны на идее компромисса — урав-
новешивания по полезности оценок по различным критериям. Иными
словами, оценки одной альтернативы уравновешивают (компенсируют)
оценками другой для того, чтобы найти,какие из них лучше. Идея метода
заключается в том, что при сравнении нескольких вариантов трудно дер-
жать в поле зрения все их достоинства и недостатки. Если же выписывать
в два отдельных списка достоинства и недостатки каждой альтернати-
вы, то с помощью сопоставления можно определить, какой недостаток
(или их совокупность) допустимо признать эквивалентным определенно-
му достоинству (или их совокупности), после этого они вычеркиваются
из списка.
Переход от сравнения вариантов по различным критериям к их срав-
нению в целом возможен различными путями. Выделим среди них по-
строение кривых безразличия и сравнение разностей оценок альтернатив
по критериям.
Кривые безразличия — это гиперповерхности уровней функции цен-
ности. На рис. 3.6 приведен условный пример кривых безразличия для
двух критериев оценки альтернатив. Точки Plt Р2, Р3 называются исход-
ными. Построение кривой безразличия Kt осуществляется в указанной
последовательности:
1)	выбирается исходная точка Р\(х}, у,), где х,,	— значения кри-
териев X, У в данной точке;
2)	выбирается приращение А по критерию X (положительное или от-
рицательное) и находится х/ = Xj + А.;
3)	определяется такое значение ух’ по критерию У, при котором точка
P|'(Xi', i/i') эквивалентна по полезности точке Рх(хх, ух). Величину у}'
можно найти расчетным путем или на основании диалога с ЛПР. Для
этого лицу, принимающему решения, задаются вопросы: каково значение
у/, при котором приращение А1 = у1'-у1 эквивалентно А.
4)	по найденным таким образом точкам безразличия проводится кри-
вая безразличия.
Если в многокритериальном пространстве построены кривые (поверх-
ности) безразличия, то сравнить многокритериальные альтернативы
легко, так как эти поверхности (или кривые, построенные по исходным
точкам) можно упорядочить по полезности. Так, точка Р2 на рис. 3.6
предпочтительнее Р,.
Поиск точек безразличия обычно применяют для построения функции
полезности для критериев, имеющих общую единицу измерения.
201
Рис. 3.6. Кривые безразличия и
Кз для двух критериев X и ¥ оценки аль-
тернатив
В различных методах сравнения
разностей оценок альтернатив
используют два возможных подхода.
При одном принимается такой поря-
док действий, который предусматри-
вает на первом этапе оценку полез-
ностей альтернатив и на следую-
щем — их сравнение. При другом
подходе альтернативы сначала срав-
ниваются покритериально, а уже
потом осуществляется общее сопо-
ставление всех достоинств и недо-
статков каждой из них.
Рассмотрим случай сравнения двух альтернатив при наличии крите-
риев. При сравнении разностей оценок нужно сделать N попарных срав-
нений последних по N критериям. При непосредственной оценке каждой
из альтернатив необходимо осуществить 2N сравнений между оценками
по различным критериям.
Отметим, что сравнить оценки по одному критерию проще. При по-
парном сравнении альтернатив могут вводиться округления, и при малых
различиях оценок по ряду критериев они могут считаться примерно оди-
наковыми. В этом случае становится возможным сосредоточить внимание
на критериях, оценки которых имеют существенные отличия.
Давая общую оценку методам компенсации, следует подчеркнуть, что
построение кривых или поверхностей безразличия очень трудоемко и вряд
ли практически осуществимо при трех критериях и более. Методы срав-
нения разностей оценок приводят к необходимости непосредственного
сравнения многокритериальных альтернатив, что также довольно сложно.
3.3.3.	ВЫРАБОТКА РЕШЕНИЙ С УЧЕТОМ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ФАКТОРОВ
Как уже отмечалось, на решение задач влияют различные случайные фак-
торы, к которым чаще всего относят условия, в которых функционирует
карьер (климат, горно-геологические характеристики месторождения,
надежность оборудования и т.д.). Кроме того, решение, как правило, вы-
рабатывают по нескольким критериям. При этом требуется определить,
какому из них следует отдать предпочтение (обычно для разных критериев
различно и решение). Во всех случаях приходится вырабатывать решение
в условиях неопределенности, возникающей из-за недостатка (отсутст-
вия) информации, в частности, об условиях работы объекта.
Выработку решений при неопределенности, когда последняя обуслов-
лена условиями задачи, а планам реализации проекта «противодейству-
ет» в качестве «условного противника» природа, в действиях которого
противодействие как таковое отсутствует, но его поведение неизвестно,
осуществляют с помощью теории статистических решений.
202
Основная задача теории статистических решений в общем ваде может
быть представлена следующим образом. Имеется несколько вариантов ре-
шения А[, Л2, Ат. Известны их показатели (эффективность) Цу в зави-
симости от показателей внешних условий (природы) /7(, /72,...»П„. Необхо-
димо выявить наиболее предпочтительный вариант. (Здесь Uy — показатель
решения задачи для варианта Д- и состояния внешних условии (природы)/^).
При этом показатели (эффективность) вариантов Uy, помимо извест-
ных, определяются рядом факторов, точное значение которых не установ-
лено (состояние климатических условий в определенные календарные сро-
ки, точное пространственное положение и характеристики качества полез-
ных ископаемых отдельных залежей месторождения, спрос на продукцию,
цена на оборудование и энергетические тарифы в перспективе и т.д.).
Определенным предположениям о значениях (состояниях) случайных
факторов внешних условий соответствуют различные показатели вари-
антов решения задачи. Показатели решений для различных вариантов Aj
и I7j задаются матрицей ||afy|| (табл. 3.5), которая называется платежной
или матрицей выигрышей. Часто, вместо названной, используется мат-
рица рисков (сожалений) ||г,у||. Риск Гу представляет собой разность между
максимальным выигрышем при определенном состоянии внешних усло-
вий (т.е. выигрышем, который был бы получен, если было бы известно
состояние природы /7у) и выигрышем, полученным при выборе конкрет-
ного варианта решения Аь
rU = 0/ ~ аи<
где р7 = max а.у.
Выработку решения начинают с сопоставления вариантов решений.
При этом проверяют, нет ли вариантов, лучших при любых состояниях
внешних условий (доминирующих). Когда одна стратегия доминирует над
всеми, принятие решения тривиально. Если доминирующие стратегии от-
сутствуют, то в зависимости от состояния внешних условий (которое не-
известно) эффективны и различные варианты решений. В этих случаях
для выработки решения используют различные критерии оптимальности.
Наиболее просто решается задача, если есть информация о вероят-
т
ностных состояниях внешних условий /7у (причем I7j = 1). В этом слу-
J
Таблица 3.5
Платежная матрица (матрица выигрышей)
Вариант решения	Состояние внешних условий (природы)					
	/7,	п2	...	п.			Пп
Д!	i'll	(У|2				Щп
л2	(/21	t/22		U2j		и2п
X		Ц'2				и’;п
Ат		^2				итп
203
чае в качестве критерия используют математическое ожидание выигры-
ша (или риска), т.е. выбирают решение, при котором
т
£/7/14;->тах ,
/
т
Hfj -> min (i = 1, 2,..., п).
i
В такой постановке задача принятия решения в условиях неопреде-
ленности сводится к задаче принятия решения в условиях риска. При-
нятое решение оптимально при многократном повторении операции.
Выбор предпочтительного варианта чаще всего выполняют с исполь-
зованием критериев Вальда, Сэвиджа, Гурвица и Лапласа.
1.	Критерий Вальда — наибольшая осторожность (максиминный
критерий). С помощью него выбирают наилучший из наихудших возмож-
ных вариантов
t/jg = max min Uy,
i j
где/— индекс строки (варианта решения );у— индекс столбца (внешних
условий) (см. табл. 3.5).
При использовании этого критерия для каждого варианта находят ми-
нимальное значение показателя решения Uy, соответствующее наихуд-
шему в данном случае состоянию внешних условий, т.е. min пу. Далее из
всех возможных вариантов выбирают тот, для которого минимальное зна-
чение показателя решения максимально.
Критерий Вальда является пессимистическим, при его использовании
ориентируются на наихудшее состояние внешних условий.
2.	Критерий Сэвиджа представляет собой разновидность пессимис-
тического подхода при выборе варианта решения задачи. При его при-
менении находят минимальное значение риска при самом неблагоприят-
ном состоянии внешних условий
Uc = max min r,;.
I J
С этой целью для каждого варианта внешних условий Пу определяют
максимальное значение показателя Uy. Затем строят матрицу рисков,
для чего из полученных максимальных значений Uy вычитают величины
этого показателя для всех вариантов решения задачи и состояния внеш-
них условий. Полученные результаты заносят в матрицу рисков. В до-
полнительном столбце этой таблицы показывают максимальное значение
риска (потери) для каждого варианта решения.
Далее для каждого варианта решения по матрице рисков построчно
находят максимальные значения риска, затем выбирают из них мини-
мальное.
204
3.	Критерий Гурвица является комбинированным, сочетающим как
оптимистический, так и пессимистический подходы. При его применении
принимают некоторые промежуточные характеристики внешних условий,
не самые лучшие, но и не самые худшие. Предпочтительной считают стра-
тегию, при которой
Uy = k min Uy + (1 - k) max Uy ->max,
'	j
где k = 0 4- 1 — коэффициент, характеризующий долю пессимизма и
оптимизма.
Коэффициент k выбирают по субъективным соображениям: чем слож-
нее ситуация и больше необходимость застраховаться, тем k ближе к
единице. При k = 1 критерий Гурвица.преобразуется в критерий Вальда.
4.	Критерий Лапласа опирается на известный принцип недостаточ-
ного обоснования. Поскольку вероятности состояния неизвестны, необ-
ходимая информация для вывода о том, что они различны, отсутствует.
Все варианты внешних условий принимают равновероятными и для каж-
дой альтернативы А, определяют показатель
т
j=t
Далее выбирают
(/j! = max Uiqr
i
Обычно нет оснований отдавать предпочтение какому-либо из приве-
денных критериев. Поэтому в условиях, когда нет очевидного доминиро-
вания одной альтернативы над другой, сложность выбора критерия ста-
новится эквивалентной сложности прямого выбора одной из альтернатив.
Критерии Вальда и Сэвиджа рекомендуется применять при принятии
разовых и ответственных решений, последствия которых трудно изменить
в процессе эксплуатации объекта, а критерии Гурвица и Лапласа — при
принятии менее ответственных решений, в часто повторяющихся ситуа-
циях (например, при планировании).
Рассмотрим использование различных критериев на примере. Решим
задачу определения производительности карьера. При этом перспектив-
ные цены на концентрат и ряддругих внешних условий точно неизвестны.
Проанализируем три варианта производительности (Др Д2, Д3) при че-
тырех возможных (прогнозируемых) состояниях внешних условий ГЦ—ГЦ.
Подсчитанные при этом значения показателя решения Uy задачи приве-
дены в табл. 3.6.
Для выбора варианта производительности по критерию Вальда для
каждого определяют минимальное значение показателя решения, кото-
рое составит соответственно 3, 6 и 5. Максимальная оценка — 6 соот-
ветствует второму варианту. Он и будет предпочтительным.
205
Значения показателя решения задачи
Таблица 3.6
Вариант производитель- ности	Показатель решения Uy для внешних условий				Критерии		
	/7|	/72	«3		Вальда	Гурвица (о = 0,6)	Лапласа
л	3	8	12	7	3	6,6	7,5
	8	6	9	8	6	7,2	7,75
Лз	5	7	10	6	5	7	7
Матрица рисков
Таблица 3.7
Вариант	Риск для внешних условий				Максимальная
производительности		п2		щ	потеря
<4,	5	0	0	1	5
/12	0	2	3	0	3
Аз	3	1	2	2	3
При использовании критерия Гурвица (доля пессимизма принята 60%
(а = 0,6)) значение показателя решения составляет для вариантов*.
1 -го — 0,6  3 + (1 - 0,6) - 12 = 6,6;
2-го — 0,6 • 6 + (1 - 0,6)  9 = 7,2;
3-го — 0,6  5 + (1 - 0,6) • 10 = 7,0.
Лучшим по этому критерию также является второй вариант.
Значения критерия Лапласа для всех вариантов решения будут;
1-го — (3 + 8 + 12 + 7) : 4 = 7,5;
2-го — (8 + 6 + 9 + 8) : 4 = 7,75;
3-го — (5 + 7 + 10 + 6) : 4 = 7.
Таким образом, и по критерию Лапласа лучшим является второй ва-
риант. Подсчитанные значения всех критериев приведены в табл. 3.6.
Для определения критерия Сэвиджа строят матрицу рисков. Для каж-
дого из вариантов внешних условий определяют максимальное значение
критерия: 8, 8, 12, 8. Вычитая из этих значений величины критериев для
определенных вариантов решения задачи и внешних условий, получают
матрицу рисков (табл. 3.7).
Наименьшее значение величины сожаления (риска) наблюдается для
2-го и 3-го вариантов. Из сопоставления значений различных критериев
следует, что второй вариант является доминирующим (по трем критери-
ям — наилучшим, а по критерию Сэвиджа — равнозначным третьему).
Поэтому в данном случае окончательное решение очевидно — следует
принимать второй вариант.
3.3.4.	ОБЩАЯ ОЦЕНКА МЕТОДОВ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ
Переходя к общей оценке методов многокритериальной оптимизации, от-
метим, что всем им присущи определенные достоинства и недостатки,
которые резко ограничивают их практическое применение. Но несомнен-
206
ное достоинство количественных методов принятия решений состоит в
том, что они основаны на общем принципе разложения единого качества
на совокупность его составляющих. Оценки по отдельным критериям го-
раздо легче определить, а когда они вызывают сомнения, их легче про-
верить. При наличии же многих критериев гораздо проще выразить ту
или иную предпочтительность, которую необходимо учесть при сравнении
альтернатив, диктуемую действующими в данное время, в данной отрасли
или регионе тенденциями.
Следует отметить ключевую роль проектировщика в выборе тех или
иных методов, в выработке и принятии решений. Действительно, от него
требуется агрегировать оценки отдельных критериев, определять важ-
ность и назначать «веса» критериев, устанавливать субъективные веро-
ятности событий, вырабатывать оценки по критериям, носящим качест-
венный характер, одновременно учитывать оценки по многим критериям
и т.д. Для упрощения ситуации порой применяют схему, когда альтер-
нативы последовательно оценивают по каждому критерию.
Не удовлетворяющие требованиям очередного критерия альтернати-
вы исключают из дальнейшего рассмотрения. Описанная и подобная ей
стратегии могут оказаться достаточно эффективными, но очень часто их
применение приводит к значительным ошибкам.
Существуют и другие приемы. Например, известно построение про-
цедуры выбора по этапам, на каждом из которых используют определен-
ные эмпирические правила. Так, вначале могут применять отсечки по
критериям, а затем осуществлять поиск условий компенсации оценок по
одним критериям оценками по другим. Иногда альтернативы сравнивают
попарно и лучшую оставляют для последующего рассмотрения. Известна
также довольно простая процедура, когда подсчитывают числа критериев,
по которым одна альтернатива превосходит другую.
В отдельных случаях применение упрощенных процедур сравнения
многокритериальных альтернатив оказывается достаточно эффективным,
но такой подход не может быть признан надежным, универсальным сред-
ством, всегда позволяющим получить правильные результаты. При ре-
шении практических задач проектирования карьеров целесообразно
гибко использовать различные методы, сочетая заложенные в них идеи.
Однако при этом необходимо реально представлять ситуацию и по-
нимать, что сами по себе количественные методы (строгая математичес-
кая постановка задачи, получение численных результатов и т.п.) не ре-
шают всех проблем, которые возникают в процессе проектирования ка-
рьера. При выработке большинства сложных и ответственных решений
требуется учитывать огромное число самых различных факторов, многие
из которых не поддаются формализации и включению в математические
модели.
Дополнительно к этому отметим, что многие решения, рациональные
по тем или иным количественным критериям, часто не могут быть при-
няты в силу определенных соображений. Это нисколько не умаляет зна-
207
чения математических моделей, которые, будучи составлены квалифици-
рованно и изобретательно, дают возможность учесть большинство наи-
более существенных факторов, влияющих на окончательный результат
выбора варианта, а также достаточно полно отразить основные сущест-
вующие между ними связи.
Количественные методы можно применять и для оценки качественных
показателей. Их использование при этом базируется на создании таких
моделей, которые по своей сути зависят не столько от абсолютных зна-
чений цифр, сколько от их порядка (от порядковых, а не от числовых
полезностей). Такие модели предназначены не для получения численных
результатов, а для выяснения вопроса о наличии того или иного свойства,
например, устойчивости.
Как в первом, так и во втором случае весь вопрос заключается в
характере дальнейшего использования количественной информации, по-
лученной в результате применения соответствующей математической мо-
дели. Нужно отчетливо представлять, что рассчитанные числовые зна-
чения не следует понимать как окончательные, дающие объективные ре-
шения, это лишь информация, которая может только помочь при фор-
мировании решения. Принятие последнего в итоге остается прерогативой
человека.
Контрольные вопросы
1.	Основные этапы принятия решения.
2.	Цель, постановка и измеримость целей.
3.	Основные процедуры, используемые при постановке целей.
4.	Существо понятия «многоцелевая система».
5.	Весовые коэффициенты целей.
6.	Дерево целей.
7.	Постройте дерево целен для проблемы повышения:
—	качества добываемых полезных ископаемых;
—	производительности оборудования;
—	ритмичности добычи и поставок полезного ископаемого.
8.	Основные трудности при обосновании решений.
9.	Отличие подходов в методах системного анализа и исследования операций.
10.	Обоснование критериев оптимальности.
11.	Экономические показатели эффективности.
12.	Финансовые показатели предприятия.
13.	Технические показатели эффективности.
14.	Экологические и социальные показатели эффективности
15.	Классификация методов оценки и выбора вариантов.
16.	Оценка вариантов по нескольким показателям.
17.	Ядро Парето.
18.	Прямые методы оценки вариантов.
19.	Методы компенсации оценки вариантов.
20.	Принятие решений с учетом вероятностных факторов.
Глава 4
ПРЕДПРОЕКТНЯЯ СТАДИЯ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ КЯРЬЕРЯ
Стадия проектирования, определенная как предпроектная, по своей сути
является чисто проектной. Ее специфика состоит лищь в том, что в этот
период прорабатывают и решают наиболее общие вопросы стратегичес-
кого характера, связанные с определением целесообразности и техни-
ческой возможности разработки данного месторождения, целесообраз-
ности инвестирования средств в создание горного предприятия. Поиск
ответов на эти вопросы осуществляют параллельно с выработкой прин-
ципиальных технологических решений по режиму горных работ, системе
разработки, вскрытию, технологии и механизации производства.
В данной главе изложены методики определения экономической эф-
фективности инвестиций и геолого-промышленной оценки месторож-
дений.
4.1.	СИСТЕМА КРИТЕРИЕВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОЦЕНКИ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНВЕСТИЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ
Инвестиции — это сумма средств, необходимых для сооружения и ос-
нащения оборудованием намечаемых к строительству или реконструкции
объектов, подготовки капитального строительства, формирования обо-
ротных средств, требующихся для нормального функционирования этого
объекта.
Инвестиционная деятельность в горно-добывающих отраслях России
независимо от того, кто ее финансирует и реализует, оформляется в виде
инвестиционных проектов.
Цель оценки эффективности инвестиционного проекта (варианта про-
екта) заключается в выявлении целесообразности вложения средств в
его реализацию. При этом основные расчеты и обоснования по отбору
экономически эффективных объектов выполняют именно в ходе разра-
ботки инвестиционных проектов.
Все работы по оценке эффективности любых инвестиционных про-
ектов в настоящее время осуществляют согласно «Методическим реко-
14—1448	209
мендациям по оценке эффективности инвестиционных проектов и их от-
бору для финансирования» (далее «Рекомендации»), которые представ-
ляют собой официальный документ, утвержденный Госстроем, Мини-
стерством экономики, Министерством финансов и Госкомпромом РФ
31.03.1994 г.
Эти «Рекомендации» содержат систему показателей, критериев и ме-
тодов оценки эффективности инвестиционных проектов в процессе их
разработки и реализации. Хотя названные «Рекомендации» не строго
обязательны для частных компаний, но в случае выполнения проектов
без их учета они просто не будут восприняты инвесторами.
Рассматриваемый документ регламентирует:
•	сравнение разных вариантов проекта и выбор наивыгодлейшего из
них, рекомендуемого для осуществления;
•	оценку реализуемости и эффективности инвестиционных проектов
в процессе их разработки;
•	обоснование целесообразности участия в реализации проекта заинте-
ресованных предприятий, банков, российских и иностранных инвесторов,
федеральных и региональных органов государственного управления;
•	экспертизу инвестиционных проектов.
«Рекомендации» включают основные принципы и сложившиеся в ми-
ровой практике подходы к оценке эффективности инвестиционных про-
ектов. Главными из них являются:
—	моделирование потоков продукции, ресурсов и денежных средств;
—	учет результатов анализа рынка;
—	оценка влияния реализации проекта на окружающую среду;
—	определение эффекта от осуществления проекта посредством со-
поставления предстоящих интегральных результатов и затрат на его ре-
ализацию с ориентацией на достижение требуемой нормы дохода на ин-
вестируемый капитал;
—	приведение предстоящих разновременных расходов и доходов к
условиям их соизмеримости по экономической ценности в начальный пе-
риод;
—	учет неопределенности и рисков, связанных с осуществлением
проекта.
Создание и реализация инвестиционного проекта включают следую-
щие этапы:
•	формирование инвестиционного замысла (идеи);
•	исследование инвестиционных возможностей для реализации про-
екта;
•	разработку ТЭО проекта;
•	принятие решения о реализации проекта и его финансировании;
•	подготовку контрактной документации;
•	выполнение горно-проходческих, строительно-монтажных и нала-
дочных работ;
•	эксплуатацию объекта, мониторинг экономических показателей.
210
На этапе формирования инвестиционного замысла (идеи) прово-
дятся:
—	разработка и отбор альтернативных, конкурентоспособных вари-
антов реализации проекта с предварительной оценкой их сравнительной
экономической эффективности и приемлемости по другим факторам;
—	предварительное согласование с федеральными, региональными
и отраслевыми надзорными и решающими инстанциями;
—	предварительный отбор предприятий (организаций), способных
реализовать проект.
Отметим, что в данном учебнике, исходя из его предназначения, при-
меняется суженная трактовка понятия «инвестиционный проект». Нами
в это понятие включаются различные варианты проектов предприятия
по открытой разработке только одного, конкретного месторождения по-
лезных ископаемых или его участка. Здесь не рассматриваются возмож-
ные варианты инвестиций в различные проекты, т.е. в предприятия, со-
здаваемые, хотя и с одной целью — добыть установленное количество
определенных полезных ископаемых, но на разных месторождениях. Не-
смотря на это, нами приводятся процедуры и составы работ за пределами
введенного ограничения. Это необходимо для более полного показа воз-
можностей методики оценки эффективности инвестиционных проектов.
На этапе предпроектного исследования инвестиционных воз-
можностей осуществляются:
—	предварительное изучение спроса на продукцию проектируемого
карьера (а также попутно вырабатываемую продукцию и услуги) с учетом
экспорта (импорта) и ее альтернативных заменителей;
—	анализ объемов и качества полезных ископаемых (запасов) рас-
сматриваемого месторождения (участков);
—	оценка уровня базовых и в случае необходимости текущих и про-
гнозных цен на полезное ископаемое и другую выпускаемую продукцию
(услуги);
—	подготовка предложений по организационно-правовой форме ре-
ализации проекта и составу его участников;
—	оценка предполагаемого объема инвестиций по укрупненным нор-
мативам и предварительная оценка экономической эффективности ин-
вестиционного проекта и его финансовой обеспеченности.
Инвестиции, учитываемые в проекте, складываются из вложений
средств в:
—	землю;
—	подготовку строительной площадки;
—	проектно-конструкторские работы;
—	горно-капитальные работы;
—	приобретение машин и оборудования;
—	строительство зданий и инженерных сооружений;
—	формирование и прирост оборотного капитала;
—	непредвиденные расходы.
14*
211
Разработка ТЭО предусматривает:
—	проведение полномасштабного маркетингового исследования
рынка (спрос и предложение, сегментация рынка, цены, эластичность
спроса, основные конкуренты, маркетинговая стратегия, программа
удержания продукции на рынке);
—	оценку запасов месторождения;
—	подготовку программы выпуска продукции;
—	разработку предварительного обоснования инвестиционных воз-
можностей;
—	подготовку исходной разрешительной документации;
—	разработку технических решений, в том числе исследование ре-
жима горных работ, определение производительности, глубины и границ
карьера, обоснование системы разработки, вскрытия месторождения,
технологии, процессов проведения горных работ, добычи и переработки
полезных ископаемых, механизации процессов, мероприятий по охране
окружающей среды, дренажа карьерного поля, энергоснабжения и т.д.;
—	разработку градостроительных, архитектурно-планировочных и
строительных решений, проекта инженерного обеспечения, организации
строительства;
—	определение необходимого объема жилищно-гражданского стро-
ительства;
—	описание системы управления горным предприятием, организации
труда рабочих и служащих;
—	разработку сметно-финансовой документации, включая оценку
издержек производства, расчет капитальных затрат, годовых поступлений
от хозяйственной деятельности, потребности в оборотном капитале, ино-
странной валюте, условия инвестирования, рекомендации по источникам
финансирования проекта и выбору конкретного инвестора;
—	оценку рисков, связанных с осуществлением проекта;
—	планирование сроков реализации проекта;
—	оценку сравнительной экономической эффективности проекта;
—	определение коммерческой эффективности (финансовой обеспе-
ченности) проекта;
—	оценку бюджетной эффективности;
—	подготовку инвестиционного предложения для потенциального ин-
вестора (решение о финансировании работ по подготовке ТЭО проекта).
После проведения отраслевой, вневедомственной, экологической и
других видов экспертиз ТЭО утверждают и принимают решение о вло-
жении средств в инвестиционный проект.
Подготовка контрактной документации включает:
—	подготовку тендерных торгов и по их результатам контрактной до-
кументации;
—	проведение переговоров с потенциальными инвесторами;
—	тендерные торги на дальнейшее проектирование объекта и раз-
работку рабочей документации.
212
На стадии осуществления проекта отдельные элементы организаци-
онно-экономического механизма могут закрепляться и конкретизировать-
ся в договорах между участниками. Однако изменение (корректировка)
организационно-экономического механизма осуществления проекта рас-
сматривается как изменение проекта в целом (разработка другого ва-
рианта проекта) и должно сопровождаться переоценкой его эффектив-
ности.
Параллельно с технологическими разработками на всех этапах про-
ектирования выполняют расчеты эффективности принимаемых реше-
ний.
На предпроектной стадии экономические расчеты и обоснования про-
водят с целью предварительной оценки сравнительной экономической
эффективности конкурентоспособных альтернативных вариантов реше-
ния поставленной задачи. Для этой цели могут быть использованы уп-
рощенные, статичные во времени среднегодовые оценочные показатели
эффективности. Отобранные на этой стадии лучшие проектные варианты
рекомендуют для более детальной и глубокой проработки на стадии раз-
работки ТЭО.
4.1.1.	ВИДЫ И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ИНВЕСТИЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ
Эффективность каждого варианта инвестиционного проекта на стадии
разработки ТЭО (рис. 4.1) определяют согласно следующим оценкам:
•	сравнительной экономической эффективности;
•	коммерческой эффективности (финансовой состоятельности);
•	бюджетной эффективности.
Оценка сравнительной экономической эффективности вариантов
проекта осуществляется для выявления экономически предпочтительно-
го проектного решения и степени его эффективности. Эта оценка отра-
жает затраты и результаты, связанные с реализацией проекта, выходящие
за рамки прямых финансовых интересов участников инвестиционного
проекта и допускающие денежное измерение.
Оценка коммерческой эффективности (или финансовой состоя-
тельности) проводится для определения финансовых последствий реа-
лизации проекта для его непосредственных участников, выявления воз-
можности своевременного ассигнования капитальных вложений в реа-
лизацию инвестиционного проекта, возврата заемных и кредитных
средств и выплаты установленных процентов в оговоренные с кредито-
рами сроки за счет планируемых притоков средств по каждому году рас-
сматриваемого периода. Проект считают финансово обеспеченным, если
каждый год периода учета эффекта его реализации будет иметь положи-
тельное, накопленное к этому году сальдо (остаток — разность между
приходом и расходом) денежных потоков.
213
СТАДИИ ОЦЕНКИ ИНВЕСТИЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ
Рис. 4.1. Блок-схема оценки эффективности инвестиционных проектов
Оценка коммерческой эффективности предполагает расчет величины
интегрального дисконтированного дохода за весь инвестиционный период
с учетом конкретных условий финансирования данного проекта и срока
окупаемости инвестиций.
Оценка бюджетной эффективности заключается в выявлении эф-
фективности (финансовых последствий) реализации инвестиционного
проекта для федерального, регионального или местного бюджета с учетом
бюджетных затрат и ожидаемых поступлений в бюджет по годам рас-
сматриваемого периода в интегральном дисконтированном виде.
Все перечисленные показатели эффективности базируются на сопо-
ставлениях результатов осуществления инвестиционного проекта с пред-
стоящими затратами. Однако их содержание и состав для трех указанных
групп показателей не вполне одинаковы и будут рассмотрены более по-
дробно.
Все виды оценок осуществляют за календарный период, продолжи-
тельность которого учитывает длительность создания объекта и период
его рентабельной эксплуатации.
Оценка эффективности осуществляется с помощью системы эконо-
мических показателей и критериев, которые подробно рассмотрены в
подразд. 4.1.3. Определяющим является значение показателя, принятого
в качестве критерия оценки.
Эффективность проекта должна определяться на фоне прогнозируе-
мого развития окружения проектируемого предприятия, что включает
прогноз развития предприятий по добыче аналогичных полезных иско-
паемых, условий конкуренции на рынках продукции, технологии и сырья,
социальных условий и экологической обстановки региона. Помимо до-
стижения достаточного уровня прибыльности в проекте нужно преду-
сматривать условия для непревышеиия разумного уровня инвестицион-
ного риска и соблюдения социально-экологических требований. В необ-
ходимых случаях в проекте должны быть показаны ожидаемые между-
народные и политические последствия его реализации и возможная ре-
акция общественности.
Любая оценка эффективности решения действительна только для оп-
ределенных, принятых при ее исчислении характеристиках окружения
(внешней среды) и ее результаты могут варьировать в случае их значи-
тельного изменения. Существенное значение при проведении оценок эф-
фективности инвестиционных проектов имеет перечень включенных в
анализ вариантов. Важнейшими из варьируемых параметров проекта яв-
ляются:
—	величина ожидаемой потребности в выпускаемой продукции;
—	проектная производительность предприятия, номенклатура и
объем выпускаемой им продукции;
—	цены реализации продукции;
—	основные технико-технологические и организационно-управлен-
ческие решения;
215
—	издержки производства и инвестиционные затраты;
—	проценты за кредиты и условия налогообложения;
—	темпы инфляции и др.
Расчет эффективности осуществляют по каждому альтернативному
варианту реализации рассматриваемого проекта, признанному конкурен-
тоспособным. Оценка эффективности проектных решений имеет смысл
только при сравнении с другими конкурентоспособными альтернативны-
ми проектами (их вариантами).
В зависимости от доминирующей направленности конкретных вари-
антов проекта при оценке их эффективности целесообразно определять
и приводить значения дополнительных — экономических, технологичес-
ких, экологических, социальных и других показателей, характеризующих
особенности реализации проектов.
Деятельность любого промышленного объекта не может быть непре-
рывной, неснижающей рост. Она подвержена определенным цикличным
изменениям.
Жизненный цикл объекта /ц (годы) можно разбить на ряд последо-
вательных этапов:
^миу ^П|| "I" Дтр + ^осв "I" ^н.ч ^уг>
гДе ^мар — этап (период) проведения маркетингового обоснования целе-
сообразности создания объекта (предприятия); /П|, — этап проектирова-
ния; /СТ|, — этап создания (строительства); /0С|1 — этап начального ос-
воения предприятием запроектированной производительности; /„—
этап стабильного функционирования (нормальной эксплуатации); /уг —
этап угасания.
Этапы могут быть объединены в две более общие фазы — предпро-
изводственную /пп и производственную
^1Ш ^мар + ^ир Аггр»
^осв + ^н.ч ’’’ ^уг-
П р ед п ро и з воде т в е н н а я фаза /П|1 предшествует началу
функционирования любого объекта. Она необходима для его создания.
От того, как организована эта фаза, какова ее длительность и связанные
с нею затраты, во многом зависит вся последующая деятельность объекта
и его конечная эффективность. Неправильные решения, принятые на эта-
пах этой фазы, особенно при проектировании, трудноисправимы в пос-
ледующем.
Производственная фаза /„ охватывает полный срок службы
предприятия, включая этапы начального «врабатывания», нормальной
эксплуатации и свертывания производства.
Основные технико-экономические показатели производственного
объекта существенно изменяются (как правило, в худшую сторону) по
этапам его жизненного цикла.
После ввода в строй карьер (предприятие) проходит этап «врабаты-
вания» с производительностью еще ниже запроектированной и невысо-
216
кими экономическими показателями. Такое положение может быть обу-
словлено незавершенностью горно-строительных работ, неотлаженнос-
тью производственного процесса и др. На протяжении этапа /ое1, выпуск
продукции достигает принятого в проекте уровня. Себестоимость про-
дукции в начале периода может превышать установленную величину, а
вместо прибыли предприятие может приносить убытки. Затем убытки
должны уменьшаться, прибыль увеличиваться и к концу периода достичь
проектного уровня.
В первые годы работы 1Ж„ предприятие должно выйти на относительно
стабильный запроектированный уровень показателей, который сохраня-
ется в течение более или менее длительного периода Получаемые в
это время прибыли и амортизационные притоки должны с возможно
большим избытком перекрыть на этапах и капитальные затраты
и убытки.
В процессе длительной эксплуатации технико-экономические пока-
затели деятельности горного предприятия, как правило, ухудшаются, что
связано с углублением горных работ, усложнением горно-геологических
условий, износом оборудования. Объемы выпускаемой продукции могут
снижаться, что вызывает рост себестоимости за счет так называемых
условно-постоянных затрат. Это приводит к необходимости рассматри-
вать три возможных варианта развития предприятия: а) продолжать экс-
плуатацию предприятия с ухудшающимися экономическими показателя-
ми; б) провести реконструкцию для достижения необходимых технико-
экономических показателей; в) прекратить эксплуатацию предприятия.
Выбор одного из этих решений должен осуществляться на основании
экономических расчетов.
В связи с этим при оценке эффективности проекта важнейшие пока-
затели нужно рассчитывать по годам длительного периода оценки эф-
фекта либо, по меньшей мере, по основным фазам жизненного цикла
проектируемого предприятия и представлять в табличном виде по состо-
янию на важнейшие критические даты и графическом, отражающем их
динамику. Основное внимание при построении графиков должно быть
обращено на следующие критические даты:
—	начало добычи полезного ископаемого;
—	завершение строительства;
—	освоение проектной производительности предприятия;
—	начало прибыльной работы предприятия;
—	начало работы с проектным уровнем годовой прибыли;
—	начало реконструкции, т.е. год, когда она должна быть проведена;
—	год, когда аккумулированная прибыль перекроет сумму стартовых
капиталовложений и ущерба, допущенного в период работы с неосвоен-
ной производительностью.
217
4.1.2.	ДИСКОНТИРОВАНИЕ ЗАТРАТ И ДОХОДОВ
Вложение затрат и получение результатов при осуществлении проекта
происходит в различные моменты времени в течение достаточно длитель-
ного промежутка. Поэтому их соизмерение должно осуществляться с уче-
том фактора времени. Под ним понимается объективно существующая
экономическая неравноценность затрат, результатов или эффектов, от-
носящихся к разным периодам времени.
При рассмотрении вариантов инвестирования проекта небезразлично,
когда (раньше или позже) необходимо вкладывать средства в его осу-
ществление, когда они начнут приносить отдачу и как долго можно по-
лучать прибыль. Эта заинтересованность обусловлена тем, что любые
денежные средства, находясь в непрерывном обороте, постоянно дают
нарастающий по закону сложных процентов эффект. Поэтому займ про-
сителю предоставляется под определенный процент. Величина послед-
него должна быть не меньше той, которую владелец капитала нормально
получил бы, сохранив данную сумму в денежном обороте своих средств.
А для того чтобы этот процент был приемлем и для получателя кредита,
величина его должна быть не больше той, под которую он может получить
требуемый ему заем в другом источнике, и не выше той нормы прибыли,
которую он рассчитывает получить, если вложит необходимую сумму в
проект.
Во всех расчетах эффективности инвестиционных проектов изложен-
ные выше принципы учета фактора времени реализуются посредством
специальной процедуры так называемого дисконтирования. Слово дис-
конт (discount — считать) является в данном случае синонимом понятия
процент или процентная ставка, а под дисконтированием понимается
процедура приведения к одному базисному моменту времени. Тер-
мины дисконтирование и приведение к одному времени употребляют как
синонимы.
Для удобства сравнения вариантов по технико-экономическим пока-
зателям при проектировании целесообразно базисным моментом считать
начало первого года эксплуатации объекта, а при реконструкции —
конец основного ее периода. При этом весь рассматриваемый срок функ-
ционирования объектов делят на периоды строительства и эксплуатации.
Экономические показатели периода строительства рассматривают по от-
ношению к моменту приведения как прошлые, а эксплуатации — как
будущие. Момент оценки может приниматься любым, но непременно
одинаковым для сравниваемых вариантов.
Для дисконтирования экономические показатели каждого года необ-
ходимо умножить на соответствующий коэффициент приведения про-
шлых или будущих лет (в зависимости от того времени, когда они были
осуществлены). Суммируя дисконтированные значения какого-либо эко-
номического показателя за весь рассматриваемый период, получают его
интегральную величину для выбранного момента приведения. При про-
218
ектировании горных предприятий шаг времени (расчета) обычно прини-
мают равным одному году (но он может составлять месяц или квартал),
т.е. условно полагают, что ежегодные затраты и результаты осуществля-
ются дискретно в конце года. Момент окончания первого шага расчета
обозначают как / = 0.
Приведение к базисному моменту времени разновременных экономи-
ческих показателей на каждом t-м шаге реализации проекта осущест-
вляют путем их умножения на коэффициент дисконтирования, опреде-
ляемый для последующих за базисным моментом приведения с помощью
выражения
Р,= !/(!+£)'
и для предшествующих (произведенных ранее) с помощью выражения
₽/ = (!+£)',
где t = 0, 1,2, ... Т — номер шага расчета (число лет приведения); Т —
горизонт расчета (длительность периода); Е — норма дисконта.
Норма дисконта Е в принципе должна приниматься равной приемле-
мому для инвестора уровню дохода. В условиях рыночной экономики и
свободной конкуренции капиталов она может устанавливаться:
•	при использовании собственного либо акционерного капитала, ис-
ходя из сложившейся средней процентной ставки по депозитным вкладам
с учетом инфляции и риска, связанного с инвестициями. Если норма дис-
конта будет принята ниже депозитной процентной ставки, инвесторы
предпочтут размещать деньги в банке, а не вкладывать их непосредст-
венно в производство, в противном случае с учетом инфляции и риска
возникнет перелив денег в инвестиции;
•	при использовании заемного капитала, исходя из процентной став-
ки за банковский кредит (с учетом инфляции и риска);
•	при наличии конкретных инвесторов, исходя из договорной ставки
кредита.
В современных условиях при весьма непостоянных во времени вели-
чинах банковской кредитной и депозитной процентных ставок и часто
нерыночных формах финансирования объектов предоставление разра-
ботчикам проекта права выбора нормы дисконта приведет к использо-
ванию существенно разных ее величин, что повлечет за собой и значи-
тельные различия в интегральной оценке экономической эффективности
рассматриваемых вариантов.
Так, в настоящее время используются государственные средства,
иногда на возвратной и весьма льготной кредитной основе, а иногда на
безвозвратной беспроцентной. При различной доле таких нерыночных
ассигнований уровень нормы дисконта будет разным и, в зависимости от
величины этой доли, один и тот же инвестиционный проект будет иметь
различную эффективность. Следовательно, в этих условиях уровень эко-
номической эффективности рассматриваемого проекта в значительной
мере будет отражать степень льготности его финансирования.
219
При сравнительной оценке альтернативных вариантов проекта вполне
допустимо предположить, что условия предоставления кредитов, финан-
сирования и степень риска инвестиций будут для них практически оди-
наковы.
Для устранения влияния условий финансирования, т.е. для обеспече-
ния равных условий и объективности при сравнительной оценке эконо-
мической эффективности вариантов проекта целесообразно использо-
вать единую фиксированную по величине среднеотраслевую норму дис-
конта. Учет инфляции в величине последней нежелателен, поскольку в
этом случае она должна учитываться и в исходных экономических пока-
зателях за все годы жизненного цикла инвестиций, а это неизбежно при-
ведет к дополнительным неточностям в расчетах.
В «Рекомендациях» предлагается все расчеты проводить в неизмен-
ных (базовых) ценах, действующих на момент разработки проекта, без
учета возможной инфляции, так как прогнозировать цены, тарифы,
нормы, тарифные ставки и нормативы на длительную перспективу весьма
сложно.
В качестве усредненной нормы дисконта рекомендуется принимать
уровень реальной (без учета инфляции) усредненной процентной ставки
за пользование денежными ресурсами, исходя из сложившейся структуры
источников инвестиций при финансировании проектов горно-добываю-
щих предприятий различных отраслей.
Так, в угольной отрасли сложилась следующая структура источников
финансирования, %:
амортизационные отчисления.......................................   30
средства госбюджета..............................................   30
собственные средства АО .	.......... ....	15
кредиты..........................................................   25
в том числе иностранные........................................ 15
Учитывая незначительный уровень инфляции валютных денежных
средств (1—3% в год), величина реальной (без учета инфляции) усред- •
пенной ставки дисконта может быть определена на основе действующей
процентной ставки за пользование валютными кредитными ресурсами и
процентной ставки по депозитным валютным вкладам с учетом доли от-
дельных источников инвестиций. Кредитные ставки для отечественных
валютных кредитов принимаются на уровне ставок ЦБ в размере 15%
годовых, а для иностранных (с гарантией государства) — 12%.
При высокой инфляции и кризисных явлениях в экономике ориенти-
ром при установлении нормы дисконта может служить депозитный про-
цент по вкладам в относительно стабильной иностранной валюте. Про-
центные ставки по депозитам основных валют регулярно публикуются.
Приблизительно они составляют 7—8% для долларов США, 5—6% для
немецких марок, 10—11% для итальянских лир, 2—2,5% для японских
иен. Для приближенных расчетов можно принять размер ставки по ва-
лютным депозитам 10% в год. Средства, предоставляемые из бюджета,
передаются отрасли на беспроцентной основе.
220
С учетом этих условий может быть определена средняя норма дис-
конта. При расчетах сравнительной экономической эффективности аль-
тернативных вариантов проектов допустимо применять единую норму
дисконта, равную 0,08. Следует подчеркнуть, что величина Е должна со-
ответствовать условиям данного конкретного периода и по мере развития
рыночных отношений, изменения структуры источников финансирования
и ставок по валютным кредитам и депозитам (вкладам, взносам) она
должна быть скорректирована.
Отметим также, что норма дисконта, которая служит для приведения
разновременных экономических показателей к одному моменту времени,
и процентная ставка, по которой рассчитывают платежи за кредит, —
не одно и то же и они не обязательно равны.	?
Значения коэффициента Р, для разных Е приведены в табл. 4.1. Сле- '
довательно, посредством процедуры дисконтирования в итоге отражается
тот факт, что рубль затрат (денежных результатов), отдаленных от нас
в будущее, оценивается нами ниже аналогичного рубля затрат, осущест-
вляемых в данный момент (и ниже рубля эффектов, получаемых нами в
данный момент).	|
Экономические показатели (прибыль, затраты и др.), достигнутые в
прошлом, приводятся к моменту оценки по выражению
Э|1, = (Э,Р/)' = Э,(1+£)',
где Э( — экономические показатели, которые реально имели место t лет
назад; Р/= 1 +Е — коэффициент дисконтирования экономических пока-
зателей, предшествовавших моменту оценки; t — период, отделяющий
год, в котором имели место реальные экономические показатели в про-
шлом, от момента (года) их оценки, годы,
t-tn- t ’,
t„ — Момент оценки, т.е. год, к которому приводятся экономические по-
казатели; t-J — год, в котором были достигнуты экономические показа-
тели.
Пример. Затраты, осуществленные, например, в 1996 г. в размере
1 млн руб. за счет кредита с оплатой 8% в год, будучи приведенными к
2001 г., оцениваются следующим образом:
Зп - 1 • 106( 1 + О,О8)20"' - 199Г> = 1 • 106 • 1,085 - 1 • 10е • 1,47 =
= 1,47 млн руб.
Таким образом, долг за кредит, взятый в 1996 г. в размере 1 млн руб.,
в 2001 г. составит 1 млн 470 тыс. руб. при Е — 0,08.
Экономические показатели будущих периодов приводятся к моменту
оценки с помощью выражения
Pz = 1/(1 +£/ — коэффициент дисконтирования экономических показа-
телей, которые будут иметь место в будущем по отношению к моменту
221
222
Значения коэффициента дисконтирования Р, для различных значений t и Е
Норма _________________________________________________Годы
оценки; t — период, отделяющий год, в котором будут иметь место эко-
номические показатели, от момента их оценки,
t = - tn,
1-, — год, в котором будут достигнуты экономические показатели. }
Пример. Прибыль, которая будет получена, например, в сумме 1 млн руб.
в 2005 г., будучи приведенной к 2001 г. по коэффициенту дисконтиро- ;
вания 1,08,
П 1 • 106	1 • ЮС ТОЛ. Л
1O82'105-2001	1,084 736 тыс. руб.
Таким образом, планируемая сумма прибыли 2005 г. в размере 1 млн руб.
в 2001 г. оценивается лишь в 736 тыс. руб.
4.1.3.	ПОКАЗАТЕЛИ (КРИТЕРИИ) ЭФФЕКТИВНОСТИ
ИНВЕСТИЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ
Оценку эффективности проектных вариантов решения одной и той же
проблемы либо различных проектов, осуществляемую на стадии проек-
тирования, проводят на основе расчета и анализа значений следующих
основных экономических показателей:
•	чистый дисконтированный доход (ЧДД). Синоним — интегральный
эффект (англ, net present value, NPV);
•	индекс доходности (ИД). Синоним — индекс прибыльности (англ,
profitability index, Pl);
•	внутренняя норма доходности (ВИД). Синонимы — внутренняя
норма прибыли, рентабельности, возврата инвестиций (англ, internal rate
of return, 1RR);
•	срок окупаемости инвестиций (70K).
Чистый дисконтированный доход (ЧДД) определяется как сумма те-
кущих эффектов за весь расчетный период, приведенная к базисному
году. Возможна также трактовка показателя ЧДД как величины пре-
вышения интегральных (суммарных за расчетный период Т) денежных
результатов над соответствующими интегральными затратами.
Если в течение расчетного периода не происходит инфляционного из-
менения цен или расчет проводят в базовых ценах, то ЧДД для посто-
янной нормы дисконта Е вычисляют по формуле
т
где R, — результаты, достигаемые в t-м году (стоимость реализован-
ной продукции и услуг), руб.; 3t — текущие затраты, осуществляемые
в том же году, для получения планируемых результатов, руб.; К/ — ка-
223
питальные вложения в t-м году, руб.; Т — горизонт расчета (полная дли-
тельность календарного периода учета эффекта рассматриваемого про-
екта), годы.
Результаты Rh получаемые в t-м году осуществления проекта, рас-
считывают в виде годовой выручки от реализации продукции Qt в t-м
году по ожидаемым ценам Ut. Кроме того, в состав выручки, получаемой
от реализации проекта, может входить также выручка Фв1 от рыночной
реализации высвобождаемых технических устройств, зданий, сооружений
и т.д. Таким образом, результат R, можно представить в виде
R, = Z/,Q, + 0lrf.
Текущие затраты 3t исчисляются в виде годовых эксплуатационных
издержек С„ т.е. годовых затрат, отнесенных на себестоимость (за вы-
четом амортизационных отчислений At), сумм уплаченных налогов и обя-
зательных отчислений Ht, а также прочих издержек, связанных с осу-
ществлением производственного процесса, при этом выплаты процентов
за кредит учитываются самим процессом дисконтирования и повторный
их учет в текущих затратах, а также в расходах за счет прибыли не про-
водится.
Уравнение для ЧДД можно записать в следующем виде:
т
ЧДД=X+ с<- А'>+ фв/>1 (гЬу
Так как (L[Q — С) есть не что иное, как годовая прибыль П от выпуска
предприятием основной продукции, выражение для ЧДД может быть
представлено в виде еще одной модификации:
т
ЧДД = £(/7< + А-/(/ + Фв/)^г^.
Кроме того, расчет ЧДД можно осуществлять, используя следующее
выражение:
т
ЧДД = ^(/?,-С, + Л-А//-К/)—J—	(4.1)
(1+£)
Расчеты критерия ЧДД удобно осуществлять в табличной форме
(табл. 4.2). Аналогичные расчеты проводят для всех рассматриваемых
вариантов.
При сравнении вариантов разработки многокомпонентных (много-
сортных) месторождений и комплексном использовании извлекаемых по-
лезных ископаемых в таблице указывают объемы, цены и доходы по каж-
дому виду продукции и различным ее сортам.
224
Таблица 4.2
Расчет критерия ЧДД
Поряд- ковый номер года t	Затраты, млрд руб.		Аморти- зацией- ные при- токи At, млрд руб.	Реали- зуемая продук- ция UtQt, млрд руб.	Прибыль fJt, млрд руб-	Остаточ- ная стои- мость фондов Ф„ млрд руб.	Коэффи- циент дискон- тирова- ния р.	чда = =(Д+А - млрд руб.
	капи- таль- ные к,	по се- бестои- мости С,						
0-й 1-й		—	—	—	—	—		
Всего за Т лет								
В связи с тем, что объемы и соотношения между видами и сортами
продукции будут изменяться по годам в зависимости от сложности мес-
торождения, графика ввода мощностей по переработке добываемых по-
лезных ископаемых, конъюнктуры рынка и других условий, таблицы ста-
новятся слишком громоздкими. Однако для надежного обоснования при-
нимаемых решений по выбору режима горных работ, вскрытия, системы
разработки, технологии, оборудования и решения других вопросов экс-
плуатации месторождения необходим детальный подсчет доходов. Поэ-
тому такие расчеты целесообразно проводить на компьютерах с приме-
нением специальных программ.
По значениям показателя ЧДД можно сделать следующие выводы.
1.	Реализация проекта экономически эффективна при положительном
значении величины чистого дисконтированного дохода. Это означает, что
капитальные вложения, затраченные на реализацию проекта, окупятся
за счет эффекта, получаемого от его эксплуатации.
2.	Величина положительного эффекта ЧДД определяет чистый пред-
принимательский эффект от реализации рассматриваемого варианта про-
ектного решения имеющейся проблемы.
3.	При сравнении экономической эффективности различных вариан-
тов проекта (при условии достаточности инвестиций для его реализации)
предпочтение отдается тому из них, у которого величина чистого дискон-
тированного дохода больше. Чем больше ЧДД, тем выше эффективность
проекта.
4.	При отрицательном значении ЧДД проект (вариант) должен быть
признан убыточным, причем показатель ЧДД показывает размер убытка,
который возникает в случае реализации проекта.
Оценку предстоящих затрат и результатов проекта осуществляют в
пределах достаточно длительного расчетного периода Т, принимаемого
равным:
—	продолжительности создания, эксплуатации и (при необходимос-
ти) ликвидации объекта;
15 — 1448
225
—	нормативному сроку службы основного комплекса технологичес-
кого оборудования;
—	периоду, в течение которого предполагается достичь запроекти-
рованных величин прибыли;
—	периоду по требованиям инвестора.
Длительность предшествующих проектно-изыскательских работ в
общем периоде Т учитывать не следует. Затраты на их проведение могут
входить в дисконтированном виде в общие приведенные инвестиционные
издержки. В случае осуществления проектов с длительными инвестици-
онными циклами (например, при строительстве или реконструкции ка-
рьеров) период оценки затрат и эффекта должен быть ограничен годом
необходимой остановки объекта на реконструкцию (часто это календар-
ный год прекращения его рентабельной работы).
Годом прекращения рентабельной работы рассматриваемого объекта
инвестиций следует считать тот год эксплуатации предприятия, когда оно
перестает давать чистую прибыль. Именно тогда возникает проблема ос-
тановки предприятия и рассмотрения необходимости и целесообразности
дополнительных капитальных вложений для осуществления его рекон-
струкции с целью обеспечения дальнейшей рентабельной работы.
В общем случае, даже при наличии длительно и экономически успеш-
но функционирующего объекта инвестиций, календарный период учета
эффекта не должен превышать 20 лет, поскольку дисконтированный
доход за пределами этого периода весьма мал (менее 10%) и сущест-
венного влияния на общий результат уже не оказывает.
Затраты на реализацию проекта подразделяют на первона-
чальные (инвестиции), текущие и ликвидационные, кото-
рые осуществляют соответственно на стадиях строительства, функцио-
нирования и ликвидации.
Для стоимостной оценки результатов и затрат можно использовать
базисные, мировые, прогнозные и расчетные цены.
Под базисными понимают цены, сложившиеся в экономике страны
на определенный момент времени t6. Базисную цену Цб на любую про-
дукцию или ресурсы считают неизменной в течение всего расчетного пе-
риода. Измерение экономической эффективности проекта в этих ценах
дает лишь упрощенную ее оценку и проводится, как правило, только при
предварительных технике-экономических исследованиях путей решения
проблемы.
На стадии более детального технике-экономического обоснования
(ТЭО) проекта обязательным является расчет экономической эффектив-
ности в прогнозных и расчетных (желательно, и в мировых) ценах.
Прогнозную цену Ц, продукции или ресурса в конце /-го шага расчета
(например, /-го года) определяют по выражению
и, = a6j(t, /н),
где J(/, /н) — индекс изменения цен на продукцию или ресурс в конце
/-го шага по отношению к начальному моменту расчета tH.
226
Расчетные цены используют для возможности сравнения результа-
тов, полученных для различных уровней предполагаемой инфляции на
протяжении расчетного периода. Их получают путем введения дефлиру-
ющего множителя, соответствующего индексу общей инфляции.
Базисные, прогнозные и расчетные цены можно выражать как в руб-
лях, так и в устойчивой валюте (доллары США, ЭКЮ и т.п.).
Индекс доходности (ИД) представляет собой отношение суммы при-
веденных эффектов к величине капиталовложений:
где Кя — сумма дисконтированных капиталовложений
г
<1 +
3* — затраты на t-м шаге при условии, что в них не входят капитало-
вложения.
Другими словами, индекс доходности представляет собой отношение
интегральной суммы приведенной чистой прибыли и амортизационных
отчислений за весь период учета эффекта Т к общей сумме приведенных
капитальных вложений:
Z, П, + А. / г К.
ИД = V —-----/ у -—,
~(,+^ (=0(1+£У
где П, — чистая прибыль в t-м году; К/ — капиталовложения на t-м
,шаге.
При положительной величине показателя чистого дисконтированного
дохода ИД > 1 проект считают эффективным и наоборот, если ИД < 1,
его следует считать невыгодным.
Применение этого показателя при сравнительной оценке альтерна-
тивных вариантов дает представление об уровне их относительной эффек-
тивности. Однако если сопоставляют инвестиционные проекты, имеющие
различные периоды учета величины эффекта, этот показатель не может
обеспечить должную объективность оценки.
Внутренняя норма доходности (ВНД) представляет собой ту норму
дисконта £В(1Д, при которой величина приведенных эффектов равна при-
веденным капиталовложениям, другими словами, ту норму дисконта, при
которой реализация проекта приносит возврат осуществленных вложе-
ний точно к концу расчетного периода.
Можно также сказать, что внутренняя норма доходности представляет
собой ту норму дисконта Евт, при которой суммарная величина дискон-
тированной чистой прибыли и амортизационных отчислений /7Д равна
сумме дисконтированных капитальных вложений Кя-
15*
227
Следовательно, показатель внутренней нормы доходности определяют
путем решения уравнения
<1+£вил)'
т
=Z
1 = 0
к,
(1 +fB.u)r
Расчет ВНД — многостадийный. Вначале по разработанному проекту
рассчитывают дисконтированные величины суммарной чистой прибыли
и амортизационных отчислений за принятый инвестиционный период, а
также капитальных вложений при норме дисконта существенно выше
той, при которой определилась положительная величина чистого дискон-
тированного дохода (например, вдвое больше). В случае получения от-
рицательного значения ЧДД необходимо повторить расчет, ступенчато
снижая норму дисконта до достижения равенства между интегральной
дисконтированной чистой прибылью с амортизационными отчисления-
ми и суммарной величиной дисконтированных капитальных вложений.
Та величина нормы дисконта, при которой будет зафиксировано это ра-
венство, и определит численное значение внутренней нормы доходности.
В случае если искомая величина ВНД не попала в принятый диапазон
расчетов, его необходимо расширить и продолжить поиск.
Если величина ЧДД, определенная для каждого варианта проекта,
дает ответ на вопрос, является ли он эффективным при некотором за-
данном среднем значении реальной ставки за кредит, то величина
ВНД определяет ту предельную ставку за кредит, при которой рассмат-
риваемый инвестиционный проект может быть профинансирован и.ре-
ализован.
Срок окупаемости (Гок) — это период, по окончании которого дис-
контированные первоначальные вложения и ущербы в первые годы ра-
боты предприятия перекрываются суммарным дисконтированным эффек-
том от эксплуатации объекта.
Срок окупаемости может быть определен следующим образом. Вна-
чале строится таблица-матрица значений капиталовложений и получае-
мого эффекта (чистая прибыль и амортизация) по годам принятого пе-
риода расчета с учетом их приведения к году начала строительства. Затем
находится длительность периода, к концу которого суммарные величины
капитальных вложений и приведенного эффекта будут равны, что и оп-
ределит срок окупаемости капитальных вложений:
т
ок
/ = 0
К,
(!+£)'
Г
У nt + At
Следует отметить, что этот показатель не оценивает общую величину
получаемого в результате инвестиций интегрального эффекта. Он лишь
определяет возможный срок возврата инвестиций за счет полученной чис-
той прибыли и накопленной амортизации.
228
В случае если прогнозные цены отражают, помимо всего прочего,
также и происходящую инфляцию, ее влияние должно быть исключено
из расчета рассмотренных выше показателей эффективности.
Ни один из перечисленных критериев сам по себе не является доста-
точным для принятия проекта. Решение об инвестировании средств для
его реализации необходимо принимать с учетом значений всех рассмот-
ренных выше показателей и интересов всех участников проекта, и оно
не может быть однозначно формализовано.
4.1.4.	КОММЕРЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТА
Анализ коммерческой эффективности (финансовой состоятельности) яв-
ляется обязательной частью оценки проекта.
Цели анализа коммерческой эффективности следующие:
•	оценка эффективности реализации рассматриваемого проекта с
учетом индивидуально-конкретных условий ее финансирования;
•	определение финансовой надежности проекта, т.е. способности
обеспечить по годам рассматриваемого периода своевременные капи-
тальные вложения, возврат заемных и кредитных средств, выплату про-
центов каждому из кредиторов в установленный срок и в оговоренном
размере, а также финансирование текущих издержек производства.
Источниками финансовых средств, необходимых для осуществления
проектов, могут быть:
—	собственные финансовые средства (предприятия, акционерного
общества и т.д.) (прибыль, накопления, амортизационные отчисления,
суммы, выплачиваемые страховыми органами в виде возмещения за
ущерб, и т.п.), а также иные виды активов (основные фонды, земельные
участки, промышленная собственность и т.п.) и привлеченные средства
(от продажи акций, благотворительные и иные взносы, средства, выде-
ляемые вышестоящими холдинговыми и акционерными компаниями,
промышленно-финансовыми группами на безвозмездной основе);
—	ассигнования из федерального, регионального и местного бюд-
жетов, фондов поддержки предпринимательства, предоставляемые на
безвозмездной основе;
—	иностранные инвестиции, предоставляемые в форме финансового
или иного участия в уставном капитале совместных предприятий, а также
в виде прямых вложений (в денежной форме) международных организа-
ций и финансовых институтов, государств, предприятий и организаций с
различными формами собственности и частных лиц;
—	различные формы заемных средств, в том числе кредиты, предо-
ставляемые государством на возвратной основе, иностранными инвесто-
рами, банками, а также векселя и др.
Первые три группы указанных выше источников образуют собствен-
ный капитал реципиента. Суммы, привлеченные им от источников извне,
229
входящие в эти группы, не подлежат возврату. Субъекты, предоставив-
шие эти средства, как правило, участвуют в доходах от реализации ин-
вестиций на правах долевой собственности.
Четвертая группа источников образует заемный капитал реципиента.
Эти средства необходимо вернуть на определенных заранее условиях
(сроки, проценты). Субъекты, предоставившие средства реципиенту по
этим каналам, не участвуют в доходах от реализации проекта.
Коммерческую эффективность проекта определяют соотношением
финансовых инвестиционных затрат и получаемых результатов по годам
рассматриваемого периода с учетом реальных условий его финансиро-
вания, обеспечивающих требуемую норму доходности. Проект будет счи-
таться финансово состоятельным, если все интегрально накопленные
сальдо притоков и оттоков денежных средств в каждом году инвестици-
онного периода будут иметь положительные значения. Уровень коммер-
ческой эффективности проекта оценивается величинами срока окупае-
мости инвестиций и внутренней нормой доходности.
Оценка финансовой состоятельности инвестиционного проекта пред-
полагает соизмерение притоков и оттоков денежных средств с вычисле-
нием погодового накопительного сальдо реальных денег за принятый пе-
риод учета, а также конкретизацию финансовых последствий реализации
проекта для его непосредственных участников.
Если экономически эффективный проект имеет в некоторых кален-
дарных годах отрицательное интегральное сальдо накопленных денежных
потоков, но суммарное сальдо дисконтированных потоков денежных
средств за весь период учета эффекта является положительным, необ-
ходимо пересмотреть календарный график оттока средств или заплани-
ровать и изыскать возможность привлечения дополнительных кредитов
в финансово неблагополучные календарные периоды.
Если рассматриваемый проект при оценке своей финансовой обсто-
ятельности имеет отрицательное суммарное сальдо дисконтированныхде-
нежных средств, он не может быть реализован, несмотря на то, что на
предыдущем этапе расчетов был признан экономически эффективным.
В этом случае необходим поиск новых инвесторов с более умеренными
ставками процентов за кредит, обеспечивающими возможность эффек-
тивной реализации проекта. При этом дополнительно привлекаемые
средства должны быть отражены в расчетах эффективности.
Расчеты коммерческой эффективности проекта проводятся на основе
рассмотренных ранее показателей и формул для их определения, но от-
личаются от.нихтем, что показывают эффективность действия всех участ-
ников в осуществлении проекта с позиций интересов каждого из них в
отдельности. При этом в качестве эффекта Э, на каждом шаге расчетов
выступают потоки реальных денег (англ. — cash flow). А в реализации
проекта принимают во внимание три вида деятельности: инвестицион-
ную, операционную и финансовую.
230
При осуществлении каждого из этих видов деятельности возникают
соответствующие притоки ПТ( и оттоки О( денежных средств участ-
ника проекта.
Поток реальных денег Ft — это разность между притоком и отто-
ком денежных средств от двух видов деятельности — инвестиционной и
операционной — в каждом периоде осуществления проекта (т.е. на каж-
дом шаге расчета):
Ft =	~ О", + /77;,, - Оо, = Ful + Fo„
где нижние индексы «и» и «о» обозначают принадлежность показателя
соответственно к инвестиционной и операционной деятельности по осу-
ществлению проекта.
В целом показатель потока реальных денег F, является аналогом ве-
личины (/?, — 3,), рассмотренной ранее.
Показатель сальдо реальных денег bt характеризует разность между
притоком и оттоком денежных средств от всех трех видов деятельности
(также на каждом шаге расчета).
Поток реальных денег от инвестиционной деятельности включает в
себя затраты, связанные, во-первых, с вложениями в основной капитал
(приобретение земли, оборудования и прочих объектов основных фондов,
а также нематериальных активов) и, во-вторых, с приростом оборотного
капитала. С обратным знаком при этом учитывают поступления от про-
дажи этих же активов и уменьшения оборотного капитала.
Поток реальных денег от операционной деятельности рассчитывают
(по каждому шагу отдельно) в следующем порядке:
—	определяют объем продаж продукции, ее цену и выручку;
—	к выручке добавляют внереализационные доходы;
—	из результата вычитают затраты, амортизационные отчисления и
выплаты (проценты) по кредитам;
—	из рассчитанной таким образом прибыли вычитают налоги и
сборы, в результате чего определяют получаемый при осуществлении
проекта чистый доход;
—	к чистому доходу прибавляют амортизационные отчисления за
этот же период.
Полученная величина характеризует собой чистый приток денежных
средств на данном шаге, получаемый от операционной деятельности при
реализации проекта.
Разность денежных притоков и оттоков от осуществления финансовой
деятельности, связанной с проектом, рассчитывают отдельно для каждого
шага, в следующем порядке:
—	к величине собственного капитала на данном шаге прибавляют
полученные кредиты;
—	из этой суммы вычитают выплаченные на данном шаге задолжен-
ности по ранее полученным кредитам и дивиденды.
231
Для расчета сальдо накопленных реальных денег на t-м шаге необ-
ходимо к рассчитанному ранее его значению (/ — 1 )-м шаге прибавить
все новые притоки средств ПТ/ и вычесть оттоки Ot.
Для соизмерения реальных притоков денежных средств с их оттоками
тю годам инвестиционных циклов норма дисконта должна определяться
на основе оговоренных с инвесторами величин кредитных ставок (без
инфляционной составляющей). Использование собственных средств,
включая средства амортизационного фонда, как правило, должно оцени-
ваться нормой дисконта, равной действующей процентной ставке по ва-
лютному депозиту.
При наличии нескольких инвесторов, каждый из которых предостав-
ляет свои денежные средства на оговоренных различных конкретных ус-
ловиях, дисконтирование капитальных затрат проводят для каждого ин-
вестора отдельно. Суммарный эффект от производственного использо-
вания инвестиций распределяют между отдельными инвесторами про-
порционально доле их дисконтированных инвестиций.
При отсутствии данных об инвесторах и конкретных условиях предо-
ставления кредита оценка финансовой обеспеченности инвестиционного
проекта проводится с нормой дисконта, равной действующей кредитной
ставке по валютному кредиту, устанавливаемой Центробанком РФ.
В 1997 г. она составляла 15% в год. Эту же величину нормы дисконта
рекомендуется использовать при оценке бюджетной эффективности, по-
скольку она отражает реальную цену денежных средств, ссужаемых го-
сударством из централизованных источников.
Следует отметить, что величина нормы дисконта должна соответст-
вовать условиям данного конкретного периода и по мере развития ры-
ночных отношений и стабилизации экономики корректироваться.
Основным исходным материалом для оценки финансовой обеспечен-
ности инвестиционного проекта являются данные о движении потоков
наличности или проектно-балансовая ведомость доходов и расходов в пе-
риод строительства и эксплуатации предприятия с учетом источников фи-
нансирования. Форма учета движения потоков наличности приведена в
табл. 4.3, а расчеты — в томе II в приложении.
Для дополнительной оценки коммерческой эффективности проекта
определяют также срок полного погашения задолженности участниками,
привлекающими кредитные или заемные средства, и доли отдельных ин-
весторов, предоставляющих свое имущество или средства для финанси-
рования проекта, в общем объеме вложений. Для этого приводятся све-
дения об инвесторах: их перечень, объемы инвестиций и доля их участия
в проекте, сроки погашения кредита.
Долю участника определяют (только для тех, кто предоставляет свое
имущество или денежные средства для финансирования проекта) как от-
ношение его интегральных дисконтированных затрат на указанные цели
(стоимость переданного или вложенного имущества и денежных средств)
к интегральному дисконтированному общему объему инвестиций.
232
Таблица 4.3
Движение денежных средств с учетом источников и условий финансирования
конкретного инвестиционного проекта
Ко п/п	Показатели	Значения показателей, млн руб., по годам расчетного периода					
		1-го	2-го	3-го			7-го
А 1 1.1 1.2 1.3 1.4 2 3 Б 1 2 3 4 5 6 7 8 9 В Г д Е	Приток наличности Инвестиции Ассигнования из федерального и местного бюд- жетов Собственные ресурсы Заемные средства Прочие источники Выручка от реализации продукции (с НДС) Прочие поступления Отток наличности Капитальные вложения Оборотные средства Текущие издержки производства с НДС, ио без амортизации и оплаты процентов за кредит Погашение задолженностей по кредитам Выплаты процентов по кредитам Выплаты налогов из прибыли Отчисления в резервный и другие фонды Прочие затраты предприятия, производимые за счет прибыли (кроме оплаты процентов за кредит) Дивиденды, уплачиваемые владельцам акций Чистый поток денежных средств Коэффициент дисконтирования Чистый дисконтированный поток денежных средств Чистый дисконтированный поток денежных средств накопленным итогом						
Проект может рассматриваться как эффективный с точки зрения кре-
дитного учреждения, если срок полного погашения задолженности по
кредиту, предоставляемому в рамках данного проекта, отвечает интере-
сам и политике этого учреждения.
Таблица 4.4
Показатели коммерческой эффективности инвестиционного проекта
Показатели	Единицы измерения	Значения показателей
Наличие интегрально-положительного сальдо по всем годам периода учета эффекта Интегральный чистый дисконтированный доход (ЧДД) Индекс доходности (ИД) Внутренняя норма доходности (ВЦД) Срок окупаемости инвестиций 7ОК Установленный срок возврата кредита Экономически возможный срок возврата кредита	руб. руб/год руб. годы	
233
Обоснованность потребности в заемных средствах проверяют при
этом по минимальному из годовых значений сальдо накопленных реаль-
ных денег, которое должно быть положительным, но не чрезмерно боль-
шим.
Показатели коммерческой эффективности инвестиционного проекта
приведены в табл. 4.4.
Как уже было отмечено, критериальным требованием коммерческой
эффективности рассматриваемого инвестиционного проекта является на-
личие положительного сальдо интегральных дисконтированных денежных
потоков по всем годам периода учета эффекта в соответствии с данными
табл. 4.3. Выполнение этого требования должно быть отражено в за-
ключении о коммерческой эффективности проекта.
4.1.5.	БЮДЖЕТНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТА
Показатели бюджетной эффективности отражают влияние результатов
осуществления проекта на доходы и расходы соответствующего (феде-
рального, регионального или местного) бюджета. При оценке бюджетной
эффективности критерием является интегральная величина чистого дис-
контированного дохода и срок окупаемости возможных инвестиций.
Основным показателем бюджетной эффективности, используемым
для обоснования предусмотренных в проекте мер по федеральной и ре-
гиональной финансовой поддержке, является бюджетный эффект.
Бюджетный эффект Et для /-го года осуществления проекта оп-
ределяется как превышение доходов соответствующего бюджета Д над
расходами Pt в связи с осуществлением проекта:
Интегральный бюджетный эффект Бинт рассчитывается как
сумма дисконтированных превышений интегральных доходов бюджета
Jlt /(1 + Еу над интегральными бюджетными расходами Pt /(1 + Еу.
В состав расходов федерального и регионального бюджетов включа-
ются:
—	средства для прямого финансирования проекта;
—	кредиты банков отдельным участникам реализации проекта, выде-
ляемые в качестве заемных средств, если они подлежат компенсации из
бюджета;
—	государственные и региональные гарантии инвестиционных рисков
иностранным и отечественным инвесторам и др.;
—	прямые ассигнования на надбавки (дотации) к рыночным ценам на
добываемые полезные ископаемые;
—	средства для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, воз-
можных при осуществлении проекта, и компенсации иного возможного
ущерба от его реализации.
234
В состав доходов федерального и регионального бюджетов включа-
ются:
—	все виды налоговых поступлений (с учетом льгот) и рентные пла-
тежи данного года в бюджет с российских и иностранных предприятий и
фирм в части, относящейся к осуществлению проекта;
—	дополнительные налоговые поступления от сторонних предприятий,
обусловленные влиянием реализации проекта на их финансовое поло-
жение (со знаком «минус» — исключаются из бюджета);
—	таможенные пошлины и акцизы по продуктам (ресурсам), произ-
водимым (затрачиваемым) в соответствии с проектом;
—	эмиссионный доход от выпуска ценных бумаг под осуществление
проекта;
—	дивиденды по принадлежащим государству (региону) акциям и дру-
гим ценным бумагам, выпущенным с целью финансирования проекта;
—	подоходный налог с заработной платы российских и иностранных
работников, начисленной за выполнение работ, предусмотренных про-
ектом;
—	платежи за пользование недрами, землей, водой и другими при-
родными ресурсами, за проведение геолого-разведочных работ и тому
подобное в части, зависящей от осуществления проекта;
—	погашение кредитов на проект, выделенных за счет бюджета, и на
обслуживание этих кредитов;
—	штрафы и санкции, связанные с проектом, за нерациональное ис-
пользование материальных, топливно-энергетических и природных ре-
сурсов.
К доходам бюджета приравнивают также поступления во внебюджет-
ные фонды — пенсионный, занятости, медицинского и социального стра-
хования в форме обязательных отчислений от заработной платы, выпла-
чиваемой за выполнение работ, предусмотренных проектом.
На основе показателей годовых бюджетных эффектов определяют
срок окупаемости бюджетных затрат.
4.1.6.	ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТА
Оценка сравнительной экономической эффективности различных вари-
антов проектных решений проводится для одинаковых условий предо-
ставления инвестиций.
Целями данной оценки являются:
•	выбор экономически предпочтительного варианта проектного ре-
шения поставленной проблемы;
•	определение ожидаемой величины экономического эффекта при
реализации лучшего проектного варианта и обеспечение возможности
оценки степени его эффективности по сравнению с другими сопостав-
ляемыми вариантами.
235
В процессе оценки сравнительной экономической эффективности рас-
считывают значения показателей ЧДД и ВНД.
Чистый дисконтированный доход используют для выбора экономи-
чески предпочтительного проектного варианта и оценки степени целе-
сообразности его реализации при среднеотраслевых условиях предос-
тавления инвестиций. Экономически предпочтительными будут проект-
ные варианты, имеющие большую положительную величину этого пока-
зателя.
Внутреннюю норму доходности используют для сравнительной оценки
экономической эффективности отобранного лучшего проектного вари-
анта и других независимых инвестиционных объектов. Расчет величины
этого показателя осуществляют лишь для одного лучшего проектного ва-
рианта.
Значения показателей, используемых для оценки экономической эф-
фективности рассматриваемых инвестиционных решений, определяют по
Таблица 4.5
Движение потоков денежных средств без учета конкретных источников и условий
финансирования рассматриваемого проекта (проектный вариант)
№ п/п	Показатели	Строительство			Освоение проектной мощности		Нормальная эксплуатация
		Значения показателей, млн руб., по годам расчетного периода					
		1-му	2-му	3-му			Г-му
1 1.1 1.2 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 3 4 5 6	Приток наличности Реализация продукции, работ, услуг (с НДС) Прочие поступления Отток наличности Капитальные вложения Оборотные средства Текущие издержки производства с НДС (но без учета амортизации и процентов за кредит) Выплаты НДС в бюджет Налоги из прибыли Прочие затраты предприятия, осуществляемые за счет прибыли (кроме выплат процентов за кредит) Чистый поток денежных средств Коэффициент дисконтирования Дисконтированный чистый по- ток денежных средств Дисконтированный чистый по- ток денежных средств накоплен- ным итогом						
236
Таблица 46
Показатели сравнительной экономической эффективности объектов инвестиций
Показатели	Единицы измерения	Значения показателей для альтернативных вариантов проекта			
		1-го	2-го	3-го	
Чистый дисконтированный доход (ЧДД) Внутренняя норма доходности (ВИД)	руб.				
данным таблицы (табл. 4.5), в которой учитывают движения денежных
притоков (доходов) и оттоков (расходов) в период строительства и экс-
плуатации объекта инвестиций.
Оценка сравнительной экономической эффективности конкуренто-
способных проектных вариантов основывается на сопоставлении величин
притока и оттока денежных средств без учета источников денежных ре-
сурсов. В составе притока денежных средств учитываются выручка от
реализации продукции, работ, услуг и амортизационные отчисления, а
оттока — инвестиционные и текущие издержки производства, налоги и
другие выплаты за счет прибыли*.
Разность и соотношение между величинами притоков и оттоков де-
нежных средств, приведенных к принятому начальному моменту времени,
определяют сравнительную экономическую эффективность рассматри-
ваемого варианта проекта.
Расчеты данной эффективности выполняют для каждого конку-
рентоспособного варианта проекта с использованием ее критериев и
других показателей. Результаты представляют в виде таблицы (табл. 4.6).
В расчетах должны быть учтены затраты, направленные на выполне-
ние социальных и экологических требований. При невозможности стои-
мостной оценки социальные и экологические последствия реализации
проекта рассматривают в качестве дополнительных факторов и учиты-
вают при принятии окончательного решения. В необходимых случаях в
проекте должна быть освещена возможная общественно-политическая
реакция населения региона, связанная с его воплощением.
Если реализация инвестиционного проекта будет иметь последствия,
выходящие за рамки прямых финансовых интересов его участников, с
возможным их стоимостным измерением, они должны быть оценены и
с соответствующими обоснованиями отражены при анализе общей эф-
фективности рассматриваемого проекта. Для облегчения расчетов такие
В составе других выплат за счет прибыли должны быть учтены: затраты предприятия
на содержание объектов здравоохранения, детских дошкольных учреждений, оздоровитель-
ных лагерей, объектов культуры и спорта, учреждений народного образования, объектов
жилищного фонда расходы по предоставлению работникам льгот по оплате затрат на об-
щественный транспорт, материальной помощи работникам для улучшения их жилищных
условий и другие затраты предприятия.
237
последствия могут определяться ио укрупненным данным аналогов либо
другим проектным расчетам. Последствия могут иметь региональный, от-
раслевой или федеральный характер и проявляться с запаздыванием по
времени, что следует учитывать при их количественной оценке.
Применение рассмотренных критериев для определения экономиче-
ской эффективности требует весьма глубокой проработки инвестицион-
ных проектов (их вариантов) с расчетом ожидаемых величин технико-
экономических показателей на весь период жизненного цикла инвести-
ций, что практически нереально. В лучшем случае различные проектные
варианты могут быть охарактеризованы примерными величинами требу-
емых капитальных вложений и установленными укрупненно значениями
себестоимости и ожидаемой годовой прибыли.
На предпроектной стадии оценку сравнительной эффективности ин-
вестиций (с известной осторожностью) можно проводить с помощью уп-
рощенных показателей: среднегодовых значений чистой прибыли Пч и
эффективности инвестиций Э„.
Среднегодовая чистая прибыль рекомендуется в качестве крите-
рия оценки на стадии предпроектной проработки для отбора наиболее
конкурентоспособных решений. Этот критерий используется для случа-
ев, когда сопоставляемые варианты отличаются значениями технико-
экономических показателей, но уровень последних в период эксплуатации
проектируемого объекта относительно стабилен либо характер их изме-
нения в рассматриваемых альтернативных решениях практически анало-
гичен.
Среднегодовая чистая прибыль рассчитывается по выражению
/7„ = (Ц - C)Q - Пкр - Н.
Здесь ЦиС — цена и себестоимость 1 т продукции, руб/т; Q — годо-
вой объем добычи, т; Н — налоги, отчисления и прочие расходы из
прибыли; /7кр — среднегодовая плата за кредит, руб.,
/7К|, = 0,5 Л|1р£,
где Лпр — капитальные вложения, приведенные к году освоения проект-
ной мощности; Е — среднеотраслевая норма дисконта.
В составе себестоимости плата за кредит не учитывается. Величина
дохода и издержек производства (Ц — C)Q принимается на год освоения
проектной мощности предприятия.
Структура показателя П,, является производной от ЧДД. Поскольку
суммарная величина капитальных затрат за весь период учета эффекта
должна быть равна суммарной величине амортизационных отчислений А
и платы за кредит /7кр, то, подставив в выражение (4.1) вместо капи-
тальных вложений равнозначную сумму
т	т
^Kt = ^A+n^
/=i	z=i
238
можно записать:
ЧДД =	+ VK-W*2 . + (/7.,-^рУ1^
(1+Е)"	(1+£)"+|	” (1+£)" + '"-’’
где /7,, — чистая прибыль в t-м году (без учета платы за кредит), руб.;
п — период строительства, годы; т — период эксплуатации в пределах
периода Т, годы.
Таким образом, содержание рекомендуемого показателя П,, является
среднегодовым значением интегральной величины ЧДД.
Среднегодовая экономическая эффективность инвестиций оп-
ределяется по выражению
5„ = /7.,//<сг
Здесь КСГ — среднегодовая величина используемых инвестиций, руб.,
Ксг = 0.5Я,
где К — номинальные инвестиции в реализацию рассматриваемого про-
екта.
Показатель рекомендуют использовать для оценки степени доста-
точности ожидаемого уровня доходности инвестиций при предваритель-
ном ранжировании предполагаемых инвестиционных проектов (вариан-
тов).
4.1.7.	ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕАЛИЗАЦИИ ИНВЕСТИЦИОННОГО ПРОЕКТА
Общее заключение об эффективности инвестиционного проекта форми-
руется на основании совместного рассмотрения значений проанализиро-
ванных выше критериев и других показателей, характеризующих его эко-
номическую, коммерческую и бюджетную эффективности. Исходные дан-
ные для такой обшей оценки удобно представлять в форме таблицы
(табл. 4.7).
Данные, характеризующие коммерческую и бюджетную эффективнос-
ти лучшего проектного решения, дают возможность оценить эффектив-
ность рассматриваемого инвестиционного проекта ЧДДЦ с народнохо-
зяйственной позиции страны в целом. Такая оценка возможна путем сум-
мирования значений ЧДД, характеризующих коммерческую и бюджетную
эффективности.
Обобщенная величина чистого дисконтированного дохода ЧДД|)Х рас-
считывается с помощью выражения
W,x = ЧДД,, + чддй, + кл,
где ЧДД,, и ЧДДГ), — чистые дисконтированные потоки, характеризую-
щие коммерческую и бюджетную эффективности рассматриваемого ин-
вестиционного проекта; — суммарная величина дисконтированных
капитальных вложений, учтенных при расчете бюджетной эффектив-
239
Таблица 4.7
Сводная таблица критериев эффективности инвестиционного проекта
Показатели	Единицы измере- ния	Значения показателей эффективности		
		сравнительной экономической	коммерческой (финансовой состоятельности)	бюджетной
Чистый интегральный дис- контированный доход (ЧДД) Наличие интегрального по- ложительного сальдо (ЧДД) по всем годам Индекс доходности (ИД) Внутренняя норма доходнос- ти (ВНД) Срок окупаемости инвести- ций с момента начала стро- ительства Тж Установленный срок воз- врата кредита с момента на- чала эксплуатации Экономически возможный срок возврата кредита	руб- годы II II			
ности. (Величина /^добавляется во избежание двойного учета ассигну-
емых средств. При использовании безвозвратных государственных ин-
вестиций она принимается равной нулю).
Величина ЧДДНХ суммарно учитывает эффект как для предпринима-
теля, так и для бюджета, которые можно ожидать при реализации рас-
сматриваемого инвестиционного проекта. Степень достаточности полу-
ченного результата может быть оценена сроком окупаемости инвестиций
за счет суммарного притока денежных средств: чистой прибыли и амор-
тизационных отчислений, подсчитанных при оценке коммерческой эф-
фективности, и суммарных отчислений в бюджет, учтенных в расчете бюд-
жетной эффективности.
Результаты оценки эффективности рассматриваемого проекта с
общих народнохозяйственных позиций могут быть использованы в каче-
стве дополнительного аргумента при принятии решения о реализации
инвестиционного проекта.
Возможно также рассчитать экономическую эффективность инвести-
ционного проекта и для участвующих в осуществлении проекта регионов,
отраслей, организаций и предприятий. Расчеты эффективности проекта
для каждого из перечисленных субъектов выполняют по общим ранее
приведенным формулам, специфика же каждого из этих расчетов про-
является в конкретном составе учитываемых результатов и затрат. Де-
тальное описание процедур расчета показателей эффективности инвес-
тиционных проектов можно найти в «Рекомендациях».
240
4.1.8.	ОСОБЕННОСТИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТОВ
С УЧАСТИЕМ ИНОСТРАННЫХ ИНВЕСТОРОВ
При оценке эффективности проектов с участием иностранных инвесторов
расчеты должны проводиться с использованием мировых цен на добываемое
полезное ископаемое и другие виды продукции и услуг. При этом к резуль-
татам осуществления проекта относятся (в стоимостном выражении):
—	конечные производственные (выручка от реализации производи-
мой продукции за вычетом той ее части, которая потребляется предпри-
ятиями — участниками);
—	социальные и экологические, рассчитанные исходя из совместного
воздействия при реализации проекта на здоровье населения, социальную
и экологическую обстановку во всех сопряженных с объектом регионах;
—	косвенные финансовые (обусловленные реализацией проекта из-
менения доходов российских и иностранных сторонних предприятий и
граждан, рыночной стоимости земельных участков и их недр, зданий и
иного имущества, затраты на консервацию или ликвидацию производст-
венных мощностей, потери запасов полезных ископаемых и других при-
родных ресурсов, лишение имущества при возможных авариях и других
чрезвычайных ситуациях).
В состав затрат от реализации проекта в этом случае включают те-
кущие и единовременные затраты всех его участников (российских и ино-
странных), исчисленные без повторного учета одних и тех же затрат и
без учета затрат одних участников в составе результатов других. Не вклю-
чают в расчет:
—	затраты предприятий-потребителей некоторой продукции на при-
обретение ее у изготовителей — других участников проекта;
—	амортизационные отчисления со стоимости основных средств, со-
зданных (построенных, изготовленных) одними и используемые другими
участниками проекта;
—	все виды платежей предприятий-участников в доход госбюджета,
в том числе налоговые платежи, экспортные и импортные пошлины.
Штрафы и санкции за невыполнение экологических нормативов и сани-
тарных норм учитывают в затратах только в том случае, если они не
выделены особо в составе экологических результатов проекта и не пред-
ставлены в стоимостном выражении;
—	проценты по кредитам государственных и коммерческих банков,
включенных в число участников реализации проекта.
Для пересчета затрат на оплату труда (по российским и иностранным
предприятиям—участникам) в мировые цены используют коэффициент
пересчета
где См — общая стоимость товаров и услуг, входящая в «потребитель-
скую корзину» соответствующей категории населения, в мировых ценах;
Св — то же, во внутренних ценах соответствующей страны.
16— 1448	241
При определении показателей бюджетной эффективности в составе
доходов учитывают иностранные займы и кредиты, предоставляемые
Правительству РФ, в составе расходов — погашение указанных займов,
включая проценты по ним. В расчетах экономической эффективности за-
траты иностранных инвесторов не учитывают, а предоставляемые кре-
диты и займы, а также уплачиваемые налоги и пошлины включают в
состав результатов проекта.
Сравнение вариантов проекта и обоснование размеров и форм ино-
странного участия в его реализации осуществляют с учетом народнохо-
зяйственного эффекта (либо ущерба).
Показатели финансовой эффективности рассчитывают для россий-
ской и иностранной сторон отдельно. При этом в составе затрат ино-
странного участника учитывают также налог на прибыль, перевозимую
за границу. Расчеты потока реальных денежных средств проводят в руб-
лях и валюте соответствующего государства.
Для дополнительного подтверждения эффективности проекта с ино-
странным участием рекомендуется сравнить его с аналогичным проектом,
осуществление которого обеспечивается только российскими представи-
телями.
4.1.9.	УЧЕТ ФАКТОРОВ РИСКА И ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ
ИНВЕСТИЦИОННОГО ПРОЕКТА
Учет факторов риска является обязательной составной частью работ по
оценке экономической эффективности инвестиционного проекта.
Проектирование всегда направлено в будущее. Решения, принимае-
мые сегодня, должны обеспечивать рыночное благополучие предприятия
в течение всего времени его функционирования и поэтому они должны
обладать определенной устойчивостью к изменениям окружения (внеш-
них условий). Время, на которое рассчитывается деятельность горного
предприятия при проектировании, измеряется многими годами. В связи
с этим все расчеты основывают на различных предположениях, прогноз-
ных оценках перспективного развития ситуации — изменениях факторов
окружения, связанных с деятельностью горного предприятия. Точность
таких прогнозов по своей сути весьма относительна. Таким образом, ре-
ализация проектов объективно сопряжена с той или иной мерой риска.
Инвестиции также подвержены риску.
Инвестиционный риск тем выше, чем удаленней перспектива реали-
зации проекта. Чем отдаленней будущее, тем менее точно могут прогно-
зироваться детали и тем менее надежными становятся оценки, суждения,
прогнозы. При большом горизонте прогнозирования более вероятной
становится возможность возникновения совершенно новых, непредви-
денных обстоятельств, вплоть до появления радикально новых решений.
Проблема проектирования в целом выглядит так: не прогнозировать
будущее нельзя, но и точно описать и оценить его весьма трудно. Объ-
242
ективно с увеличением периода прогнозирования резко расширяется
спектр возможных решений, но столь же значительно падает их надеж-
ность.
Для отраслей минерально-сырьевого комплекса разработка прогно-
зов их развития в региональном, государственном и межгосударственном
аспектах, потребностей в различных полезных ископаемых и связанных
с этим инвестиционных проектов, направленных в отдаленное будущее,
имеет очень важное значение. Вместе с тем здесь особенно велик и риск
просчетов и мала надежность прогнозов, так как они опираются на объ-
ективно недостаточно полную информацию о минеральных ресурсах и
сложившиеся современные представления о ценности и необходимости
тех или иных видов полезных ископаемых в будущем.
Более низкий уровень инвестиционных проектов горно-добывающих
предприятий, повышающий степень инвестиционного риска, объясняет-
ся следующими причинами.
1.	Горно-геологические характеристики разрабатываемого месторож-
дения недостаточно точны и полны. Это относится к оценке запасов по-
лезных ископаемых, их качества, пространственного размещения, в зем-
ной коре и т.д. Возможность возникновения ошибок, вызываемых этими
факторами, может быть уменьшена путем проведения детальной развед-
ки, но это связано с ростом затрат на геолого-разведочные работы. Пра-
вильное решение заключается в том, чтобы разведывать участки с той
степенью детальности, при которой суммарные затраты на начальную
разведку и последующие ущербы от недоразведанности запасов будут ми-
нимальными. Ни минимум затрат на разведку, ни минимум ущербов от
недоразведанности, взятые порознь, не могут приниматься в качестве
оптимального решения данной задачи.
2.	Проектировщики, не неся должной ответственности за достижение
предприятием запроектированных показателей, стремясь добиться при-
знания проекта, ориентируются на получение завышенных технических
и экономических показателей на основе идеализированных расчетов. Из-
вестны случаи, когда построенный карьер имеет показатели на 20-30%
хуже запроектированных. Недопущению таких просчетов может способ-
ствовать организация квалифицированной экспертизы выполняемых
проектов.
3.	Прогноз развития потребностей и окружения (внешней среды) осу-
ществляется недостаточно правильно. Здесь имеются в виду гипотезы
состояния перспективного рынка, спроса на продукцию, цены, наличие
конкурентов, возможности и формы государственной поддержки пред-
приятия, появление новых технических средств, альтернативных мате-
риалов и т.п. Особенно большое значение имеет малая предсказуемость
общеполитической ситуации, экономической и социальной обстановки в
горно-добывающих регионах. Практически единственным способом сни-
зить вероятность ошибок данного типа являются проведение параллель-
ных расчетов проекта применительно к различным гипотезам о состоянии
16*	243
внешней среды (например, для разных уровней цен рыночной реализации
продукции) и проверка устойчивости показателей проекта в случае из-
менений условий этой внешней среды.
Наиболее предпочтительными вариантами проектных решений явля-
ются те, которые легче адаптируются к возможным изменениям внешней
среды. Под адаптируемостью при этом понимают возможность пере-
стройки проекта в случае существенных изменений окружения. Ее сте-
пень зависит, во-первых, от гибкости заложенных в проект технологи-
ческих решений и, во-вторых, от необходимых на перестройку затрат (так
называемых адаптационных затрат). Адаптируемость и величина одно-
именных затрат у разных вариантов проекта может быть различной.
Более предпочтительными могут оказаться проекты и их варианты даже
с более высокими прямыми издержками, но с небольшими адаптацион-
ными затратами, т.е. решения с большими возможностями гибкой под-
стройки к изменяющимся внешним условиям.
4.	Надежность резко снижается по мере увеличения периода (гори-
зонта) прогнозирования. Делать более или менее реалистичные прогнозы
более чем на 15 лет обычно не удается.
Ненадежность долгосрочных прогнозов компенсируется тем, что эко-
номическое значение показателей отдаленного будущего является с по-
зиций фактора времени вообще не таким уж важным, что отражается с
помощью процедуры дисконтирования разновременных затрат.
При этом практическая значимость ошибок, допускаемых в расчетах
отдельных показателей проекта, существенно зависит от момента их воз-
никновения: ошибки в уровнях отдельных показателей, относящихся к
отдаленному будущему, в несколько раз менее значимы, чем просчеты в
уровнях показателей ближайших лет. Поэтому лишь очень крупные про-
счеты в оценке параметров отдаленного будущего реально искажают
оценку эффективности проекта в целом. Исходя из этого, проектные
ошибки, проявляющиеся в очень уж отдаленном будущем, реально иг-
рают значительную роль лишь в той своей части, которая относится к
наиболее крупным просчетам стратегического характера. Для предот-
вращения таких просчетов целесообразно разрабатывать долгосроч-
ные инвестиционные прогнозы, программы и проекты. В целом же про-
дление горизонтов расчета показателей проекта имеет смысл лишь до
тех пределов, пока достигаемые уточнения проекта превышают вероят-
ные последствия растущих ошибок прогнозирования. Как правило, ли-
шена смысла разработка проекта развития горного предприятия на весь
срок его существования, обычно превышающий 25—30 лет; правильнее
ограничить расчеты периодом отработки одного-двух этапов.
Таким образом, риск возникает из-за неполной уверенности в дости-
жении проектных результатов, что, в свою очередь, имеет место ввиду
недостаточной надежности прогнозирования внешних условий и расчет-
ных характеристик самого проекта. Чтобы оценить степень риска, проект
надо рассчитывать для каждой из наиболее вероятных ситуаций и оце-
нивать вероятность возникновения каждой из них.
244
Под ситуациями в данном случае понимают любые существенно раз-
нящиеся гипотезы о перспективах развития внешних по отношению к
рассматриваемому проекту условий и факторов.
Кроме рассмотренных ранее обобщенных причин инвестиционного
риска, перечень его факторов и ситуаций должен включать наиболее важ-
ные для рассматриваемого проекта из приводимого далее списка.
А. Сценарии возможного развития политической ситуации в стране
и регионе, которые могут оказать сильное влияние на осуществимость
либо эффективность проекта.
Б. Макроэкономические факторы, в числе которых:
Б. 1. Уровень ожидаемых цен на внутреннем н внешнем рынках.
Б.2. Потребность (спрос) в продукции проектируемого карьера.
Б.З. Возможности и величина экспортных поставок продукции.
Б.4. Возможности импорта необходимого горного оборудования и
материалов.
Б.5. Появление новых либо неподтверждение старых источников
удовлетворения потребностей в рассматриваемой продукции (новые
месторождения, альтернативные заменители природного сырья).
Б.6. Возникновение новых либо неподтверждение старых источни-
ков получения ресурсов, необходимых для осуществления проекта
(инвестиции, материальные ресурсы и т.п.).
Б.7. Появление неожиданных конкурентов.
Б.8. Условия кредитования и величина процентной ставки.
Б.9. Уровень налогообложения и специфические особенности взи-
мания налогов.
Б. 10. Возможность привлечения иностранных инвесторов.
Б.11. Невозможность реализации технических решений, заложен-
ных в проекте.
Б. 12. Изменение норм и нормативов обязательных отчислений,
сборов и расходов.
Б. 13. Изменения в трудовом законодательстве.
В. Неточность исходных данных или нормативов, использованных при
расчетах и приведших к неподтверждению основных производственных
параметров рассматриваемого проекта:
В.	1. Производительности предприятия.
В.2.	Сроков строительства и освоения проектной производитель-
ности.
В.З.	Объемов работ по строительству.
В.4.	Максимальной глубины карьера.
В.	5. Производительности основного оборудования.
В.6.	Численности персонала и производительности труда.
Д. Ошибки в значениях рассчитанных в проекте экономических по-
казателей, определяющие результирующую величину риска:
Д. 1. Объема приведенных капиталовложений.
Д.2. Уровня цены реализуемой продукции.
245
Д.З. Уровня себестоимости.
Д.4. Длительности эксплуатации предприятия до его остановки на
реконструкцию.
Д.5. Побочных негативных и позитивных последствий реализации
рассматриваемого проекта.
Д.6. Величины налогов, обязательных отчислений и других необ-
ходимых расходов, производимых за счет прибыли.
Величина ошибок группы Д является результирующей от действия
ошибок групп А—В, а также ошибок собственно экономических расчетов.
Для уменьшения риска и его неблагоприятных последствий, которые
могут возникнуть при реализации проекта, в нем должны быть разрабо-
таны, проанализированы и рекомендованы для применения в случае воз-
никновения непредвиденных обстоятельств соответствующие техниче-
ские, экономические и организационные мероприятия. Главными из них
являются:
—	разработка вариантов изменения основных параметров проектиру-
емого карьера (производительности по полезному ископаемому, кален-
дарных планов разработки и т.п.) и связанные с этим варианты коррек-
тировки контрактов на поставку продукции потребителям и получение
оборудования, топлива, материалов, энергии от поставщиков;
—	создание резервных мощностей и складов продукции;
—	страхование недвижимости и разработка мер по преодолению чрез-
вычайных обстоятельств.
Как правило, реализация стабилизационных механизмов требует до-
полнительных затрат, размер которых зависит от перечня мероприятий
и условий их осуществления. Такие затраты подлежат обязательному
учету при определении эффективности проекта.
Технологические и коммерческие решения, закладываемые в разные
проектные варианты, различают по степени риска. Для их сопоставления
необходимы оценки сравнительной рискованности вложения средств в
различные варианты проекта. Их выработку можно осуществить несколь-
кими способами. Можно использовать экспертные оценки группы спе-
циалистов. В этом случае каждый эксперт должен ранжировать варианты
рассматриваемого проекта на группы «невысокая», «умеренная», «по-
вышенная», «большая» степень рискованности. Усредненное мнение
экспертов дает качественную характеристику степени риска, связанного
с осуществлением проекта.
Достаточно обоснованное суждение о величине проектного риска
можно получить на основе численной оценки вероятности возникновения
отдельных ситуаций, не предусмотренных проектом. Среди них возмож-
ные изменения спроса на минеральное сырье (МС), появление неожи-
данных конкурентов, изменение условий экспорта—импорта продукции
и технических средств производства и т.д. Показатели эффективности
проекта рассчитывают отдельно для каждого из наиболее вероятных из-
менений ситуаций. Затем экспертным путем дают оценку вероятностей
246
возникновения для каждого из этих случаев и рассчитывают эффект, при-
носимый проектом:
j
где Эу — эффект по данному варианту в случае возникновения у-й си-
туации; Уу — вероятность возникновения у-й ситуации.
По величине отклонения эффекта Э„ определенного по этой формуле,
от первоначально рассчитанного (без учета факторов риска) можно су-
дить о степени общей рискованности, присущей данному проекту: чем
больше это отклонение, тем риск выше. Степень риска должна быть оце-
нена также по устойчивости основных технических и экономических ха-
рактеристик проекта к возможным изменениям внешней среды (см. под-
разд. 2.3.).
Оценку чувствительности расчетного эффекта к различного рода от-
клонениям исходных данных, принятых для первоначального расчета,
можно осуществить посредством разработки сценариев реализации про-
екта в наиболее вероятных или наиболее «опасных» условиях, или, пред-
полагая изменение, «раскачивания» технологических характеристик обо-
рудования, количественных, качественных и геометрических параметров
залежей, цен на полезное ископаемое, затраты и т.д., в обе стороны в
определенном интервале, например ±15%.
Эффект рассчитывают для каждого из произвольно задаваемых
(в пределах данного интервала) значений исходных данных. На основе
полученных новых значений эффекта делают выводы о степени надеж-
ности (устойчивости) его оценок. Далее по полученным данным опреде-
ляют пограничные значения важнейших факторов, при непревышении
которых вариант все еще остается эффективным.
Степень устойчивости проекта по отношению к возможным измене-
ниям условий его реализации может быть охарактеризована показате-
лями уровня объемов производства, цен производимой продукции и тре-
буемого объема инвестиций. В зависимости от характера проекта могут
быть- исследованы и другие его параметры.
Предельным значением какого-либо параметра проекта для некото-
рого /-го года его реализации считают такое, при котором чистая прибыль
в этом году становится нулевой. Одним из наиболее важных показателей
этого типа является точка безубыточности, характеризующая объем
продаж, при котором выручка от реализации продукции совпадает с из-
держками производства. При определении этого показателя принима-
ют, что издержки на производство продукции могут быть разделены
на условно-постоянные Зпос, незначительно колеблющиеся при изме-
нении объема производства (это достаточно условное предположение),
и условно-переменные Зпер, изменяющиеся прямо пропорционально
объему производства.
247
Точка безубыточности Тв определяется по формуле
2
Т — пос
П-3 ’
ОГ1С|)
где Ц — цена единицы продукции.
Важное место в расчетах эффективности вариантов проектов должно
быть отведено определению предельных — пороговых значений основ-
ных показателей, при превышении которых вывод о конечной эффектив-
ности варианта изменяется на противоположный.
Так, одним из важных и трудно предсказуемых показателей, непо-
средственно влияющих на эффективность проекта, является цена на МС
на мировом рынке, которая подвержена колебаниям. Полезно рассчитать
эффект при разных ценах на МС, варьируя их, например, в диапазоне
±20% предполагаемой цены. В результате анализа для проекта, признан-
ного эффективным при действующих ценах на МС, может быть определен
минимально допустимый уровень цен на выпускаемую.продукцию, в слу-
чае их падения, при котором проект будет оставаться эффективным, а
для проекта, который сегодня оценивается как неэффективный, может
быть определен тот уровень цен, в случае их роста, при котором возможна
его реализация с положительным эффектом.
Подобные выводы, хотя и не содержат прямой оценки эффективности
проекта, но, что не менее важно, определяют «границу зоны эффектив-
ности» проекта, в пределах которой он будет выгодным.
Контрольные вопросы
1.	Цель оценки инвестиционного проекта, этапы его создания и реализации.
2.	Виды, стадии и критерии оценки инвестиционных проектов.
3.	Дисконтирование затрат и доходов при осуществлении инвестиционного проекта.
4.	Существо коммерческой эффективности проекта.
5.	Существо бюджетной эффективности проекта.
6.	Оценка экономической эффективности проекта.
7.	Риск и оценка надежности инвестиционного проекта.
4.2.	ГЕОЛОГО-ПРОМЫШЛЕННАЯ ОЦЕНКА МЕСТОРОЖДЕНИЯ
4.2.1.	ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ,
ФАКТОРЫ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ
Геологическая оценка месторождений полезных ископаемых преду-
смотрена на всех стадиях геолого-разведочных работ. На стадиях, пред-
шествующих разведке, оценивают прогнозные минеральные ресурсы, а
по результатам разведочных стадий подсчитывают запасы полезных ис-
копаемых.
248
Разведанные запасы минерального сырья подлежат сравнительной
экономической оценке, определяющей техническую возможность и це-
лесообразность их добычи и переработки, т.е. комплексной геолого-эко-
номической оценке. При ее проведении руководствуются принципами,
позволяющими обеспечить максимальное удовлетворение потребностей
в минеральном сырье с минимальными необходимыми затратами на его
добычу, и соблюдением законодательных положений об охране недр и
природных ресурсов.
Геологические критерии представляют собой рудокон тролирующие
факторы, используемые как при оценке прогнозных ресурсов, так и при
подсчете запасов. Однако если при оценке прогнозных ресурсов они яв-
ляются определяющими, то на разведочных стадиях важную роль в оцен-
ке запасов играют экономические и технологические критерии.
Критерием экономической оценки является мера отличия основных
стоимостных показателей от их допустимых значений. Эти показатели
отражают затраты живого и овеществленного труда на производство еди-
ницы продукции из сырья оцениваемого месторождения. Лучшим на дан-
ный момент является месторождение, позволяющее получать продукцию
с минимальными затратами такого труда.
К числу показателей, по которым осуществляют оценку месторожде-
ния, относятся: размеры капиталовложений и оборотного капитала, не-
обходимые для создания горно-добывающего предприятия, эксплуатаци-
онные затраты, затраты на природоохранные мероприятия, себестои-
мость единицы товарной продукции и т.д.
Технологические критерии оценок определяют техническую возмож-
ность отработки разведанных запасов минерального сырья и его пере-
работки наиболее эффективными способами. Технологическими показа-
телями отработки месторождений являются параметры и пространствен-
ное положение рудных тел, их качественная характеристика, запасы руды
и полезных компонентов, горно-технические, инженерно-геологические
и криологические условия разработки, годовая производительность пред-
приятия по добыче и переработке руды и выпуску продукции, глубина и
границы карьера, режим горных работ, вскрытие, система разработки,
технология и механизация работ, величины потерь и разубоживания. По-
казателями технологической оценки переработки минерального сырья
служат степень извлечения основных и сопутствующих полезных компо-
нентов, качественный состав концентратов (промпродуктов) и конечных
продуктов, уровни вредных выбросов и т.д.
Промышленная ценность месторождения обусловлена разнообразны-,
ми факторами, которые объединены в три основные группы. Это — со-
циально-экономические, горно-геологические и экономико-географи-
ческие факторы.
Социально-экономические факторы определяют потребность в
определенном виде минерального сырья и пути ее удовлетворения с уче-
том состояния и развития производительных сил региона, в котором на-
249
ходится оцениваемое месторождение. При этом рассматривают совре-
менный уровень производства данного вида минерального сырья и воз-
можности его попутного получения из комплексных месторождений или
замены более экономичным и экологически чистым видом сырья.
Горно-геологические и технологические факторы обусловли-
вают количество и качество минерального сырья, возможности его до-
бычи и переработки с использованием прогрессивной техники и техно-
логии. Анализ состояния баланса запасов с учетом социально-экономи-
ческих факторов позволяет выделить месторождения для первоочередной
отработки или рекомендовать увеличение производственной мощности
действующих предприятий за счет их реконструкции.
Экономико-географические факторы определяются администра-
тивным и географическим положением месторождения, его границами и
площадью, климатическими условиями, особенностями орогидрографии,
сейсмичностью района, транспортными связями, наличием населенных
пунктов, обеспеченностью рабочей силой, состоянием энергетической
базы, источниками хозяйственно-питьевого и технического водоснабже-
ния. Эти факторы определяют величину поясных коэффициентов к за-
работной плате, удорожающих коэффициентов на капитальное и жилищ-
ное строительство, прокладку транспортных магистралей и т.п.
Оценку месторождений можно проводить на различных технологи-
ческих этапах. Это зависит от видов полезного ископаемого, способов
его добычи и переработки. Для одних оценка возможна на уровне добычи
руды, для других осуществляют оценку затрат на получение продуктов
обогащения или конечных товарных продуктов, пригодных для исполь-
зования.
Стоимостные показатели при предпроектной оценке определяют или
методом аналогии, или методом прямых расчетов по укрупненным пока-
зателям затрат, или одновременным использованием этих методов. В пер-
вом случае среди эксплуатируемых или находящихся в стадии проекти-
рования объектов выбирают аналогичные оцениваемому месторождению
по виду полезного ископаемого, размерам, морфологии и условиям за-
легания рудных тел, качеству руд. Стоимостные показатели выбранного
проекта-аналога в целом по промышленному комплексу или по его части
переносят на оцениваемый объект с введением необходимых поправок
на географо-экономические условия. Второй метод более точен. Однако
его реализация сопряжена с большими затратами труда. Поэтому эф-
фективно проведение оценки двумя методами: для одной части промыш-
ленного комплекса подбирают проект-аналог, стоимостные показатели
другой части определяют прямым расчетом.
250
4.2.2.	ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ КОНДИЦИЙ
НА МИНЕРАЛЬНОЕ СЫРЬЕ
Кондиции на минеральное сырье являются синтезирующим показателем
геолого-промышленной оценки месторождения.
Кондиции на минеральное сырье представляют собой совокупность
требований к качеству и количеству полезных ископаемых, горно-геоло-
гическим и иным условиям их разработки, обеспечивающих наиболее
полное комплексное и безопасное использование недр на рациональной
экономической основе с учетом экологических последствий эксплуатации
месторождения.
Они позволяют подсчитать балансовые запасы полезных ископаемых
и определить их промышленную ценность. Для подсчета забалансовых
запасов также устанавливают кондиции, но с более низкими требова-
ниями.
Разработку и обоснование кондиций осуществляют на основе специ-
ального технико-экономического обоснования (ТЭО) кондиций с учетом
возможности использования основных и совместно с ними залегающих
полезных ископаемых, а также содержащихся в них ценных компонентов.
В соответствии с этапами изучения и освоения месторождений кон-
диции разделяют на разведочные и эксплуатационные.
Разведочные кондиции разрабатывают по результатам различных
стадий разведки и геолого-экономической оценки месторождений для
оконтуривания и подсчета запасов полезных ископаемых и определения
их промышленной ценности.
В зависимости от этапов разведки и геолого-экономической оценки
месторождений различают временные и постоянные разведочные конди-
ции.
Временные разведочные кондиции разрабатывают по материалам
промежуточных стадий разведки месторождения и используют для пред-
варительной оценки его масштабов, экономической значимости и обос-
нования целесообразности инвестирования на объекте дальнейших раз-
ведочных работ. Этот вид кондиций не используют в процессе проекти-
рования карьеров.
Постоянные разведочные кондиции разрабатывают по материалам за-
вершенных геолого-разведочных работ с целью установления на основе
технико-экономического обоснования масштабов и промышленной цен-
ности месторождения для определения целесообразности и экономиче-
ской эффективности его промышленного освоения (разработки).
ТЭО разведочных кондиций должны содержать в себе геологическое,
горно-техническое, технологическое, экологическое и экономическое
обоснования, обеспечивающие возможность объективной оценки эконо-
мической значимости месторождения и принятия обоснованного решения
относительно целесообразности и эффективности капиталовложений в
создание горного предприятия.
251
Вещественный состав и технологические свойства полезных ископа-
емых, сведения о которых используют при разработке разведочных кон-
диций, должны быть изучены с детальностью, которая обеспечивает по-
лучение исходных данных, достаточных для проектирования рациональ-
ной технологии их переработки с комплексным извлечением заключенных
в них компонентов, имеющих промышленное значение, и определения
направления использования отходов производства или оптимального ва-
рианта их складирования или захоронения.
При разработке ТЭО кондиций намечают участки и горизонты пер-
воочередной отработки, в которых запасы разведаны по наиболее высо-
ким категориям; определяют целесообразность извлечения попутных
компонентов и возможность хозяйственного использования вскрышных
и вмещающих пород. При разработке ТЭО кондиций следует предусмат-
ривать применение новейшей техники и технологии добычи и переработ-
ки минерального сырья.
Для комплексных месторождений на основании специальных техни-
ко-экономических расчетов необходимо рассмотреть возможность и це-
лесообразность извлечения и промышленного использования как основ-
ных, так и совместно с ними залегающих полезных ископаемых, а также
содержащихся в них компонентов, включая возможность использования
подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения или извлече-
ния из них полезных компонентов.
Разведочные кондиции для подсчета запасов вскрышных и вмещаю-
щих пород, пригодных для хозяйственного использования, разрабатыва-
ют и утверждают одновременно с кондициями для подсчета запасов ос-
новных полезных ископаемых. Возможность использования вскрышных
и вмещающих пород, а соответственно параметры кондиций, следует оп-
ределять применительно к принятой технологии удаления вскрышных
пород и добычи основных полезных ископаемых. Необходимость и це-
лесообразность селективной выемки какой-либо части вскрышных (вме-
щающих) пород, содержащих дефицитные или ценные виды сырья (в том
случае, если мощность этих частей меньше принятой в технологической
схеме удаления пород вскрыши), должна быть доказана специальными
технике-экономическими расчетами.
При наличии потребности в сырье, которое может быть получено из
вскрышных или вмещающих пород как попутное полезное ископаемое,
технике-экономические показатели извлечения такого сырья и получения
из него товарной продукции учитывают при разработке ТЭО кондиций
в показателях основного производства.
При отсутствии потребности кондиции для подсчета балансовых за-
пасов вскрышных и вмещающих пород с определенной по имеющим-
ся данным промышленной ценностью устанавливают по укрупненным
технико-экономическим показателям и с учетом опыта добычи и ис-
пользования соответствующего вида сырья на аналогичных месторож-
дениях.
252
Изучение вскрышных и вмещающих пород, извлекаемых или наме-
чаемых к извлечению при отработке основных полезных ископаемых, и
установление возможности их использования для производства стро-
ительных материалов или в других целях выполняют в соответствии с
Требованиями к комплексному изучению месторождений и подсчету за-
пасов попутных полезных ископаемых и компонентов (ГКЗ, 1982) и До-
полнительными требованиями к изучению и порядку утверждения кон-
диций и запасов минерального сырья, представленного отходами основ-
ного производства (ГКЗ, 1986).
Для месторождений общераспространенных полезных ископаемых и
небольших по запасам месторождений россыпного золота и платиноидов
ТЭО разведочных кондиций для каждого объекта можно не разрабаты-
вать. В этом случае подсчетные параметры для оценки месторождений
определяют согласно требованиям ГОСТов, ОСТов, технических условий
заказчика или, для россыпных месторождений золота и платиноидов, на
основе так называемых районных кондиций, утвержденных в установлен-
ном порядке.
Эксплуатационные кондиции разрабатывает недропользователь
в процессе отработки месторождения при необходимости уточнения гра-
ничных требований к качеству извлекаемого полезного ископаемого и
условиям его залегания применительно к конкретным частям месторож-
дения — геологически обособленным участкам, изолированным зале-
жам, рудным телам, существенно отличающимся по геологическим,
горно-техническим, технико-экономическим, технологическим и иным
условиям отработки от средних показателей, принятых при обосновании
разведочных кондиций с целью адаптации их усредненных параметров к
конкретным особенностям эксплуатации, а также для обеспечения ста-
бильной безубыточной работы предприятия в период резкого изменения
рыночной конъюнктуры на минеральное сырье, продукты его переработ-
ки и цен на энергоресурсы.
Они базируются на более детальном геологическом изучении место-
рождения и экономическом анализе проекта его разработки примени-
тельно к сложившимся на рынке ценам, тарифам, налоговым ставкам и
т.п. Эксплуатационные кондиции могут обосновывать новые по сравне-
нию с разведочными кондициями величины минимального промышлен-
ного и бортового содержания, а также другие параметры, относимые к
конкретным выемочным единицам или отдельным участкам месторожде-
ния с целью обеспечения в период их отработки условий для получения
предприятием минимально необходимого уровня прибыли. Эксплуатаци-
онными кондициями может быть уточнен перечень попутных компонентов
в зависимости от конкретной потребности.
ТЭО эксплуатационных кондиций разрабатывают, как правило, на ог-
раниченный срок, соответствующий намеченным к отработке в этот пе-
риод запасам. При этом должна быть обеспечена сохранность запасов,
временно не вовлекаемых в промышленное освоение.
253
4.2.3.	ГРУППЫ ЗАПАСОВ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
ПО ИХ ЭКОНОМИЧЕСКОМУ ЗНАЧЕНИЮ
Запасы твердых полезных ископаемых и содержащихся в них полезных
компонентов по их экономическому значению подразделяют на две ос-
новные группы, подлежащие раздельному подсчету и учету:
•	балансовые (экономические);
•	забалансовые (потенциально экономические).
Балансовые (экономические) запасы подразделяют на:
а)	запасы, извлечение которых на момент оценки согласно технико-
экономическим расчетам экономически эффективно в условиях конку-
рентного рынка при использовании техники и технологии добычи и пере-
работки сырья, обеспечивающих соблюдение требований по рациональ-
ному использованию недр и охране окружающей среды;
б)	запасы, извлечение которых на момент оценки согласно технико-
экономическим расчетам не обеспечивает экономически приемлемую эф-
фективность их разработки в условиях конкурентного рынка из-за низких
технико-экономических показателей, но освоение которых становится
экономически возможным при осуществлении со стороны государства
специальной поддержки недропользователя в виде налоговых льгот, суб-
сидий и т.п. (гранично экономические или пограничные запасы).
Забалансовые (потенциально экономические) запасы могут быть
подразделены на:
а)	запасы, отвечающие требованиям, предъявляемым к балансовым
запасам, но использование которых на момент оценки невозможно по
горно-техническим, правовым, экологическим и другим обстоятельствам;
б)	запасы, извлечение которых на момент оценки согласно технико-
экономическим расчетам экономически нецелесообразно вследствие низ-
кого содержания полезного компонента, малой мощности тел полезного
ископаемого или особой сложности условий их разработки или перера-
ботки, но использование которых в ближайшем будущем может стать
экономически эффективным в случае повышения цен на минеральное
сырье или при снижении издержек производства.
Забалансовые запасы подсчитывают и учитывают в случае, если тех-
нико-экономическими расчетами установлена возможность их сохране-
ния в недрах для последующего извлечения или целесообразность по-
путного извлечения, складирования и сохранения для использования в
будущем.
При подсчете забалансовых запасов их подразделяют в зависимости
от причин отнесения к забалансовым (экономических, технологических,
горно-технических, экологических и т.п.).
Оценку балансовой принадлежности запасов полезных ископаемых
осуществляют на основании специальных технико-экономических обо-
снований, подтвержденных государственной экспертизой. При разработ-
ке этих обоснований должны быть рассмотрены наиболее эффективные
254
способы разработки месторождений, дана их стоимостная оценка и пред-
ложены параметры кондиций, обеспечивающие максимально полное и
комплексное использование запасов с учетом требований природоохран-
ного законодательства.
4.2.4. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ КОНДИЦИЙ
Параметры кондиций — предельные значения натуральных показате-
лей для подсчета запасов. Они должны иметь геологическое, горно-тех-
ническое, технологическое, экологическое и экономическое обоснования.
Среди параметров для подсчета балансовых запасов металлов и не-
рудного сырья может быть выделена группа универсальных. Основные
из них: минимальное промышленное содержание полезного компонента,
бортовое содержание полезных компонентов в пробе, минимальная мощ-
ность тел полезных ископаемых, максимально допустимая мощность про-
слоев пустых пород или некондиционных руд.
В разведочных кондициях для подсчета балансовых запасов метал-
лов и нерудного сырья следует обосновывать следующие подсчетные
параметры:
• минимальное промышленное содержание полезного компо-
нента Cm!n (или приведенное к содержанию условного компонен-
та), при котором обеспечивается равенство извлекаемой ценности ми-
нерального сырья и полных затрат на получение товарной продукции.
Его следует устанавливать применительно к подсчетному блоку.
Этот показатель используют для выделения балансовых запасов и их
оконтуривания.
Запасы с таким содержанием имеют извлекаемую промышленную
ценность Ц зависящую от оптовой цены единицы полезного компонента
в товарной продукции Ц (номенклатура которой обоснована в ТЭО кон-
диций), единого (сквозного) коэффициента его извлечения при добыче,
обогащении и металлургическом переделе е„ и коэффициента разубожи-
вания р, значение которого обосновано в горно-технической части ТЭО
кондиций. Таким образом,
_С,п!Леи(1-р)
Ч|1’	100
Промышленная ценность 1 т руда должна обеспечить полное возме-
щение эксплуатационных затрат 3, на ее добычу и переработку при ну-
левой рентабельности, а также погашение затрат на геолого-разведочные
работы, т.е. Цпр > Зч. Заменив в выражении Ц на 3., и выполнив пре-
образования, получим, %,
3..	...
;"- = 7Г7Г^100-
ЧЕ.Х! - р)
(4.3)
255
Для полиметаллических руд рассчитывают Cmill условного полезного
компонента, используя соответствующие переводные коэффициенты.
Для месторождений дефицитных видов минерального сырья допуска-
ется использование величины СгаЬ1 для группы блоков или в целом по
месторождению. В единичных блоках, в случае несущественного сниже-
ния экономических показателей по месторождению в целом, величи-
на Cmil1 может быть даже меньше минимального промышленного содер-
жания;
•	бортовое содержание полезного компонента (или условно-
го компонента) в пробе — наименьшее содержание в крайних про-
бах, оконтуривающих рудное тело по его мощности. Его устанавливают
при отсутствии четких геологических границ рудного тела для ограниче-
ния балансовых запасов в пространстве (при оконтуривании их по мощ-
ности и статистическом подсчете запасов). Бортовое содержание уста-
навливают на уровне, обеспечивающем максимизацию экономического
эффекта использования оконтуриваемых запасов.
Бортовое содержание определяют методом повариантных технико-
экономических расчетов во взаимосвязи с минимальным промышленным
содержанием. Для выбора наилучшего (оптимального) варианта реко-
мендуется рассматривать не менее трех вариантов. Разность в значениях
смежных вариантов дает величину «шага», которая также должна быть
оптимальной. Малые значения «шага» принимают на месторождениях с
постепенным затуханием рудной минерализации при переходе руды во
вмещающие породы. В этом случае значения бортового и минимального
промышленного содержаний могут настолько сблизиться, что надобность
в одном из этих показателей отпадает. Не требуется использования по-
казателя бортового содержания для оконтуривания рудных тел с четкими
геологическими границами (контактами).
В процессе разведки и разработки месторождения показатели мини-
мального промышленного и бортового содержаний могут периодически
пересматриваться в зависимости от ценовых, технологических и других
факторов;
•	минимальные мощности тел полезных ископаемых (плас-
тов, залежей, жил и т.д.) или соответствующий минимальный метропро-
цент (метрограмм), при необходимости — минимальные мощности по-
лезного ископаемого по типам, сортам (маркам), условиям залегания,
углам падения. Эти показатели лимитируют включение в контур запасов
сечений с мощностью меньше той, которая может обеспечить возмож-
ность эффективного применения определенной системы и технологии
разработки. Величина минимальной мощности зависит от морфологии и
условий залегания рудных тел, изменчивости их мощности, дискретности
оруденения, а также факторов, обусловливающих повышенное разубо-
живание. При мощности сечения меньше установленной вопрос о его
включении в контур решают с помощью минимального метропроцента
(метрограмма). Его величина должна быть не меньше произведения ми-
256
нимального промышленного содержания полезного компонента и мини-
мальной мощности тел полезных ископаемых;
•	максимально допустимую мощность прослоев пустых
пород или некондиционных руд, включаемых в контур подсчета ба-
лансовых запасов (зависит от способа и технологии разработки). Для
открытых работ ее величину устанавливают значительно выше, чем для
подземных, исходя из того, что при мощности большей, чем максимально
допустимая, порода или некондиционные руды могут быть оставлены в
целиках или селективно отработаны.
Иногда в кондициях предусматривают максимально допустимые по
простиранию рудного тела безрудные интервалы или участки неконди-
ционных руд, находящиеся внутри контура полезного ископаемого.
Специфические (частные) кондиционные параметры включают тех-
нологические требования к качеству руд и условиям их отработки. Из их
числа устанавливают только те, которые необходимы для геолого-эко-
номической оценки конкретного месторождения, исходя из горно-геоло-
гических условий его разработки и состава полезного ископаемого.
К частным кондиционным параметрам относятся:
•	условия оконтуривания рудных тел в геологических грани-
цах. Они должны содержать описание критериев, по которым устанав-
ливаются геологические границы полезного ископаемого;
•	минимальное содержание полезного компонента (условно-
го компонента) по пересечению рудного тела (полезного иско-
паемого) выработкой, которое используют в случае необходимости
наряду с показателями бортового и минимального промышленного со-
держаний для оконтуривания полезного ископаемого по простиранию и
падению при высокой дискретности оруденения или если месторождение
находится в трудных географо-экономических условиях. Этот показатель
меньше минимального промышленного содержания, но достаточен для
покрытия предстоящих затрат при добыче и переработке. Его применение
позволяет сохранить целостность рудных тел с балансовыми запасами
или избежать неоправданных потерь в краевых частях подсчетных блоков,
где содержание полезных компонентов несколько ниже минимального
промышленного;
•	коэффициенты для приведения в комплексных рудах содер-
жаний полезных компонентов к содержанию условного основ-
ного компонента, которые определяют с учетом минимального содер-
жания компонентов, величины их извлечения в товарную продукцию и
оптовой цены;
•	максимально допустимое содержание вредных примесей,
отрицательно влияющих на технологию переработки минерального сырья
и способных перейти в концентрат или конечную продукцию;
•	требование к выделению при подсчете запасов типов и сор-
тов полезного ископаемого, подлежащих раздельной выемке, обу-
словленной технологическими свойствами, определяющими различные
17—1448	257
способы переработки или различные области использования сырья.
В необходимых случаях устанавливают минимальный выход товарной
продукции и основного сорта сырья;
•	перечень попутных компонентов (раздельно по технологиче-
ским типам полезных ископаемых), по которым необходимо подсчитать
запасы, в случае необходимости — минимальное содержание этих ком-
понентов;
•	минимальный коэффициент рудоносности в подсчетном
блоке. Его вводят для месторождений с прерывистым или гнездовым
распределением полезных компонентов, когда кондиционные руды по
геологическим или горно-геологическим критериям не могут быть окон-
турены, а подсчет запасов осуществляют в контурах рудоносной зоны
(залежи, тела) и статистически. При этом должны быть обоснованы ус-
ловия выделения рудоносной зоны (залежи, тела), а также возможность
и целесообразность селективного способа разработки рудных обособле-
ний, учитываемых с помощью коэффициента рудоносности;
•	минимальные запасы изолированных (обособленных) тел
полезных ископаемых. Их обычно рассматривают на стадиях, следу-
ющих после детальной разведки, исходя из окупаемости прямых затрат
на добычу и переработку руд при нулевой рентабельности;
•	максимальная глубина подсчета запасов, для открытого спо-
соба — предельные коэффициенты вскрыши или максимально до-
пустимое соотношение мощностей вскрышных пород и полезного иско-
паемого, требования, предъявляемые к границам подсчета запасов в эко-
номически обоснованных контурах разработки. Подсчет запасов проводят
в установленных ТЭО контурах разработки; намечают границы участков
первоочередной отработки;
•	границы и основные параметры для подсчета запасов за
намеченным ТЭО контуром разработки;
•	требования к физико-механическим и другим свойствам
для отдельных видов минерального сырья, регламентируемым дей-
ствующими стандартами, техническими условиями или обусловленным
результатами технологических испытаний;
•	требования к горно-техническим условиям отработки, ка-
честву сырья, технологическим свойствам для подсчета балан-
совых запасов совместно залегающих полезных ископаемых
(перекрывающих, подстилающих или вмещающих пород), доступных для
отработки.
При комплексной оценке нерудного сырья требования к его качеству
и горно-техническим условиям отработки устанавливают применительно
к каждой из намеченных областей его использования. При определении
параметров кондиций для полезных ископаемых, используемых в произ-
водстве строительных материалов, необходимо учитывать соблюдение
норм радиационной безопасности.
Кондиции для подсчета балансовых запасов углей (горючих сланцев)
отличаются от рассмотренных кондиций на металлические и неметалли-
258
ческие полезные ископаемые перечнем основных кондиционных пара-
метров и их значимостью. Основными параметрами кондиций являются
следующие:
•	минимальная вынимаемая мощность пластов угля (слан-
ца), а в пластах сложного строения — частей пласта, которые подлежат
самостоятельной отработке; для селективно отрабатываемых частей этот
параметр определяют по сумме угольных (сланцевых) слоев и внутри-
пластовых породных прослоев;
•	максимальная мощность породных прослоев, включаемых в
угольный пласт сложного строения при его валовой выемке, или мини-
мальная мощность таких прослоев, предназначенных для селективной
выемки и разделяющих пласт на части, подлежащие самостоятельному
подсчету и разработке;
•	максимальная зольность угля Ad (для сланцев — мини-
мальная теплота сгорания в пересчете на сухое топливо Qsd).H,^a
пластов сложного строения (или их частей, подлежащих селективной выем-
ке) дополнительно — максимальная среднепластовая зольность с учетом
засорения угля (сланца), внутри пластовыми породными прослоями и из-
влекаемыми при добыче неустойчивыми породами кровли и почвы пласта;
•	перечень попутных компонентов (раздельно по технологичес-
ким типам полезных ископаемых); в случае необходимости — их мини-
мальное содержание;
•	пласты, участки, .блоки, которые не могут быть отработаны из-
за особо сложных горнонеологических условий или вследствие малого
количества запасов, разобщенности, интенсивной нарушенное™ и т.д.;
•	предельная глубина отработки запасов; для открытого спо-
соба — предельные коэффициенты вскрыши, границы подсчета запасов
в экономически обоснованных контурах разработки и за пределами этих
контуров; границы участков первоочередной отработки;
•	специальные требования к качеству углей (сланцев) — спе-
каемость, выход смол, содержание серы, фосфора и т.д. Возможно при-
менение и других параметров кондиций, которые могут быть общими с
кондициями для рудных месторождений, при необходимом геологиче-
ском, горно-техническом и экономическом обосновании.
В кондициях для полезных ископаемых, по которым государственными
и отраслевыми стандартами или специальными техническими условиями
установлены требования к качеству минерального сырья, соответствую-
щие параметры должны обеспечивать использование полезного ископа-
емого по назначению, предусмотренному стандартами (техническими ус-
ловиями) в естественном виде или после переработки.
Кондиции для подсчета забалансовых запасов устанавливают для раз-
веданных запасов. Эти запасы подсчитывают с подразделением по при-
чинам их отнесения к забалансовым (экономическим, технологическим,
гидрогеологическим, горно-техническим и экологическим). В ТЭО кон-
диций должна быть доказана возможность их сохранности в недрах для
17*	259
последующего извлечения или целесообразность попутного извлечения,
отдельного складирования и сохранения для использования в будущем.
Перечень параметров кондиций для подсчета забалансовых запасов ана-
логичен перечню, используемому для балансовых (исключая минималь-
ное промышленное содержание).
В ТЭО разведочных кондиций рассматривается и обосновывается
целесообразность подсчета и учета запасов, заключенных в охранных
целиках крупных водоемов и водотоков, населенных пунктов, капиталь-
ных сооружений и сельскохозяйственных объектов, заповедников, па-
мятников природы, истории и культуры. Для решения вопроса об их от-
несении к балансовым или забалансовым выполняют специальные тех-
нико-экономические расчеты, в которых учитывают затраты на перенос
сооружений или специальные способы отработки запасов. На месторож-
дениях общераспространенных полезных ископаемых запасы в таких ох-
ранных целиках, как правило, не подсчитывают, обоснование необходи-
мости их подсчета выполняют лишь при крайнем дефиците данного по-
лезного ископаемого в экономическом районе, где находится месторож-
дение.
В эксплуатационных кондициях в качестве основных параметров
могут быть установлены:
•	предельно допустимое качество запасов на контуре вы-
емочного участка. Этот параметр является аналогом бортового со-
держания и в зависимости от конкретных горно-геологических, техноло-
гических и прочих параметров оцениваемого выемочного участка может
быть больше или меньше величины, установленной разведочными кон-
дициями;
•	предельно допустимое качество запасов в целом по эксплу-
атационному блоку или его части, которая может быть раздельно
добыта, — аналог минимального промышленного содержания в блоке,
рассчитываемый по предстоящим затратам. Оно соответствует содержа-
нию полезного компонента, при котором извлекаемая ценность мине-
рального сырья обеспечивает возмещение предстоящих эксплуатацион-
ных затрат и получение минимально необходимой прибыли предприятия;
•	минимальные запасы обособленного тела полезного иско-
паемого (с учетом качества минерального сырья, его извлекаемой сто-
имости), целесообразные к отработке, исходя из окупаемости предстоя-
щих затрат;
•	максимальная длина безрудного участка залежи, включае-
мая в выемочный контур;
•	углы падения пласта (залежи) и т.д.
Параметры эксплуатационных кондиций по сравнению с разведочны-
ми могут быть дифференцированы с учетом уточненных в процессе до-
разведки и разработки месторождения данных о характере и условиях
залегания полезного ископаемого (морфологии залежей, их выемочной
мощности, углов падения рудных тел, крепости и устойчивости руд и
260
пород, нарушенное™ горного массива, гидрогеологических условий и тех-
нологических свойств руд), существенно влияющих на уровень эксплуа-
тационных затрат при отработке того или иного участка месторождения.
4.2.5.	КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ПРОГНОЗНЫХ
РЕСУРСОВ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Запасы подсчитывают и учитывают, а прогнозные ресурсы оценивают
все недропользователи по каждому виду твердых полезных ископаемых
и направлениям их возможного промышленного использования.
Запасы подсчитывают по месторождениям (участкам) на основании
результатов геологе-разведочных и горно-добывающих работ. На их базе
ведут проектирование горно-добывающих и перерабатывающих предпри-
ятий, вскрышных и добычных работ, а также эксплуатационной разведки.
Прогнозные ресурсы оценивают в пределах рудоперспективных тер-
риторий и отдельных месторождений на основе благоприятных геологи-
ческих предпосылок и обоснованной аналогии с известными месторож-
дениями, а также по результатам геолого-съемочных, геофизических и
геохимических работ при планировании поисково-оценочных и разведоч-
ных работ.
Запасы и прогнозные ресурсы дифференцируют по видам полезных
ископаемых, основным и сопутствующим компонентам. Их подсчитывают
в недрах в соответствии с экономически обоснованными параметрами
кондиций, подтвержденными государственной экспертизой, без введения
поправок на потери и разубоживание при добыче, обогащении и пере-
работке концентратов.
В комплексных месторождениях подсчитывают и учитывают запасы
основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых, а также
содержащихся в них основных и попутных полезных компонентов (ме-
таллов, минералов, химических элементов и их соединений), целесооб-
разность промышленного использования которых определена кондиция-
ми для подсчета запасов. При этом запасы попутных компонентов, на-
капливающихся при обогащении в товарных концентратах или продуктах
металлургического передела, подсчитывают и учитывают как в недрах,
так и в названных извлекаемых продуктах.
Одновременно с этим определяют содержания попутных ценных, ток-
сичных и вредных компонентов, формы их нахождения и особенности
распределения в продуктах обогащения и заводского передела.
Подсчет и учет запасов и оценку прогнозных ресурсов полезных ис-
копаемых осуществляют в единицах массы или объема.
Классификация месторождений по сложности геологического стро-
ения. По сложности геологического строения месторождения подразде-
ляют на следующие группы:
1-я группа. Месторождения (участки) простого геологического
строения с крупными и весьма крупными, реже средними по размерам
261
телами полезных ископаемых с ненарушенным или слабонарушенным за-
леганием, характеризующимся устойчивыми мощностью и внутренним
строением, выдержанным качеством полезного ископаемого, равномер-
ным распределением основных ценных компонентов.
Запасы заключены преимущественно в простых по форме, внутрен-
нему строению и залеганию телах полезного ископаемого, с выдержанной
мощностью и равномерным распределением основных ценных компонен-
тов.
2-я группа. Месторождения (участки) сложного геологического
строения с крупными и средними по размерам телами с нарушенным за-
леганием, характеризующимися неустойчивыми мощностью и внутрен-
ним строением, либо невыдержанным качеством полезного ископаемого
и неравномерным распределением основных ценных компонентов. Ко
второй группе относятся также месторождения углей, ископаемых солей
и других полезных ископаемых простого геологического строения, но со
сложными или очень сложными горно-геологическими условиями раз-
работки.
3-я группа. Месторождения (участки) очень сложного геологи-
ческого строения со средними и мелкими телами полезных ископаемых
с интенсивно нарушенным залеганием, характеризующимися очень из-
менчивыми мощностью и внутренним строением либо значительно не-
выдержанным качеством полезного ископаемого и очень неравномерным
распределением основных ценных компонентов.
4-я группа. Месторождения (участки) с мелкими, реже средними
по размерам телами с чрезвычайно нарушенным залеганием либо харак-
теризующиеся резкой изменчивостью мощности и внутреннего строения,
крайне неравномерным качеством полезного ископаемого и прерывис-
тым гнездовым распределением основных ценных компонентов.
При отнесении месторождений к той или иной группе могут быть ис-
пользованы количественные показатели оценки изменчивости основных
свойств оруденения, характерные для каждого конкретного вида полез-
ного ископаемого.
В зависимости от принадлежности месторождения к той или иной
группе определяют необходимую и достаточную степени разведанности
запасов твердых полезных ископаемых (см. подразд. 4.2.6).
Классификация месторождений по степени их изученности. Мес-
торождения полезных ископаемых по степени их изученности подразде-
ляют на разведанные и оцененные.
К разведанным относят месторождения, запасы которых, их каче-
ство, технологические свойства, гидрогеологические и горно-технические
условия разработки изучены по скважинам и горным выработкам с пол-
нотой, достаточной для технике-экономического обоснования решения о
порядке и условиях их вовлечения в промышленное освоение, а также
о проектировании строительства или реконструкции на их базе горно-
добывающего предприятия.
262
На разведанных месторождениях:
•	обеспечена возможность классификации запасов по категориям,
соответствующим группе сложности геологического строения месторож-
дения;
•	вещественный состав и технологические свойства промышленных
типов и сортов полезного ископаемого изучены с детальностью, обеспе-
чивающей получение исходных данных, достаточных для проектирования
рациональной технологии их переработки с комплексным извлечением
полезных компонентов, имеющих промышленное значение, и определе-
ния направления использования отходов производства или оптимального
варианта их складирования или захоронения;
•	запасы других совместно залегающих полезных ископаемых, вклю-
чая породы вскрыши и подземные воды, с содержащимися в них компо-
нентами, отнесенные на основании кондиций к балансовым, изучены и
оценены в степени, достаточной для определения их количества и воз-
можных направлений использования;
•	гидрогеологические, инженерно-геологические, геокриологические,
горно-геологические и другие природные условия изучены с детальнос-
тью, обеспечивающей получение исходных данных, необходимых для со-
ставления проекта разработки месторождения с учетом требований при-
родоохранного законодательства и безопасности горных работ;
•	достоверность данных о геологическом строении, условиях залега-
ния и морфологии тел полезного ископаемого, качестве и количестве
запасов подтверждены на представительных для всего месторождения
участках детализации, размер и положение которых определяют недро-
пользователи в каждом конкретном случае в зависимости от геологиче-
ских особенностей полезного ископаемого;
	подсчетные параметры кондиций установлены на основании тех-
нико-экономических расчетов, позволяющих определить масштабы и
промышленную значимость месторождения с необходимой степенью до-
стоверности;
•	рассмотрено возможное влияние разработки месторождения на ок-
ружающую .среду и даны рекомендации по предотвращению или сниже-
нию прогнозируемого уровня отрицательных экологических последствий.
К оцененным относят месторождения, запасы которых, их качество,
технологические свойства, гидрогеологические и горно-технические ус-
ловия разработки изучены в степени, позволяющей обосновать целесо-
образность дальнейшей разведки и разработки.
Оцененные месторождения по степени изученности должны удовле-
творять следующим требованиям:
•	обеспечена возможность классификации всех или большей части
запасов по категории С2;
•	вещественный состав и технологические свойства полезного иско-
паемого оценены с полнотой, необходимой для выбора принципиальной
263
технологической схемы переработки, обеспечивающей рациональное и
комплексное использование полезного ископаемого;
•	гидрогеологические, инженерно-геологические, геокриологические,
горно-геологические и другие природные условия изучены с полнотой,
позволяющей предварительно охарактеризовать их основные показатели;
•	достоверность данных о геологическом строении, условиях залега-
ния и морфологии тел полезного ископаемого подтверждена на участках
детализации;
•	подсчетные параметры кондиций установлены на основании укруп-
ненных технике-экономических расчетов или приняты по аналогии с мес-
торождениями, находящимися в сходных географических и горно-геоло-
гических условиях;
•	рассмотрено и оценено возможное влияние отработки месторож-
дения на окружающую среду.
4.2.6.	КАТЕГОРИИ ЗАПАСОВ И ПРОГНОЗНЫХ РЕСУРСОВ
ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Запасы твердых полезных ископаемых по степени разведанности подраз-
деляют на категории А, В, С( и С?. Запасы первых трех категорий от-
носятся к разведанным, а запасы категории Су — к предварительно оце-
ненным. Наиболее детально изученными являются категории А и В.
Прогнозные ресурсы по степени их обоснованности подразделяются
на категории Р1Т Р2 и Р3.
Запасы категории А выделяют на участках детализации разведы-
ваемых месторождений 1 -й группы сложности. Контур запасов полезного
ископаемого этой категории определяют в соответствии с требованиями
кондиций по скважинам и горным выработкам по результатам их деталь-
ного опробования.
Для запасов категории А должны быть:
•	установлены размеры, форма и условия залегания тел полезного
ископаемого, изучены характер и закономерности изменчивости их мор-
фологии и внутреннего строения, выделены и оконтурены безрудные и
некондиционные участки внутри тел полезного ископаемого, при нали-
чии разрывных нарушений установлены их положение и амплитуда сме-
щения;
•	определены природные разновидности, выделены и оконтурены
промышленные (технологические) типы и сорта полезного ископаемого,
установлены их состав и свойства; качество выделенных промышленных
(технологических) типов и сортов полезного ископаемого охарактеризо-
вано по всем предусмотренным промышленностью параметрам;
•	изучены распределение и формы нахождения в минералах и про-
дуктах переделов полезного ископаемого ценных и вредных компонентов;
264
•	изучены технологические свойства полезных ископаемых, гидро-,
инженерно-, горно-геологические и другие условия с детальностью, не-
обходимой для составления проекта разработки месторождения.
Запасы категории В выделяют на участках детализации разведы-
ваемых месторождений 1-й и 2-й групп сложности.
Запасы категории В должны близко удовлетворять указанным для ка-
тегории А требованиям. Однако в отличие от них при изучении формы,
условий залегания и внутреннего строения тел полезных ископаемых ус-
танавливают лишь их основные особенности и изменчивость.
Контур запасов полезного ископаемого категории В определяют в со-
ответствии с требованиями кондиций по результатам опробования сква-
жин и горных выработок с включением в него ограниченной зоны экстра-
поляции, обоснованной геологическими критериями, данными геофизи-
ческих и геохимических исследований.
Для запасов категории В должны быть:
•	установлены размеры, основные особенности и изменчивость
формы и внутреннего строения, условия залегания тел полезного иско-
паемого, пространственное размещение внутренних безрудных и некон-
диционных участков; при наличии крупных разрывных нарушений уста-
новлены их положение и амплитуды смещения, охарактеризована воз-
можная степень развития малоамплитудных нарушений;
•	определены природные разновидности, выделены и по возможнос-
ти оконтурены промышленные (технологические) типы полезного иско-
паемого; при невозможности оконтуривания установлены закономернос-
ти пространственного распределения и количественного соотношения
промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемо-
го; качество выделенных промышленных (технологических) типов и сор-
тов полезного ископаемого охарактеризовано по всем предусмотренным
кондициями параметрам;
•	определены минеральные формы полезных и вредных компонен-
тов.
Запасы категории Ct составляют основную часть запасов разве-
дываемых месторождений 1-й, 2-й и 3-й групп, их также выделяют на
участках детализации месторождений 4-й группы сложности.
Контур запасов полезного ископаемого категории С( определяют в
соответствии с требованиями кондиций по результатам опробования
скважин и горных выработок, с учетом данных геофизических и геохи-
мических исследований и геологически обоснованной экстраполяции.
К запасам категории Cf предъявляют более низкие требования, чем
к запасам категории В. Их отличие от запасов категории В заключается
в степени изученности внутренних неоднородностей и технологических
свойств полезных ископаемых, гидрогеологических и других природных
условий. Технологические свойства запасов категории С, изучают в сте-
пени, достаточной для обоснования их промышленной ценности; гидро-
геологические, инженерно-геологические, геокриологические, горно-
265
геологические и другие природные основные показатели оценивают пред-
варительно.
Для запасов категории С, должны быть:
•	выяснены размеры и характерные формы тел полезного ископае-
мого, основные особенности условий их залегания и внутреннего стро-
ения, оценены изменчивость и возможная прерывистость тел полезного
ископаемого, а для пластовых месторождений и месторождений стро-
ительного и облицовочного камня также наличие площадей развития
малоамплитудных тектонических нарушений;
•	определены природные разновидности и промышленные (техно-
логические) типы полезного ископаемого, установлены общие зако-
номерности их пространственного распространения и количественные
соотношения промышленных (технологических) типов и сортов полез-
ного ископаемого, минеральные формы полезных и вредных компонен-
тов; качество выделенных промышленных (технологических) типов и
сортов охарактеризовано по всем предусмотренным кондициями пара-
метрам.
Запасы категории С2 выделяют при разведке месторождений всех
групп сложности, а на месторождениях 4-й группы они составляют ос-
новную часть.
От рассмотренных запасов так называемых промышленных категорий
А, В и С| принципиально отличаются предварительно оцененные запасы
категории С2.
Контур запасов полезного ископаемого категории С2 определяют в
соответствии с требованиями кондиций на основании опробования огра-
ниченного числа скважин, горных выработок, естественных обнажений
или по их совокупности, с учетом данных геофизических и геохимических
исследований и геологических построений, а также путем геологически
обоснованной экстраполяции параметров, определенных при подсчете
запасов более высоких категорий.
Размеры, форму, внутреннее строение тел полезного ископаемого и
условия их залегания оценивают по геологическим и геофизическим дан-
ным, и они должны быть подтверждены вскрытием полезного ископае-
мого ограниченным числом скважин и горных выработок.
Качество и технологические свойства полезного ископаемого выяв-
ляют по результатам исследования лабораторных проб. Гидрогеологи-
ческие, инженерно-геологические, горно-геологические и другие условия
оценивают по отдельным точкам наблюдения и по аналогии с подобными
участками и месторождениями.
Запасы комплексных руд и содержащихся в них основных компонен-
тов подсчитывают по одним и тем же категориям. Запасы попутных ком-
понентов, имеющих промышленное значение, подсчитывают в контурах
подсчета запасов основных компонентов и оценивают по категориям в
соответствии со степенью их изученности, характером распределения и
минеральными формами.
266
На разрабатываемых месторождениях вскрытые, подготовленные и
готовые к выемке, а также находящиеся в охранных целиках горно-ка-
питальных и горно-подготовительных выработок запасы полезных иско-
паемых подсчитывают отдельно с подразделением по группам и катего-
риям в соответствии со степенью их геологической изученности.
При разделении запасов полезных ископаемых по категориям в ка-
честве дополнительного классификационного показателя могут быть ис-
пользованы количественные и вероятностные оценки точности и досто-
верности определения основных подсчетных параметров.
Сложность геологического строения месторождений обусловливает
категории нх разведанности и применяемые способы разведки.
На месторождениях 1 -й группы сложности в процессе детальной раз-
ведки выявляют запасы категорий А и В.
На месторождениях 2-й группы сложности разведку запасов осущест-
вляют по категориям В и С(; по категории А она нецелесообразна вслед-
ствие неоправданно высокой стоимости геолого-разведочных работ.
На месторождениях 3-й группы сложности запасы разведывают в ос-
новном по категории С, и частично С2. Детальная разведка запасов по
категориям А и В экономически нецелесообразна.
На месторождениях 4-й группы сложности разведку осуществляют
по категориям С] и С2. Более детальную разведку таких месторождений
совмещают с их вскрытием н подготовкой к разработке.
Подготовленными для промышленного освоения и, следовательно,
проектирования предприятий по добыче полезных ископаемых считают
месторождения, имеющие утвержденные балансовые запасы различных
категорий. Для комплексных руд эти соотношения относят к запасам ос-
новных компонентов.
Рациональное соотношение запасов различных категорий в разведан-
ных и оцененных месторождениях определяет недропользователь, исходя
из конкретных геологических особенностей месторождения, условий фи-
нансирования и строительства горно-добывающего предприятия. Запасы
должны быть утверждены в установленном порядке.
Прогнозные ресурсы — это потенциальные запасы полезных иско-
паемых как уже известных, так и предполагаемых месторождений. Их
количественная оценка основывается на рудоконтролирующих факторах,
аналогиях с известными в районе месторождениями того же промыш-
ленного или генетического типа, а также на благоприятных геологиче-
ских предпосылках, геофизических и геохимических данных. Оценку про-
гнозных ресурсов проводят до глубин, доступных для эксплуатации при
современном технико-экономическом уровне разработки месторожде-
ний, и на ближайшую перспективу. При этом учитывают особенности
качества и технологических свойств оцениваемого вида минерального
сырья.
Прогнозные ресурсы категории Р/ учитывают возможность вы-
явления новых рудных тел полезного ископаемого на рудопроявлениях,
267
разведанных и разведываемых месторождениях. Другими словами, они
оценивают вероятностный прирост запасов при будущей разведке путем
увеличения площади и глубины их распространения за пределы внешнего
контура, обычно отождествляемого с контуром запасов категории С2, а
также за счет тел полезных ископаемых, выявленных ранее при поисках
и ожидаемых при разведке.
Для количественной оценки ресурсов этой категории используют гео-
логически обоснованные представления о размерах и условиях залегания
известных тел, формируемые по результатам геологических, геофизичес-
ких и геохимических исследований площадей возможного распростране-
ния полезного ископаемого, а также на материалах одиночных структур-
ных и поисковых скважин и геологической экстраполяции структурных,
литологических, стратиграфических и других особенностей, установлен-
ных на более изученной части месторождения и определяющих площади
и глубину распространения полезного ископаемого, представляющего
промышленный интерес.
Прогнозные ресурсы категории Р2 оценивают потенциальные за-
пасы вероятных для открытия месторождений в пределах бассейна, руд-
ного района и т.д. Ресурсы этой категории учитывают возможность об-
наружения новых месторождений полезных ископаемых, предполагаемое
наличие которых основано на положительной оценке выявленных при
крупномасштабной геологической съемке и поисковых работах проявле-
ний полезного ископаемого, а также геофизических и геохимических ано-
малий, природа и возможная перспективность которых установлены еди-
ничными выработками. Количественная оценка ресурсов, представления
о размерах предполагаемых месторождений, минеральном составе и ка-
честве руд основываются на аналогиях с известными месторождениями
того же формационного (генетического) типа.
Прогнозные ресурсы категории Р3 учитывают лишь потенциаль-
ную возможность открытия месторождений того или иного вида полез-
ного ископаемого на основании благоприятных геологических предпосы-
лок, выявленных при средне- и мелкомасштабном геологическом карти-
ровании, дешифрировании космических снимков, анализе результатов
геофизических и геохимических исследований. Количественную оценку
ресурсов этой категории осуществляют без привязки к конкретным объ-
ектам по предположительным параметрам на основе аналогии с более
изученными районами, площадями, бассейнами, где имеются разведан-
ные месторождения того же генетического типа.
Количественную оценку прогнозных ресурсов осуществляют ком-
плексно. При этом используют существующие на момент оценки требо-
вания к качеству и технологическим свойствам полезных ископаемых ана-
логичных месторождений с учетом возможных изменений этих требова-
ний в ближайшей перспективе.
Возможное изменение параметров кондиций по сравнению с анало-
гичными месторождениями должно иметь соответствующее обоснование.
268
При технике-экономическом обосновании разведочных кондиций изу-
ченность месторождения должна обеспечивать объективную оценку всех
его геологических, горно-геологических, технологических и прочих осо-
бенностей, которые определяют потребительские свойства (ценность)
месторождения. Степень разведанности месторождения, необходимая
для составления заключительного варианта ТЭО кондиций, представля-
емого на госэкспертизу по материалам детальной разведки, должна обес-
печивать возможность объективной оценки балансовой принадлежности
объекта.
Запасы полезных ископаемых и заключенных в них компонентов, ис-
пользуемые для расчета технико-экономических показателей и парамет-
ров кондиций, в зависимости от группы сложности месторождения, вклю-
чают запасы категорий А + В + С, и запасы категории С2 — частично
или полностью. Возможность использования запасов категории С2 или
их части для этих целей на месторождениях 1-й, 2-й и 3-й групп слож-
ности определяет недропользователь, на месторождениях 4-й группы за-
пасы категории С2 используются полностью.
В целях определения перспектив развития горно-добывающего пред-
приятия, рационального размещения объектов производственного и
гражданского назначения, отвалов, мест складирования забалансовых за-
пасов, хвостохранилищ, подъездных путей и других сооружений, должны
быть рассмотрены также возможности освоения всех разведанных на
месторождении запасов, включая запасы категории С2 за намеченным
ТЭО контуром разработки и забалансовые.
По запасам полезных ископаемых месторождения подразделяют на
уникальные, крупные, средние и мелкие (табл. 4.8).
Таблица 4.8
Группировка месторождений по запасам, т
Руды, металлы	Месторождения			
	Уникальные	Крупные	Средние	Мелкие
Железные руды	> 109	(2,5-10) 10й	5  107 — 2,5  10й	< 5 - 107
Марганцевые руды	> 109	(3-10) 10й	(1—3)107	< 107
Хромиты	10й	106 — 10 й	(3-10) 10й	< 3 • 10й
Никель	> 5  105	(2,5-5) 103	(1-2,5) 103	< ю5
Оксид вольфрама (111)	> 2,5 • Ю5	(1-2.5) 105	(1,5-10) 104	< 1.5 • 104
Молибден	> 5 • 105	5  104 — 5  105	(2,5-5) 104	< 2,5 • 104
Олово	> 105	(2,5-10) 104	5  103 — 2.5  104	< 5  I03
Медь	> 5  106	7 - 105 — 5 • 10«	(2-7) 105	< 2 • 105
Бокситы	> 5  10й	З Ю7 — 5 • 103	5 - 10й—3- 107	< 5  10й
Полиметаллы	> 5 • 106	6  105 — 5  106	(2-6) 105	< 2 • 105
Сурьма	> 105	(3-10) 104	(1-3) 104	< 104
Ртуть	> 106	104 — 10й	(3-10) 103	< 3  103
Сера	>5-106	(1-5) 107	(1-10) 10«	< 10й
269
Таблица 4.9
Группировка месторождений по содержанию полезных компонентов
Руды, металлы	Содержание полезных компонентов, %		
	высокое (богатые руды)	среднее (рядовые руды)	низкое (бедные руды)
Железные руды	> 50	35-50	15-35
Хромиты	>45	30-45	24-30
Никель:			
в сульфидных рудах	> 1	0,5-1	0,1-0,5
в силикатных рудах	> 2	1,3-2	1-1,3
Оксид вольфрама (III)	> 1	0;3—1	0,1-0,3
Молибден	>0,5	0,2-0,5	0,08-0,2
Олово	> 1	0,4-1	0,1-0,4
Медь	>2,5	1-2,5	0,3-1
Свинец	> 5	2-5	< 2
Полиметаллы	> 7	4-7	< 4
Сурьма	> 5	2-5	< 2
Ртуть	> 1	0,1-1	< 0,1
Сера	>25	10-25	5-10
По содержанию основных полезных компонентов месторождения под-
разделяют на богатые, средние и бедные (табл. 4.9). Богатые месторож-
дения характеризуются высокими содержаниями полезных компонентов.
К ним относится большая часть уникальных и мелких месторождений.
Мелкие месторождения с богатыми рудами отличаются высокой диспер-
сией содержаний полезных компонентов. Рядовые и бедные руды типичны
для крупных и средних месторождений. Тенденция к снижению концент-
раций полезных компонентов в рудах, главным образом, свойственна
крупным месторождениям. Для них значения минимального промышлен-
ного и бортового содержаний полезного компонента сближаются. Они
характеризуются низкими значениями дисперсий содержаний полезных
компонентов.
4.2.7.	ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Исходными данными для подсчета запасов твердых полезных ископаемых
являются площадь S и мощность т рудных тел, средняя плотность руды
у, содержание в ней полезных компонентов С и поправочные коэффи-
циенты.
Площади возникают в результате оконтуривания залежей полезных
ископаемых в целом или их отдельных частей (блоков) на топографиче-
ских и маркшейдерских планах, проекциях рудных тел на горизонтальную
плоскость при пологом залегании и на вертикальную — при крутом па-
дении.
Мощность залежей полезных ископаемых определяют по материа-
лам геолого-разведочных работ. Различают истинную мощность залежи
270
(кратчайшее расстояние между кровлей и почвой залежи в определенной
точке), горизонтальную и вертикальную мощности. Значением верти-
кальной мощности обычно пользуются прн пологом залегании залежей,
а горизонтальной — при крутом падении.
Среднюю мощность залежи определяют как среднее арифметическое
значение частных замеров мощностей по сквозным сечениям залежи,
если точки замеров распределены равномерно. При неравномерном рас-
пределении ее можно определять как средневзвешенное на площади или
на радиусе влияния частных замеров.
Среднюю плотность полезного ископаемого определяют прн не-
нарушенном залегании, кг/м3,
т тк + та
Y" V~ V ’
где т — масса влажной породы, кг; те — масса сухой породы (мине-
рального скелета), кг; тв — масса воды в порах, кг; I/ — объем влажной
породы, кг/м3.
Средние плотности определяют по минеральным типам и сортам руд.
В связи с тем что аналитические исследования проводят с предваритель-
но высушенными навесками и содержание полезных компонентов оп-
ределяют на воздушно-сухую массу, рассчитывают плотность сухой по-
роды:
Ye у-
Содержание полезных компонентов С является качественной ха-
рактеристикой, позволяющей определить запасы или только промыш-
ленную ценность полезных ископаемых без подсчета запасов ценных ком-
понентов. Последнее относится к железным, марганцевым, хромитовым
рудам, бокситам, углю, известнякам, глинам и другим полезным ископа-
емым.
Содержание полезных компонентов может быть приведено в виде
содержания химических элементов (Au, Си, Ni и т.д.) или оксидов эле-
ментов (\VOj, NiO2, Сг2О:5 и т.п.) в процентах и массовых единицах
(миллиграммах, каратах, граммах, килограммах) в 1 т или 1 м3 руды или
песков.
Среднее содержание определяют как среднеарифметическое или сре-
дневзвешенное последовательно по опробуемому сечению, горной выра-
ботке или скважине, горизонту, блоку, участку и, наконец, месторожде-
нию. Выбор зависит от величины дисперсии (отклонения) содержаний и
наличия их корреляции с мощностью, плотностью, площадью или ради-
усом влияния пробы. Лучшим считается способ, дающий наименьшую
дисперсию средних содержаний. Чаще всего определяют средневзвешен-
ное содержание только по мощности:
271
п
Z cimi
r =!Л1_______
'“'вив II ’
Z т'
i = I
где С, — содержание полезного компонента в i-й пробе; п — число проб;
т, — мощность (длина) частных проб.
Высокая дисперсия средних содержаний может быть связана с нали-
чием так называемых «ураганных» проб с выдающимся содержанием по-
лезных компонентов. Для ограничения зоны влияния «ураганных» проб
применяют различные приемы их выявления и замены, учитывающие
морфологию рудных тел, текстуру руд, закономерности распределения
полезных компонентов и технологии отработки.
Наибольшее распространение получил прием, основанный на выде-
лении проб, учет которых приводит к повышению среднего содержания
по разведочному пересечению более чем на 20%, а по подсчетному блоку
на 10% и более. Значения содержаний таких проб рекомендуется заме-
нять ближайшими к ним по величине содержаниями в рядовых пробах,
расположенных в одних и тех же разведочных пересечениях или в смеж-
ных по простиранию.
Поправочные коэффициенты, учитываемые при подсчете, могут
существенно изменить количественную и качественную характеристики
запасов и повлиять на технологию их отработки. К уменьшению запасов
полезных компонентов приводят поправки на дискретность оруденения
(рудоносность), наличие безрудных даек или ксенолитов вмещающих
пород, валунистость, закарстованность, льдистость. Увеличение запасов
может быть связано с введением коэффициентов, учитывающих намыв
ценных компонентов при разработке россыпей. Кроме того, может воз-
никнуть необходимость введения поправок на систематические погреш-
ности химических анализов проб, замеров мощностей в буровых сква-
жинах, на расхождение их с данными, полученными в процессе эксплу-
атации и дополнительной разведки.
Практически наиболее важной является поправка на дискретность
оруденения или рудоносность. Чтобы оценить рудоносность, необходимо
определить характер дискретности и количественно оценить ее степень.
Характер дискретности зависит от соотношения размеров и количества
рудных и безрудных интервалов. При очень сложном характере дискрет-
ности оруденения селективная выемка может стать практически неосу-
ществимой. В то же время валовая отработка привела бы к резкому сни-
жению качественных показателей товарной руды. Степень дискретности
Д выражается через стандарт, коэффициенты вариации и рудоносности
г. Последний устанавливают как отношение суммы длин рудных интер-
валов (площадей, объемов, масс), несущих промышленную минерализа-
цию, к общей длине (площади, объему, массе) рудной зоны. Чтобы при
272
разработке месторождений избежать негативных явлений, вызываемых
крайне дискретным характером оруденения, следует минимальные зна-
чения коэффициента рудоносности обосновать проектом, сравнивая ва-
рианты селективной и валовой разработки. При Дтях г -> 0; при
Д1111П ~1 •
На разведочных стадиях обычно определяют линейный коэффициент
/
рудоносности: г = ——, где — длина частных рудных интервалов; L —
суммарная длина пересечений рудной зоны, включая рудные и безрудные
прослои. По мере сгущения разведочно-эксплуатационной сети скважин
и горных выработок, как правило, проявляется скрытая дискретность
(обнаружение безрудных участков, размерами превышающих допусти-
мые кондиции). С учетом этого определяют фактический коэффициент
рудоносности Гф.
МЕТОДЫ ПОДСЧЕТА ЗАПАСОВ
Запасы месторождений твердых полезных ископаемых подсчитывают в
основном методом геологических и эксплуатационных блоков или мето-
дом разрезов.
Метод геологических блоков является универсальным для подсчета
запасов плоских тел полезных ископаемых, разведанных как по геомет-
рически правильной, таки неправильной сети. При этом методе выделяют
разновеликие (рис. 4.2) блоки, различающиеся по степени разведаннос-
ти, мощности, содержанию полезных основных и попутных компонентов,
природным типам и сортам руд, технологическим свойствам, гидрогео-
логическим и горно-техническим условиям залеганий. Для каждого блока
подсчитывают объем залежи полезного ископаемого V, м3, запасы по-
лезного ископаемого Z, т, и запасы полезного компонента Р, т:
y-Sm;Z=Vy; P = Z-^,
где S — площадь тела на проекции, м; in — средняя горизонтальная
или вертикальная мощность тела, м; у — средняя плотность полезного
ископаемого, т/м3; С — среднее содержание полезного компонента в
объеме залежи полезного ископаемого, %.
Площади необходимо измерять с достаточно высокой точностью. Пло-
щади со сложными очертаниями замеряют планиметром либо курвимет-
ром, либо палеткой. Простые по конфшурации площади разбивают на
геометрические фигуры, площади которых легко измерить или рассчи-
тать. Для исключения грубых ошибок и повышения точности выполняют
несколько повторных измерений одних и тех же площадей. При вычис-
лении средних значений частные замеры с отклонением более чем на
3—5% не учитывают.
18—1448	273
Рис. 4.2. Проекция рудной зоны на вертикальную плоскость с блокировкой запасов и
прогнозных ресурсов:
I — канавы н траншеи (а — рудные, б — безрудные); 2 — штольня, восстающие и
рассечки (полные рудные пересечения затушеваны); 3 — пересечения скважинами рудной
зоны (о — скважины с кондиционным содержанием полезного компонента, г — с некон-
диционным содержанием); 4 — геологические блоки запасов (римскими цифрами указаны
номера блоков, латинскими буквами — категории запасов); 5 — контур прогнозных ре-
сурсов категории Р,
Измерение площадей можно осуществлять также с использованием
специальных устройств и ПЭВМ.
Частным случаем этого метода является метод среднего арифмети-
ческого, когда вся залежь полезного ископаемого представляет собой
один подсчетный блок.
Метод эксплуатационных блоков применяют для подсчета запасов
плоских залежей, разведанных и расчлененных горными выработками и
скважинами на части, эквивалентные по форме и размерам эксплуата-
ционным блокам (см. рис 4.2). Обычно на разведочных стадиях наряду
с эксплуатационными блоками — объектами первоочередной отработ-
ки — оконтуривают геологические блоки.
Оконтуривание и подсчет запасов проводят по каждому блоку, ана-
логично методу геологических блоков. Подсчет запасов методом эксплу-
атационных блоков повышает эффективность проектирования и отра-
ботки запасов, позволяет на примере этих блоков проводить сравнения
данных разведки и эксплуатации.
274
Метод разрезов применяют для подсчета запасов изометричных, тру-
бообразных и сложных по форме залежей полезных ископаемых, пре-
имущественно разведанных буровыми или горно-буровыми системами,
дающими возможность построить разрезы (рис. 4.3). Они могут быть
вертикальными и горизонтальными. Объем залежи полезного ископае-
мого, заключенный между смежными разрезами, определяют по площа-
дям смежных сечений. Эту часть залежи можно рассматривать в качестве
одного блока или разделять на несколько блоков, отличных друг от друга
вещественным составом руд, степенью разведанности и т.п. Объем край-
них блоков, каждый из которых опирается на один разрез, в зависимости
от формы выклинивания залежи определяют по формулам вычисления
объемов призмы или пирамида.
При непараллельных разрезах вносят соответствующие поправки к
подсчету объемов. Среднее содержание полезного компонента опреде-
ляют вначале для каждого разреза. В блоке, ограниченном двумя разре-
зами, его вычисляют как среднеарифметическое или средневзвешенное
на площади сечений.
При подсчете запасов россыпных месторождений применяют линей-
ный способ, являющийся разновидностью метода разрезов. Вначале оп-
ределяют запасы полезных ископаемых и цепных компонентов в лентах
шириной I м по разведочным линиям, а затем на всю длину между ними.
При крайне дискретном оруденении подсчет запасов проводят статис-
тическим методом. Это относится в основном к месторождениям 4-й
группы, когда совмещены разведочные и эксплуатационные работы. По
Рис. 4.3. Подсчет запасов по вертикальным разрезам:
/ — надрудная толща пород; 2 — граниты; 3 — рудная залежь; 4 — разведочные буровые
скважины. Римскими цифрами указаны номера разрезов; S — площадь на разрезе, / —
расстояние между разрезами
18*
275
результатам этих работ оценивают среднюю продуктивность исследуе-
мого участка и распространяют ее на менее изученную потенциально ру-
доносную часть месторождения.
Подсчет запасов с применением ПЭВМ можно осуществлять на ос-
нове типовых алгоритмов и программ по известным методам подсчета
или на основе многофакторного корреляционного анализа исходной гео-
лого-разведочной информации при количественной и качественной оцен-
ках запасов.
В первом случае ПЭВМ облегчает и ускоряет выполнение вычисли-
тельных операций, особенно при большом массиве цифровых данных.
Во втором случае автоматизированная обработка позволяет исполь-
зовать весь банк исходной геолого-разведочной информации, чем дости-
гается более высокая достоверность подсчета запасов. При этом приме-
няют специальные способы подсчета запасов. Использование ПЭВМ
дает возможность по координатам точек пересечения скважинами лежа-
чих и висячих блоков залежи определить ее объем; расчет средних со-
держаний провести с помощью уравнений множественной регрессии. Эф-
фективно применение ПЭВМ при многовариантных подсчетах запасов
по различным значениям кондиционных показателей.
При подсчете запасов с использованием ПЭВМ необходимо обосно-
вать применяемые алгоритмы н программы, дать их описание, а также
привести данные, обеспечивающие возможность проверки промежуточ-
ных и окончательных результатов с помощью обычных методов подсчета
запасов.
ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ПОДСЧЕТА ЗАПАСОВ
Оценка точности подсчета запасов зависит от того, насколько построен-
ная по результатам разведки геологическая модель месторождения близ-
ка к его реальному выражению (параметрам).
Наиболее точно моделируются месторождения с простым геологичес-
ким строением (1-я группа). Подобие моделей месторождениям сложного
(2-я группа), очень сложного (3-я группа) и весьма сложного (4-я группа)
геологического строения последовательно снижается, а погрешность
подсчета запасов увеличивается. Величина погрешности зависит также
от степени соответствия формы, ориентировки и плотности разведочной
сети, геолого-статистической неоднородности месторождения.
При подготовке исходных материалов к подсчету запасов неизбежно
возникают технические погрешности, а при создании моделей месторож-
дения, участка и отдельных рудных тел возникают погрешности, связан-
ные с их геометризацией (ошибки аналогии), оценками дискретности и
среднего содержания полезных компонентов.
Погрешности геометризации связаны с геологической неоднородно-
стью изучаемого объекта, которая характеризуется анизотропией и зо-
276
нальностью. Эти свойства, определяющие неслучайную изменчивость,
становятся известными с достаточной полнотой лишь на завершающих
стадиях разведки и в процессе эксплуатации месторождения. Погреш-
ности геометризации запасов могут быть самыми различными по абсо-
лютному значению. Они, как правило, отклоняются в сторону отрица-
тельных величин и достигают кратности целых чисел. Средние их значе-
ния в месторождениях различных рудных формаций в зависимости от
сложности морфологии продуктивных залежей и их внутреннего строения
изменяются от 10—15 до 50%. Погрешности геометризации находятся
в прямой зависимости от дискретности оруденения.
Систематические погрешности данных бурения и химических анализов
корректируются введением поправочных коэффициентов к подсчету за-
пасов.
Существенное расхождение величин фактических и подсчитанных за-
пасов может привести к соответствующим изменениям производственной
мощности предприятия или срока его существования.
Погрешности оценки среднего содержания полезных компонентов
более опасны, чем ошибки подсчета количества запасов, так как непо-
средственно отражаются на технологии производственного процесса н в
конечном итоге на себестоимости продукции с момента эксплуатации
месторождения.
Запасы полезных ископаемых подлежат государственному и текущему
учету. Порядок ведения ежегодного учета движения разведанных запасов,
их погашения, списания неподтвердившихся запасов, потерь и разубо-
живания определяется соответствующими инструкциями.
Под движением запасов понимают изменение их количества в ре-
зультате добычи, разведки или переоценки за определенный период.
Текущий, или так называемый геолого-маркшейдерский, учет состо-
яния и движения разведанных запасов эксплуатируемых месторождений
заключается в подготовке исходных материалов для текущего и опера-
тивного планирования подготовительных, вскрышных и добычных работ.
Его составляют по данным доразведки и эксплуатационной разведки, ме-
сячных замеров выполненных горных работ, эксплуатационного и товар-
ного опробования, технологических и товарного балансов.
Сопоставление баланса погашенных в недрах с учетом потерь и разу-
боживания запасов с товарным балансом служит для контроля за веде-
нием горных работ.
Показатели полноты и качества выемки руд предусматривают в пер-
спективных, текущих и оперативных планах объема добычи минерального
сырья. При перспективном планировании по данным детальной и заклю-
чительных стадий разведки определяют объемы добычи сырья с задан-
ными качественными показателями по годам. При текущем планирова-
нии, охватывающем годовой, квартальный и месячный объемы, эту задачу
решают по данным опережающей эксплуатационной разведки и эксплу-
атационного опробования. Оперативное планирование позволяет непо-
277
средственно влиять на ведение горных работ в течение декады, суток и
смены. Оно базируется на эксплуатационном опробовании — основном
виде работ сопровождающей эксплуатационной разведки.
Количество и качество полезного ископаемого при переходе из одной
стадии в другую изменяется вследствие эксплуатационных потерь и разу-
боживания. Для оценки этих потерь при переходе полезного ископаемого
из балансовых запасов в массиве в товарную продукцию используют по-
казатели разубоживания, потерь, извлечения, содержания полезных ис-
копаемых в руде.
Потери полезного ископаемого — это часть балансовых запасов, не
извлеченная при разработке месторождения или утраченная в процессе
добычи и переработки. Потери при добыче — относительная величина,
характеризующая недоизвлечение балансовых запасов при разработке.
Потери полезного ископаемого, доли ед., определяют по выражению
n = 1”zc
или, %,
( ЦРА
1 —7F |0°-
где Vlt — объем добытого полезного ископаемого из балансовых запасов
Z; С — содержание полезного компонента в исходном полезном иско-
паемом (руде) в массиве или в погашенных балансовых запасах, %; С —
содержание полезного компонента в сырой руде, %.
Содержание полезного компонента можно определять по объему и
массе, поэтому значения и Z выражают в кубических метрах и тоннах.
Разубоживание полезного ископаемого — это потери качества по-
лезного ископаемого в процессе добычи. Оно выражается в снижении
содержания полезного компонента или полезной составляющей в добы-
том полезном ископаемом по сравнению с содержанием их в массиве
полезного ископаемого (балансовых запасах) вследствие примешивания
к нему пустых пород или некондиционного полезного ископаемого при
разработке, а также потерь части полезного компонента или полезной
составляющей (в виде потерь обогащенной части, в результате выщела-
чивания полезного компонента и т.д.).
Показатель разубоживания, доли ед., определяют по выражению
С-С'
Р = “С~
или, %,
С - С .
р = —тг— 100.
При разработке железорудных месторождений применяют показа-
тель, называемый коэффициентом засорения р', являющийся частным
278
случаем показателя разубоживания, p' = Vp/Vr„, где Ир — количество
разубоживающих пород, засоривших полезное ископаемое, т или м3;
Ц. м — количество добытой горной массы, т или м3; р = р', если содер-
жание полезных компонентов в полезном ископаемом равномерное, а
засоряющие породы — пустая порода.
При оценке качества горючих полезных ископаемых (угли, сланцы)
применяют такой показатель, как зольность (содержание неорганической
массы, выраженное в процентах от исходной массы продукта).
При разработке всех монометаллических и некоторых полиметалли-
ческих месторождений, месторождений горно-химического сырья коэф-
фициент изменения качества — отношение показателей качественной
характеристики добытого полезного ископаемого и погашенных балан-
совых запасов — выражают отношением содержаний полезного компо-
нента в добытом полезном ископаемом и в погашенных балансовых за-
пасах.
При разработке угольных месторождений коэффициент изменения ка-
чества выражают соотношением
100 - ЛА
ч= л
юо-л^’
где А{, и Aji — зольность балансовых запасов и добытого угля, %.
Коэффициент изменения качества для полезных ископаемых, цен-
ность которых определяется не содержанием полезных компонентов, а
сортностью, выходом блоков (при добыче строительных горных пород),
размером добытых кусков (при добыче пластин слюды), иногда выража-
ется соотношением
к //в’
где Z/д и Z/r> — валовые цены 1 т добытого полезного ископаемого и 1 т
балансовых запасов.
Этим соотношением целесообразно также выражать коэффициент из-
менения-качества многокомпонентных руд. Показатель разубоживания
и коэффициент изменения качества в этом случае связаны соотношением
Р = 1
При разработке угольных, сланцевых и торфяных месторождений по-
казатель разубоживания можно определять по теплотворной способности
Т или по зольности топлива А:
р ^Д-^Б. п /В-Тд
р 100-Af р тБ 
Основными причинами потерь и разубоживания являются: недоста-
точная геологическая изученность месторождения; завышенная оценка
содержания основного компонента в добываемом полезном ископаемом,
279
не соответствующая экономически рациональным кондициям; неполная
экономическая оценка разведанных запасов при их разделении на балан-
совые и забалансовые; неправильное нормирование потерь и разубожи-
вания при проектировании; нарушение предусмотренных проектом тех-
нологических процессов добычи и переработки полезных ископаемых;
длительная консервация балансовых запасов и др.
Потери полезных ископаемых при открытой разработке месторожде-
ний принято подразделять на общекарьерные (общерудничные) и экс-
плуатационные.
общекарьерным относятся потери в охранных, барьерных и других
целиках, в бортах карьера под транспортными бермами, а также потери,
вызванные горно-геологическими, гидрогеологическими и другими при-
чинами.
К эксплуатационным относятся потери, происходящие непосред-
ственно в процессе добычи руды, зависящие от принятой технологии раз-
работки и организации горных работ в приконтактных зонах залежи или
рудного тела. Исчисляются они в процентах по отношению к погашенным
балансовым запасам за определенный период времени.
Различают также проектные, нормативные и плановые потери.
Проектными называются потери полезного ископаемого, опреде-
ляемые на стадии проектирования разработки месторождения. Проектом
устанавливают размеры как обшекарьерных, так и эксплуатационных по-
терь. Величина общекарьерных потерь в процессе разработки месторож-
дения обычно не изменяется. Эксплуатационные потери в зависимости
от горно-геологических, организационных и технологических факторов
могут существенно изменяться.
Нормативными называются потери полезного ископаемого, кото-
рые устанавливают технико-экономическим расчетом для каждого экс-
плуатационного блока (участка) по данным эксплуатационной разведки.
По этим потерям определяют полноту извлечения погашаемых балансо-
вых запасов при оценке хозяйственной деятельности предприятия.
Плановыми называются потери, которые рассчитывают по карьеру
или его участку в соответствии с планом развития горных работ на от-
четный период и утвержденными нормативными показателями. В плано-
вые потери включают и ненормируемые потери, образующиеся при про-
ведении горно-капитальных выработок, транспортных берм и др.
Если блок (участок) разрабатывают в течение нескольких планируе-
мых периодов времени, то среднее значение плановых потерь по блоку
(участку) должно быть тождественным их нормативным показателям в
том же контуре.
Для экономически целесообразного снижения величины потерь по-
лезного ископаемого допустимо разубоживание руды некондиционными
рудами и пустыми породами.
Граница технически и экономически целесообразного снижения по-
терь за счет увеличения разубоживания или, наоборот, увеличения потерь
280
за счет уменьшения разубоживания, в каждом конкретном случае раз-
лична и определяется путем технико-экономического сопоставления воз-
можных вариантов ведения горных работ в приконтактных зонах блока
(участка) на стадии нормирования.
Важным условием правильного нормирования и учета является уста-
новление основных видов эксплуатационных потерь. Особенно это важно
с точки зрения выбора технически возможных вариантов разработки для
их экономического сравнения при нормировании потерь и разубожива-
ния, установления характера экономически неоправданных потерь и раз-
работки мероприятий по их снижению.
Основные эксплуатационные потери на карьерах возникают из-за не-
полноты извлечения полезного ископаемого по контуру месторождения,
в лежачем и висячем боках рудного тела (почве, кровле), в геологических
нарушениях и на флангах месторождения; вне выработанного простран-
ства: в породных отвалах полезного ископаемого, смешанного с породой
(при отбойке или экскавации), в местах складирования, погрузки, раз-
грузки и сортировки полезного ископаемого.
Как правило, методическими указаниями по нормированию потерь оп-
ределяют, что на открытых горных работах нормированию подлежит
только та часть эксплуатационных потерь, которая зависит от технологии,
ее параметров и организации горных работ на добычных уступах. К этим
потерям относятся потери:
•	неотбитого полезного ископаемого в почве и лежачем боку залежи,
когда граница открытых горных работ совпадает с ее контуром;
•	в целиках внутри выемочного участка;
•	отбитого полезного ископаемого, удаленного в отвал вместе с по-
родами вскрыши и забалансовыми рудами при проходке подготовитель-
ных выработок;
•	при селективной разработке блока (участка), когда полезное ис-
копаемое оставляют в почве и лежачем боку залежи, а также в местах
погрузки, разгрузки, складирования и сортировки.
Если при добычных работах породу, оставленную на контакте залежи
после окончания вскрышных работ, отгружают вместе с рудой на обо-
гатительную фабрику, то возможное содержание полезного компонента
в товарной руде снижается, и при этом ухудшаются технико-экономи-
ческие показатели всего горно-обогатительного цикла. Поэтому наравне
с потерями нормируется и разубоживание.
Потери и разубоживание на открытых горных работах образуются
главным образом при ведении горных работ в зонах контакта руды с по-
родой, т.е. в приконтактных зонах.
При эксплуатации сложноструктурных месторождений разрабатывае-
мые блоки (участки) характеризуются неоднородным строением и содер-
жат наряду с кондиционным полезным ископаемым некондиционные
сорта, а также прослойки или включения пустых пород или забалансовых
руд. В этом случае целесообразна селективная выемка кондиционного и
некондиционного полезных ископаемых и пустых пород.
281

При отработке месторождений, сложенных скальными породами, ва-
ловая выемка наиболее проста и обеспечивает высокую производитель-
ность труда. Тем не менее из-за значительного разубоживания полезного
ископаемого нормативные показатели необходимо определять по резуль-
татам технико-экономического сравнения возможных вариантов разра-
ботки валового и селективного способов выемки.
Возможные виды потерь и разубоживания при валовой и селективной
разработке блоков (участков) горизонтальных и пологих залежей пока-
заны на рис. 4.4, а, наклонных — на рис. 4.4, б и крутопадающих —
на рис. 4.4, в.
Па пологопадающих месторождениях потерн представляют собой
слой теряемого полезного ископаемого, а разубоживание — слой при-
мешиваемых пород по всей площади блока при зачистке кровли и почвы
залежи.
При разработке наклонных залежей с применением механических
лопат потери и разубоживание образуются за счет создания горизонталь-
ных площадок, необходимых для нормальной работы экскаваторов. При
применении драглайнов потери и разубоживание образуются так же, как
и на пологих месторождениях, — в виде слоя, но только более сложного
профиля.
При крутопадающих залежах потери и разубоживание возникают
главным образом из-за несовпадения углов падения контакта залежи и
откоса уступа. В этих случаях теряемое полезное ископаемое и приме-
шиваемые породы на раздельно разрабатываемых контактах образуют в
сечении треугольники.
Размеры потерь и разубоживания в зависимости от характера их об-
разования определяются различными способами. Потери в виде слоя на
всей площади разрабатываемого блока (участка) определяют непосред-
ственными замерами с учетом используемого оборудования и механиз-
мов. Потери в виде треугольника определяют по замерам на геолого-
маркшейдерских планах или расчетом.
Рациональные параметры извлечения полезного ископаемого уста-
навливают путем определения нормативных потерь и разубоживания.
В период эксплуатации в обязательном порядке на всех горно-добы-
вающих предприятиях необходимо проводить учет этих показателей, т.е.
определять фактическое извлечение полезных ископаемых. Таким обра-
зом, при нормировании, осуществляемом по данным эксплуатационной
разведки, проводят оптимизацию параметров технически возможной тех-
нологии разработки блока (участка), а при учете определяют фактические
Рис. 4.4. Основные виды потерь и разубоживания при валовой и селективной разра-
ботке сложноструктурных месторождений:
/ — полезное ископаемое; 2 — теряемое полезное ископаемое; 3 — примешиваемые
породы; 4 — теряемое полезное ископаемое и примешиваемые породы при селективной
разработке; 5 — часть включений, извлекаемых селективным способом
283
Таблица 4.10
Значения потерь и разубоживания на различных месторождениях
Месторождения	Эксплуатационные потери, %	Разубоживание. %
Свинцово-цинковые	5-6	17-18
Оловорудные	10-11	17-18
Никель-кобальтовые	4-5	6-8
Вольфрамомолнбденовые	5-6	7-8
Меднорудные	4-5	9-10
Железорудные	2,7-3,2	3.7-3.9
Угольные	4-10	1-2
объемы потерянного полезного ископаемого и примешанных пород или
забалансовых руд.
Следовательно, расчет нормативных потерь и разубоживания явля-
ется неотъемлемой частью проекта карьера, который необходим для оп-
ределения эффективности эксплуатации месторождения.
Потери следует рассчитывать по полезному ископаемому и всем со-
держащимся в нем полезным компонентам, имеющим промышленное
значение, а разубоживание — по количеству пустых пород и забалан-
совых руд, примешанных в процессе добычи к полезному ископаемому.
При проектировании содержание полезных компонентов в руде при-
нимают поданным геолого-разведочных работ, а потери и разубожива-
ние — на основании расчетов. Приблизительные значения этих показа-
телей приведены в табл. 4.10.
Как уже отмечалось, показатели потерь и разубоживания взаимосвя-
заны между собой: чем ниже разубоживание, тем выше потери и наобо-
рот.
Однако экономический эффект от снижения потерь и разубоживания,
как правило, неодинаков. Он зависит от ценности полезных компонентов,
строения и условий залегания рудных залежей. Поэтому при проектиро-
вании необходимо определять рациональный уровень потерь и разубо-
живания, при котором может быть достигнут максимальный экономи-
ческий эффект.
Показатели потерь и разубоживания используют для расчета требу-
емого объема балансовых запасов при заданных объемах добычи полез-
ного ископаемого или для определения объема добываемого полезного
ископаемого и добываемых запасов. Объем полезного ископаемого при
заданных балансовых запасах
l/H = z|(l-n).
Объем балансовых запасов для добычи заданного объема полезного
ископаемого
Z = И —----—
иС(1-п)
284
Объем полезного ископаемого при заданных балансовых запасах, по-
терях и разубоживании
Объем добытой сырой руды является исходным показателем для рас-
чета производительности карьера, определения выхода товарной продук-
ции и расчета технико-экономических показателей.
Выход концентрата из добытой сырой руды, %,
qK = С\/С",
где ек — извлечение полезного компонента из сырой руды в концентрат,
доли ед.; С" — содержание полезного компонента в концентрате, %.
Расход сырой руды для производства 1 т концентрата
91, = С'/(СЧ).
Выход товарного продукта из концентрата, %,
Qm   £../ Q,,
т М	М М ’
где ем — извлечение полезного компонента из концентрата, доли ед.;
См — содержание полезного компонента в товарной продукции, %.
Выход товарного продукта из сырой руды, %,
q,, — С ее,,/б? .
7 м	КМ м
Расход сырой руды для производства 1 т товарной продукции (металла)
Qv = См/(С'екем).
Расход балансовых запасов для производства 1 т концентрата
Z = €"/[C(1 -п)ек].
Расход балансовых запасов для производства 1 т металла
Z = CM/[C(l-n)eKeM].
Годовой объем полезного ископаемого для получения заданного объе-
ма концентрата
|/н = 1/кС"/(С'Ек).
4.2.8.	ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ И РАСЧЕТЫ ПАРАМЕТРОВ
РАЗВЕДОЧНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КОНДИЦИЙ
Технико-экономические обоснования (ТЭО) и расчеты параметров раз-
ведочных кондиций осуществляют на основе анализа и оценки всех ос-
новных факторов, определяющих условия реализации проекта освоения
месторождения, в том числе:
285
•	экономике-географического положения месторождения, транс-
портных связей, климата, рельефа, сейсмических условий, освоенности
района, населения и его занятости, существующих и возможных источ-
ников энерго- и водоснабжения, районных и специальных удорожающих
коэффициентов, наличия нефте- и газопровода, сельскохозяйственных
объектов и памятников истории и культуры, водоохранных зон, вблизи
которых необходимо применять специальные системы отработки запасов;
•	горно-геологических, гидрогеологических, геокриологических и
других природных условий месторождения (участка);
•	качественной и количественной характеристик разведанных запа-
сов полезных ископаемых и содержащихся в них ценных компонентов;
•	результатов полупромышленных (при необходимости — промыш-
ленных) технологических исследований основных и совместно с ними за-
легающих полезных ископаемых;
•	наиболее целесообразных способов (открытый, подземный, ком-
бинированный, геотехнологический) и систем разработки месторождения
(участка);
•	предполагаемой схемы обогащения (металлургического передела)
минерального сырья;
•	номенклатуры товарной продукции и схемы ее реализации на
рынке;
•	оценок характера воздействия разработки месторождения на ок-
ружающую среду и необходимости реализации мероприятий по предот-
вращению ее загрязнения и рекультивации земель.
При выполнении технико-экономических обоснований параметров
кондиций обязательно должны быть рассчитаны и обоснованы:
•	вскрытие, система разработки месторождения (участка) и режим
горных работ;
•	производственная мощность будущего предприятия, его структура
и технологический режим работы;
•	технология добычи полезного ископаемого (глубина разработки,
углы наклона бортов карьера), технологическая возможность и эконо-
мическая целесообразность промышленного извлечения попутных полез-
ных ископаемых и компонентов, а также утилизация отходов рудосорти-
ровки и обогащения;
•	размер потерь, разубоживания, показатели качества добываемого
сырья и продуктов обогащения, выходы концентрата (товарной руды),
содержания и величина извлечения основных и попутных компонентов;
•	система осушения месторождения, расчетные показатели содер-
жания в подземных водах полезных и вредных компонентов, возможность
использования подземных вод дренажных и водоотливных систем для тех-
нического и хозяйственно-питьевого водоснабжения или извлечения из
них полезных компонентов;
•	схема использования отходов производства или вариант их скла-
дирования, или захоронения;
286
•	мероприятия по охране недр, предотвращению загрязнения окру-
жающей среды и рекультивации земель.
Разработка экономического обоснования разведочных кондиций осу-
ществляется на основе принципов, изложенных в Методических реко-
мендациях по оценке эффективности инвестиционных проектов и их от-
бору для финансирования (М., 1994 г.). В соответствии с указанными
Методическими рекомендациями... оценку проекта осуществляют на ос-
нове моделирования потоков продукции, ресурсов и денежных средств в
пределах некоего периода (горизонт расчета), обычно определяемого как
срок отработки месторождения или его части. При этом экономический
эффект от реализации проекта определяют на основе анализа так назы-
ваемого наличного оборота проекта, представляющего собой разность
между предстоящими притоками всей наличности и всеми отчислениями
(расходами).
В основу ТЭО кондиций закладывают балансовые запасы руды и по-
лезного компонента, последовательно переходящие в процессе проекти-
рования и отработки в промышленные и эксплуатационные. Промыш-
ленными являются такие запасы, которые попадают в контуры отработки.
Эксплуатационные запасы руды и полезного компонента, кроме того, оп-
ределяются полнотой извлечения полезного компонента е„ и коэффици-
ентом разубоживания р.
Определение потерь и разубоживания может быть расчетным и ста-
тистическим. Чаще применяют расчетный метод, предусматривающий
рассмотрение вариантов отработки, а также учет геологического стро-
ения месторождения, горно-технических условий, технологии и эконо-
мичности разработки.
Трансформация геологических запасов в эксплуатационные происхо-
дит скачкообразно по технологическим стадиям по мере проведения
вскрышных и добычных работ. Минимальное эксплуатационное содер-
жание для различных стадий целесообразно рассчитывать с учетом только
предстоящих затрат. Его можно вычислить по выражению (4.3), исклю-
чив из общей суммы затрат осуществленные эксплуатационные затраты
в пересчете на 1 т руды по следующим стадиям: вскрытие запасов, под-
готовка горных пород к выемке, погрузка и транспортирование.
-Предстоящие разновременные расходы и доходы проекта приводят к
условиям их соизмеримости по экономической ценности в начальном пе-
риоде путем процедуры дисконтирования. Оценки осуществляют с учетом
неопределенности и рисков, связанных с колебанием цен на продукцию
горного предприятия, энергетические, трудовые и другие ресурсы, до-
стоверностью количества и качества запасов и т.п.
Основным используемым при экономическом обосновании ТЭО кон-
диций показателем является чистый дисконтированный доход (ЧДД), рас-
считываемый за период отработки месторождений как сумма текущих
(годовых) эффектов, приведенная к начальному году. ЧДД определяют
без учета налога на добавленную стоимость.
287
Количественную и качественную оценку запасов полезных ископае-
мых месторождения осуществляют по экономическим показателям, рас-
считанным в двух вариантах — базовом и коммерческом.
Базовый вариант геолого-экономической оценки месторождения
предполагает, что в состав затратных показателей проекта не включаются
установленные законодательством на момент разработки ТЭО налоговые
и иные, относимые на себестоимость продукции, платежи, а также пла-
тежи по кредитам банков и льготы. Расчетную ставку дисконта, исполь-
зуемую при экономическом обосновании ТЭО, принимают равной 10%.
Коммерческий вариант геолого-экономической оценки рассчитывают
с включением в затраты на добычу и переработку сырья реальных на-
логов, сборов и платежей, не учитываемых при базовом варианте, но
требуемых действующим законодательством и условиями лицензионного
соглашения при приемлемой для инвестора норме дисконта (обычно не
ниже 15%).
На основе базовой оценки определяют общие геологические (потен-
циальные) запасы месторождения, в то время как коммерческая оценка
позволяет определить ту их часть, которая в данный момент может быть
отработана в условиях конкурентного рынка с приемлемым экономичес-
ким эффектом (балансовые запасы). Сопоставление этих запасов позво-
ляет выявить необходимость и характер мер государственной поддержки
недропользователя (налоговые и иные льготы), обеспечивающих воз-
можность наиболее рационального и комплексного использования мес-
торождения.
Критерием для оценки и выбора величины бортового содержания при
разработке ТЭО разведочных кондиций является максимум чистого дис-
контированного дохода за весь период разработки месторождения, оп-
ределяемого как сальдо дисконтированных притока и оттока денежных
средств (кумулятивный денежный поток) с учетом (в базовом варианте —
без учета) относимых на себестоимость продукции налоговых ставок и
платежей за пользование недрами. При этом варианты бортового содер-
жания следует рассчитывать исходя из:
•	использования в каждом из них максимально допустимой по горным
и экологическим возможностям производительности рудника (карьера);
•	учета при построении календарного плана добычи (если это позво-
ляют условия залегания полезного ископаемого) возможности перво-
очередной отработки наиболее богатых руд, что позволяет увеличить дис-
контированную сумму от реализации продукции и сокращает срок оку-
паемости инвестиций;
•	ориентации при выборе технологии добычи, обогащения и передела
руды и получении конечной продукции на наиболее прогрессивные ме-
тоды;
•	использования недропользователем собственных средств (без при-
влечения заемного капитала) и свободных (в случаях, если законодатель-
ством не предусмотрено иное) рыночных цен на товарную продукцию
288
наивысшей степени технологического передела (металл). В случае, если
продукцией завершенного специализированного цикла горного или
горно-обогатительного производства является руда или концентрат, то
расчет стоимости товарной продукции предприятия осуществляют, исхо-
дя из рыночной цены очищенного (рафинированного) продукта (металла)
за вычетом эксплуатационных расходов на стадии «обогащение — ме-
таллургический передел» с учетом потерь при добыче и технологической
переработке руды.
При окончательном выборе варианта бортового содержания, осно-
ванного на вышеизложенных принципах, следует также оценивать эф-
фект (ЧДД), относящийся к рудам прирезки, который должен быть равен
(или близок)к нулю.
Минимальное промышленное содержание См в ТЭО разведочных кон-
диций определяют, как уже было показано, исходя из условия равенства
производственных затрат и результатов в цикле «добыча — реализация
конечной товарной продукции» и используют в качестве эталона для
оценки месторождения в целом или отдельных его частей (см. подразд.
4.2.4).
Для надежности принимаемого решения по величинам бортового и
минимального промышленного содержаний целесообразно осуществить
расчеты чистого дисконтированного дохода (ЧДД) для нескольких уров-
ней цен с отклонением от принятой в расчетах базовой величины в ту и
другую стороны с построением соответствующих вариантов притока и
оттока денежных средств. Окончательный выбор уровней бортового и
минимального промышленного содержаний должен базироваться на наи-
более вероятной ценовой ситуации.
Для обоснования проекта разведочных кондиций обычно используют-
ся следующие технико-экономические показатели:
1.	Разведанные геологические запасы, положенные в обоснование
ТЭО кондиций, тыс. т (м3):
категории А + В + С,;
категории С2.
2.	Промышленные запасы, тыс. т (м3).
3.	Эксплуатационные запасы, тыс. т (м3).
4.	Разведанные запасы компонентов, тыс. т (м3).
5.	Промышленные запасы компонентов, тыс. т (м3).
6.	Эксплуатационные запасы компонентов, тыс. т (м3).
7.	Средние содержания компонентов в запасах, % (г/т):
разведанных;
промышленных;
эксплуатационных.
8.	Потери, %:
общекарьерные;
эксплуатационные.
9.	Разубоживание, %.
19—1448	289
10.	Годовая производительность предприятия, тыс. т (м3):
по горной массе;
по добыче полезного ископаемого и переработке (обогащению) ми-
нерального сырья;
по выпуску концентратов (промпродуктов);
по выпуску конечной товарной продукции.
11.	Коэффициент вскрыши, м3/т (м3/м3).
12.	Показатели обогащения (сортировки) минерального сырья для
комплексных месторождений — по основному и сопутствующим полез-
ным ископаемым и содержащимся в них компонентам, %:
выход концентрата (промпродукта, других видов продукции);
извлечение компонента в концентрат (промпродукт и другая продук-
ция);
содержание компонента (в концентрате и т.п.);
извлечение компонента из концентрата (промпродукта и других видов
продукции) в конечную товарную продукцию.
13.	Срок обеспеченности предприятия запасами, годы.
14.	Капиталовложения в промышленное строительство (реконструк-
цию), млн руб.,
в том числе:
в карьер;
в обогатительную фабрику (рудосортировку);
в металлургический (химический) завод.
15.	Оборотный капитал, млн руб.
16.	Общие капитальные вложения, млн руб.,
в том числе затраты на природоохранные мероприятия.
17.	Удельные капиталовложения в карьер на 1 т (м3) годовой добычи
полезного ископаемого и в горно-металлургический комплекс на 1 т при-
веденного металла, млн руб.
18.	Годовые эксплуатационные затраты, млн руб.
19.	Эксплуатационные затраты на 1 т (м3) полезного ископаемого, руб.,
в том числе:
на добычу;
на обогащение (рудосортировку);
на транспортирование руды (концентратов);
на заводскую переработку, включая природоохранные работы.
20.	Себестоимость единицы товарной продукции, руб.
21.	Цена единицы (г, т, м3) товарной продукции (цена реализации
товарной продукции исчисляется по действующим свободным рыночным
или регулируемым оптовым ценам без учета налога на добавленную сто-
имость и акциза), руб.
22.	Стоимость товарной продукции, общая и раздельно для каждо-
го основного и попутного полезного ископаемого и компонента (доход),
млн руб.:
290
за год;
за весь период разработки.
23.	Прибыль, млн руб.
24.	Плата за недра, %.
25.	Отчисления на воспроизводство минерально-сырьевой базы
(ВМСБ), %.
26.	Плата за воду, землю, дорожный налог и т.д., %.
27.	Чистый дисконтированный доход (при ставке дисконтирования
10%), млн руб.
28.	Индекс доходности, млн руб.
29.	Внутренняя норма рентабельности, %.
30.	Срок окупаемости капитальных вложений, годы.
Перечень технико-экономических показателей может быть уточнен в
соответствии с конкретными экономическими условиями, особенностями
технологии добычи полезных ископаемых, переработки минерального
сырья и выпуска товарной продукции.
Выбранный вариант обосновывается максимальным комплексным ис-
пользованием разведанных запасов при обеспечении приемлемого для
инвестора уровня дохода на инвестируемый капитал.
Оценку величины капитальных вложений в промышленное строитель-
ство (реконструкцию) предприятия и эксплуатационных затрат осущест-
вляют прямым расчетом, а также (по отдельным элементам затрат) с
использованием данных по предприятиям-аналогам с соответствующим
обоснованием.
Технико-экономические показатели эксплуатационных кондиций
также составляют на основе анализа дисконтированных потоков денеж-
ной наличности с учетом реально существующих на данный момент цен
на производимую продукцию и энергоресурсы, систем и ставок налого-
обложения, таможенных тарифов, льгот, условий привлечения заемного
капитала. Они, как отмечалось выше, рассчитываются применительно к
конкретной части месторождения, предполагаемой к отработке в рамках
технического проекта в ближайшие несколько лет, исходя из предстоящих
затрат на добычу, транспортировку и переработку минерального сырья
для отдельных технологически обособленных эксплуатационных блоков,
с учетом получения конечной продукции. Срок действия эксплуатацион-
ных кондиций обосновывается в ТЭО и окончательно устанавливается в
процессе его госэкспертизы с учетом реальной экономической обстанов-
ки и геологических особенностей объекта.
Эксплуатационные кондиции разрабатывают на базе проекта разра-
ботки месторождения, содержащего конкретный план и последователь-
ность развития горных работ, график ежегодного объема добычи и пере-
работки полезного ископаемого, величину капитальных и эксплуатаци-
онных затрат, уточненную схему и показатели обогащения и металлур-
гического передела.
19*	291
При этом должны быть учтены все предусмотренные законодатель-
ством и условиями лицензионных соглашений налоги и льготы (частичное
или полное освобождение от платежей при пользовании недрами, отчис-
лений на воспроизводство минерально-сырьевой базы, скидки за исто-
щение недр и др.). На основе указанных расчетов по каждому эксплуа-
тационному блоку в пределах данной части месторождения оценивают
предполагаемые экономические показатели его отработки, в соответст-
вии с которыми запасы в контуре намечаемой к отработке выемочной
единицы подразделяют на:
•	балансовые, качество которых обеспечивает на момент оценки их
отработку с приемлемым уровнем экономической эффективности (эко-
номические запасы);
•	балансовые, отработка которых при существующем на момент
оценки уровне оптовых цен на продукцию и ресурсы не обеспечивает
экономически приемлемую эффективность и возможна лишь при опре-
деленном уровне государственной поддержки в виде различного рода на-
логовых льгот и стимулов (гранично экономические запасы);
•	забалансовые, отработка которых нецелесообразна или невозмож-
на по экономическим, горно-техническим, технологическим и другим при-
чинам.
Определяется процентное соотношение запасов этих групп, которое
корректируется по фактическим данным после отработки данной выемоч-
ной единицы.
Основным квалификационным критерием отнесения оцениваемых в
ТЭО эксплуатационных кондиций запасов выемочных единиц (участков)
к балансовым является возможность их отработки с минимально необ-
ходимым уровнем рентабельности на основе сопоставления предстоящих
затрат и ценности извлекаемой продукции.
Для определения влияния действующих налогов и платежей на эко-
номическую эффективность работы предприятия и полноту использова-
ния недр в рамках ТЭО эксплуатационных кондиций проводят сравнение
существующих технико-экономических показателей разработки место-
рождения и подсчетных параметров кондиций с вариантом ТЭО, рассчи-
танным без учета соответствующих налогов. Оценивают бюджетную эф-
фективность сравниваемых вариантов и, при необходимости, обосновы-
вают режим льготного налогообложения.
При окончательном выборе вариантов бортового и минимального
промышленного содержаний необходимо учитывать влияние селективной
первоочередной отработки обогащенных участков на экономические по-
казатели последующей отработки оставшихся в недрах запасов полезных
ископаемых.
292
4.2.9. СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ КОНДИЦИЙ
ТЕКСТОВАЯ ЧАСТЬ
Разведочные кондиции
Общие сведения о месторождении, его местонахождении, экономи-
ко-географические условия, степень разведанности, предполагаемые
способы освоения, предполагаемые недропользователи и т.д.
Геологическое строение и запасы месторождения:
•	особенности геологического строения месторождения (участка),
морфология, размеры, условия залегания и внутреннее строение тел
основного и сопутствующих полезных ископаемых, их вещественный
состав, характеристика всех содержащихся в них полезных компонен-
тов и вредных примесей, основные закономерности пространственно-
го распределения природных типов и сортов полезных ископаемых, рас-
пространение отдельных попутных компонентов и вредных примесей,
наличие внутрирудных прослоев пород и некондиционных руд, их чис-
ло и распределение по классам мощностей; группа месторождения по
сложности геологического строения в соответствии с Классификацией
запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных иско-
паемых;
•	методика разведки месторождения, результаты выполненных
работ;
•	средние величины и пределы колебаний показателей качества
сырья, результаты его технологических испытаний, оценка их предста-
вительности, качество товарной продукции и его соответствие требова-
ниям государственных или отраслевых стандартов, технических условий;
•	баланс распределения ценных и экологически вредных (токсичных)
компонентов, включая попутные, по формам их нахождения, продуктам
обогащения и переработки минерального сырья (концентратов), пока-
затели извлечения ценных компонентов;
•	попутные полезные ископаемые (в том числе заключенные в по-
родах вскрыши и породах, вмещающих тела основных полезных ископа-
емых), их качество, геологе-промышленная оценка, возможность их ис-
пользования и реализации;
•	гидрогеологические, горно-геологические, геокриологические, ин-
женерно-геологические и другие природные условия месторождения;
•	возможные источники хозяйственно-питьевого и технического во-
доснабжения для обеспечения работы предприятия по добыче и перера-
ботке минерального сырья;
•	разведанные запасы и степень их достоверности, сравнение запа-
сов, принятых в ТЭО кондиций, с запасами, числящимися на государст-
венном балансе, утвержденными ранее ГКЗ (ТКЗ) или оперативно уч-
293
темными по постоянным или временным кондициям; при больших рас-
хождениях — анализ причин несоответствия запасов;
•	оценка прогнозных ресурсов месторождения;
•	оценка характера воздействия принятых способов отработки мес-
торождения и переработки добытого сырья на окружающую природную
среду.
Сведения о том, когда и кем разрабатывались и утвержда-
лись предыдущие варианты кондиций, их параметры, рекомендации,
данные в протоколе по утверждению кондиций (с приложением копий
протоколов).
При обосновании разведочных кондиций в геологической части ТЭО
должны быть рассмотрены их различные варианты. При этом необходимо
рассматривать условия залегания, размеры, формы тел полезных иско-
паемых и их внутреннего строения, качественный состав и запасы по-
лезных ископаемых в зависимости от вариантов кондиций. Для проверки
соответствия рекомендуемых кондиций геологическим особенностям
месторождения должен быть осуществлен контрольный подсчет запасов
по принятому варианту кондиций.
Прогноз спроса и предложений на товарную продукцию и попут-
ные компоненты, содержащий оценку масштаба рынка сбыта и его ди-
намику, анализ спроса и предложений данного вида минерального сырья
и произведенной на его основе продукции.
На основе выполненного анализа определяют продажную (оптовую)
цену товарной продукции, используемую в ТЭО при оценке технике-эко-
номических показателей проекта. При установленных в законодательном
порядке для данного вида сырья регулируемых или расчетных ценах в
материалах ТЭО используются соответствующие данные.
Налоги, кредиты, данные об установленных законодательством
ставках федеральных и местных налогов, платежей за право пользования
недрами, возможных скидках, льготах, сведения о кредитных ставках бан-
ков.
Технико-экономическое обоснование кондиций:
•	обоснование принятых в технико-экономических расчетах конди-
ций глубины и границ карьера (границ отработки запасов), режима гор-
ных работ, системы разработки, варианта вскрытия, мощности предпри-
ятия, величин потерь и разубоживания полезного ископаемого при до-
быче, объемов горно-капитальных работ, себестоимости добычи и пере-
работки полезного ископаемого, в том числе с применением принятых в
условиях лицензионного соглашения ставок платежей за пользование не-
драми, отчислений на воспроизводство минерально-сырьевой базы и др.
или при освоении месторождения на основе соглашения о разделе про-
дукции — объем компенсационной продукции, капитальных затрат и их
структуры с учетом стоимости мероприятий по охране окружающей среды
и ликвидации предприятия и т.д.;
294
•	результаты сопоставления основных технико-экономических пока-
зателей по различным вариантам расчета кондиций между собой, а также
с показателями передовых действующих или аналогичных проектируемых
предприятий;
•	расчеты и обоснования каждого из предлагаемых параметров кон-
диций; при вариантном способе — анализ изменения технико-экономи-
ческих показателей по принятым вариантам и экономичность использо-
вания запасов, приращиваемых между смежными вариантами;
•	причины отнесения запасов к забалансовым, обоснование конди-
ций для их подсчета, мероприятия по их сохранению в недрах для после-
дующего извлечения или складирования (при попутном извлечении) и
сохранности для использования в будущем;
•	технико-экономические расчеты, обосновывающие целесообраз-
ность подсчета и учета запасов, заключенных в охранных целиках крупных
водоемов и водотоков, населенных пунктов, капитальных сооружений и
сельскохозяйственных объектов, заповедников, памятников природы, ис-
тории и культуры, и отнесения их к балансовым или забалансовым.
Анализ потока реальных денег (наличного оборота) при реали-
зации проекта в пределах принятого расчетного периода с приведением
таблиц денежного потока. Денежные потоки подсчитываются путем сум-
мирования за каждый год проекта притока всей наличности за вычетом
всех отчислений (расходов). При подсчете потока реальных денег жела-
тельно оценить «чувствительность» проекта к изменению годовой добычи
руды, среднего содержания металла, степени извлечения металла, цен
на продукцию, налогов и др.
Эксплуатационные кондиции
Технико-экономическое обоснование эксплуатационных кондиций долж-
но содержать:
•	исходные материалы, характеризующие особенности геологичес-
ких, горно-технических, технологических и других параметров рассмат-
риваемой части месторождения по сравнению с параметрами, заложен-
ными в ТЭО разведочных кондиций, а также реальные экономические
условия (цены, налоги, кредитные ставки и пр.), изменение которых при
эксплуатации месторождения обусловило необходимость корректировки
разведочных кондиций;
•	фактические технико-экономические показатели действующего
предприятия (рудника, шахты);
•	материалы обязательной или инициативной аудиторской проверки,
подтверждающие обоснованность декларируемых затратных показателей
предприятия;
•	расчетное обоснование величины предстоящих эксплуатационных
затрат на добычу и комплексную переработку полезного ископаемого в
295
пределах оцениваемого участка месторождения, действующие цены на
товарную продукцию и другие показатели (потери в недрах и разубожи-
вание полезного ископаемого, извлечение основных и попутных полезных
компонентов и пр.), учитываемые при определении эксплуатационных
кондиций;
•	таблицу дисконтированного денежного потока на расчетный период
отработки данной части месторождения, рассчитанного для реальных эко-
номических условий с учетом существующих ставок налогов, инфляции,
выплат процентов по кредитам банка (если таковые были);
•	расчеты параметров эксплуатационных кондиций;
•	план (схему) отработки выемочных единиц в определенный техни-
ческим проектом срок с дифференциацией эксплуатационных блоков по
экономическим характеристикам (рентабельность отработки) при суще-
ствующем уровне цен и их предполагаемым вариациям;
	оценку влияния применения эксплуатационных кондиций на запасы
месторождения в целом и основные параметры его разработки, содер-
жащиеся в лицензии на добычу полезного ископаемого;
•	материалы сопоставления разведки и разработки.
При повторном (очередном) представлении на государственную экс-
пертизу ТЭО эксплуатационных кондиций приводятся данные сопостав-
ления количества и качества запасов, предполагаемых к отработке в рам-
ках предыдущего ТЭО эксплуатационных кондиций и фактически добы-
того минерального сырья. На основе этого сопоставления и соответ-
ствующего заключения органов государственной экспертизы и делает-
ся вывод об обоснованности предлагаемого объема погашения (списа-
ния) запасов и вносятся соответствующие изменения в Государственный
баланс.
ГРАФИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ
Графическая часть ТЭО разведочных кондиций должна включать
материалы, характеризующие:
•	структурное (стратиграфическое) положение месторождения, осо-
бенности его геологического строения, морфологию и условия залегания
тел полезных ископаемых, пространственное распределение в них ценных
компонентов, промышленных типов (сортов) минерального сырья;
•	пространственное положение балансовых и забалансовых запасов
на геологических разрезах, погоризонтных планах, планах подсчета; кон-
туры подсчета балансовых и забалансовых запасов по различным исполь-
зованным при обосновании кондиций вариантам бортового содержания
полезного компонента, мощности тел полезных ископаемых, показатели
их качества; горно-геологические условия выделяют особым цветом или
штриховкой; обязательно показывают контур запасов по рекомендован-
ным параметрам кондиций;
296
•	систему разработки, схему вскрытия месторождения, границы
отработки запасов (первоочередной и общей) и зону влияния горных
работ;
•	технологию переработки сырья — качественно-количественная
схема по принятому варианту.
Для новых месторождений необходимо приложить схему размещения
объектов будущего предприятия, выполненную на основе предваритель-
ного выбора площадок строительства комплекса предприятий.
Графическая часть эксплуатационных кондиций должна вклю-
чать следующие обязательные материалы:
а)	графические материалы, характеризующие общие особенности гео-
логического строения всего месторождения по данным детальной раз-
ведки в границах ранее утвержденных ГКЗ запасов полезных ископаемых:
•	геологическую карту месторождения, опорные геологические раз-
резы и погоризонтные планы;
•	подсчетные планы, разрезы, проекции тел полезных ископаемых
на горизонтальную (вертикальную) плоскость с контурами, номерами и
характеристикой подсчетных блоков балансовых и забалансовых запасов,
утвержденных ГКЗ.
Допускается использование копий графических материалов из отчета
с утвержденными ГКЗ запасами, на которые дополнительно должны быть
вынесены границы погашенных запасов и намечаемых к предстоящей
отработке по эксплуатационным кондициям;
б)	графические материалы, отражающие особенности фактического
геологического строения тел полезных ископаемых в пределах контура,
намечаемого к предстоящей отработке по эксплуатационным кондици-
ям, — геологические разрезы, погоризонтные планы (планы опробова-
ния) с контурами балансовых и забалансовых запасов по различным ва-
риантам бортового содержания полезного компонента или в геологичес-
ких границах. При этом должны быть учтены все новые данные, полу-
ченные при доразведке, эксплуатационной разведке и ведении горных
работ.
Контуры прирезок запасов по мощности и площади при различных
содержаниях полезного компонента (или мощности) выделяются особым
цветом или штриховкой, а мощности тел и показатели их качества в под-
счетных сечениях по принятым вариантам обозначаются цифрами;
в)	подсчетную графику для каждого варианта с отстроенными грани-
цами всех выемочных единиц и количественной и качественной характе-
ристиками заключенных в них запасов. Должны быть выделены цветом
или штриховкой выемочные единицы с запасами, экономически нецеле-
сообразными для отработки в обозримом будущем; с запасами, характе-
ризующимися равенством эксплуатационных затрат и ценности заклю-
ченной в них товарной продукции, а также запасы, количество которых
обеспечивает рентабельную отработку в контуре действия предлагаемых
параметров эксплуатационных кондиций.
297
Графические материалы к сопоставлению данных разведки и эксплу-
атации в отработанном контуре после последнего утверждения запасов
ГКЗ оформляются в соответствии с существующими требованиями.
ПОРЯДОК ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И РАССМОТРЕНИЯ
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ОБОСНОВАНИЙ КОНДИЦИЙ
ТЭО разведочных и эксплуатационных кондиций, как правило, должны
разрабатываться специализированными организациями (фирмами) по
поручению недропользователя, занимающегося разведкой и освоением
данного месторождения.
Материалы ТЭО кондиций представляются в ГКЗ недропользовате-
лями вместе с заключением органов исполнительной власти субъекта
Российской Федерации, на территории которого находится данное мес-
торождение, и территориального органа управления государственным
фондом недр Министерства природных ресурсов Российской Федерации.
Материалы ТЭО эксплуатационных кондиций по месторождениям, на-
ходящимся в разработке, и предложения о списании с баланса действу-
ющих предприятий балансовых запасов согласовываются с органами Гос-
гортехнадзора России.
Одновременно с указанными материалами в ГКЗ представляется
справка об основных положениях ТЭО и условия лицензионного согла-
шения на освоение месторождения.
На основании ТЭО кондиций ГКЗ заключает договор с недропользо-
вателем.
Утвержденные ГКЗ параметры кондиций являются основанием для
подсчета (пересчета) запасов оцениваемого месторождения и внесения
при необходимости органами, выдавшими лицензию, соответствующих
изменений в условия лицензионного соглашения.
Контрольные вопросы
1.	Геологе-экономические и технологические критерии оценки месторождений.
2.	Факторы и методы оценки месторождении.
3.	Сформулируйте понятие «кондиции на минеральное сырье».
4.	В чем разница между разведочными и эксплуатационными кондициями?
5.	Отличие балансовых запасов от забалансовых.
6.	Основные параметры кондиций.
7.	Сущность термина «бортовое содержание полезного компонента».
8.	Группы месторождений по сложности геологического строения и подготовленности
для промышленного освоения.
9.	Категории запасов и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. Основные
характеристики категорий запасов.
10.	Принципы и методы подсчета запасов твердых полезных ископаемых.
Глава 5
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАРЬЕРА
КАК ОБЪЕКТА ГОРНО ДОБЫВАЮЩЕГО
КОМПЛЕКСА
В разд. 1.4 была сформулирована общая цель этапа «проектирование
карьера как объекта горно-добывающего комплекса» — конкретизация
общей схемы разработки месторождения, принятой в технико-экономи-
ческих обоснованиях, и формирование наивыгоднейшей динамики раз-
вития рабочей зоны карьера и соответствующих этой динамике показа-
телей: углов наклона бортов, глубины и границ карьера, режима горных
работ, календарного плана, системы разработки, вскрытия, технологии
и механизации работ, обеспечивающих экологически безопасную и эко-
номически эффективную эксплуатацию карьера. Фактически это этап син-
теза общего облика карьера и его основных технических характеристик.
5.1.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛОВ НАКЛОНА БОРТОВ КАРЬЕРА
Важнейшими характеристиками боковой поверхности карьера являются
углы наклона его бортов.
Задача при проектировании состоит в том, чтобы определить макси-
мальные углы наклона рабочего и нерабочего бортов карьера, отвечаю-
щие требованиям устойчивости и обеспечивающие возможность разме-
щения необходимого числа площадок и берм различного назначения, ра-
циональное расположение транспортных коммуникаций и минимальный
объем вынимаемых пустых пород.
Одним из основных проектных параметров, обосновываемых техни-
ко-экономическими и геомеханическими расчетами, является угол на-
клона нерабочего борта карьера. От величины этого угла зависит объем
пустых пород, включаемых в контур карьера, и как следствие этого ве-
личина коэффициента вскрыши и размер отвода под внешние отвалы.
Угол наклона нерабочего борта карьера в первую очередь зависит от
его конструкции, обусловленной параметрами нерабочих уступов, шири-
ной и числом берм различного назначения, а также формой и элементами
299
залегания полезного ископаемого. Определение угла наклона нерабочего
борта может быть основано на двух различных подходах.
При одном подходе для определения проектной величины угла кон-
струируют борт и полученную величину конструктивного угла ак сопо-
ставляют с предельным (расчетным) значением, которое используют в
качестве ограничения, т.е. ак < а1|р. В этом случае приоритет отдается
конструкции борта, которая должна соответствовать требованиям нор-
мативных документов и принятой транспортной схеме.
Необходимо подчеркнуть, что при проектировании вскрытия и транс-
портирования горной массы следует выбирать наиболее благоприятное
для устойчивости участков борта положение вскрывающих выработок и
транспортных берм.
При другом подходе, имеющем целью минимизировать объем вскрыш-
ных пород, включаемых в контур карьера, — вначале определяют пре-
дельно допустимый угол наклона а1ч, для каждого характерного участка
нерабочего борта карьера, а затем конструируют борт таким образом,
чтобы его профиль вписался в расчетный. Величина этого угла может
быть ограничена геомеханическими или геолого-структурными условия-
ми месторождения.
Рационализировать конструкцию борта с целью оптимизации угла его
наклона можно путем.
•	отстройки нерабочих уступов на каждом погашаемом горизонте
(участке борта) с параметрами, соответствующими свойствам и структуре
горных пород;
•	применения инженерных мероприятий (без изменения конструкции
борта), направленных на предотвращение осыпеобразования и локаль-
ных обрушений уступов или улавливания осыпей;
•	расположения транспортных берм и технологических площадок на
участках, где необходима разгрузка борта (преимущественно в границах
призмы активного давления);
•	придания предохранительным бермам минимально необходимой
(для механизированной их очистки) ширины за счет применения «щадя-
щей» технологии при их нарезке;
•	сокращения продолжительности стояния бортов в предельном по-
ложении на участках месторождения, сложенных менее прочными поро-
дами (выбор соответствующих вариантов вскрытия и направления раз-
вития горных работ).
При проектировании карьера углы наклона нерабочего борта, пара-
метры уступов и предохранительных берм вынужденно принимают без
достаточного геомеханического обоснования из-за отсутствия достовер-
ных данных о законтурном массиве. В процессе эксплуатации эти пара-
метры следует уточнять с учетом дополнительно получаемой информации
о физико-механических свойствах и структуре массива.
Во всех случаях при проектировании необходимо принимать техно-
логические решения, позволяющие снизить отрицательное воздействие
300
горных работ на законтурный массив, в частности, для защиты от сейс-
мического и дробящего действия взрывов целесообразно применять ко-
роткозамедленное и контурное взрывание, экранирующие щели, буфер-
ные слои и т.п. В тех случаях, когда конструктивный угол наклона борта
меньше расчетного, увеличить его можно путем применения изолирую-
щих покрытий поверхности откосов, искусственных или укрепленных
берм и осыпеуловителей, укрепления локальных участков уступов.
С позиций геомеханики максимальный угол наклона нерабочих бортов
ограничивается:
•	физико-механическими свойствами и блочностью законтурного
массива (однородные и приравниваемые к ним законтурные массивы);
•	элементами залегания полезного ископаемого или протяженных по-
верхностей ослабления, простирающихся согласно с бортом (лежачий
бок пластовых и жильных месторождений, наличие тектонических нару-
шений, слабых пропластков и т.п.);
•	параметрами нерабоч их уступов и берм различного назначения, обу-
словленными как геомеханическими факторами, так и транспортно-тех-
нологическими решениями.
В соответствии с этим выделяют три типа бортов карьеров.
Конструкции бортов I типа. Законтурный массив не имеет явных по-
верхностей ослабления, участвующих в формировании потенциальной
призмы обрушения. Предельный угол наклона борта аЛ() является функ-
цией характеристик сопротивления пород сдвигу и коэффициента струк-
турного ослабления. При высоте Н его можно рассчитать по формуле
а,1(, = arc cos [tg <р/( 1 - /////)],
где — глубина связности, м, - 5,14С ctg(45° - <р/2)/у; С, <р, у —
соответственно удельное сцепление пород в массиве, Па, угол внутрен-
него трения, градус, и объемный вес пород, Н/м3.
В зависимости от конкретных геомеханических условий и принятого
вида транспорта возможны следующие проектные решения.
Борт с укрепленными или изолированными откосами (без-
бермовый борт). По мере углубления карьера с применением контур-
ного взрывания формируют сплошной откос. Для исключения осыпеоб-
разования и выпадения отдельных породных блоков поверхность откоса
укрепляют или изолируют (сетка, укрепленная анкерами, торкрет-бетон
в сочетании со штанговой крепью, изолирующие маты или покрытия в
условиях многолетней мерзлоты и др.). Угол наклона максимален при
отсутствии транспортных берм (рис. 5.1, а).
Транспортирование горной массы можно осуществлять крутонаклон-
ными конвейерами по борту в лежачем боку или по подъемным выра-
боткам.
При применении железнодорожного или автомобильного транспорта
сплошные укрепленные откосы могут быть сформированы между транс-
портными бермами (рис. 5.1, б):
301
Рис. 5.1. Конструкции бортов 1 типа:
а — сплошной откос с укрепленной поверхностью 1; б — то же, между транспортными
бермами 3; в — сочетание участков борта с нарезными бермами 4 и сплошным откосом
/; г — с нарезными бермами и увеличивающимися с глубиной параметрами уступов 5;
2 — потенциальная поверхность скольжения; hjt avi, a, — соответственно высота г-го
уступа, угол его откоса и ширина <-й бермы; a — общий угол наклона борта высотой //;
аопт — угол оптимальный по объему вскрыши
Возможно также совмещение предохранительной и транспортной
берм. В этом случае следует тщательно выполнять заоткоску уступов, а
транспортную берму огораживать защитной стенкой.
В случае, когда верхняя часть борта сложена выветренными, дезин-
тегрированными породами (двухслойная среда), сплошной откос может
быть сформирован в придонной части карьера (рис. 5.1, в).
Борт с нарезными предохранительными и транспортными
бермами (рис. 5.1, г). В отличие от рассмотренных вариантов (см. рис.
5.1, а—в) формирование данного борта осуществляют по обычной про-
тиводеформационной технологии, не требующей дополнительных стро-
ительных работ.
От традиционной технологии она отличается тем, что параметры ус-
тупов и берм на каждом погашаемом участке борта принимают в зави-
симости от прочности и структуры законтурного массива. Если верхняя
часть борта сложена четвертичными отложениями, выветренными и дез-
интегрированными породами, углы откосов уступов в таких породах не
превысят 30—40°.
В случае общей высокой прочности пород и распространении зоны
дезинтеграции на значительную глубину (100—150 м) компенсировать
потерю в угле наклона в верхней части (на отдельных участках он может
составлять 23—30°) можно только путем перехода к оформлению уступов
под углами 70—75°, по возможности увеличивая их высоту.
Таким образом, в массивах с увеличивающимися с глубиной проч-
ностью и устойчивостью пород соответственно растет предельно допус-
тимая высота уступа (при максимальном угле откоса) й сокращается
число необходимых предохранительных берм. Борт в конечном" положе-
нии приобретает наиболее экономичный выпуклый профиль. В случае,
когда ак < апр, конструкцию борта корректируют путем переноса транс-
портных берм на другие участки борта, укреплением локальных участков
уступов и берм при пересечении ими тектонических нарушений и др.
302
При проектировании следует учитывать следующее.
Явно выраженной естественной склонностью к выветриванию обла-
дают лишь отдельные разновидности горных пород. Осыпи, как правило,
вызываются разрушением берм, нарезаемых с перебуром скважин в при-
контурных заходках. Зона дробленых пород достигает 3—5 м, что и спо-
собствует интенсивной сработке верхней бровки уступа и уменьшению
со временем ее ширины. Величина сработки за время t на различных
горизонтах зависит от интенсивности процесса /, м/год. При нормативной
ширине ан первоначальная ширина бермы должна составить
a = it + an.	(5.1)
В случае, если очистка берм не предусмотрена, борт превратится в
сплошной откос через 5—10 лет стояния. Так как каждая берма является
источником осыпеобразования для лежащей ниже бермы и улавливате-
лем — для лежащей выше, объем осыпи по мере понижения горных
работ увеличивается, а ширина берм сокращается.
Конструкции бортов II типа. Величина угла наклона борта карьера
в лежачем боку ограничена либо углом падения залежи полезного иско-
паемого Р, либо наличием в массиве протяженных поверхностей ослаб-
ления, простирающихся согласно с бортом. Если при заданной высоте
борта угол их падения р < а(||), то он является оптимальным по объему
вскрыши. Конструкция борта будет зависеть от его величины, обуслов-
ливающей необходимость в предохранительных бермах. Возможны сле-
дующие варианты.
Борт со сплошным откосом, пригруженным внутренним от-
валом (рис. 5.2, а). При пологом залегании пласта под углом р < 20°
Рис. 5.2. Конструкции бортов II типа:
а — сплошной откос /, прнгруженный отвалом 2; б — сплошной откос с насыпной 3 и
врезной 4 бермами; в — то же, с искусственной .5, укрепленными нарезной 6 и врезной
4 бермами; г — то же, с разгрузочными бермами 7; р — угол падения контакта; р —
угол естественного откоса (остальные обозначения см. рис. 5.1)
303
борт совмещают с почвой пласта. При Р > 10° для обеспечения устой-
чивости внутреннего отвала может возникнуть необходимость в инже-
нерной подготовке основания и дренажных мероприятиях.
Борт со сплошным откосом, с углом наклона а, не превыша-
ющим предельно допустимый угол апр (рис. 5.2, б). Кроме обес-
печения общей устойчивости борта, должно удовлетворяться требование
безопасности, т.е. выполняться неравенство
tgpCtgcp',	(5.2)
где tgip' — коэффициент трения, при котором разрыхленные породы
не соскальзывают с поверхности откоса (в слоистых породах образование
кусков породы округлых форм маловероятно).
Транспортные бермы на таких бортах могут быть врезными или на-
сыпными. Первый вариант возможен, если исключен сдвиг по поверх-
ности АВ. Допустимую высоту борта с подрезанным контактом можно
рассчитать по формуле
И = А + ctg р ctg (Р - <р')
" у ctg р- ctg а
где С', ф' — удельное сцепление и угол внутреннего трения пород на
поверхности контакта.
Борт с укрепленными (в том числе врезными) или искусст-
венными бермами (рис. 5.2, в). Угол наклона борта не удовлетворяет
условию (5.2). Для улавливания осыпи необходимо предусматривать со-
здание предохранительных берм, которые могут быть врезными или на-
резными. Аналогично сооружают транспортные или транспортно-улав-
ливающие бермы.
Целесообразность применения инженерных мероприятий следует
обосновывать технико-экономическим расчетом в сравнении с вариан-
том выемки дополнительного объема породы при устройстве нарезных
берм.
Борт с разгрузочными бермами (рис. 5.2, г). В случае, если пре-
дельный угол наклона борта апр < р, то для обеспечения устойчивости
борта необходимо предусматривать его разгрузку путем нарезки берм
преимущественно в границах призмы активного давления. Их можно ис-
пользовать в качестве транспортных, для устройства перегрузочных пунк-
тов и др.
Конструкции бортов III типа. Отличительная особенность бортов
данного типа — зависимость величины углов их наклона от предельных
параметров нерабочих уступов и берм. Оптимальным будет конструк-
тивный угол наклона ак < а|||г Высокая прочность пород в куске решаю-
щей роли не играет. Параметры уступов (угол откоса или высота) огра-
ничены наличием в массиве поверхностей ослабления, не подлежащих
подрезке откосом (системы трещин, контакты между различными лито-
типами и слоями, чередующиеся слабые пропластки и др.). К этому типу
304
могут быть отнесены борта в лежачем боку месторождений (особенно
угольных).
При проектировании предусматривать создание уступов с крутыми уг-
лами можно только при обязательном учете углов падения контактов.
Игнорирование этого требования вызовет деформации сдвига и самоза-
откоску уступов по контактам и трещинам. При этом борт в целом имеет
избыточный запас устойчивости.
Таким образом, при придании уступам углов Оу = Р конструкция борта
и угол его наклона будут зависеть от предельной высоты уступов, ширины
и числа берм различного назначения.
Борт с нарезными бермами и фиксированным углом откоса
уступов (рис. 5.3, а). По сопротивлению сдвигу по поверхностям ос-
лабления и вкрест их простирания может быть определена предельная
высота уступа на каждом погашаемом участке борта, а также ширина
предохранительной бермы по равенству (5.1). Необходимость в транс-
портных бермах определяется проектом.
При крутонаклонном падении слоев (Р = 50 ч- 70°), представленных
крепкими полускальными умеренно трещиноватыми породами, в которых
допустима заоткоска по поверхности контактов, увеличить конструктив-
ный угол наклона борта можно путем придания ему ступенчатого профиля
(рис. 5.3, б). Ширину ступени ас следует выбирать таким образом, чтобы
обеспечить деление борта на независимые по устойчивости участки и
исключить возможность
ния. Достаточно обес-
печить устойчивость
каждой ступени с угла-
ми наклона а, и а2 и
высотами Н\ и //2.
Борт с нарезными
бермами и нефикси-
рованным углом от-
косов уступов (рис.
5.3, о). При углах паде-
ния р < 50° наличие
слабых контактов меж-
ду слоями в сочетании с
системой нормальносе-
кущих (и других) тре-
щин может способство-
вать интенсивному осы-
пеобразованию и обру-
шению уступов, заотко-
шенных под углом р. Ус-
тупам следует прида-
вать углы откосов ау < р
образования общей для борта призмы обруше-
Рис. 5.3. Конструкции бортов III типа:
/ — плоскокриволинейные потенциальные поверхности
скольжения; ак — конструктивный угол наклона борта;
ас — ширина ступени борта (остальные обозначения см.
рис. 5.1 и 5.2)
20— 1448
305
Таблица 5.1
Типизация бортов карьеров по оптимальному углу их наклона
Тип борта	Критерии оценки	Оптимальный угол наклона борта	Фактор, ограничивающий величину оптимального угла	Типичные месторождения
1	Геомехани- ческнй	«пр	Физике-механические свойства и блочность законтурного массива	С наклонным и крутым падением залежи по- лезного ископаемого
II	Геолога- структурный	Р * «пр	Угол падения залежи или протяженной по- верхности ослабления	С пологим падением за- лежи (пласта)или про- тяженной поверхности ослабления (лежачий бок)
III	Комплексный	«к < «пр	Физико-механические свойства и структура горных пород в грани- цах каждого уступа	Месторождения любо- го типа
с надрезкой слабых контактов. Это позволит увеличить предельную вы-
соту уступов, сократить число предохранительных берм и снизить интен-
сивность осыпеобразования. Но при этом уменьшится общий угол на-
клона борта в сравнении с его расчетным значением.
Борт не включает поверхностей ослабления. Характерен для
большинства действующих рудных карьеров. Угол его наклона зависит
только от параметров уступов и берм (рис. 5.3, г).
Может быть выделено три типа бортов карьеров с оптимальными уг-
лами наклона, основу конструирования которых составляет один из сле-
дующих критериев: геомеханический, геолого-структурный, комплекс-
ный (табл. 5.1).
5.1.1. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ УСТУПОВ
И БОРТОВ КАРЬЕРА
Устойчивость откосов уступов и бортов карьера зависит от прочности,
геологического строения, структуры, тектонической нарушенности и сте-
пени обводненности массива пород. Устойчивый угол откоса бортов оп-
ределяют аналитически по принятому запасу устойчивости, заданной вы-
соте уступа и борта, геологическим и другим факторам.
В геомеханических расчетах прочность массива оценивают по удель-
ному сцеплению в массиве С и углу внутреннего трения в массиве
<р в зависимости от характеристик пород (табл. 5.2), полученных для об-
разцов,
С = ХСоС,
где X — коэффициент структурного ослабления; Соб — удельное сцеп-
ление породы в образце, Па.
306
Таблица 5.2
Классификация горных пород по их устойчивости в бортах карьеров
(по ГЛ. Фисенко)
Категория пород	Общая харак- теристика пород	Основные представители пород данной группы	Основные показатели устойчивости откосов
I — креп-	асж > МПа, слабо-	Невыветрелые и слабо-	Характеристики сопро-
кие (скаль-	трещиноватые, ела-	выветрелые изверженные	тивления по поверхности
ные)	бовыветрелые, не на- бухают, в бортах ка- рьеров не подверга- ются пластическим деформациям	и метаморфические поро- ды, кварцевые песчаники, известняки и кремнистые конгломераты	ослабления ср' и С и эле- менты залегания этих по- верхностей
II — сред-	асж = 8 -- 80 МПа,	Выветрелые разновидное-	Характеристики прочное-
ней крепос-	трещиноватые, ин-	ти изверженных и мета-	ти пород в образце <р(>6 и
ти (полу-	тенсивио выветрива-	морфических пород, гли-	С,)6 и по поверхностям
скальные)	ются, не набухают, не размокают, неплас- тичны	нистые и песчано-глинис- тые сланцы, глинистые и известковые песчаники, ар- гиллиты. алевролиты, мер- гель, известковистые кон- гломераты и брекчии, из- вестняк-ракушечник, угли	ослабления ср' и С, эле- менты залегания поверх- ностей ослабления,харак- тер и интенсивность тре- щиноватости
III — ела-	асж < 8 МПа, набу-	Сильновыветрелые или	Характеристики <р, С. <р' и
бые (гли-	хают, пластичные, ин-	полностью дезлнтегриро-	С. интенсивность трети-
н истые)	тененвно выветрива- ются и , осыпаются, оползают	ванные изверженные и метаморфические, а так- же выветрелые разности осадочных пород 11 груп- пы, все разновидности глин, супесей и суглинков, глинистые пески н галеч- ники, мел, лесс, делюви- альные и моренные отло- жения	новатости, залегание по- верхностей ослабления, водонасыщенность и на- порные воды
IV — не-	Сцепление отсутству-	Каменистые и щебеноч-	Угол внутреннего трения
связные (сы-	ет, углы внутреннего	ные накопления у основа-	(или угол естественного
пучне)	и естественного отко- са изменяются в пре- делах 28—38°, плас- тически не деформи- руются, не размокают и не оползают	ния откоса пород 1 и 11 групп, чистые галечники и пески	откоса), зависящий от ко- эффициента трения по по- верхности частиц (облом- ков) и от их формы
V — илы и	Сцепление менее	Современные илисто-гли-	В откосах высотой более
плывуны	0,02 МПа. в водона- сыщен иом состоянии внутреннее трение от- сутствует	нистые озерные, болот- ные и лагунные осадки, рыхлые водонасыщенные пылеватые пески и глины, водонасыщенные почвы, заторфленные осадки, во- донасыщенные легкие и пылеватые суглинки	3—5 м неустойчивы, не могут служить устойчи- вым основанием отвалов
Примечание. стсж — сопротивление породы одноосному сжатию; <рпб — угол
внутреннего трения породы в образце.
20*	307
Вопрос о значении коэффициента структурного ослабления Л не
имеет однозначного ответа. Г.Л. Фисенко предложил эмпирическую фор-
мулу
1 + а In (///Т1,)’
где а — коэффициент, значения которого для различных пород приве-
дены в табл. 5.3; Н — высота борта, м; /.|р — интенсивность трещино-
ватости пород, м_|.
Угол внутреннего трения в массиве <р принимают по результатам ла-
бораторных и натурных определений на основании полученных графиков
сопротивления сдвигу пород.
Степень однородности (монолитности) массива зависит от наличия
или отсутствия поверхностей анизотропии. По степени участия в геоме-
ханических процессах поверхности анизотропии (контакты) объединены
в три группы (табл. 5.4).
Степень монолитности массива является критерием его качества с
точки зрения сопротивляемости деформациям сдвига (при прочих равных
условиях). Выделены три класса массивов горных пород вне зависимости
от их генезиса (табл. 5.5). В первых двух классах поверхность сдвига
гипотетическая (формируется в процессе разрушения откоса), в послед-
нем — сдвиг реализуется полностью или частично по поверхности ани-
зотропии.
Деформирование карьерных откосов обусловлено влиянием природ-
ных и горно-технических факторов.
Таблица 5.3
Значения коэффициента а для различных пород
Труп- па по- роды	Порода и характер ее трещиноватости	Сцепление в образце. МПа	Коэффи - циент и
3	Слабоуплотненные и слаботрещиноватые песчано- глинистые отложения, спльновыветрелые полностью каолинизированные изверженные	0,4-0,9	0,5
	Уплотненные песчано-глинистые в основном с нор- мальносекущей трещиноватостью	1—2	2
2	Сильнокаолнннзнрованные изверженные	3-8	2
	Уплотненные песчано-глинистые с развитой кососеку- щей трещиноватостью, каолинизированные извер-	3-8	3
	женные		
	Средней крепости слоистые, преимущественно с	10-15	3
	нормальносекущей трещиноватостью	15-17	4
		17-20	5
1	Крепкие, преимущественно с нормальносекущей тре-	20-30	6
	щиноватостью	>30	7
	Крепкие изверженные с развитой кососекущей тре- щиноватостью	> 20	10
308
Таблица 5.4
Типизация поверхностей анизотропии по их влиянию на устойчивость откосов
Тип контакта	Степень влияния на устойчивость откоса	Положение в массиве относительно откоса
Активный Пассивный Нейтральный	Является потенциальной поверх- ностью скольжения Частично участвует в формиро- вании общей поверхности сдвига Не участвует в формировании по- верхности сдвига	Подрезается откосом, падает под углом Ра > <р' Не подрезается откосом либо под- резается при ра > <р' Любое
Примечание. Ра — угол наклона поверхности анизотропии, градус; <р' — угол внут-
реннего трения на поверхности анизотропии.
Таблица 5.5
Классификация массивов по степени их однородности
Класс	Массив	Геологическое строение, структура, анизотропия	Типичное месторождение полезных ископаемых
1	Однородный	Монолитные, умеренно трещи- новатые породы различных ли- тотипов	Вкрапленные руды, жильные, штокверковые, линзообразные и другие залежи
2	Условно одно- родный (квази- однородный)	То же, но включающие нейт- ральные контакты	Пластовые и жнльные уголь- ные, рудные, нерудные залежи
3	Неоднородный	Слоистые, трещиноватые, тек- тонически нарушенные породы, включающие активные н пас- сивные контакты	Участки месторождений различ- ных типов, лежачий бок плас- товых месторождений, крылья мульд
Откосы, сложенные изверженными или метаморфическими породами,
деформируются при наличии активных контактов. При наличии в одно-
родных породах круто- и наклоннопадающих пассивных контактов сдвиг
реализуется только в тех случаях, когда формируются общая и дополни-
тельная (между блоками) поверхности скольжения. При наличии гори-
зонтальных и пологих поверхностей анизотропии механизм разрушения
откоса зависит от соотношения характеристик в однородной и неодно-
родной частях массива. В однородных (квазиоднородных) породах гипо-
тетическая поверхность скольжения — криволинейная или круглоци-
линдрическая.
Инженерные методы расчета устойчивости карьерных откосов ба-
зируются на теории предельного равновесия.
При расчете коэффициента устойчивости откоса методом алгебраи-
ческого сложения сил (АСС) предполагают сдвиг по криволинейной
(круглоцилиндрической), плоской (частный случай), волнистой и дру-
гим монотонным поверхностям. Коэффициент п определяют из соотно-
шения
309
Таблица 5.6
Значения коэффициента запаса устойчивости
Элементы карьера, порода	Срок стояния	
	< 5 лет	> 5 лет
Нерабочий борт, глинистые или трещиноватые	1,2	1,3
То же, преобладание песчаных и гравелистых	1,15	1,2
Рабочий борт	1,2	—
Рабочие уступы и отвалы	1,2	—
Нерабочие уступы, глинистые и трещиноватые	1,5	2
То же, но песчаные и глинистые	1,15	1,2
где S/уд — суммарная удерживающая сила, Н, Тул = g Pt cos pai tg ф; +
+ ]TC;£(B( + A; 7СД — суммарная сдвигающая сила, ^TCJl = gx
х Р> sin Ри,- + Б\ Р, — масса г-го блока; ра,- — угол наклона поверх-
ности анизотропии блока, градус; <р,- — угол внутреннего трения на по-
верхности анизотропии t-го блока, градус; £( — длина t-й поверхности
анизотропии, м; В — ширина поверхности анизотропии, В = 1 м; А, Б —
дополнительные внешние нагрузки, И; g — ускорение свободного паде-
ния, м/с2.
Если поверхность скольжения плоская, то А = Б = 0 и
gP cos Ра tg ср' + CL
gP sin pa
а при C = 0
n = ctgpatgv,
где P — масса призмы обрушения t-го блока; С и ф' — удельное сцеп-
ление и угол внутреннего трения на поверхности анизотропии.
В характеристики С, С, ф и ф' вводят коэффициент запаса устойчи-
вости (табл. 5.6).
Определение предельных параметров откосов по характеристикам
сопротивления сдвигу в однородных и квазиоднородных породах. По
графику плоского откоса (ГПО) (ВНИМИ) предельную высоту //,|р (или
угол откоса) определяют, вычислив:
•	глубину.вертикальной трещины отрыва /70(| = 2С ctg (45° - ф/2)/у,
где у — объемный вес пород, Н/м3;
•	коэффициент высоты Н' = Н/Н<м.
По графику (рис. 5.4) находят расчетное значение угла нерабочего
борта р, соответствующее углу внутреннего трения в массиве ф.
310
Аналогичный результат получают методом «связность—трение» (С—Т)
по формуле
н
j _!&<(>’
tg Р
где Нс = —+7Т— ctg (45' - ip/2).
Y
Величина х зависит от угла 0:
₽..........................
(5.3)
30-35°	40-60° 65-80°
4	3	2
Последовательность действий:
1.	Конструируют борт по параметрам уступов и берм.
2.	Измеряют конструктивный угол наклона борта 0.
3.	Рассчитывают по формуле (5.3) предельную высоту борта /7„р.
4.	Если Нс > Нп1„ то увеличивают ширину берм и повторяют расчет
для 0.
Рис. 5.4. График плоского откоса (Г.Л. Фисенко)
311
Предельную высоту откоса при наличии активного контакта,
характеризующегося параметрами <р', С и Ра, рассчитывают по формуле
„ , _ 2С Г1 +ctgPactg(Pa-<p)~|
пр Y ctgPa-ctgP
Формула (5.4) применима при С * 0. Если С * 0, то устойчивость не
зависит от параметров откоса.
Расчет устойчивости откосов графическим и графоаналитическим
методами с использованием многоугольника сил (МС) применяют при
резком изломе поверхности сдвига, способствующем делению призмы
обрушения на блоки (рис. 5.5) с поверхностями скольжения под углами
падения Ра| и Ра2.
Приведено решение задачи для двух блоков — АБВД и ВГД. По гео-
метрическим параметрам откоса определяют значения Pt, Р2, Lb L2, I и
находят активные силы (масса блоков, сцепление на поверхностях сколь-
жения БВ, ВГ и ВД). У реактивных сил R\, R2, Е известны только на-
правления действий. Векторы сил в многоугольнике параллельны век-
торам в откосе. Построение начинают с Р\ (блок 1) и Р2 (блок 2). Воз-
можны три случая: многоугольник перезамкнут (п > 1, см. рис. 5.5), ра-
зомкнут (п < 1), точно замкнут (п = 1).
Методика позволяет рассчитывать параметры многослойных бортов
и отвалов по характеристикам каждого слоя.
Расчет устойчивости откосов в пространственной постановке за-
дачи. При наличии двух сопряженных активных контактов с различными
параметрами и характеристиками сопротивления сдвигу (общий случай)
применение графоаналитического способа упрощает решение задачи. Ко-
эффициент устойчивости
п = cfgPai tgtpf ctg©(tg<p2'+ sinEtg<pl') C/S, + C2'S2
sin©	cose	gP sin Pal sin ©’
где © — угол между линией сдвига и направлением простирания по-
верхностей ослабления; е — угол, определяемый углом раскрытия же-
лоба и углами падения и р2 пересекающихся поверхностей ослабления
массива; Sb S2 — площади сопряженных ослабленных контактов; ср/,
<р2' и С/, С2 — соответственно углы внутреннего трения и удельные
сцепления на поверхностях ослабления и S2.
Рис. 5.5. Схемы к расчету устойчивости от-
коса методом многоугольника сил:
а — поперечное сечение откоса векторами
действующих сил; б — многоугольник сил
312
Неизвестные угловые и линейные параметры определяют с помощью
стереопроекций.
Параметры уступов, разрабатываемых без предварительного рых-
ления. В рыхлых породах высота рабочих уступов Л соизмерима с глу-
биной связности //с и рассчитывается по формуле
Л = 5,14С ctg (45° - <р/2)/у.
При применении бестранспортной технологии зависимость между па-
раметрами системы разработки и откоса уступа описывается равенством
R.t = (h~	ctg <p + А + Пт,
где R3 — максимальное расстояние перевалки породы на забойной сто-
роне, м; А и /7Т — ширина заходки и транспортной полосы, м.
Таблица 5.7
Углы откоса нерабочего борта карьера по условиям устойчивости
(по данным ВНИМИ)
Группа пород	Характеристика породного массива	Угол откоса нерабочего борта, градус
Скальные породы.	Крепкие малотрешиноватые породы при отсутствии	55
осж > 80 МПа	неблагоприятно ориентированных поверхностей ос- лабления	
	Крепкие малотрешиноватые породы при наличии кру- топадающих (более 60°) или пологопадающих (менее 15°) поверхностей ослабления	40-45
	Крепкие мало- и среднетрещиноватые породы при па- дении поверхностей ослабления в сторону карьера под углами 35—55°	30-45*
	Крепкие мало- и среднетрещиноватые породы при падении поверхностей ослабления в сторону карьера под углами 20—30°	20-30*
Малопрочные скаль-	Относительно устойчивые в откосах породы прн от-	40-45
ные. полускальные	сутствии неблагоприятно ориентированных поверх-	
и плотные породы, <усж в 8 + 80 МПа	костей ослабления	
	Относительно устойчивые в откосах породы при па- дении поверхностей ослабления в сторону карьера под углами 35—55°	30-40*
	Интенсивно выветривающиеся в откосах породы	30-35
	Все породы данной группы при падении поверхностей ослабления в сторону карьера под углами 20—30”	20-30*
Мягкие и сыпучие	Пластичные глины при отсутствии поверхностей	20-30
порода, <тсж < 8 МПа	скольжения, слабых контактов между слоями и других поверхностей ослабления	
	Пластичные глины и другие глинистые породы при наличии поверхностей ослабления в средней или ниж- ней частях борта	15-20
* Более крутой угол откоса борта соответствует большему значению угла падения
поверхностей ослабления.
313
Величину угла откоса нерабочего борта карьера по условиям устой-
чивости в зависимости от прочности пород, структуры и состояния по-
родного массива для предварительных расчетов можно принимать по
табл. 5.7.
5.1.2.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО УГЛА НАКЛОНА
НЕРАБОЧЕГО БОРТА КАРЬЕРА
Конструктивный угол откоса нерабочего борта карьера ак определяется
конструкцией борта (чередованием и шириной берм различного назна-
чения), углами откоса и высотой уступов (рис. 5.6):
. s	1
ig ак <-----------------------------------------------.
П	«I	»2	«3
X ctg а,- +	Б», + £ Бт, + £ п»,
(5.5)
где ак — конструктивный угол откоса нерабочего борта карьера, градус;
а,- — угол откоса /-го уступа, градус; h, — высота /-го уступа, м; Б„ —
ширина предохранительных берм, м; п — число уступов, слагающих борт
карьера; — число предохранительных берм; Бт — ширина транспорт-
ных берм, м; п2 — число транспортных берм; /7Н' — ширина наклонных
съездов, м; л3 — число наклонных съездов в данном сечении.
Так как уравнение (5.5) описывает только геометрические парамет-
ры борта, то в нем стоит знак неравенства. В общем случае следует учи-
тывать условия устойчивости
Рис. 5.6. Схема к определению угла откоса
нерабочего борта карьера
борта, т.е.
а С ci С ct
“у»
где а() — принимаемый в про-
екте угол откоса борта; ау —
угол откоса по условиям устой-
чивости борта.
Обычно конструктивный угол
откоса нерабочего борта карье-
ра ак меньше предельного зна-
чения ОСу.
Угол откоса нерабочего бор-
та, обеспечивающий размеще-
ние необходимых берм, при на-
иболее распространенном дву-
стороннем движении и устрой-
стве тупиковых (петлевых) разъ-
314
ездов через один уступ в скальных породах не может превышать 35—40°,
а в рыхлых породах — 26—30°. На этапе общего проектирования карье-
ра, когда вопросы вскрытия, системы разработки, применяемых техно-
логических процессов и их механизации решены лишь ориентировочно,
этот угол может быть принят также ориентировочно по аналогии с дей-
ствующими или спроектированными карьерами. На стадии детального
проектирования он должен быть скорректирован, исходя из окончательно
принятых решений.
Едиными правилами безопасности при разработке месторождений по-
лезных ископаемых открытым способом (ЕПБ) определено, что предель-
ные углы откоса нерабочих уступов и бортов (углы устойчивости) уста-
навливаются проектом. Также проектом определяют расстояние между
смежными бермами при погашении уступов и постановке их в предельное
положение, ширина, конструкция и порядок обслуживания предохрани-
тельных берм. В процессе эксплуатации параметры уступов и предохра-
нительных берм следует при необходимости уточнять по результатам ис-
следований физико-механических свойств горных пород.
При погашении уступов должен быть выдержан общий угол наклона
борта карьера, установленный проектом.
Во всех случаях ширина бермы должна быть такой, чтобы можно было
обеспечить ее механизированную очистку.
Предохранительные бермы должны быть горизонтальными или иметь
уклон в сторону борта карьера, их следует регулярно очищать от кусков
породы, руды, угля и посторонних предметов.
Допустимо в соответствии с проектом применение наклонных берм с
продольным уклоном, в том числе совмещенных с транспортными бер-
мами (рис. 5.7).
Кроме применения наклонных предохранительных берм, параллель-
ных транспортным площадкам, можно также осуществлять искусствен-
ное укрепление неустойчивых участков и упрочнение горных пород.
При проектировании сле-
дует сопоставить варианты
конструкции бортов с искус-
ственным укреплением отко-
сов (более крутой борт) и без
их укрепления, сравнить за-
траты на укрепление отко-
сов, с одной стороны, с за-
тратами на дополнительный
разнос борта — с другой, и
выбрать с учетом других тех-
нологических показателей
более приемлемый вариант.
Искусственное укрепление
откосов, особенно сложен-
Рис. 5.7. Конструкция нерабочего (погашенно-
го) борта карьера с горизонтальными (а) и на-
клонной (б) предохранительными бермами:
/ — предохранительные бермы; 2 — транспорт-
ная площадка
315
Таблица 5.8
Углы наклона борта карьера с бермами, расположенными через один уступ
Ширина берм,м	Угол откоса уступа, градус	Угол наклона борта карьера, градус, при высоте уступа, м					
		10	15	20	30	45	60
10	50	38	33	36	40	—	—
	60	32	38	42	47	—	—
	70	36	44	49	55	—	—
15	50	23	28	32	36	40	—
	60	25	32	36	42	47	—
	70	28	36	41	49	55	—
20	50	19	24	28	33	37	40
	60	21	27	32	38	44	47
	70	2.3	30	36	44	51	55
ных скальными и полускальными породами, часто значительно эконо-
мичнее разноса бортов.
Предварительно установить угол наклона нерабочего борта карьера
с бермами, расположенными через один уступ, можно в соответствии с
данными, приведенными в табл. 5.8.
В соответствии с ЕПБ ширина предохранительной бермы устанавли-
вается проектом по результатам исследований физико-механических
свойств пород. Она должна быть такой, чтобы можно было обеспечить
ее механизированную уборку.
Расчет ширины бермы следует выполнять по выражению (5.1).
Число предохранительных берм зависит от проектного решения.
В последнее время ширину предохранительных берм принимают не менее
5—6 м, чтобы обеспечить возможность их механизированной очистки от
кусков породы. Такие бермы устраивают обычно через 30 м (через 2—
3 уступа).
Число транспортных берм на борту карьера зависит от принятого ва-
рианта вскрытия и системы разработки.
Число наклонных съездов на нерабочем борту карьера (в данном вер-
тикальном сечении) определяется принятым вариантом вскрытия, укло-
ном съездов и размерами карьера. При наиболее распространенном
вскрытии внутренними тупиковыми (или петлевыми) заездами и органи-
зации на нерабочем борту тупиковых станций на каждом уступе число
наклонных съездов будет равно числу уступов. При устройстве тупико-
вых станций через один уступ наклонные съезды располагают через один
уступ и т.д.
Расположение тупиковых станций зависит от длины карьера и длины
въездных траншей для каждого уступа. Их параметры определяют после
выбора вида транспорта и способа вскрытия.
При вскрытии спиральными съездами число наклонных съездов рас-
считывают, исходя из числа витков транспортных коммуникаций. При
этом число наклонных съездов может быть различным для разных участ-
ков борта карьера.
316
Минимальная ширина
транспортной бермы Бт
(рис. 5.8) в общем случае
складывается из ширины
кювета К (К = 0,5-г-0,7 м),
транспортной полосы /7Т,
полосы безопасности при-
змы возможного обруше-
ния Z и резервной бермы
безопасности г. При же-
Рис. 5.8. Элементы берм при железнодорожном (а)
и автомобильном (б) транспорте
лезнодорожном транспор-
те величина /7Т равна 3 м при одном и 7,5 м при двух путях.
При автотранспорте /7Т (ширина проезжей части и обочин автодорог)
при двухполосном движении составляет 11, 13, 15, 18, 20 и 23 м соот-
ветственно для автосамосвалов грузоподъемностью 10—12, 27—30, 40—
45, 65—75, 100—120 и 160—180 т. При однополосном движении вели-
чину /7Т уменьшают на 4—10 м в соответствии с приведенным рядом гру-
зоподъемности автосамосвалов. Для движения тягачей с полуприцепами
/7Т увеличивают на 1—2 м. На обочине дороги обычно устраивают ог-
раждение в виде породного вала высотой 0,7—1,2 м.
Для автосамосвалов грузоподъемностью 27 и 40 т ширина транспорт-
ных берм обычно составляет 16—18 м.
При автомобильном транспорте следует предусматривать размещение
защитной стенки 3 (рис. 5.9) шириной 0,5 м. Ширина обочин равна 0,5
и 1 м соответственно со стороны кювета и бермы безопасности. Ширину
проезжей части автодороги в зависимости от интенсивности движения и
грузоподъемности автосамосвалов можно принимать в соответствии с
табл. 5.9. На криволинейных участках постоянных автодорог предусмат-
ривают уширение проезжей части в зависимости от радиуса закругления
на 1—3 м с постепенным уменьшением ширины обочины (при этом ши-
рина обочины должна оставаться не меиее 1 м). На временных дорогах
в забоях и на отвалах уширение проезжей части на кривых не осущест-
вляют. Ширина площадок, на которых размещаются разворотные кривые
автодороги (серпантины), составляет около 60 м и устанавливается по
радиусу поворота на оси автодороги не менее 20 м.
Таблица 5.9
Ширина проезжей части карьерных автодорог, м
Грузоподъемность автомобиля, т	При одностороннем движении	При двустороннем движении
27-30	5,5-6,0	12-14
40-42	6,0-6,5	13-15
75-80	7,0-7,5	16-19
110-120	8,0-8,5	19-21
170-180	10-11	23-27
Примечание. Ширину проезжей части автодорог, по которым регулярно движутся
автопоезда (полуприцепы), необходимо увеличивать на 1 м.
317
Рис. 5.9. Конструкции транс-
портных берм:
а — при железнодорожном
транспорте двухпутной в рыхлых
породах; б — то же. однопутной
в скальных породах; и — при
автомобильном транспорте в
рыхлых породах; / — ось желез-
нодорожного пути; 2 — контакт-
ная опора; 3 — защитная стенка
Ширину резервной бермы безопасности можно принимать по табл.
5.10, но не менее 1 м.
Ширину транспортных берм для рыхлых и скальных пород можно при-
нимать в соответствии с табл. 5.11.
При железнодорожном транспорте берма включает (см. рис. 5.9) ре-
зервную берму безопасности 2, транспортную полосу /7Т, кювет К,
«обрез» Z' и полосу для установки опор контактной сети О и ширину
призмы возможного обрушения 7.
Ширина кювета поверху равна 1 и 1,65 м соответственно в скальных
и рыхлых породах. Расстояние В от контактной опоры до бермы безопас-
ности принимают равным 1 м, расстояние Г от оси пути до контактной
опоры— 3,1 м. На однопутных бермах расстояние Дот оси пути до бермы
безопасности равно 2,75 и 2,5 м соответственно в рыхлых и скальных
породах. Расстояние между осями стационарных путей М зависит от гру-
зоподъемности думпкаров, его принимают по табл. 5.12.
Общая ширина транспортной бермы при одном железнодорожном
пути должна быть не менее 6,5 м, а при двух путях — 10,6 м. Практически
ширину берм принимают не менее 8 и 12—14 м соответственно.
Таблица 5.10
Ширина резервной бермы безопасности, м
Транспорт	Скальные породы		Рыхлые породы	
	Высота уступа, м			
	10	20	10	20
Автомобильный Железнодорожн ый	0,5 1	1 1,5	1 1.5	1,5 2
318
Таблица 5.11
Ширина транспортных берм, м
Транспорт	Рыхлые породы	Скальные породы
Железнодорожный с электровозной тягой:		
одноколейный путь	8,9 + z	7,5 + z
двухколейный путь	14,75 + z	1.3,6 + z
разъезд Железнодорожный с тепловозной тягой:	15,95 + z	14,8 + z
одноколейный путь	8,15 + z	6,5 + z
двухколейный путь	12,25 + z	10,6+ z
разъезд	1.3,45 + z	11,8 +z
Автомобильный	4.65 + II + z	4.5 + II + г
Троллейвозный	7,45 + /7 + z	7,3 + II + г
Примечание, z — ширина резервной бермы безопасности; // — ширина проезжей
части автодороги.
Таблица 5.12
Расстояние между осями стационарных железнодорожных путей, мм
Грузоподъем- ность думпкара, т	На двупутных магистралях	На многопутных магистралях между осями второго и третьего пути
До 85	4100	5000
85-120	4600	5040
180 и более	5000	5300
При автомобильном транспорте ширина разворотной площадки рав-
на сумме двух минимальных радиусов поворота (40 м), ширины автодо-
роги (15—17 м), уширения по кривой (2—4 м), ширины бермы безопас-
ности (0,5—2 м) и ширины защитной стенки (0,5 м), т.е.
Втр = 2#+ Д + г + К+г,
где R — радиус поворота автодороги, м; Д — ширина автодороги с уче-
том проезжей части и обочины, м; z — ширина резервной бермы без-
опасности, на которой может размещаться защитная стенка, м; К — ши-
рина кювета, м; Z — ширина призмы возможного обрушения, м.
Диаметры площадок для разворота можно принимать в соответствии
с табл. 5.13.
Таблица 5.13
Диаметры площадок для разворота автосамосвалов и автопоездов
Тип кривых	Радиус кривых, м, в		Диаметр площадки для разворота, м
	нормальных условиях	стесненных условиях	
Обычные при радиусе поворота: < 9 м	100	.30-20	26
9,5—12 м	100	30-20	27-32
На бермах и в местах примыкания, пересечения при радиусе поворота: < 9 м	50	20-15		
9,5—12 м	50	25-20	—
319
Приведенные в табл. 5.11 данные по ширине проезжей части авто-
дорог являются минимально необходимыми и учитывают средние условия
работы самосвалов (суммарное сопротивление движению и скорость дви-
жения). Известно, что чем выше встречная скорость движения, тем шире
должна быть проезжая часть для данного типа самосвала.
Исходя из этого, следует на участках протяженностью более 300—
500 м с суммарным сопротивлением движению до 700 Н/т (обычно сла-
бонаклонные (до 5%) подъемы или спуски при усовершенствованном
капитальном покрытии) при отсутствии крутых горизонтальных кривых,
малого радиуса пересечений и т.п. увеличивать ширину проезжей части
на 10—20% по сравнению с минимально рекомендуемой. Кроме того,
надо учитывать, что любые нормативы представляют собой допустимые
пределы проектирования, но не определяют оптимального значения того
или иного параметра конструкции и сооружения для конкретных условий
эксплуатации. Поэтому следует анализировать необходимость и целесо-
образность использования минимальных норм. В особенности это поло-
жение относится к параметрам автомобильных дорог. Мнимая экономия
в ширине проезжей части при усложнении условий эксплуатации (обра-
зовании снежного покрова, грязевых валиков в осенне-весенний период
и т.п.) резко ухудшает режимы движения, приводит к снижению скорости
и производительности машин, повышению себестоимости перевозок.
Удельная стоимость реконструкции дорог при переходе к более мощным
самосвалам, особенно при наличии искусственных сооружений (мостов,
путепроводов, труб), в некоторых случаях превосходит аналогичный по-
казатель нового строительства.
В проектах следует стремиться наиболее точно определить реальные
условия эксплуатации, предусмотреть возможные изменения условий
движения в перспективе и принять параметры дорог в зависимости от
этого.
Для размещения железнодорожной петли необходимы площадки ши-
риной не менее двух радиусов кривых (не менее 160—220 м).
5.1.3.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛОВ ОТКОСОВ РАБОЧИХ БОРТОВ КАРЬЕРА,
УСТУПОВ, ИХ ВЫСОТЫ И ШИРИНЫ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ
Углы откосов рабочих бортов карьера ар в первую очередь опре-
деляются системой разработки и ее параметрами: высотой и углами от-
косов рабочих уступов, шириной рабочих площадок (рис. 5.10).
Рис. 5.10. Схема к определению угла от-
коса рабочего борта карьера
320
Угол откоса рабочего борта карьера определяют по выражению
‘К аг = Е h/(Z Шр.« + Е h ctK а] -
где h — высота уступа, м; ZZ/pn — ширина рабочей площадки уступа,
м; а — угол откоса уступа, градус.
Предварительный выбор углов откосов уступов можно осуществлять
в соответствии с данными табл. 5.14.
Таблица 5.14
Углы откоса уступов (по данным ВНИМИ)
Группа пород	Характеристика породного массива	Высота одиноч- ного уступа.м	Угол откоса уступа, градус		
			рабочего	нерабочего	
				одиноч- ного	сдвоенного или строенного
Скальные по-	Весьма крепкие осадочные,	15-20	До 90	70-75	65-70
роды, осж > 80 МПа	метаморфические н извер- женные породы Крепкие малотрещиноватые	15-20	До 80	60-75	55-60
	и слабовыветрелые осадоч- ные, метаморфические и из- верженные породы Крепкие трещиноватые и	15-20	До 75	55-60	50-55
Малопрочные	слабовыветрелые осадочные, метаморфические н извер- женные породы Осадочные, метаморфнчес-	10-15	70-75	50-55	45-50
скальные, по- лускальные по- роды, осж“&80МПа	кие и изверженные породы зоны выветривания, относи- тельно устойчивые в откосах известняки, песчаники, алев- ролиты и другие осадочные породы с кремнистым цемен- том, конгломераты, гнейсы, порфириты, граниты, туфы Значительно выветрелые оса-	10-15	60-70	35-45	35-40
Мягкие н сы-	дочные, метаморфические и изверженные породы и все породы, интенсивно выветри- вающиеся в откосах(аргилли- ты, алевролиты, сланцы н др.) Глинистые породы, а также	10-15	50-60	40-45	35-40
пучие породы, осж < 8 МПа	полностью дезинтегрирован- ные разности всех пород Песчано-глинистые породы	10-15	40-50	35-45	30-40
	Песчано-гравийные породы	10-15	До 40	30-40	25-35
Примечание. При падении слоев, рассланцованных толщ тектонических тре-
щин н других поверхностей ослабления в сторону карьера под углом 30—65' (если трещины
заполнены глиной, то под углом более 25°) угол откоса уступа должен соответствовать
углу падения этих поверхностей ослабления, но быть не более приведенных в таблице
значений.
21 — 1448
321
Для уточнения величины угла откоса уступа, особенно при неустой-
чивых породах или неблагоприятном для устойчивости залегании поверх-
ностей ослабления, следует проводить натурные исследования и расчеты
устойчивости откосов.
Различают краткосрочную и долгосрочную устойчивость откосов, ко-
торыми должны обладать соответственно рабочие и нерабочие уступы.
Коэффициент запаса устойчивости рабочих уступов т]у = 1,15 -т- 1,2, а
для нерабочих уступов в глинистых и трещиноватых скальных и полу-
скальных породах т]у = 1,15 -ь 1,2.
Взрывные работы обусловливают сейсмический эффект, образование
и развитие в приоткосном массиве уступа трещиноватости и зон пони-
женной прочности, а также неустойчивой поверхности самого откоса ус-
тупа. Для снижения вредного воздействия взрывов при подходе уступов
к конечному контуру карьера необходимо применять специальные щадя-
щие методы и технологии взрывных работ, использовать искусственное
укрепление уступов, вводить в расчеты повышенный коэффициент запаса
устойчивости.
В соответствии с ЕПБ углы откосов рабочих уступов не должны пре-
вышать:
а)	при работе экскаваторов типа механической лопаты и драглай-
на — 80°;
б)	при работе роторных экскаваторов — 80°;
в)	при работе многоковшовых цепных экскаваторов нижним черпа-
нием — угла естественного откоса этих пород;
г)	при разработке вручную:
рыхлых и сыпучих пород — угла естественного откоса этих пород;
мягких, но устойчивых пород — 50°;
скальных пород — 80°.
При одинаковых величинах Шр п, Лиа угол ар приближенно опре-
деляют параметрами одного рабочего уступа.
Угол откоса рабочего борта карьера обычно находится в пределах 7—
17°, иногда достигает 23—27°.
Высоту уступа h определяют из условий обеспечения безопасности
горных работ, высокой производительности оборудования, физико-ме-
ханических свойств пород, технологии разработки уступа, наиболее пол-
ного извлечения полезных ископаемых, минимальных объемов вспомо-
гательных работ и других факторов, но доминирующее значение имеет
безопасность горных работ.
В соответствии с ЕПБ высоту уступа определяют проектом с учетом
физико-механических свойств горных пород и полезного ископаемого, а
также горно-технических условий их залегания.
Высота уступа не должна превышать:
•	при разработке одноковшовыми экскаваторами типа механической ло-
паты без применения взрывных работ — высоту черпания экскаватора;
•	при разработке драглайнами, многоковшовыми и роторными экс-
каваторами — высоту или глубину черпания экскаватора;
322
•	при разработке вручную рыхлых и сыпучих пород — 3 м, мягких,
но устойчивых, а также крепких монолитных пород — 6 м.
Допускается отработка уступов высотой до 30 м послойно, при этом
высота забоя не должна превышать максимальной высоты черпания экс-
каватора.
При отработке уступов слоями следует осуществлять меры безопас-
ности, исключающие обрушения и вывалы кусков породы с откоса уступа
(наклонное бурение, контурное взрывание, заоткоска откосов и др.).
Разработка угольных пластов механическими лопатами допускается
одним уступом высотой до 30 м, а в отдельных случаях, с разрешения
органов Госгортехнадзора — до 40 м при условии взрывания уступов
скважинными зарядами, расположенными под углом 65°, и регулярной
оборки уступа от нависей.
При разработке горизонтальных и пологих залежей высоту уступов
устанавливают, исходя из мощности пластов полезного ископаемого, по-
крывающих пород и пропластков. При мягких породах их устойчивость
имеет решающее значение.
При отработке мелкотрещиноватых породи руд с применением взрыв-
ных работ допускается увеличение высоты забоя до полуторной высоты
черпания. В этих случаях следует осуществлять дополнительные меры,
препятствующие произвольному обрушению козырьков и нависей.
При отработке уступов экскаваторами с верхней погрузкой высота
уступа (подуступа) должна обеспечивать визуальный контроль транс-
портных средств из кабины машиниста экскаватора.
Все требования ЕПБ относительно механических лопат распростра-
няются на гидравлические экскаваторы.
Высота уступа в зависимости от линейных параметров экскаватора и
метода,,взрывных работ (по Н.В. Мельникову) приближенно может быть
определена по выражению
Л1 sin a sin апя,
Л = 0,7В \-----------------------,
/грт]'(1 + П") sin (а - араз)
где В = 0,8 (Вч + Вр) — ширина развала горной массы после взрыва,
м; /?ч — радиус черпания экскаватора на уровне стояния, м; /?р — радиус
разгрузки экскаватора, м; — угол откоса развала горной массы, гра-
дус; k}) — коэффициент разрыхления породы; т]' — отношение линии
наименьшего сопротивления первого ряда скважин к высоте уступа,
обычно т]' = 0,55 т 0,7 (для мгновенного взрывания); т]" — отношение
расстояния между рядами скважин к линии наименьшего сопротивления,
обычно т]" = 0,75 -ь 0,85 (для мгновенного взрывания).
Следует учитывать, что затраты на подготовку крепких пород к выемке
и на транспортирование взорванных пород снижаются с увеличением вы-
соты уступа. Минимум затрат на экскавацию взорванных пород соответ-
ствует высоте уступа, равной 15—20 м.
21*
323
Таблица 5.15
Типовые значения высоты уступа и параметров забоя при применении
механических лопат с погрузкой на уровне стояния (по данным НИИОГР)
Параметры	Экскаватор			
	ЭКГ-5А, ЭКГ-4.6Б	ЭКГ-8И. ЭКГ 10	ЭКГ-12,5, ЭКГ-15, ЭКГ-8Ус	ЭКГ-6,ЗУс. ЭКГ-8У
Максимальная высота черпания экс-	10.3	12,5	15.6	17,1
каватора, м Максимальная высота уступа, м, при отработке: без буровзрывных работ	10	12,5	15	17
с буровзрывными работами: без подпорной стенки	15	20	22	25
с подпорной стенкой	12.5	17	18,7	21
Ширина заходки по целику, м. при отработке: без буровзрывных работ	14	18	22	25
с буровзрывными работами: без подпорной стенки: за один проход	9-11	10-17	15-23	15-20
за два прохода	15-24	12-37	17-40	16-43
с подпорной стенкой за одни	9-12	10-19	16-24	15-22
проход Расстояние от оси хода экскаватора до бровки забоя, м: внешней	5	5,8	7,2	7,5
внутренней	9	12,2	14.8	13,5
Таблица 5.16
Рекомендуемая высота уступа, м, по нормам технологического проектирования
предприятий промышленности нерудных строительных материалов
Породы	Число рядов скважнн	Экскаватор			
		Э-1251Б	Э-2503	ЭКГ-4,6(5)	ЭКГ-8И
Рыхлые	—	8	9	10	13
Скальные при диа- метре скважин, мм: 105-125	3	10-8	12-10		-		
	4	10-8	12-10	15-12	—
	5	8	10-8	12-10	—
150-170	2	10-8	12-10	15-12	20-18
	3	10-8	12-10	12-10	20-18
	4	—	10-8	12-10	18-15
200-250	2	—	—	15-12	20-18
	3	10-8	12-10	12-10	18-15
	4	—	8	10	15
270-300	2	—	—	15-12	20-18
	3	—	—	12-10	18-15
	4	—	—	10	15
324
В табл. 5.15 приведены типо-
вые значения высоты уступа и
параметров забоя при применении
механических лопат с погрузкой на
уровне стояния, а в табл. 5.16 —
рекомендуемая высота уступа по
нормам технологического проек-
тирования предприятий промыш-
ленности нерудных строительных
материалов.
Максимальная высота усту-
па для гидравлических экскава-
торов с оборудованием «пря-
мая лопата» определяется по
выражению
^тах — max ~ О ^6 ®к шах >
Рис. 5.11. График зависимости угла отко-
са уступа ак от угла устойчивого откоса ау
где /?.|тах — максимальный радиус черпания, м; 1Х — длина гусеничной
тележки, через которую учитываются конструктивные параметры экска-
ватора и ширина предохранительной площадки между гусеницами и от-
косом уступа, м; ак — угол откоса уступа, градус, скорректированный
по отношению к расчетному углу ау по зависимости на рис. 5.11;
/7Ч|ПИХ — максимальная высота черпания экскаватора, м.
Ширина заходки при отработке уступа максимальной высоты Лтах и
угле устойчивого откоса ау, а также при угле между осью хода и внешней
кромкой забоя, равной 45°, А = \ЛХ.
Предельные значения высоты уступа в зависимости от угла устойчи-
вого откоса приведены в табл. 5.17.
Таблица 5.17
Высота уступа и ширина заходки гидравлических экскаваторов
Угол устойчивого откоса Оу, градус	ЭО-5124	ЭО-6123	ЭГ-12А	ЭГ-20
	Высота уступа			
45	4.5	5	8,2	10.5
50	5.2	5,7	9,3	12,1
55	5.9	6.5	10,5	13,9
60	6,6	7,2	11,8	15,3
65	7.3	7.9	12,6	16.9
70	7.7	8.4	13,5	17,9
75	7.9	8.6	—	—
80	8.3	9	—	—
Ширина заходки				
При а - Оу и h = /imax	7	8,5	11,1	13,4
325
При отработке уступа с углом устойчивого откоса а > ау и высотой,
меньшей чем йтах, соответствующей ау, ширина заходки может быть уве-
личена до
А = 1,7 \lx + h (ctg ау - ctgа)].
Максимальная высота уступа для гидравлических экскаваторов
с оборудованием «обратная лопата» и нижним черпанием зависит
от угла устойчивого откоса с учетом дополнительной нагрузки на массив,
возникающей при работе экскаватора, а также от глубины копания /Ук.
Формулы для определения значений высоты уступа приведены в табл.
5.18 применительно к экскаватору ЭГО-8. При расчетах для более мощ-
ных экскаваторов следует принимать меньшее из возможных значений,
для экскаваторов с меньшей вместимостью ковша — большие значения.
Ширина заходки при нижнем черпании, м,
А = 1,7 (Ьх + 3) + h ctg а,
где Ьх — ширина хода экскаватора, м.
Для снижения потерь и разубоживания при разработке сложнострук-
турных, особенно пологозалегающих месторождений с раздельной вы-
емкой полезного ископаемого, высоту уступа принимают в пределах 10—
12 м. На этих уступах следует использовать экскаваторы карьерного типа
с вместимостью ковша 3—5 м3.
При разработке наклонных и крутых залежей простого строения оп-
тимальной высотой уступа считают высоту, равную 12— 15 м при исполь-
зовании мехлопат с ковшом вместимостью 3—5 м3 и 17—20 м для экс-
каваторов с ковшом вместимостью 8—12 м3.
Высота уступа при работе мехлопаты с верхней погрузкой (рис.
5.12) ограничена высотой разгрузки экскаватора Нртах и радиусом раз-
грузки Rp и может быть рассчитана по формулам
^max max —
^тах Rp ^ч.у
/7Т
~2
tga,
где 1В — высота вагона или кузова самосвала от кровли уступа, м; е —
безопасный зазор между кузовом и ковшом в момент разгрузки, м (е —
Таблица 5.18
Высота уступа, отрабатываемого экскаватором ЭГО-8 нижним черпанием
Угол устойчивого откоса, градус	Коэффициент разрыхления породы	Погрузка в автосамосвалы на горизонте стояния экскаватора	Погрузка в железнодорож- ные составы на горизонте стояния экскаватора
45-50	1	(0,75—0,85)/7к	(0,6-0,65)/7к
55-65	1	(0,78—0,87)/7к	(0,63—0,67 )/7к
55-60	1,35-1,45	(0,78-0,82 )/7к	(0,67-0,7)//к
65-70	1,25-1,3	(0,8-0,85 )/7к	(0,75-0,78 )/7к
65-70	1,1-1,2	(0,84-0,9 )ПК	(0,78-0,82)/7к
326
= 0,5 -s- 0,7 м); /?чу — радиус
черпания экскаватора на уров-
не стояния, м; /7Т — ширина
транспортной полосы, м; Z—
ширина призмы возможного
обрушения, м. В соответствии
с ЕПБ расстояние от бровки
уступа до оси железнодорож-
ного пути или автодороги
(Z + устанавливается про-
Рис. 5.12. Схема к определению высоты уступа
при работе экскаватора с верхней погрузкой
ектом, но должно быть не
менее 2,5 м; а — угол откоса
уступа, градус. В устойчивых
породах а = 60 70°.
Ее можно рассчитывать исходя из условия, чтобы развал горной массы
был убран за один проход экскаватора:
/г = 1,05/?ч	,
У П*Р
tgatga
где у = ———-——; п — отношение линии наименьшего сопротивления
tga-tgap
к высоте уступа (обычно г] = 0,55 ч- 0,7).
Величину h можно также принимать в соответствии с данными табл.
5.19. Углы устойчивого откоса уступа, равные 34, 45 и 70°, соответствуют
мягким, полускальным и скальным породам.
Высоту уступа при непосредственной перевалке вскрышных
пород в выработанное пространство определяют, исходя из мощ-
ности и физико-механических свойств вскрышных пород и полезного ис-
Таблица 5.19
Типовые значения высоты уступа и параметров забоя при применении
механических лопат с верхней погрузкой (по данным НИИОГР)
Параметры	ЭКГ-4У (ЭКГ-5Ус)			ЭКГ-6,ЗУ			ЭКГ-8У		
	Угол уст			ойчивого откоса уступ.			з, градус		
	34	45	70	34	45	70	34	45	70
Угол откоса рабоче- го уступа, градус	60	60	80	60	60	80	60	60	80
Высота уступа (глу- бина траншеи), м	8	10,5	11	13	16,5	18	12	16	18
Нормальная ширина заходки, м	19	19	24	23	23	31	25	25	34
327
копаемого, угла наклона залежи, наличия, мощности и расположения
пропластков и технологической схемы разработки.
Перевалку вскрышных пород в выработанное пространство приме-
няют при разработке горизонтальных или пологих залежей полезного
ископаемого с углами падения не более 12° (иногда до 15—17°), мощ-
ностью залежи до 20—30 м (иногда до 50—60 м) и вскрышных пород до
40—45 м (иногда до 60 м), а также при отработке выходов наклонных и
крутых залежей с перевалкой вскрышных пород на борт карьера.
При перевалке вскрышных пород в выработанное пространство ис-
пользуют экскаваторы с большими линейными параметрами — драглай-
ны и вскрышные механические лопаты.
В зависимости от геологических характеристик месторождения про-
ектируют простую перевалку, при которой всю породу экскавируют один
раз и укладывают непосредственно в отвал, и кратную — при которой
часть вскрыши экскавируют повторно из первичного отвала. Кратная
перевалка вскрышных пород характеризуется коэффициентом переэкс-
кавации:
*,1Ч>=Ц.е|/К
где Ци.,, — объем породы, подлежащей переэкскавации, м3; И — объем
породы, вынимаемой из целика, м3.
Высоту вскрышного уступа при перевалке вскрышных пород в выра-
ботанное пространство при разработке горизонтальных залежей опреде-
ляют, исходя из равенства объемов пород, вынимаемых из целика и раз-
мещаемых в отвале, с учетом коэффициента их разрыхления.
При непосредственной перевалке мягких или разрушенных
вскрышных пород в выработанное пространство мехлопатами, ус-
танавливаемыми на кровле пласта полезного ископаемого, пре-
дельную высоту вскрышного уступа определяют, исходя из равенства
объема вскрышной заходки по целику Ц, объему отвальной заходки
Ко (рис. 5.13):
или
^1>ЛД> = 4Л„-0,25Л2 tgao,
где Л„ и Д, — ширина вскрышной и отвальной заходок соответственно,
м; й0 — высота внутреннего отвала, м.
Так как
Ло =	- L - Ли ctg a„ - В) tg a0,
то при Д, = Д, = Ли
Mp = (Яр - L - Ли ctg «и - Б - °-25 А<) tg a<>.
где /?„, /?„ — соответственно высота вскрышного и добычного уступов,
м; аи и а0 — углы откоса добычного уступа и отвала, градус; L — рас-
328
стояние от оси экскаватора
до верхней бровки добычно-
го уступа, м; Б — ширина
свободной призабойной по-
лосы, м.
В соответствии с послед-
ним выражением можно оп-
ределять не только возмож-
ную высоту вскрышного ус-
тупа, но и положение экска-
ватора на уступе, ширину за-
ходки и схему транспортиро-
вания полезного ископаемо-
го. Приближение экскавато-
ра к верхней бровке добыч-
ного уступа увеличивает
дальность перемещения по-
роды в выработанное про-
странство, но уменьшает
возможную ширину вскрыш-
ной заходки и вскрываемой
полосы полезного ископае-
мого.
Для увеличения высоты
отрабатываемого вскрыш-
ного уступа минимально до-
пустимую величину L нахо-
дят по выражению
Ln.ii, = Z + <т + 0,5СЛ.,
где Z — ширина призмы
возможного обрушения, м,
Z = h (ctg cty „ - ctg а„);
Рис. 5.13. Схемы выемки и перевалки породы
вскрышной мехлопатой в торцевом забое сквоз-
ной заходки:
Бт — ширина бермы; а„ — угол откоса вскрыш-
ного уступа
Оу и и а„ — углы устойчивого и рабочего откоса добычного уступа со-
ответственно, градус; а — ширина предохранительной бермы от нижней
бровки вскрышного уступа до линии (призмы) возможного обрушения
добычного уступа, м (а = 1,5 ч- 3 м); Сх — ширина хода экскаватора, м.
Расстояние Г от оси экскаватора до нижней бровки вскрышного ус-
тупа может изменяться в пределах
/?,,у > I’ > RK + т{,
где RK — радиус вращения кузова экскаватора, м; mi — безопасный
зазор между кузовом и-нижней бровкой уступа, м (тх = 0,4 ч- 0,6 м).
329
Рис. 5.14. Схемы выемки и перевалки породы драглайнами в торцевых забоях сквозных
заходок:
Z|, Z" — ширина полосы безопасности; hB' и й" — высота верхнего и нижнего подусту-
пов; Оу„ HOj,, — углы устойчивого откоса соответственно добычного и вскрышного ус-
тупов
При перевалке вскрышных пород в выработанное пространство
драглайнами высоту уступа определяют, исходя из горизонта его уста-
новки: на кровле пласта полезного ископаемого (рис. 5.14, а), на про-
межуточном горизонте вскрышного уступа (рис. 5.14, б), на верхней пло-
щадке вскрышного уступа (рис. 5.14, в), на временном отвале (рис.
5.14, г).
ззо
При этом выемку горной массы осуществляют соответственно ниж-
ним, верхним и комбинированным (верхним и нижним) черпанием
(рис. 5.15). Угол откоса забоя принимают равным 45° для легких, 40°
для средних и 30° для особо тяжелых пород. Высоту уступа при нижнем
черпании устанавливают исходя из глубины черпания экскаватора и не-
обходимости его расположения за пределами призмы возможного обру-
шения.
Максимальная высота уступа (забоя) при работе экскаватора:
331
без заброса ковша
/гн = (R, - В) tg а;
с забросом ковша
^max^^nmax-^tga,
где R., и R4 тах — радиус черпания драглайна без заброса и с забросом
ковша соответственно, м; В — минимально допустимое расстояние от
оси драглайна до верхней бровки уступа, м;
Сх
B=~f + z,
Сх — ширина хода экскаватора, м; г — ширина резервной бермы без-
опасности, м.
При расположении драглайна на нижней площадке уступа и выемке
верхним черпанием угол откоса забоя а3 для предотвращения скольже-
ния и обеспечения наполнения ковша не должен превышать 20—25°, а
высота уступа не должна превышать 0,8 высоты разгрузки. Обычно при-
нимают /?у в = (0,6 ч- 0,7) Нр.
Верхнее черпание возможно предусматривать только для драглайнов
с вместимостью ковша не менее 10—15 м3. При выборе высоты забоя,
отрабатываемого верхним черпанием, следует учитывать падение произ-
водительности драглайна на высотах, превышающих 0,4//р, по сравнению
с нижним черпанием.
Разработку взорванных скальных пород целесообразно проектировать
драглайнами с ковшом вместимостью не менее 10 м3, но только с нижним
черпанием. На полускальных взорванных породах возможно применение
драглайнов и с меньшей вместимостью ковша.
Так как приемная вместимость отвальной заходки (высота отвала) ог-
раничивается радиусом разгрузки драглайна, а не высотой разгрузки, для
увеличения возможной высоты вскрышного уступа следует устанавливать
драглайны возможно ближе к выработанному пространству. Для первых
трех схем радиус разгрузки удобно представить состоящим из двух
частей, отнесенных к забойной Rp3 и отвальной Rpo сторонам. Первая
схема (см. рис. 5.14, а) позволяет иметь широкие вскрышные заходки и
свободную полосу Б между нижними бровками добычного уступа и от-
вала. Для нее характерны минимальное и максимальное значения:
^.зт,г, = 0,5Сх + г + Лн ctgayH;
^р.о max = Rp - °>5СХ + 2 +h„ ctg ау
Высота вскрышного уступа при приемной способности отвальной за-
ходки
hB = y (Rp - 0,5Сх - г + йи ctg ау н - Б - 0,254) tg а0.
332
Величина hB не должна превышать высоту верхнего черпания драг-
лайна.
Схема с установкой драглайна на промежуточном горизонте вскрыш-
ного уступа (см. рис. 5.14, б) позволяет увеличить высоту вскрышного
уступа, но за счет уменьшения а следовательно, и вместимости внут-
реннего отвала. Для этой схемы
Яр.о max = Яр - °-5Сх - 2z - hB" Ctg (Ху„ - /z„ ctg <Xy „.
Возможная высота вскрышного уступа
Л _ Яр “ °’5C-v - 2z ~ ctg ау.н - Б ~ 0,25А + hB ctg ау в
йр ctg а0 + ctg ау „
Здесь hB" и hB — части высоты вскрышного уступа, вынимаемые ниж-
ним и верхним черпанием.
Увеличения высоты вскрышного уступа достигают ликвидацией по-
лосы Б, уменьшением ширины заходки и подбором высоты части уступа,
отводимой для разработки, и оставлением для верхнего черпания мак-
симально возможной для применяемого драглайна высоты уступа.
По третьей схеме (см. рис. 5.14, а) не предусмотрено верхнее черпа-
ние, но при этом /?|)() становится максимальным, сокращается или ис-
ключается полоса Б, уменьшается ширина заходок и возможная высота
вскрышного уступа:
_ /?р - 0,5Сд. -2z-h„ ctg ay „ - Б - 0,25/1
/гр ctg a„ + ctg ay в
Эта величина не должна превышать глубины черпания драглайна.
Таким образом, уменьшение ширины заходки позволяет увеличить
вместимость отвала и, как следствие этого, высоту вскрышного уступа.
Но этого можно достичь ценой снижения производительности экскава-
тора из-за его частых перемещений.
При конструировании технологических схем перевалки породы в вы-
работанное пространство необходимо строго выдерживать требования
ЕПБ, в соответствии с которыми «при вскрышных работах, осуществля-
емых по бестранспортной системе разработки, расстояние между ниж-
ними бровками уступа полезного ископаемого и породного отвала уста-
навливается проектом или планом горных работ. При наличии железно-
дорожных путей или конвейеров расстояние от нижней бровки отвала
до оси железнодорожного пути или оси конвейера должно быть не ме-
нее 4 м».
Величину безопасного зазора между кузовом экскаватора и нижней
бровкой разрабатываемого уступа обычно принимают равной 0,4—0,6 м,
ширину предохранительной бермы между ходовой частью экскаватора и
призмой возможного обрушения — 1,5—3 м.
333
Высоту уступов, разрабатываемых погрузчиками, определяют,
исходя из их параметров в соответствии с требованиями ЕПБ,
Ширина рабочей площадки в соответствии с ЕПБ и с учетом ее
назначения определяется расчетом по нормам технологического проек-
тирования.
Ее проектируют по условиям эффективного использования оборудо-
вания при безопасном размещении основных горных машин и транспорт-
ных коммуникаций, вспомогательного транспорта и оборудования (сило-
вые и осветительные линии и др.), она включает в себя резервную полосу
для снижения зависимости разработки смежных уступов и полосу без-
опасности у верхней бровки уступа.
При использовании мёхлопат минимальная ширина рабочей пло-
щадки при разработке скальных и полускальных пород (рис. 5.16) скла-
дывается из ширины развала взорванной породы В (в мягких породах —
ширины экскаваторной заходки Л), транспортной полосы /7Т, гарантийных
расстояний от транспортной полосы до нижней бровки развала С и до
резервной бермы безопасности z, самой полосы безопасности Z:
Шр п — В + Пх + С + z + Z.
При разработке мягких пород вместо величины В в выражении фи-
гурирует величина заходки А.
В крепких породах ширину заходки А (табл. 5.20) после взрыва при-
нимают максимально возможной, обеспечивающей наименьшее число
передвижек железнодорожных путей, А = (1,5 -5- 1,7) R4 .
При разработке мягких пород без применения взрывных работ
А ~ 1,5 у.
При перевалке породы мехлопатой в выработанное пространство ши-
рина вскрышной заходки Ав определяется величинами L и I и местом раз-
мещения транспортных коммуникаций.
Максимальная ширина заходки Лтах = 1,7 /?чу (рис. 5.17, а), когда
транспортные коммуникации расположены на почве залежи и величина
' L не лимитирована (L > Z + г + 0,7 /?чу). При L = /П1|П ширина заходки
Рис. 5.16. Схема к определению шири-
ны рабочей площадки
Таблица 5.20
Ширина экскаваторной заходки
(по данным института «Гипроруда»)
Экскаватор	Радиус черпания на уровне сто- яния R4 у, м	Ширина экскаваторной заходки (1,5-1,7)Яч.у, м
ЭКГ-5	9	14,1-17
ЭКГ-8И	12,2	18-21,6
ЭКГ-4У	14,5	21-25,2
ЭКГ-12,5	14,8	22,2-26,6
ЭКГ-6,ЗУ	21,4	30-36
334
Рис. 5.17. Схемы к определению ширины вскрышной заходки при перевалке породы
мсхпопатой в выработанное пространство:
///|М1 mill, ///.,,, Illak — ширина рабочей площадки соответственно нормальная, мини-
мальная, максимальная
А - 0,5 Сх + /?,|у. При расположении транспортных коммуникаций на
кровле пласта ширина бермы между добычным и вскрышным уступами
(рис. 5.17, б)
/6 > /7Т + Z + г,
где /7Т = 2,5 v 22 м в зависимости от вида транспорта, числа полос и
типа пород. В этом случае при L = /IIlin возможная ширина заходки
А = у + 0,5 Сх — Пг
В случае, когда вскрышная мехлопата после отработки заходки воз-
вращается к началу фронта работ холостым ходом по кровле полезного
ископаемого, ширина бермы /6 > Z + г + Сх. Так как /П11П = 0,5 Сх, мини-
мальная ширина вскрышной заходки (рис. 5.17, в)
Anin — А5 Qx + Oiin = Ох-
Ширина развала взорванных пород зависит от свойств пород в мас-
сиве, высоты уступа, величины зарядов, их расположения и ориентировки
относительно откоса уступа, порядка взрывания.
Высоту и ширину развала породы при однорядном взрывании нор-
мальных скважинных зарядов можно принимать по табл. 5.21 [обычно
йр.о = (0,5 ч- 0,8) Л].
335
При простой перевалке взорванных пород ширина развала не должна
превышать допустимой ширины экскаваторной заходки (В < 1,7/?чу),
что можно обеспечить только при взрывании полускальных пород.
Таким образом, при однорядном взрывании подбор ширины и высоты
развала осуществляют изменением удельного расхода ВВ, линии сопро-
тивления по подошве и длины заряда в скважине, значения которых оп-
ределяют в зависимости от взрываемости пород в массиве и требуемой
кусковатости взорванных пород. Высота развала при многорядном взры-
вании без подпорной стенки не превышает высоты уступа: йрм =
= (0,6 4- 1) h. При увеличении числа рядов скважины высота развала в
средней и тыльной его частях превышает высоту уступа на 5—30%, а
при взрывании в зажатой среде — на 15—40%.
Высоту развала можно регулировать также изменением направления
(очередности) короткозамедленного взрывания и интервала замедления
между зарядами или группами зарядов.
Ширина заходки драглайна определяется технологической схемой
разработки. Основной тип забоя драглайна — торцевой. Минимальная
ширина заходки равна половине ширины хода драглайна: Amin = 0,5 Сх.
Максимальная ширина заходки (см. рис. 5.15, а) определяется по вы-
ражению
ЛП1ах = R4 (sin со । + sin со2),
где со 1 и со2 — углы поворота экскаватора при черпании, не превышаю-
щие каждый 30—45°.
Обычно СО] = 0, общий угол поворота драглайна для разгрузки со-
ставляет 45—90°. В этом случае А = R4 sin со. Ширина заходки составляет
для драглайнов: ЭШ-4/40М и ЭШ-5/45 — 23 м; ЭШ-6/60 — 29 м;
ЭШ-10/70А — 33 м; ЭШ-14/75 — 36 м, ЭШ-20/90 — 42 м.
Драглайны можно применять для непосредственной погрузки породы
в транспортные средства (рис. 5.18, а), отсыпки породы в насыпь и по-
следующей ее.отгрузки мехлопатами (рис. 5.18, б), а также для отгрузки
породы через бункеры-перегружатели (рис. 5.18, в).
Таблица 5.21
Ориентировочные значения высоты hpo и ширины развала Во при однорядном
взрывании пород
ftpо (В долях высоты уступа й)	Во (в долях линии сопротивления по подошве) при коэффициенте разрыхления взорванной породы			
	1,3	1,4	1,5	1,6
0,5	5,2	5,5	6	6,4
0,55	4,7	5,1	5,4	5,8
0,6	4,3	4,7	5	5,3
0,65	4	4,3	4,6	4,9
0,7	3,7	4	4,3	4,6
0,75	3,5	3,8	4	4
0,8	3,2	3,5	3,7	4
336
Рис. 5.18. Схемы выемки и
погрузки породы драглайна-
ми в транспортные средства:
I. 2, 3, 4 — соответственно
оси драглайна, транспортных
средств, насыпи и перегружа-
теля; Z.| и Z.2 — радиусы раз-
грузки экскаватора
При применении промежуточных бункеров-питателей с консольными
конвейерами и отдельных конвейерных перегружателей панели можно
отрабатывать одной или несколькими нормальными или широкими сквоз-
ными продольными заходками, сквозными поперечными заходками или
тупиковыми продольными широкими заходками. При работе нижним чер-
панием забойные конвейеры и промежуточные перегружатели могут быть
установлены как на верхней, так и на нижней площадках уступа.
При разработке подводных забоев песчаных и песчано-гравийных
пород следует учитывать уменьшение угла откоса забоя а., и его возмож-
ной высоты.
22—1448
337
Ниже приведены значения рациональной ширины заходки, м, при ус-
ложненной схеме экскавации и минимальном объеме переэкскавации для
различных моделей экскаваторов (поданным Центрогипрошахта).
ЭШ5; ЭШ6.45.................................................... 15
ЭШ8.60; ЭШ 10.70............................................... 20
ЭШ 15.90; ЭШ-20.90 ............................................ 32
ЭШ4.75....................................................... 30,5
ЭШ20.100 ...................................................... 41
ЭШ40.85 ....................................................... 36
ЭШ 100.100 .................................................... 51
Рекомендации по ширине заходки экскаваторов по данным НИИОГР
приведены в табл. 5.22.
Ширину транспортной полосы П., принимают в зависимости от вида
транспорта и размеров подвижного состава.
При одном забойном пути (короткий фронт работ, один экскаватор
на уступе) Лт = 3, при двух путях на уступе Лт = 7,5 ч- 15 м в зависимости
от принимаемой ширины междупутья. Минимальный размер междупутья
4,5 м. Для сокращения числа циклов переукладки забойных путей ширину
междупутья часто принимают равной ширине экскаваторной заходки.
Ширина рабочей площадки при железнодорожном транспорте.
В соответствии с Типовыми технологическими схемами ведения горных
работ на угольных разрезах ширину рабочей площадки Я/рп уступа, м,
рассчитывают по следующим выражениям:
при разработке мягких пород без буровзрывных работ (рис. 5.19, а)
Шрп = А + С2 + М + С1+Пэ + П1 + Z;
при взрывании пород с подпорной стенкой (рис. 5.19, б)
Д/р п = Вп с + Д + С2 + /И + С|+ П3 + Пр,
при взрывании пород без подпорной стенки (рис. 5.19, в)
Шрп = А + АВ + С2 + М + С, + Л, + Л] + Z,
где А — ширина заходки по целику, м; С2 — расстояние от оси желез-
нодорожного пути до нижней бровки уступа или развала, м; М — рас-
Таблица 5.22
Ширина вскрышной заходки из условия рационального использования вместимости
отвала и лучшей организации добычных работ
Экскаватор	Максимальный радиус черпания R4 тах, м	Ширина заходки А, м	Жпих
ЭВГ—35.65	65	30-40	0,48-0,65
ЭШ 10.70	66,5	30-40	0,45-0,6
ЭШ 15.90	83	40-50	0,42-0,6
ЭШ20.100	95	40-50	0,42-0,6
ЭШ40.85	82	40-50	0,49-0,61
ЭШ100.100	95	40-50	0,42-0,52
338
a
Рис. 5.19. Схемы к расчету ширины рабочей площадки при железнодорожном транс-
порте
стояние между осями железнодорожных путей, м; Ci — расстояние от
оси железнодорожного пути до полосы для размещения дополнительного
оборудования, м; П., — ширина полосы для размещения устройств
электроснабжения, м; П\ — ширина полосы для размещения дополни-
тельного оборудования и проезда вспомогательного транспорта, м; Z —
ширина полосы безопасности (призмы возможного обрушения), м;
Впс — ширина подпорной стенки, м; АД — приращение ширины развала
горной массы, м,
ДВ = В~Л,
где В — ширина развала горной массы после взрыва, м.
Типовые размеры элементов рабочих площадок при использовании
железнодорожного транспорта и различных экскаваторов приведены в
табл. 5.23.
22*
339
Таблица 5.23
Типовые размеры элементов рабочих площадок при железнодорожном транспорте
(но данным НИИОГР)
Элемент рабочей площадки	Экскаватор		
	ЭКГ-5А, ЭКГ-4,6, ЭКГ-8И	ЭКГ-8И, ЭКГ-6,ЗУс	ЭКГ-12,5, ЭКГ-15, ЭКГ-8У
Минимальное расстояние от оси железнодорожного	3,5	5	6
пути до нижней бровки уступа или развала, м Расстояние между осями железнодорожных путей, м	4,5»	4,5	4,5
	7	8	8
Расстояние от оси железнодорожного пути до поло- сы дополнительного оборудования, м	2,5	2,5	2,5
Ширина полосы для размещения дополнительного оборудования,м	6	6	6
* В числителе — при применении электровозной и дизель-электрической тяги, в зна-
менателе—при применении контактных электровозов.
Фактическая ширина рабочей площадки может отличаться от расчет-
ной. При ее увеличении создаются благоприятные условия для работы
горного и транспортного оборудования.
Ширина призмы возможного обрушения (ширина полосы без-
опасности) Z, м, определяется по выражению
Z = й (ctg <ху - ctg а),
где ау — угол устойчивого откоса уступа (ау = 35 4 75°); а — угол
откоса рабочего уступа (а = 45 4 85°).
Ширина призмы возможного обрушения уступа, м, при отсутствии
поверхностей ослабления может быть определена в зависимости от угла
откоса и прочности пород по формуле
2/г [ 1 -ctg a tg - 2//9о
Лг. х (а + Ф'1
ctg(45 -2) + tgr2 ]
где <р — угол внутреннего трения породы, градус; /У90 — высота верти-
2С о
кальной трещины отрыва, м, й/90 =— tg(45° + ^); С — сцепление по-
роды, Па; у — объемный вес породы, Н/м3.
В зависимости от структуры массива горных пород величина Z со-
ставляет (по Г.Л. Фисенко):
•	(0,1 -ь 0,2) h — при падении поверхностей ослабления в сторону
массива (рис. 5.20, а);
•	(0,25 4 0,3) h — при крутом и наклонном падении поверхностей
ослабления в сторону выработанного пространства (рис. 5.20, б);
340
Рис. 5.20. Схемы к определению ширины призмы возможного обрушения пород уступа
•	(0,3 0,4) h — при горизонтальном залегании или пологом падении
поверхностей ослабления в сторону выработанного пространства (рис.
5.20, в).
Часто ширину полосы безопасности принимают равной (0,4 -ь 0,5) Л
и используют эту полосу для установки опор контактной сети и для других
целей.
Ширину призмы возможного обрушения можно ориентировочно при-
нимать в соответствии с данными табл. 5.24.
Минимальная ширина рабочих площадок при разработке мягких
пород мехлопатами с ковшами вместимостью 4—5 и 8 м:! составляет со-
ответственно 25—30 и 29—33 м, а при разработке скальных пород 37—50
и 45—60 м. При наличии резервной зоны ширина рабочей площадки до-
ходит до 60—75 м.
Ширина рабочей площадки при автомобильном транспорте за-
висит от параметров применяемого выемочно-погрузочного оборудова-
ния, автосамосвалов и схем их установки под погрузку. В Центрогипро-
шахте для определения ширины рабочей площадки Шрп, м, предложены
следующие формулы:
•	при погрузке мягких пород механической лопатой в автосамосвалы
(рис. 5.21, а, табл. 5.25)
ZZ/p п — А + с% + Л4 + /71 + с ] + Z*
•	при петлевом развороте автосамосвалов должно выполняться ус-
ловие
Ш-щ-с^ 2/?р;
Таблица 5.24
Ширина призмы возможного обрушения
Показатель трудности разрушения пород /7р	“у градус	Ct» градус	Z, м, при Л, м				
			10	12	15	20	40
1-2	35	45	4	5	6	8,5	17
3-6	60	70	3	3	3,5	4,5	—
7-12	65	75	3	3	3	4	—
13-25	75	85	3	3	3	4	—
341
Рис. 5.21. Схемы к расчетам ширины рабочей площадки при автомобильном транс-
порте:
1 — оси дорог; 2 — оси экскаваторов
•	при погрузке взорванных пород в автосамосвалы (рис. 5.21, б, см.
табл. 5.25)
ZZ/p п — Z? + Cg + Al + Z7| + Cj + Z;
•	при отгрузке горной массы из развала в две заходки и петлевом
развороте автосамосвалов должно выполняться условие
ZZZ - ct - с2 - В/2 > 2Rp,
Таблица 5.25
Размеры элементов рабочих площадок при автотранспорте
(поданным Центрогипрошахта), м
Экскаватор	с2	М		С|
ЭКГ-5А; ЭКГ-4,6Б; ЭКГ-8И	3	4,5-5	3	3
ЭКГ-8И; ЭКГ-6,ЗУс; ЭГ-12	3-4	5	3	3-3,5
ЭКГ-12,5; ЭКГ-15; ЭКГ-8Ус; ЭКГ-ЮУс; ЭКГ-20	3,5-4	6-6,5	3	3,5-4,5
342
где А — ширина заходки экскаватора, м; с2 — расстояние от оси дороги
до нижней бровки уступа или развала, м; М — расстояние между осями
движения на двухполосной автодороге, м; П\ — полоса для размещения
дополнительного оборудования, м; ct — расстояние между полосой для
размещения дополнительного оборудования и полосой безопасности, м;
Z — полоса безопасности, м; /?() — радиус разворота автосамосвала, м;
В — ширина развала горной массы после взрыва, м.
При разработке уступа панелями (полосами породного массива вдоль
фронта горных работ уступа, отработка которых характеризуется одним
положением транспортных коммуникаций, расположенных вдоль фронта)
ширину блока панели (части панели, разрабатываемой одной выемоч-
ной машиной) выбирают в завнсимостн от технологии разработки уступа,
параметров применяемого оборудования и схем установки автосамосва-
лов под погрузку. При разработке мягких пород рациональная ширина
блока панели (заходки) находится в пределах (0,7 4- 1) Д,|у.
При разработке скальных и полускальных пород с применением
взрывных работ ширина блока панели зависит от возможной ширины
развала взорванных пород и условий движения автосамосвалов. При
сквозном движении автомашин целесообразна ширина блока панели,
равная двум-трем экскаваторным заходкам.
При маятниковом движении автомашин в пределах фронта уступа це-
лесообразно предусматривать ведение выемочно-погрузочных работ ши-
рокими заходками (на полную ширину развала), что позволяет легко со-
здавать маневровые площадки необходимой ширины (20—25 м) и обес-
печивать кольцевой подъезд автосамосвалов к экскаватору или их спа-
ренную установку.
Ширину блоков панелей часто проектируют в зависимости от поло-
жения разрабатываемого уступа по глубине карьера, взрываемости гор-
ных пород, сложности разрабатываемых залежей, требуемой скорости
подвигания фронта горных работ. На верхних горизонтах (преимущест-
венно вскрышных) для увеличения скорости движения фронта уступа в
легко- и средневзрываемых породах применяют широкие блоки (4—6 ря-
дов скважин). На нижних горизонтах (глубина 100—150 м и более) стес-
ненность рабочего пространства вынуждает ограничить ширину блока
панели двумя-тремя рядами скважинных зарядов. При разработке слож-
ноструктурных залежей, когда применяют как торцевые, так и фронталь-
ные экскаваторные забои, ширину блоков часто устанавливают по усло-
виям раздельного взрывания полезного ископаемого и пустых пород,
уменьшения степени разубоживания полезного ископаемого. Для полу-
чения небольшой скорости подвигания фронта работ ширину рабочей пло-
щадки уменьшают, а следовательно, ограничивают и ширину блоков па-
нелей, что позволяет сократить переходящие объемы вскрышных работ.
Минимальную ширину рабочих площадок рассчитывают по приведен-
ным ранее формулам. В мягких породах она составляет 25—30 м, а в
скальных — 40—60 м в зависимости от физико-механических свойств
разрабатываемых горных пород в массиве и схемы подачи автосамосва-
343
лов под погрузку. Расчетная ширина рабочей площадки, как и при же-
лезнодорожном транспорте, включает полосу для размещения ЛЭП и
резервного блока панели и устанавливается с учетом увеличения ширины
взрываемого блока при многорядном короткозамедленном взрывании.
В скальных- породах она составляет 75—80 м и более.
Ширина рабочей площадки одноковшовых карьерных погрузчи-
ков (по К.Н.Трубецкому) при использовании их в качестве основного
выемочно-погрузочного оборудования во многом зависит от схемы ра-
боты, длины погрузчика, угла установки автосамосвала к забою, его ши-
рины, ширины развала породу.
Для обеспечения минимальной продолжительности погрузки авто-
самосвала целесообразно предусматривать его установку под углом 10—
20° к фронту забоя.
Минимальная ширина рабочей площадки погрузчика, м:
при установке автосамосвала под углом 10—60° к забою и частичном
развороте погрузчика (рис. 5.22, а)
В,. = 0,8 1„ + L sin а„ + Ья cos ая + z,
|'*11	' II а	л л	а ’
где 1П и 1Я — габаритная длина погрузчика и автосамосвала, м; Ья —
ширина автосамосвала, м; аа — угол установки автосамосвала к забою,
градус; z — минимально допустимое расстояние между нижней бровкой
развала горной породы и автосамосвалом (погрузчиком), z = 0,4+0,6 м;
при установке автосамосвала перпендикулярно к забою на расстояние
4—6 м от его нижней бровки (рис. 5.22, б)
Bl,.n = ln + ba + Z-
Минимальную ширину, м, рабочей площадки уступа при работе по-
грузчика поперечными заходками определяют из условия свободного раз-
мещения его при наибольшей ширине развала взорванной породы, она
может быть установлена по следующей формуле:
Шр„ = В+ 1,35/,, + Z',
где В — ширина развала взорванной горной породы, м; Z' — ширина
полосы безопасности, устанавливаемая по величине возможной призмы
обрушения.
Схему погрузки автосамосвалов проектируют таким образом, чтобы
обеспечить наименьшее расстояние перемещения погрузчика от забоя к
автосамосвалу, которое определяется длиной и радиусом поворота по-
грузчика, углом установки автосамосвала к забою и его длиной.
Для разработки развала взорванных пород может быть предусмотрена
совместная работа на уступе погрузчика (для отработки первой заходки
поперечными забоями-площадками) и экскаватора (для отработки второй
заходки продольными забоями) с ковшами примерно одинаковой вмес-
тимости.
При выемке взорванной породы целесообразно принимать ширину
заходки такой, чтобы в ее пределах можно было осуществлять разворот
344
Рис. 5.22. Схемы к определению минимальной ширины рабочей площадки погрузчика
Врп и уступа ZZ/p п при установке автосамосвала под углом аа к фронту забоя (а) и
перпендикулярно к фронту забоя на расстоянии 4—6 м от его нижней бровки (б)
автосамосвалов. При повороте автосамосвалов сбоку от погрузчиков
(и развала)
ZZ/p п — В + С + 2R3 + Ья + z,
где С — расстояние между развалом и транспортной полосой, м; /?а —
радиус поворота автосамосвала, м; Ья — ширина кузова автосамосвала, м;
z — расстояние между верхней бровкой уступа и транспортной полосой, м.
При тупиковых заходках и развороте автомашин сзади погрузчика в
пределах развала минимальная ширина рабочей площадки
111 v.n =	+ С + Ь.А + г.
Ориентировочно минимальную ширину рабочей площадки можно при-
нять равной 25—30 м при использовании погрузчиков в качестве вы-
емочно-погрузочного оборудования и 22—25 м при использовании их в
качестве выемочно-транспортно-погрузочного оборудования.
Нормальная ширина рабочей площадки при разработке уступа
роторными экскаваторами и использовании конвейерного транс-
порта (рис. 5.23) может быть определена по выражению
^p.nii = ^i + %i+ 3z + ZZZnc + Z7a + Z;+I + Д+|,
где Ah Ai + l — ширина заходки на i-м и (i +1)-м уступах; Z, — шири-
на резервной полосы безопасности в зоне возможного обрушения i-ro
уступа, Z, ~ 0,3 ftf; Z/+( — ширина призмы возможного обрушения
345
Рис. 5.23. Схема к определению ширины рабочей площадки при работе роторного экс-
каватора и конвейерного транспорта
(i +1 )-го уступа; Шпс — ширина приводной станции забойного конвейе-
ра (для конвейеров с производительностью Q = 5000 м3/ч Шп с = 12,6 м
иприф= 1500 м3/ч ZZ/n с = 7,1 м);/7а— ширина автодороги для доставки
запасных частей и других материалов, м (/7а ~ 4 м); z — зазор между
конвейерной линией и автодорогой и резервная берма безопасности
между автодорогой и призмой возможного обрушения, а также между
конвейерной линией и полосой безопасности в зоне возможного обру-
шения i-го уступа (z = 1 м).
Резервную заходку на нижележащем уступе вводят для исключения
жесткой связи между работами на смежных уступах; без нее невозможна
врезка в новую заходку на нижнем уступе без переукладки конвейера на
верхнем уступе.
При сезонном ведении вскрышных работ ширина рабочей площадки
добычных уступов увеличивается на величину полосы вскрытых запасов.
Ширину заходки роторного экскаватора принимают, исходя из допус-
тимых углов поворота его стрелы в стороны откоса уступа и выработан-
ного пространства с учетом минимально допустимого горизонтального
угла подхода роторного колеса к забою.
Расчет ширины заходки роторного экскаватора осуществляют, исходя
из схемы отработки забоя (рис. 5.24), где h — высота уступа (высота
отрабатываемого уступа, замеренная от уровня стояния роторного экс-
каватора); h„ — паспортное значение высоты уступа; Нн — глубина
нижнего черпания (глубина отрабатываемого уступа, замеренная от уров-
ня стояния роторного экскаватора), м; — высота слоя (часть высоты
уступа, отрабатываемая за один проход роторного колеса при работе вер-
тикальными стружками, при нормальных условиях эксплуатации hu =
= (1 -г- 1,35) Rv, м; hn — высота верхнего слоя; <хj — угол откоса забоя
(угол наклона к горизонту касательной, проведенной к окружностям, об-
разованным роторным колесом при отработке верхнего и нижнего слоев,
замеренный в плоскости продольной оси экскаватора по ходу его дви-
жения в забое). По условиям кратковременной устойчивости в большин-
стве случаев может быть на 5—10% больше угла откоса уступа, градус;
а2 — угол откоса уступа — угол наклона прямой, соединяющей точки
образующей роторного колеса (эллипса или окружности) на уровне его
центров при отработке верхнего и нижнего слоев), градус; 6 — угол по-
346
ворота экскаватора в сторону уступа (угол поворота верхней части экс-
каватора в сторону уступа, замеренный от продольной оси его движения:
при отработке верхнего слоя — 6В, при отработке нижнего слоя — 6„),
градус; е — угол поворота экскаватора в сторону свободного простран-
ства (угол поворота верхней части экскаватора, замеренный от продоль-
ной оси движения экскаватора в сторону свободного пространства при
отработке нижнего слоя; в зависимости от свойств разрабатываемых
пород е не должен превышать 30—45”), градус; А — ширина заходки,
отрабатываемой за один проход роторного экскаватора вдоль фронта
работ, м; Dp(Rp) — диаметр (радиус) роторного колеса, замеренный по
кромкам ковшей, м; 7/к — высота оси качания стрелы ротора, замеренная
от уровня стояния экскаватора, м; е — эксцентриситет оси качания стре-
лы ротора (расстояние по горизонтали от оси поворота машины до точки
качания стрелы ротора), м; а0 — угол подхода роторного колеса к забою
(угол размещения оборудования — конструктивный параметр экскава-
тора, определяемый углом в плане между линией, проходящей через ось
поворота верхней части экскаватора и наиболее удаленную точку кромки
ковшей роторного колеса, и линией, соединяющей эту точку кромки
ковша с наиболее выступающей частью конструкции на оголовке стрелы
ротора), градус; р — угол наклона стрелы ротора (угол наклона к гори-
зонту оси стрелы ротора, соединяющей точку качания стрелы ротора и
центр роторного колеса: при отработке верхнего слоя — Рр при отра-
347

ботке нижнего слоя (нижнее черпание) — Р2; при отработке слоя на
уровне стояния экскаватора — Р3);
^стр Rp + е + /СТр cos Р[,
/?стр Rp	COS Р3,
где /стр — длина стрелы ротора от оси ее качания до центра роторного
колеса.
Угол откоса уступа определяют из выражения
tga2 =
=_____________________________h~hB_____________________________
sin6B л//2.,- (h- Нк - hB + /?,,)2 - /CTpcosP3 sin8„ + (/?,,+ e)(sin8B - sinS,,)’
Ограничения параметров:
6u>a0; /?</?„.
При работе горизонтальными стружками hB = 1,35/?р.
Наименьшее значение угла откоса уступа обеспечивается при 8В = 90°;
$н = “о- Лв= 1,35/?,,.
В зависимости от физико-механических характеристик разрабатыва-
емых пород можно принимать следующие ориентировочные значения
угла откоса уступа, градус:
Высота уступа, м .............. .........
Роторные экскаваторы:
с нормальным усилием копания . .	......
с повышенным усилием копания...........
5
72
72
10
65
65
20
58
63
30
49
54
40
42
46
50
38
40
С увеличением угла откоса уступа возрастает ширина заходки.
Ширина заходки
Л = /?с " (sin 8„ + sin е)
или
А = (/?р + е + /tTp sin Р3) (sin 8„ + sin е) .
Рис. 5.25. Схемы к определению ширины рабочих площадок при работе цепных экс-
каваторов:
а, б, в — при выемке фронтальным забоем соответственно нижним черпанием экскава-
тором на рельсовом ходу, нижним и верхним черпанием полноповоротным экскаватором
на гусеничном ходу при железнодорожном транспорте; г, д — при выемке торцевым забоем
нижним и верхним черпанием при железнодорожном транспорте; е — то же, при конвей-
ерном транспорте; 5, — расстояние между осью ходового устройства экскаватора и верх-
ней бровкой забоя, отрабатываемого нижним черпанием; — расстояние между опорами
ходового устройства экскаватора (конструктивный параметр); й3 — расстояние между
осью ходового устройства экскаватора и верхним строением забойных путей; Ь4 — рас-
стояние между осью ходового устройства экскаватора и нижней бровкой забоя отрабаты-
ваемого верхним черпанием; Ь5 — расстояние между осью перегрузочного устройства и
приводной станцией конвейера
349
Наибольшая возможная ширина заходки при заданных Л, а2 и 8„ — 90°:
й — Лв
Апах = 4т|> (cos Р| + cos p;j sin е) + (R + е) (1 + sin E) - --
tga2
При применении конвейеров для транспортирования взорван-
ных пород ширина рабочих площадок уступов во многом определяется
необходимостью предохранения забойных конвейеров от повреждений
при взрывании. Даже при применении взрывания скальных пород в за-
жатой среде безопасное расстояние от забойного конвейера до первого
ряда скважин составляет 70—90 м. Оно может быть достигнуто при при-
менении самоходных перегружателей.
При широких рабочих площадках (100—120 м) для уменьшения угла
наклона рабочего борта карьера следует предусматривать сокращение
числа транспортных горизонтов. Этого достигают увеличением высоты
уступов (до 25—30 м) при взрывании с подпорной стенкой и отработкой
развала двумя подуступами с расположением забойного конвейера на
подошве нижнего подуступа. При этом возможна отработка подуступов
одним экскаватором с погрузкой горной массы на конвейер или ее пере-
валка из верхнего подуступа на нижележащий транспортный горизонт,
где ее вместе с горной массой нижнего подуступа грузят на конвейер.
В первом случае необходим один экскаватор, во втором — 2—4. Шаг
передвижки забойного конвейера и ширина панели уступа при исполь-
зовании перегружателей может достигать 60 м и более.
Ширина рабочих площадок цепных экскаваторов определяется
суммой элементов, показанных на рис. 5.25. Ширину верхнего строения
забойных путей Гж принимают равной 5 м при одном пути и 9 м при двух
путях. Ширина автодороги Тя = 4 м. Расстояние от оси движения экс-
каватора до оси железнодорожного пути, м,
X = Z.p,cos<pp,,	(5.6)
где Lp ., — длина разгрузочной консоли экскаватора, м; <рр , — угол по-
ворота разгрузочной консоли, градус.
При работе торцевым забоем определенную по формуле (5.6) вели-
чину X необходимо проверить по условию обеспечения необходимых за-
зоров, ширины транспортных и предохранительных берм.
Ширина заходки и шаг передвижки подэкскаваторных путей при ра-
боте цепных экскаваторов фронтальным забоем и выемке породы оди-
ночными параллельными стружками
А = //sin а,
где / — толщина стружки, м.
При выемке веерными треугольными стружками с опусканием рамы
А =(1,25-ь 1,3)LI13,
где L,l3 — длина планирующего звена.
350
Если допустимо оставление гребней высотой Агр, то А = 2Arp ctg а.
Ширина заходки при торцевом забое определяется углом поворота экс-
каватора в сторону уступа при нижнем черпании и в сторону выработан-
ного пространства при верхнем черпании.
Контрольные вопросы
1.	Сущность подходов к определению угла наклона нерабочего борта карьера.
2.	Факторы, влияющие на устойчивость откосов уступов и борта карьера.
3.	Определение конструктивного угла наклона нерабочего борта карьера.
4.	Определение угла наклона рабочего борта карьера.
5.	Определение ширины рабочей площадки.
5.2.	ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КАРЬЕРА
Важнейшими базисными характеристиками карьера как объекта, опре-
деляющими уровень его экономических показателей, являются произ-
водственная мощность, производительность по полезному ископаемому,
производительность по вскрыше и производительность по горной массе.
Под производственной мощностью предприятия в общем случае по-
нимают максимально возможное количество продукции заданной номен-
клатуры, которое предприятие способно выпустить с соблюдением тех-
нологических норм производства, правил технической и экологической
безопасности. Подчеркнем, что это теоретически достижимый объем про-
дукции, который предприятие может выпустить в существующих горно-
производственных условиях на основе наиболее полного использования
средств производства, рационального режима работы, прогрессивной тех-
нологии и эффективной организации производства при соблюдении пра-
вил безопасности, технической эксплуатации, экологических ограниче-
ний и при условии, что вся выпускаемая продукция имеет сбыт на рынке.
При проектировании карьера устанавливают его проектную произво-
дительность по полезному ископаемому, вскрыше и горной массе.
Под проектной производительностью карьера по полезному иско-
паемому понимают установленный проектом постоянный на фиксиро-
ванный период времени (год, месяц, сутки) объем добычи полезных ис-
копаемых в тоннах или кубических метрах установленной номенклатуры
соответствующего качества, поставляемых потребителям с определенной
равномерностью (ритмичностью). Проектная производительность карье-
ра по полезному ископаемому должна обеспечивать экономически эф-
фективную разработку месторождения.
Производительность карьера по вскрыше — это объем (в м3)
вскрышных пород, который необходимо удалить для обеспечения произ-
водительности карьера по полезному ископаемому. В сумме, в одних и
тех же единицах измерения, эти показатели составляют производитель-
ность карьера по горной массе. Следует отметить, что в практике про-
ектирования горных предприятий, в технической литературе, термины
351
производственная мощность и производительность часто используют как
синонимы.
Фактическая производительность карьера может отличаться от про-
ектной из-за изменения спроса на минеральное сырье, цен, финансового
и технического положения предприятия и по другим причинам.
Основными факторами, определяющими производительность карье-
ра, являются:
•	горно-геологические условия разработки;
•	объем и ценность запасов месторождения;
•	максимально возможная скорость развития горных работ в глубину
и в плане;
•	срок отработки месторождения или эксплуатации карьера;
•	потребность в добываемом сырье;
•	эффективность производства;
•	размер и график инвестиций, условия финансово-хозяйственной де-
ятельности предприятия.
Горно-геологические условия разработки обусловливают жест-
кую взаимосвязь между производительностью карьера по полезному ис-
копаемому и вскрыше.
При разработке горизонтальных месторождений значения текущих
коэффициентов вскрыши в разные периоды достаточно стабильны и
близки к среднему. Поэтому соотношение между производительностью
карьера по добыче Qlt и вскрыше QB также практически постоянно и
выражается соотношением
Qb ~ Q» ^ср’
где КсР — средний коэффициент вскрыши.
При разработке наклонных и крутопадающих месторождений текущие
коэффициенты вскрыши значительно изменяются в течение всего перио-
да разработки. Поэтому производительность карьера по горной массе, а
по ней рассчитывают число единиц необходимого оборудования, мощ-
ность электроподстанций и т.д., в течение срока эксплуатации карьера
колеблется в значительных пределах. Исходя из условия обеспечения по-
стоянной производительности карьера по полезному ископаемому, его
производительность по вскрыше проектируют различной для различных
календарных периодов разработки карьера. Определение производитель-
ности карьера по вскрыше для различных периодов разработки и дли-
тельности этих периодов осуществляют при исследовании режима горных
работ и построении календарного графика разработки.
По объему и ценности запасов полезных ископаемых место-
рождения, вовлекаемых в разработку, годовую производительность ка-
рьера по полезному ископаемому устанавливают таким образом, чтобы
обеспечить деятельность предприятия в течение достаточно длительного
периода времени с целью более эффективного использования оборудо-
вания, строительства и амортизации производственных зданий и соору-
жений, социально-бытовой инфраструктуры. Вместе с тем мощность про-
352
ектируемого карьера должна в возможно большей степени удовлетворять
текущую потребность в полезном ископаемом, но с учетом общегосудар-
ственных интересов в будущем.
Ранее, исходя из предпосылки, что спрос на минеральное сырье по-
стоянно возрастает, предпочтение отдавали проектированию крупных ка-
рьеров на месторождениях с большими запасами, с близкой к макси-
мально возможной годовой производительностью. При этом срок отра-
ботки запасов принимали не менее периода амортизации основных про-
мышленно-производственных фондов предприятия — горного и транс-
портного оборудования, а также капитальных выработок, дорог, ЛЭП,
зданий и других сооружений.
Были также установлены соотношения между годовой производитель-
ностью карьеров и минимальным периодом эксплуатации (табл.
5.26), которые были регламентированы отраслевыми нормами техноло-
гического проектирования.
При пользовании данными табл. 5.26 подразумевается выполнение
условия
^6 I Т] __ гр у
71 1	~ ‘	‘ min>
Vk 1 - Р
где Z6 — балансовые запасы месторождения; QK — годовая производи-
тельность карьера, определенная с учетом потребности; г] и р — пре-
Таблица 5.26
Минимальный срок эксплуатации карьера с учетом периодов развития и затухания
горных работ
Годовая производитель- ность, мли т	Срок эксплуатации карьера, годы		
	Черная металлургия	Цветная металлургия	Угольная промышленность
0,1-0,5	Огнеупорные глины и формовочные пески 7-30				
2—7	Доломит, известняк 20-25	—	—
0,2-0,5	Марганцевая руда 5-10	—	—
0,5-1	20-25	—	—
1-1,5	25-35	—	—
1,5-3	30-35	—	—
До 1	Железная руда	Руды цветных металлов 10	Уголь
1-2	15-20	10-15	—
2-5	20-25	15-20	—
5-10	20-25	20-25	35-40
10-15	30-35	До 40	40-45
15-20	40	30-40	45-50
20-30	50	40-45	50-60
Более 30	Более 50	Не менее 50	Более 60
23 — 1448
353
дельно допустимые (нормируемые) коэффициенты соответственно потерь
и объемного разубоживания.
Если в состав горно-добывающего комплекса входит несколько ка-
рьеров с более коротким периодом эксплуатации, то срок эксплуатации
каждого из них не ограничивается. Однако общий срок службы карьеров
должен быть не менее указанного в табл. 5.26, а суммарную годовую
производительность (за вычетом времени на развитие и затухание горных
работ) целесообразно поддерживать постоянной.
С целью сокращения периода окупаемости капитальных вложений це-
лесообразно предусматривать достижение проектной производительнос-
ти по этапам (ввод мощности очередями). Мощность пусковой очереди,
зависящая от общей годовой производительности карьера, ввода в экс-
плуатацию крупных машин, очередей обогатительной фабрики, готов-
ности объектов приема продукции и других факторов, можно принимать
в соответствии со следующими рекомендациями:
Проектная производительность по полезному ископаемому
(для железорудных карьеров), млн т/год ....	....До 4 4—20 Более 20
Пусковая мощность, % от полной проектной	100	50	30
Рекомендовано также нормировать периоды освоения проектной про-
изводительности карьеров (табл. 5.27).
Если определенная годовая производительность удовлетворяет усло-
вию отработки запасов месторождения в период не менее периода амор-
тизации основных фондов, то, приняв эту производительность в качестве
заданной величины, следует провести анализ режима горных работ, по-
лучить календарный план и проверить его техническую реализуемость.
Для этого найденные по календарному плану значения системы разра-
ботки, такие как скорость понижения горных работ, скорость подвигания
фронтов уступов, число вскрышных и добычных забоев, мощность гру-
зопотоков, должны быть сопоставлены с их предельно допустимыми зна-
чениями, которые можно получить для намеченного варианта вскрытия,
системы разработки и технологии и механизации работ.
При этом предельно допустимые значения параметров выступают в
качестве ограничений, превышать которые, без изменения исходных дан-
ных, нельзя.
При проектировании часто пользуются понятием нормального срока
амортизации капитальных затрат, или нормального срока эксплуатации
Таблица 5.27
Нормативы и сроки освоения проектной производительности железорудных карьеров
Производитель- ность, млн т/год	Период освоения, мес	Объем добычи, % производственной мощности		
		1 год	2 год	3 год
До 5	9	85	100	
5-15	15	70	99	100
15-30	18	65	98	100
30	24	60	90	100
354
карьера, т.е. срока, в течение которого происходит полный износ основ-
ных производственных фондов предприятия. На основе этого понятия
годовая производительность, т/год, карьера по полезному ископаемому
Q = —
где ZH •— запасы полезного ископаемого, извлекаемые в контурах ка-
рьера, т; Т3 — нормальный срок эксплуатации карьера, принимают обыч-
но равным сроку обеспеченности запасами, годы.
Следует отметить, что обычно через 10—15 лет (иногда через 20—
30 лет) возникает необходимость проведения полной реконструкции
ранее построенных сооружений и замены оборудования. С учетом этого
нормальные сроки амортизации карьеров в 30—50 лет можно считать
преувеличенными, что при определении производительности карьера
может привести к искусственному снижению интенсивности разработки
месторождения. С учетом этого полагаться на показатели нормальных
сроков амортизации основных фондов при определении производитель-
ности и срока эксплуатации карьера нельзя. Эти параметры следует оп-
ределять на основе комплексного рассмотрения условий работы будущего
предприятия, наличия других источников сырья данного вида, текущей и
перспективной потребности в нем, а также с учетом других факторов.
Максимально возможная скорость развития горных работ
в глубину и в плане определяет возможную интенсивность разработки
месторождения.
За сопоставимый показатель интенсивности разработки может быть
принята среднемесячная величина вскрываемой площадки, м2/мес;
Л, — Л|).у ^ф’
где £фу — принятая средняя протяженность фронта работ уступа, м;
Цф — среднемесячная скорость подвигания фронта работ, м/мес.
Интенсивность разработки определяется горно-геологическими усло-
виями месторождения, физико-механическими свойствами разрабатыва-
емых пород, которые в основном обусловливают применение тех или
иных систем и технологий разработки и технических средств. При этом
отсутствует ограничение по числу единиц используемого оборудования,
т.е. оно может быть максимально возможным.
В этих условиях определяют теоретический — верхний технически
достижимый предел производительности карьера. Очевидно, что такая
производительность наверняка потребует излишне больших капитало-
вложений, не увязана с запасами месторождения, потребностью в сырье,
возможностями потребителей продукции, региональными интересами,
т.е. является экономически неэффективной.
Возможная интенсивность развития горных работ для применяемых
систем, технологий разработки и технических средств при разработке на-
клонных и крутопадающих залежей характеризуется скоростью пониже-
23*	355
ния горных работ, а при разработке горизонтальных — скоростью под-
вигания фронта работ.
Скорость понижения горных работ при разработке наклонных и кру-
тых залежей, необходимую для обеспечения годовой производительнос-
ти карьера QK, определяют погоризонтно (высота горизонта равна вы-
соте уступа) или поэтапно (высота этапа кратна высоте уступа), через
запасы полезного ископаемого горизонта (этапа) Z и высоту уступа
(этапа) h:
vn = Q
h I -р
KZ 1 -Л
Максимально возможную скорость понижения горных работ (для при-
нимаемых главного направления развития работ, способа вскрытия, сис-
темы разработки, комплектов оборудования, структур механизации, а
также технологии работ), необходимую для обеспечения производствен-
ной мощности карьера, определяют расчетным путем или принимают по
данным практики ведения работ в аналогичных условиях.
Скорость понижения горных работ должна соответствовать скоростям
движения вышележащих уступов, позволяя создавать на них рабочие
площадки не менее минимальной ширины.
Максимальная скорость понижения горных работ определяется ми-
нимально возможным временем, необходимым для подготовки нового го-
ризонта в конкретных горно-технических условиях. При этом в подго-
товительные включают только те работы, которые являются обязатель-
ными в соответствии с ЕПБ п правилами технической эксплуатации.
Минимально необходимый
объем работ по подготовке но-
вого горизонта включает (рис.
5.26) проведение въездной
траншеи объемом Ц, и разрез-
ной траншеи объемом Ц,т, а
также выемку объема 1/0 (для
подготовки нового горизон-
та, обеспечивающего возмож-
ность в соответствии с прави-
лами техники безопасности
проведения разрезной траншеи
на следующем нижнем гори-
зонте). Расстояние, на которое
должен переместиться борт
разрезной траншеи, определя-
ется шириной рабочей пло-
Рис. 5.26. Схема развития горных работ при
подготовке нового горизонта:
а — начальная стадия; б — конечная стадия
щадки.
При последовательном вы-
полнении этих работ одним
356
экскаватором производительностью Q., продолжительность подготовки
горизонта, мес,
где — производительность экскаватора, м3/мес.
Для сокращения продолжительности подготовки горизонта использу-
ют несколько экскаваторов, совмещая их работу таким образом, чтобы
обеспечить выполнение требований правил безопасности.
В частности, согласно ЕПБ, расстояние по горизонтали между рабо-
чими местами или механизмами, расположенными на двух смежных по
вертикали уступах, должно составлять не менее полутора максимальных
радиусов черпания при экскаваторной разработке. При использовании
взаимосвязанных в работе механизмов расстояние между ними по гори-
зонтали определяется проектом.
Работы при этом выполняют в следующей последовательности. Про-
водят въездную траншею. После этого и проведения разрезной траншеи
на длину около 200 м в работу вводят второй экскаватор, который на-
чинает работы по разносу борта разрезной траншеи (рис. 5.27). В ре-
зультате этого продолжительность подготовки нового горизонта сокра-
щается.
Проф. А.И. Арсентьевым предложена формула для приближенного
определения продолжительности подготовки нового горизонта, мес,
. Ц) l6+lb+l0+lt
" Q-, v
где Vo — объем работ по расширению разрезной траншеи на вышеле-
жащем уступе, обеспечивающем возможность подготовки нижнего усту-
па, м3; N., — число экскаваторов, занятых на расширении разрезной
траншеи; Q., — производительность экскаватора на подготовке нового
горизонта, м3/мес; L6 — длина экскаваторного блока, м, при примене-
нии автомобильного транспорта длина блока может быть принята в диа-
пазоне 300—400 м; при разработке мощных залежей с большими раз-
мерами в плане с целью сокращения длины блоков возможно примене-
ние поперечных заходок экскаватора; Llt — длина выездной траншеи, м;
L(} = 10 -8- 150 — допустимое минимальное расстояние между соседними
экскаваторными блоками на уступе, м; LT — минимальная длина тупика
(5.7)
Рис. 5.27. Схема ускоренного развития горных работ при подготовке нового горизонта:
/ — экскаваторы
357
траншеи, при которой можно начинать проведение ее вторым забоем в
обратном направлении при вскрытии карьера тупиковыми съездами, м;
v —скорость проведения траншеи, м/мес. При определении скорости
проведения траншеи необходимо учитывать снижение производительнос-
ти экскаватора, которое составляет 20—30%.
Из формулы (5.7) следует, что продолжительность подготовки нового
горизонта может быть уменьшена, а скорость понижения горных
работ — увеличена путем уменьшения объема разрезной траншеи и
длины экскаваторного блока.
В случае двустороннего развития горных работ требуется разнос обоих
бортов разрезной траншеи, что при ограниченном числе экскаваторов
приведет к увеличению времени подготовки нового горизонта.
Результаты расчетов по приведенным формулам являются прибли-
женными. Более точно время подготовки нового горизонта и возможную
скорость понижения горных работ следует рассчитывать, исходя из кон-
кретных горно-технических условий, размещения залежей и вскрываю-
щих выработок, организации горно-подготовительных работ, порядка
ввода в работу и производительности каждого экскаватора.
Максимальная скорость понижения горных работ иц тах =
С целью обеспечения годовой производительности необходимо вы-
полнять условие у(| < vlt |пах.
Практически v |11ах при погрузке в железнодорожный транспорт со-
ставляет 10—12 м/год, при погрузке в автомобильный транспорт — 20—
30 м/год и только в отдельных случаях достигает 40—50 м/год.
Скорости подвигания фронта в сторону лежачего и висячего боков
залежи в зависимости от скорости понижения и, соответственно, от про-
изводительности карьера следующие:
в сторону лежачего бока залежи
в сторону висячего бока залежи
г’ф.в = (ctg aB + ctgan),
где ал и ав •— углы наклона борта карьера со стороны лежачего и ви-
сячего боков залежи; аГ1 — угол направления понижения горных работ,
часто совпадающий с углом падения залежи.
Годовые объемы полезного ископаемого и вскрышных пород (рис.
5.28):
~ ^А|.Л ^'ф.Л ^ф.И.Л "* ^4|.В ^ф.и ^ф.И.В’
^В — ^Аз.Л ^ф.Л ^'ф.в.л "* Мз.в ^ф.в ^'ф.В.В’
где Нн л и Нив — вертикальные проекции рабочей зоны карьера со сто-
роны лежачего и висячего боков залежи по полезному ископаемому; Нв л
358
Рис. 5.28. Схема к расчету числа уступов и объемов горных работ
и Нв в — то же, по вскрыше; Лф и л и £фив — длина фронта карьера со
стороны лежачего и висячего боков залежи по полезному ископаемому;
Ц.в.л> ^-ф-в.в — то же, по вскрыше.
Число экскаваторов с годовой производительностью по выемке по-
лезного ископаемого Q„ и вскрыши QB
Nu = Vk/Qh и Nb=Vb/Qb.
По горно-техническим условиям максимальное число экскаваторов
определяется через минимальную длину фронта на одну машину £min и
суммарную длину активного фронта по добычным и вскрышным работам
(за исключением фронта под целиками, съездами и др.):
Ля	пв
шах ~ 52 ^'Ф ч ,nin И NB niax —	в ,/Z-B mjn,
I	1
где пи, пв — число уступов соответственно по полезному ископаемому
и вскрыше.
Число уступов по полезному ископаемому:
со стороны висячего бока
„	"и.в
”и'в ^p.n(tgaB + ctga)’
со стороны лежачего бока
Ч,.л
^p.nOg^n + ctga)'
Число уступов по вскрыше:
со стороны висячего бока
^p.n(tgaB + ctg«)’
со стороны лежачего бока
"в.л

^.nCg^ + ctga)'
359
Тогда условия обеспечения производительности по полезному иско-
паемому и по вскрыше следующие:
N < N и N < N
1 * и 7 и max п 1 *в 1 v в max-
Максимальные годовые объемы по горно-техническим условиям:
Ципах — тих и Кипах — max Qw
Обеспечению годовой производительности соответствуют неравенства
V < V и V < V
* и и max 1 в в max
При выполнении неравенств будут достигнуты необходимые скорости
подвигания фронта горных работ на горизонтах, определенные через го-
довую производительность:
^'ф.л ^ф.л шах ^ф.в ^ф.в max’
При разработке горизонтальных залежей скорость подвигания фронта
горных работ при транспортных, транспортно-отвальных схемах и пере-
валке вскрышных пород определяют, исходя из заданной годовой произ-
водительности QK, мощности залежи полезного ископаемого М и длины
фронта £ф:
Q. 1 - р
и*~мьф !-<
Годовые объемы вскрышных пород, разработка которых обеспечит
годовую производительность,
^=«ф^^ф=<?к^Тт^.
где К,, — коэффициент вскрыши.
В случае использования технологических схем разработки вскрышных
пород экскаваторно-автомобильными, экскаваторно-железнодорожны-
ми или экскаваторно-конвейерными комплексами технологические огра-
ничения, аналогичные ограничениям при разработке крутых залежей,
следующие:
N С N v С N О щ, С v а.
/V \ 'vmax> и '¥п>ах чг, ф ифтаХ’
При транспортно-отвальных схемах с использованием консольных от-
валообразователей и схемах с перевалкой вскрышных пород карьерное
поле обычно делят на участки, на каждом из которых работает одна круп-
ная машина или комплекс машин. Как правило, такой комплекс является
вскрышным, для его эксплуатации определяют максимальную мощность
вскрыши, отрабатываемую с перемещением пород во внутренний отвал
Нк, и годовую производительность Q. Эти параметры определяют ско-
рость подвигания фронта работ omax = Q/(L^ Н„) и соответственно про-
изводительность участка по полезному ископаемому <?у = оП)ах h Ьф.
360
При использовании высокопроизводительного оборудования скорость
подвигания фронта составляет 100—150—200 м/год.
Периоды времени для организации разработки пород в следующей за-
ходке (простои или перегоны машин, перемещение транспортных комму-
никаций, врезка в заходку и др.), соизмеримые с продолжительностью от-
работки заходки, не позволяют увеличить скорость подвигания фронта гор-
ных работ пропорционально сменной производительности экскаваторов.
Скорость подвигания фронта работ и скорость углубки карьера могут
быть увеличены путем изменения технологии разработки, числа и мощ-
ности применяемых машин. При обосновании производительности ка-
рьера должна постоянно находиться в поле зрения техническая реализу-
емость извлечения намеченных объемов полезного ископаемого. Други-
ми словами, всегда должно быть четко известно, с каких уступов и из
каких забоев в определенные периоды времени будут добыты намеченные
объемы полезного ископаемого. Возникновение этой задачи связано с
постоянным изменением по мере развития работ положений и площадей
выходов залежей на поверхность отрабатываемых уступов, а также ско-
ростей подвигания и углубления горных работ. Повышения надежности
определения производительности карьера достигают прослеживанием из-
менений этих параметров на погоризонтных планах за достаточно дли-
тельный промежуток времени, т.е. конкретным календарным планиро-
ванием.
Мощность карьера в значительной степени определяется производи-
тельностью комплексов оборудования. Максимальное их число, по ус-
ловиям эффективного использования, ограничено размерами рабочей
зоны карьера. В период эксплуатации выделяют вскрышную и добычную
рабочие зоны. Площадь рабочей зоны экскаватора S.„ м2, приближенно
равна произведению ширины рабочей площадки Шр п на длину экскава-
торного блока L6:
S, = Шр.п L6.
Величина рабочей зоны определяется производительностью и типом
экскаватора, видом транспорта, способом выемки, свойствами разраба-
тываемых пород. При выемке пород без предварительного рыхления с
погрузкой в автотранспорт площадь рабочей зоны экскаватора находится
в пределах 3—15 тыс. м2. При селективной выемке и железнодорожном
транспорте Ss принимает максимальные значения — 15—40 тыс. м2.
Число экскаваторов в рабочей зоне карьера определяют по выражению
S ,
где Spj — площадь рабочей зоны карьера, м2; К3 — коэффициент исполь-
зования рабочей зоны, учитывающий резерв фронта работ, откосы уступов
и площадь вскрытых запасов полезного ископаемого, К3 = 0,6 -=- 0,7.
По изменению площади рабочей зоны во времени можно определить
динамику производительности карьера по этому фактору и необходимое
361
число добычных экскаваторов. Их число принимают в зависимости от
фронта добычных работ, равного сумме фронтов добычных уступов.
Число последних определяется системой и направлением развития гор-
ных работ. При железнодорожном транспорте на уступе обычно распо-
лагают не более двух экскаваторов и при автомобильном транспорте —
3—4 экскаватора. При этом должна быть обеспечена длина экскаватор-
ного блока 500—700 м в первом случае и 250—400 м во втором.
Аналогично описанному с использованием календарного графика
должна быть установлена мощность карьера по вскрыше.
При проектировании производительности карьера по полезному ис-
копаемому необходимо учитывать связь между извлекаемыми объемами
полезного ископаемого, количеством и качеством товарной продукции и
полезного ископаемого.
Годовая производительность карьера должна быть увязана с суммар-
ной пропускной способностью всех грузотранспортных выходов, с одной
стороны, и суммарной провозной способностью комплектов транспорт-
ного оборудования — с другой, и не должна превосходить их значений.
Число грузотранспортных выходов определяется способом, схемой и
системой вскрытия, а их пропускная способность — видом транспорта,
конструкцией и параметрами транспортных коммуникаций. Провозная
способность комплектов транспортного оборудования — типоразмерами
(мощностью) применяемого оборудования, структурой комплекса, соста-
вом комплектов оборудования и организацией перевозок.
При железнодорожном транспорте число капитальных траншей и
станций на карьере средней мощности, как правило, не более одной, на
мощном карьере — не более двух. Сменная пропускная способность
одноколейных траншей и простых съездов приблизительно составляет
15—20, двухколейных траншей и сложных съездов — 50—60 и карьер-
ных железнодорожных станций — 200—250 пар поездов.
Пропускная способность однопутного перегона может быть опреде-
лена по выражению
1 « ’
где Nt — пропускная способность однопутного перегона, пар поез-
дов/смену; Тсм — продолжительность смены, ч; Аи — коэффициент ис-
пользования смены (Ки ~ 0,9); Тт — период парно-параллельного гра-
фика (время, в течение которого перегон занят парой поездов), мин; К3 —
коэффициент запаса времени, необходимого для выполнения ремонтных
работ, К3 — 1,2.
Период графика складывается из продолжительности движения по-
езда по перегону в грузовом направлении — /г и порожнем направле-
нии — и интервалов скрещения т, + т2, т.е.
Л,п = ^ + /1. + 'Г1+Т2-
362
(5.8)
13
(5.9)
Величины интервалов скрещения, м, при различных способах связи
приведены ниже:
Телефон ......................
Полуавтоматическая блокировка при:
ручном управлении стрелками.................................. 8
централизованном управлении стрелками....	6
Автоблокировка .................................................. 5
Пропускная способность двухпутного перегона N2 при любом способе
связи определяется интервалом между поездами попутного следования
для того перегона, на котором скорость движения поезда меньше (обычно
в глубоких карьерах для пути грузового направления),
60 Лм
гдеА^ — пропускная способность двухпутного перегона, поездов/смену;
Г„ — интервал между поездами попутного следования, мин,
Гп = / + т.
Величину станционного интервала попутного следования при теле-
фонном способе связи принимают равной 4 мин, при полуавтоматической
блокировке —3 мин, при автоблокировке — 1 мин. С учетом реальных
условий по организации движения поездов, а также по энергоснабжению
стационарных выездов следует соблюдать требование Т„ > 6 мин.
Если скорость движения груженых поездов на руководящем подъеме
стационарного выезда существенно ниже скорости движения по порож-
нему пути, то предусматривают три перегонных пути, из которых два ис-
пользуют для движения груженых поездов и один — для порожних (или
два пути работают как двухпутный перегон, а один — как однопутный).
Тогда пропускную способность перегона определяют по формулам (5.8)
и (5.9).
При массе состава nq (п — число вагонов в составе, q — грузоподъ-
емность вагона, т) и известной пропускной способности N сменная про-
возная способность транспортной коммуникации, т,
А/ N
Nc = -jnq,
где f — коэффициент резерва провозной способности, / = 1,2 э- 1,25.
По этому выражению при известном числе смен работы в сутки и
рабочих дней в году может быть определена провозная способность пере-
гона за год.
При автомобильном транспорте число грузотранспортных выходов
при разработке верхних уступов может быть большим, но с глубины 30—
40 м оно сокращается до 2—3. Пропускная способность автомобильного
съезда или траншеи с двухполосным движением в обычных климатичес-
363
ких условиях составляет 200—250 пар автосамосвалов в час. При не-
благоприятных климатических факторах она может значительно снижать-
ся. Пропускная способность карьерных автодорог ограничена условиями
безопасности движения и определяется по формуле
1 000 V.. п„
N = ------— К
I	Не
где N — число автосамосвалов, проходящих в единицу времени в одном
направлении; ия — скорость движения автосамосвалов, км/ч; пп —
число полос движения в одном направлении; — коэффициент, учи-
тывающий неравномерность выхода автосамосвалов с уступных дорог на
главную; LCl — минимальное безопасное расстояние между движущими-
ся друг за другом автосамосвалами, м.
Для усредненных условий при загрузке одним экскаватором 30 авто-
самосвалов в час коэффициент неравномерности имеет следующие зна-
чения:
Число погрузочных экскаваторов на одну выездную траншею.	2	5	15
Коэффициент неравномерности движения..............   0,75	0,6 0,53
Величину £б, зависящую от расстояния видимости, тормозного пути
и скорости движения, обычно принимают в пределах 50—60 м.
Число конвейерных линий или скиповых подъемников определяется
рациональными размерами рабочей зоны, приходящейся на один подъ-
емник, расположением перегрузочных пунктов на поверхности и длиной
нерабочего борта, на котором можно располагать подъемники. Мини-
мальное расстояние между перегрузочными подъемниками на поверхнос-
ти, обеспечивающее необходимое развитие железнодорожных путей и
обмен поездов, составляет 250—300 м. При применении автомобильного
транспорта это расстояние составляет 150—200 м. Годовая производи-
тельность современных скиповых и конвейерных подъемников находится
в пределах 6—30 млн т.
В табл. 5.28 приведены ориентировочные значения провозной спо-
собности различных видов транспорта.
Производительность карьера, исходя из потребности в до-
бываемом сырье, следует устанавливать на основе маркетинга — изу-
чения и учета спроса и требований рынка для ориентировки производства
на выпуск конкурентоспособной продукции, отвечающей определенным
технико-экономическим характеристикам, в объективно обусловленных
объемах.
Суть маркетинга заключается в том, что производитель должен вы-
пускать такую продукцию, которой гарантированно обеспечен сбыт и ко-
торая обеспечит получение намечаемого, максимально возможного в кон-
кретных условиях уровня рентабельности и массы прибыли.
При этом подразумевается, что потребитель диктует свои требования
и запросы на рынке, а производитель заинтересованно к ним подстра-
364
Таблица 5.28
Значения провозной способности различных видов транспорта
Вид транспорта	Параметры транспортных средств	Возможная производительность грузотранспортного потока	
		т/ч	млн т/год
Автомобильный	БелАЗ-540 грузоподъемностью 27—40 т	2700-3600	17-22
	БелАЗ-549 грузоподъемностью 65—80 т	6500-8000	40-50
	Автосамосвал грузоподъемностью 120— 180 т	10 000-16 000	60-80
Железно- дорожный	Одноколейный путь, грузоподъемность состава 400—600 т	2000-3000	12-15
	То же, двухколейный путь	5000-6000	32-35
	Двухколейный путь, грузоподъемность состава 1000— 1200 т	10 000-12 000	45-50
Конвейерный	Ширина ленты 800—1000 мм, скорость ее движения 6—8 м/с	4000-5500	18-25
Скиповой	Ширина ленты 1600—2400 мм, скорость ее движения 4—6 м/с Глубина карьера 200-400 м, скорость движения скипов 6—10 м/с. грузоподъ- емность скипов, т:	7000-14 000	30-50
	27	80-1200	4,5-5
	40	1600-1800	7-9
	80	3000-3500	12-16
Гидравлический (напорный)	Диаметр пульповода 500—600 мм, скорость движения пульпы 3—4 м/с	2000-2200	10-12*
Трубопроводный	Диаметр трубопровода 1,2—1,4 м	1000-1500	6-12
Конвейерный поезд	Грузоподъемность поезда 150—200 т, скорость движения 2,5-3 м/с	8000-11 000	30-40
* Производительность по «твердому».
ивается. Таким образом, с помощью маркетинга целенаправленно реша-
ют комплекс задач: какую продукцию, в каких объемах, какого потреби-
тельского качества и с какими затратами должен выпускать производи-
тель, чтобы, удовлетворив требования потребителя, самому получить
максимальную прибыль.
По экономическим соображениям, естественно с учетом макси-
мально возможной интенсивности отработки месторождения, других тех-
нических факторов, условий рынка сбыта продукции, определяется эко-
номически выгодная производительность карьера.
Производительность предприятия непосредственно отражает интен-
сивность производственных процессов, которая является одним из важ-
нейших факторов эффективности производственной деятельности пред-
приятия. Интенсификация (т.е. повышение степени интенсивности) про-
изводственных процессов позволяет осуществлять концентрацию произ-
365
водства, а именно сосредоточивать выпуск требуемых объемов продукции
на меньшем числе высоконагруженных рабочих мест.
Высокая интенсивность производства обеспечивает значительную
экономию материальных, трудовых и денежных ресурсов на единицу про-
дукции по сравнению с затратами ресурсов для выпуска тех же объемов
продукции с меньшей интенсивностью производства на большем числе
рабочих мест, поскольку исключаются расходы на создание и эксплуа-
тацию последних.
Это объясняется в том числе и тем, что значительная часть общих
годовых затрат предприятия практически почти не изменяется для раз-
личных (в определенном диапазоне) показателей его производительности.
Эту часть общих годовых расходов предприятия называют условно-по-
стоянными затратами.
Чем выше производительность предприятия, тем ниже условно-по-
стоянные затраты на единицу выпускаемой продукции (удельная величина
этих затрат).
Другая часть общих годовых расходов растет пропорционально уве-
личению объемов выпускаемой продукции. Она именуется пропорцио-
нальными затратами. Величина пропорциональных затрат на единицу
выпускаемой продукции остается практически постоянной при разных
значениях производительности предприятия, при ее изменении в неко-
торых пределах.
Общая величина затрат 3, руб/год, по любому предприятию (произ-
водственному объекту) может быть определена по выражению
3 = Зу.п + Зпц = Зу.п + 3ЛЦ Q’
где 3 — общие затраты по объекту в течение года (суток); Зуп — ус-
ловно-постоянные затраты в течение того же времени; Зп11 — пропор-
циональные затраты в течение того же времени; з|1Ц — пропорциональ-
ные затраты в расчете на единицу продукции — удельная величина про-
порциональных затрат, руб/т; Q — объем продукции, выпускаемой пред-
приятием в течение года или суток (обычно — в тоннах).
Удельная величина затрат на единицу выпускаемой продукции з,
руб/т:
3 = Зу. II + 3ПЦ = Зу.|/Q + 3ПЦ'
где зу п — удельная величина условно-постоянных затрат на единицу вы-
пускаемой продукции, руб/т.
Условно-постоянную и пропорциональную части можно выделить в
составе затрат любого вида — денежных, трудовых, материальных, энер-
гетических. Следовательно, понятия условно-постоянных и пропорцио-
нальных расходов применимы к себестоимости, капиталовложениям и
фондоемкости, численности работников, затратам материалов или энер-
гии. Для каждого из них Зу п и Зпц исчисляются в соответствующих еди-
ницах измерения.
366
Распределение затрат на условно-постоянную и пропорциональную
части можно осуществлять приближенно, исходя из характера изменения
отдельных групп расходов для различных объемов выпуска продукции.
В разных отраслях удельная доля условно-постоянных затрат в общих
расходах различна. В горно-добывающих отраслях в среднем она состав-
ляет 50—60%.
Повышение доли условно-постоянных затрат способствует снижению
удельных затрат для более мощных предприятий и, следовательно, по-
вышению экономической эффективности концентрации производства.
Но имеется также и группа затрат, величина которых для предприятий
с большей производительностью не только не снижается, но, наоборот,
увеличивается на единицу выпускаемой продукции (прогрессивно-расту-
щие затраты). Это объясняется в основном тем, что сроки, стоимость
строительства и периоды освоения проектной производительности круп-
ных предприятий больше, следовательно, они выпускают в течение пе-
риода работы с неосвоенной мощностью продукцию с более высоким
уровнем затрат.
Таким образом, для различных показателей производительности гор-
ного предприятия соотношение отдельных групп затрат на производство
единицы продукции различно. Производительность предприятия, при
которой суммарные затраты на единицу продукции минимальны, харак-
теризует экономически наивыгоднейшую, оптимальную мощность пред-
приятия.
Оптимальная проектная производи-
тельность предприятия по экономическим
соображениям может быть определена
следующим образом.
По формулам рассчитывают и строят
графики удельных затрат по каждой из
трех выделенных групп и их суммы для раз-
ных вариантов производительности пред-
приятия. Точка минимума на кривой сум-
марных удельных затрат определяет опти-
мальную проектную производительность
данного предприятия (рис. 5.29).
Возможно также определять опти-
мальную производительность предприятия
Рис. 5.29. Графический способ
определения оптимальной про-
ектной производительности гор-
ного предприятия QCIIT по удель-
ным затратам з:
1 — прогрессивно-растущие;
2 — условно-постоянные; 3 —
пропорциональные; 4 — суммар-
ные затраты
аналитически путем построения экономи-
ко-математических моделей затрат, как
функций объемов выпускаемой предпри-
ятием продукции, и их оптимизации.
Оба указанных метода обладают од-
ним общим недостатком: они не позволя-
ют варьировать собственно технические,
инженерные решения.
367
Как следует из графика (см. рис. 5.29), кривая суммарных удельных
затрат вблизи точки своего минимума изменяется незначительно, т.е.
вблизи этой точки имеется целая зона значений производительности
предприятия, при которых удельные критериальные затраты сохраняются
почти неизменными. Так, при отклонении производительности от опти-
мальной на 15% в любую сторону удельные затраты возрастают на 2—
3%. Такие отклонения лежат в пределах реально достижимой точности
расчетов. Поэтому важно отыскать не столько.саму точку, соответствую-
щую оптимальной производительности, сколько зону оптимума, в которой
затраты близки к минимальным. Окончательный выбор производитель-
ности предприятия в пределах этой зоны следует осуществлять с учетом
ряда дополнительных, не сводящихся к «чистой экономике», соображе-
ний.
Следовательно, проектная производительность должна быть всесто-
ронне тщательно проанализирована и обоснована, проверена техноло-
гическая возможность ее достижения и доказана экономическая целесо-
образность.
Ранее были отмечены некоторые недостатки крупных предприятий.
Кроме того, при длительных периодах строительства и освоения проект-
ной производительности задерживается начало поставок продукции по-
требителям, может существенно измениться ситуация на рынках, замо-
раживаются на длительный срок вложенные в строительство карьера
средства, устаревают заложенные в проект технические решения. Еще
одним существенным недостатком крупных предприятий является негиб-
кость их производственного процесса, сложность технологической пере-
стройки в случаях, когда внешние условия изменяются, и такая модер-
низация становится жизненно необходимой.
Однако в горно-добывающих отраслях вопрос о производительности
предприятий не может быть решен только с учетом изложенных сооб-
ражений. Производительность карьера устанавливают, исходя из объема
запасов и размеров карьерного поля. Для разработки небольших место-
рождений, естественно, сооружают небольшие карьеры. Но совершенно
очевидно, что для разработки большого по запасам, глубоко залегающего
месторождения необходимо создание высокопроизводительного карьера.
Еще один важный аспект проектирования производительности карье-
ра связан с рассмотрением целесообразности поддержания производи-
тельности на постоянном уровне на протяжении всего срока эксплуата-
ции. Известно, что полный срок службы горно-добывающих предприятий
в среднем составляет 40 лет. В течение такого времени происходят су-
щественные изменения в технике, технологии, экономике, условиях раз-
работки, связанных с углублением горных работ, во внешней среде (ок-
ружении). Последние касаются изменений спроса на данное полезное
ископаемое, условий конкуренции на рынке, требований потребителей
к качеству поставляемого им сырья, изменения условий экспорта-им-
порта продукции и ресурсов, появления новых технических средств и по-
требностей и т.д.
368
Следовательно, добычные возможности, т.е. мощность горного пред-
приятия, изменяются на протяжении всего срока его эксплуатации под
действием большого числа факторов.
Действие факторов, объективно снижающих производительность
предприятия, следует компенсировать проведением инженерно-техни-
ческих мер по ее повышению. В проекте необходимо предусматривать
систематическое проведение таких мер для того, чтобы сохранить про-
изводительность карьера на одном неизменном уровне. Капитальные вло-
жения на это носят название капиталовложений на поддержание мощ-
ности действующего предприятия.
При проектировании производительности карьера необходимо также
руководствоваться следующими соображениями.
В пределах максимально возможной производительности по скорости
развития горных работ в глубину и в плане могут быть созданы пред-
приятия, обладающие разным техническим потенциалом — разными
производственными возможностями. Так, можно предусмотреть обеспе-
чение проектной производительности минимально необходимым числом
единиц оборудования, что означает полное использование его производ-
ственных возможностей. Установление производительности карьера на
уровне производственных возможностей оборудования означает отсут-
ствие на предприятии какого-либо резерва повышения производитель-
ности.
В отдельных случаях такая работа экономически целесообразна, так
как не требует затрат на создание и поддержание дополнительных —
резервных мощностей. Но, во многих случаях, для обеспечения возмож-
ности мобильного реагирования на изменяющиеся внешние условия со-
здание определенных резервных мощностей необходимо и экономически
оправдано.
Особенность понятия «резервная мощность» состоит в том, что, бу-
дучи создана, она в стабильной обстановке не используется и включается
в работу только при возникновении особых обстоятельств.
Создание и поддержание резерва требует дополнительных затрат. Но
при возникновении чрезвычайных обстоятельств подключение резерва
дает возможность избежать ущербов, неизбежных при его отсутствии.
Необходим и достаточен резерв мощности, при котором сумма ущерба
и упущенных выгод из-за его отсутствия превышает затраты на его со-
здание и поддержание.
Таким образом, при проектировании необходимо устанавливать такую
величину резерва, которая позволит стабилизировать работу предпри-
ятия при изменении в некотором диапазоне внешних условий.
В соответствии с методологией системотехники производительность
карьера следует определять не только, исходя из интересов проектиру-
емого предприятия, но и с учетом влияния на него и его параметры объ-
единения, куда входит это предприятие, экономического региона, отрас-
ли, смежных отраслей и предприятий и экономики в целом.
24—1448	369
Если в состав горно-обогатительного комбината входит несколько
карьеров и другихдобывающих предприятий, то производительность каж-
дого из них следует определять, исходя из наибольшей эффективности
работы ГОКа.
С позиций региональных интересов годовая производительность и ка-
чество добываемого полезного ископаемого во многом зависят от числа
и производительности предприятий — потребителей продукции, их гео-
графического расположения, близости к ним альтернативных поставщи-
ков, цен на продукцию, транспортных тарифов и т.д.
При определении производительности также следует учитывать мно-
госортность и многокомпонентность добываемого полезного ископае-
мого, возможность приобретения того или иного оборудования, возмож-
ную величину инвестиций, сроки строительства предприятий и другие
факторы.
Контрольные вопросы
1.	Понятия «производительность» и «производственная мощность» карьера.
2.	Факторы, влияющие на производительность карьера:
•	горно-геологические условия;
•	объем и ценность запасов полезного ископаемого;
•	максимально возможная скорость развития горных работ в глубину и в плане;
• экономические показатели.
5.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЛУБИНЫ И ГРАНИЦ ОТКРЫТОЙ
РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Проектирование границ открытой разработки месторождения предусмат-
ривает установление глубины, контуров карьера (положения верхней и
нижней бровок) и его боковой поверхности.
Определение глубины и контуров карьера основано на сравнении
эффективности открытой и подземной разработок или затрат на добычу
1 т (1 м3) полезного ископаемого с предельно допустимыми затрата-
ми. Альтернативные варианты можно оценивать по экономическим кри-
териям или другим показателям, например, по полноте извлечения за-
пасов и др.
Положение границ открытой разработки месторождения определяет-
ся геологическими, горно-техническими и экономическими факторами,
в числе которых запасы месторождения, качественные характеристики
и пространственное положение полезных ископаемых в земной коре, фи-
зико-механические свойства пород, гидрогеологические и инженерно-
геологические условия разработки, граничный коэффициент вскрыши,
углы откосов бортов карьера (рабочего, нерабочего и на момент пога-
370
шения), цены на полезное ископаемое, текущая и перспективная потреб-
ность в нем, возможность добычи аналогичных полезных ископаемых дру-
гими горными предприятиями или замены природными или синтетиче-
скими материалами.
Правильный выбор контуров карьера имеет важное значение, так как
ими определяется объем запасов полезных ископаемых, вовлекаемых в
разработку, и объем подлежащих удалению вскрышных пород, что во
многом влияет на такие важнейшие характеристики карьера, как произ-
водительность и срок существования, режим горных работ, вскрытие,
система разработки, технология и механизация работ, расположение
внешних траншей, зданий и коммуникаций на поверхности. Принятие при
проектировании суженных границ карьера может потребовать в даль-
нейшем переноса траншей, отвалов, сооружений, а необоснованное рас-
ширение границ может вызвать необходимость выполнения дополнитель-
ных объемов вскрышных работ, увеличение дальности транспортировки
горной массы.
Определить оптимальное значение глубины и положение контуров
карьера при проектировании удается редко. Основными причинами этого
Рис. 5.30. Контуры карьера на месторождениях с небольшими («, б) и значительными
(в, г) запасами:
/ — рабочий борт; 2 — конечный контур; 3 — промежуточный контур; 4 — часть залежи,
разрабатываемая подземным способом; а„ — угол погашения борта карьера; авр — угол
наклона временного борта карьера
24*
371
являются: неточность геологических и экономических исходных данных,
изменение кондиций, конъюнктуры рынка и цен на продукцию горно-до-
бывающих предприятий, энергоносители, оборудование, материалы и т.д.
Как показывает практика, глубину и положение контуров большинства
крупных карьеров неоднократно пересматривают. Противоречие между
необходимостью точно определить при проектировании положение ко-
нечных контуров карьера и практической невозможностью однозначно
определить конечную глубину открытой разработки месторождения
может быть преодолено при динамическом подходе к решению технико-
экономических задач путем выделения этапов отработки месторождения
(развития карьера) и определения положения промежуточных и перспек-
тивных контуров.
Проектные контуры карьера могут быть подразделены на конечные,
перспективные и промежуточные.
Конечными называют контуры, по которым согласно проекту должны
быть погашены открытые горные работы. Конечные контуры необходимо
определять с максимально возможной степенью точности.
Перспективными являются контуры, до которых в соответствии с
проектом предполагается развитие открытых работ. Перспективные кон-
туры карьера определяют приближенно и при разработке карьера их
можно корректировать.
Промежуточными называют контуры, которые согласно проекту
предполагают достичь к определенному моменту разработки (рис. 5.30).
5.3.1. ДИНАМИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ГЛУБИНЫ
И ГРАНИЦ КАРЬЕРА
Динамический подход к определению глубины и конечных контуров карь-
ера, предложенный еще в 50-е гг. А.В. Бричкиным и В.В. Ржевским,
основан иа анализе графика календарного распределения объемов гор-
ных работ и суммарных прибылей и затрат в течение срока разработки
месторождения для нескольких вариантов контуров карьера с учетом
фактора времени. При экономической оценке вариантов в количествен-
ной форме учитывают не только величины затрат и эффектов, но и время
реализации этих вариантов.
Задачу решают путем рассмотрения нескольких вариантов глубины
карьера. Для каждого из них строят календарный план, на основании
которого определяют затраты и прибыль по годам с начала строительства
карьера. Ежегодные доходы и затраты приводят к одному моменту оценки,
что делает их сопоставимыми. Суммируя ежегодные затраты и доходы за
весь срок отработки месторождения, находят общую приведенную при-
быль по каждому варианту, на основе которой оценивают варианты глу-
бины карьера. Конечной глубиной карьера считают такую глубину, при
которой, приведенная к одному моменту оценки прибыль, получаемая в
результате разработки месторождения, является максимальной.
372
Критерий максимума прибыли
при разработке месторождения
следует использовать крайне осто-
рожно. Идея получения максиму-
ма прибыли может стимулировать
хищническое отношение к исполь-
зованию месторождений, стремле-
ние к уменьшению глубины карье-
ра для снижения себестоимости
полезного ископаемого, заниже-
ние производительности и границ
Рис. 5.31. Схема к определению конечной
глубины карьера с учетом разновремен-
ности затрат на добычные и вскрышные
работы
карьера, когда возможна после-
дующая подземная разработка месторождения, и приводить к потерям
дополнительной прибыли из-за снижения интенсификации производства.
В связи с большим объемом вычислений динамический подход может
быть реализован только с помощью компьютерных методов планирова-
ния развития горных работ, проведения горно-геометрического анализа
и исследования режима горных работ и расчета дисконтированных оценок
затрат и эффектов по рассматриваемым вариантам. При этом карьер рас-
сматривают развивающимся в пространстве и во времени, а варианты
оценивают с учетом времени вложения затрат и получения эффектов.
Объем вскрыши в отрабатываемом слое в i-м году при глубине карьера
Н‘2 будет равен Кы- + А К,,, (рис. 5.31).
Следовательно, затраты на добычу полезного ископаемого объемом
VHI в этом слое с учетом затрат на вскрышные работы при конечной
глубине карьера Н2 будут равны
3,	= ^Сда- + (1/м. +Д1/Ы.)СИ-,
а прибыль при отработке /-го слоя составит
П; = 3; - ВД,
где Сд, — себестоимость добычи 1 м3 полезного ископаемого; CKi — се-
бестоимость добычи 1 м3 вскрыши; С, — цена 1 м3 добытого полезного
ископаемого.
Экономическую оценку вариантов границ карьера осуществляют по
дисконтированным [приведенным к одному моменту оценки (обычно к
году ввода карьера в эксплуатацию)] затратам и прибылям за оценивае-
мый период, которые получают суммированием дисконтированных еже-
годных значений этих показателей. Кроме названных, при сравнении ва-
риантов можно применять и другие экономические показатели и критерии,
а также объемы полезного ископаемого и вскрышных пород, календарные
графики их выемки, объемы горно-капитальных работ и другие данные
горно-геометрического анализа и технико-экономических расчетов.
Общая схема решения задачи следующая.
1.	Намечают возможные варианты контуров и глубины карьера.
В случае, естСи запасы за контуром карьера предусмотрено отрабатывать
373
подземным способом, должно быть установлено время проведения под-
земных работ и их влияние на открытые работы.
2.	Для каждого варианта намечают вскрытие, систему разработки,
технологию и механизацию работ, производительность карьера по по-
лезному ископаемому.
3.	Устанавливают углы наклона бортов карьера.
4.	Проводят горно-геометрический анализ, получая данные о распре-
делении объемов всех учитываемых сортов полезного ископаемого и
видов вскрыши по слоям и выделяемым участкам.
5.	Строят календарные графики открытых и подземных работ, осно-
ванные на данных горно-геометрического анализа, принятых сроках от-
работки месторождения, производительности карьера, и для каждого года
устанавливают объемы вскрышных, добычных и подготовительных работ.
6.	Для каждого варианта рассчитывают ежегодные эксплуатационные
и капитальные затраты, величину прибыли. Приводят эти данные к одно-
му моменту оценки. Находят суммарные приведенные затраты и суммар-
ную приведенную прибыль.
7.	По полученным данным осуществляют экономическую оценку ва-
риантов.
Динамические технике-экономические задачи (в том числе определе-
ние глубины и контуров карьера) достаточно точно могут быть решены
лишь для отрезка времени не более 10—12 лет. Чем больше период вре-
мени, на который принимают решения, тем меньше их точность.
Считается, что конечные контуры могут быть, как правило, опреде-
лены лишь для относительно небольших и хорошо разведанных место-
рождений, для последнего этапа разработки крупного месторождения и
для срока разработки 10—12 лет.
При сроке отработки месторождения более 12—15 лет и при изме-
няющихся горно-геологических условиях разработки целесообразно
предусматривать развитие горных работ по этапам и выделять промежу-
точные и перспективные контуры карьера.
При обосновании перспективной глубины карьера следует иметь в
виду, что первостепенное значение имеет не собственно глубина, а преж-
де всего перспективная граница развития открытых работ на земной по-
верхности, так как ее достигают горными работами в 2—3 раза быстрее,
чем глубину.
Поэтому при определении перспективных границ открытой разработ-
ки целесообразно сначала определять перспективные контуры карьера
на поверхности, которые ограничивают возможное развитие горных ра-
бот по экономическим и другим условиям. Эти контуры определяют зону,
внутри которой не следует возводить долгосрочные сооружения и здания.
При решении такой задачи возникает необходимость принятия техничес-
кого решения при значительной неопределенности исходной информации
и высокой степени риска.
Это объясняется тем, что исходную информацию, принятую при про-
ектировании, уточняют в процессе эксплуатации карьера. Так, детали-
374
зируют исходные геолого-разведочные данные, взамен выбывающей при-
меняют более совершенную технику, имеющую более высокие техничес-
кие характеристики, модернизируют технологию, изменяются параметры
кондиций, экономическое и коммерческое окружение. Кроме того, от-
сутствуют достаточно точные прогнозы экономических показателей бу-
дущих периодов.
Методика учета степени риска при проектировании границ карьеров
изложена в трудах проф. А.И. Арсентьева. Приближенно перспективные
контуры карьера могут быть приняты на основании вероятного увеличе-
ния глубины карьера вследствие возможного повышения степени разве-
данности глубоких горизонтов, снижения в будущем экономически до-
пустимого содержания полезного компонента, повышения цен на про-
дукцию и т.п.
Установлено, что вероятное увеличение глубины карьера Д/7 при из-
менении доверительной вероятности р имеет следующие значения:
р ......................	0.975	0,95	0.925	0,9	0,85	0,8
Mi. %.................... 59,5	50	74,4	39	31,6	25,5
ЛД\
ТОО /
Приняв значение доверительной вероятности, с которой конечные
контуры не должны выйти за пределы перспективных, перспективную
глубину карьера определяют по формуле
/7„=/7к^ +
где //к — расчетное значение глубины карьера.
Для технике-экономических расчетов наиболее приемлемой считают
доверительную вероятность, равную 0,8—0,85. В сложных условиях за-
легания и при разработке высокоценных полезных ископаемых рекомен-
дуется принимать р = 0,9 4- 0,95.
По вычисленной перспективной глубине карьера строят его перспек-
тивные контуры по поверхности с учетом вероятности погрешности углов
погашения, принимаемой равной 25%.
Промежуточные контуры карьера определяют с заданным интервалом
времени, который рекомендуется принимать в пределах 10—12 лет. Точ-
ность расчета промежуточных контуров различна. Первый промежуточ-
ный контур должен иметь высокую точность расчета (около 95—90%),
которая обеспечивается высокой степенью разведанности верхних гори-
зонтов и достоверностью исходных показателей. На чертежах показыва-
ют возможные пределы отклонения первого промежуточного контура от
его среднего значения (рис. 5.32).
Второй промежуточный контур, находящийся за пределами 20—
25 лет, будет иметь погрешность около 20—25%. Точность последующих
контуров (в том числе и перспективного) еще ниже. Экономичность от-
крытой разработки в каждом ближайшем промежуточном контуре сле-
дует рассчитывать с учетом фактора времени. С несколько меньшей точ-
375
Рис. 5.32. Графическая интерпретация погрешностей определения конечных контуров
карьера:
1,2 — первый и второй (промежуточный) контуры карьера; 3 — перспективный контур;
4 — рабочий борт; / — зона открытых работ; II — зона подземных работ
ностью экономичность открытой разработки в ближайшем промежуточ-
ном контуре может быть определена по текущему коэффициенту вскры-
ши. Оценка экономичности открытой разработки в последующих конту-
рах вследствие невысокой точности расчета может быть осуществлена
по среднему коэффициенту вскрыши. По мере развития горных работ
промежуточные контуры и экономичность открытой разработки в них
следует уточнять.
По достижении верхним уступом первого промежуточного контура не-
обходимо проверить экономичность открытой разработки в пределах вто-
рого контура, т.е. на последующие 10— 12 лет. Если дальнейшая открытая
разработка окажется экономичной, то расчетом должны быть уточнены
последующие промежуточные контуры. Аналогично уточняют следующий
(на 10—12 лет) промежуточный контур и т.д.
В случае если будет установлено, что дальнейшая разработка место-
рождения открытым способом неэкономична, то следует предусматривать
погашение открытых работ по границе, установленной по промежуточ-
ному контуру.
С задачей определения глубины и границ карьера неразрывно сопря-
жены задачи обоснования целесообразности применения открытого или
подземного способа разработки месторождения, выбора границы между
этими способами, когда верхнюю часть месторождения целесообразно
разрабатывать открытым способом, а глубинную — подземным. Более
конкретно эти задачи могут быть представлены следующим образом:
1.	Выбор открытого или подземного способа разработки при освоении
горизонтальных или ограниченных по размерам и запасам месторождений
(рис. 5.33, а, б).
376
2.	Определение опти-
мальной границы между
открытыми и подземны-
ми работами при их пос-
ледовательном или одно-
временном проведении
(рис. 5.33, в).
3.	Определение эко-
номически целесообраз-
ной границы открытых
разработок, за пределами
которой остаются запа-
сы, отработка которых
при современных техно-
логических условиях и
экономических требова-
ниях нецелесообразна,
но в будущем возможна
(рис. 5.33, г, д, е).
4.	Определение тех-
нической возможности и
экономической целесо-
образности расширения
контуров или частичной
прирезки запасов на дей-
ствующем карьере (рис.
5.33, ж, з).
5.	Определение эко-
номической целесооб-
Рис. 5.33. Границы открытых горных работ при раз-
личных геологических условиях:
/ — зона подземных горных работ; 2 — граница при-
резки к контуру действующего карьера
разности увеличения конечной глубины действующего карьера (рис.
5.33, и).
6. Проверка экономической обоснованности на действующем карьере
промежуточных контуров первого и последующего этапов при подходе
горных работ к первому промежуточному контуру и, при необходимости,
их корректировка;
7. Определение нового положения конечных или перспективных кон-
туров открытой разработки при увеличении запасов месторождения в ре-
зультате его доразведки или изменения кондиций.
8. Выполнение геолого-экономической оценки разведанного или раз-
ведуемого месторождения и расчет кондиций и границы зоны открытой
разработки.
Кроме факторов, отмеченных ранее, на конечную глубину карьера оп-
ределяющее влияние оказывает порядок и календарный план разработки
месторождения, система разработки, вскрытие, интенсивность ведения
377
горных работ, при применении открытого и подземного способов разра-
ботки — время начала подземной разработки, соотношение между про-
изводительностью карьера и шахты (рудника).
Конечная глубина карьера возрастает при увеличении угла наклона
рабочего борта, так как при этом уменьшаются объемы вскрыши в пер-
вые годы и часть затрат переносится на более поздние периоды. Вслед-
ствие этого повышается экономическая эффективность разработки. Сле-
довательно, для расширения границ открытых работ необходимо стре-
миться к увеличению угла наклона рабочего борта и к принятию кален-
дарного плана с уменьшенными объемами вскрышных работ в первый
период.
Некоторое увеличение угла наклона рабочего борта может быть до-
стигнуто за счет увеличения высоты уступов и уменьшения ширины ра-
бочих площадок на вскрышных уступах.
Календарный план можно улучшить при отработке месторождения
этапами. При этом прямые затраты несколько возрастут. Однако лучший
порядок разработки обеспечивает более экономичное распределение за-
трат во времени, что позволяет увеличить конечную глубину карьера.
Важным фактором, определяющим конечную глубину карьера, явля-
ется интенсивность отработки месторождения, влияние которой обнару-
живается лишь при учете фактора времени. Скорость понижения горных
работ оказывает существенное влияние на экономические результаты
разработки. При одних и тех же размерах капитальных вложений большая
интенсивность отработки месторождения приводит к повышению общей
прибыли и конечной глубины карьера.
Конечная глубина карьера зависит от соотношения производитель-
ностей карьера, отрабатывающего верхнюю часть месторождения, и
шахты (рудника), отрабатывающей нижнюю часть.
Если производительности карьера и шахты одинаковы, то их измене-
ние в одинаковых пределах не влияет на конечную глубину карьера.
Так как на одном и том же месторождении максимально возможная
производительность карьера, как правило, в несколько раз больше мак-
симально возможной производительности подземного рудника, то этот
фактор следует обязательно учитывать при определении конечной глу-
бины карьера.
Она зависит также от времени начала подземной разработки нижней
части месторождения. В этом случае фактор времени непосредственно
сказывается на экономических результатах разработки. Несмотря на то,
что при одновременной разработке месторождения открытым и подзем-
ным способами затраты как на карьере, так и на шахте несколько повы-
шаются, сравнительная экономичность открытых работ резко возрастает.
При определении конечной глубины карьера необходимо учитывать
ценность земли, занимаемой предприятием, затраты на геолого-разве-
дочные работы, а также горную ренту. В некоторых случаях (на место-
рождениях особо ценных полезных ископаемых и при высокой ценнос-
378
ти сельскохозяйственных земель) влияние этих факторов достаточно ве-
лико и может вызвать увеличение или уменьшение проектных контуров
карьеров.
Таким образом, учет разновременности затрат оказывает существен-
ное влияние на границы карьеров. При ориентировочной оценке вари-
антов предпочтение можно отдавать варианту с меньшими капитальными
затратами, осуществляемыми в более поздние сроки, и наиболее бы-
стрым получением максимальной прибыли. Если открытую разработку
месторождения осуществляют при рациональном режиме горных работ
(угол наклона рабочего борта 15—17°) и горные работы ведут от центра
к флангам (или осуществляют этапами) с высокой интенсивностью, то
конечная глубина открытых работ, рассчитанная с учетом фактора вре-
мени (по приведенным затратам или прибыли), в 1,2—1,5 раза больше,
чем при расчете без учета фактора времени. Такой же вывод можно сде-
лать в тех случаях, когда предполагаемая производительность шахты
‘(рудника) значительно меньше производительности карьера, а также
когда подземные работы начинают одновременно с открытыми.
Однако в тех случаях, когда открытая разработка возможна в небла-
гоприятном режиме и с интенсивностью ведения горных работ, не боль-
шей, чем в шахте, а также когда подземную разработку предполагают
осуществлять после окончания открытой, конечная глубина карьера, рас-
считанная по приведенным затратам, в 1,5—2 раза меньше, чем при рас-
тете без учета фактора времени.
5.3.2.	АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ КАРЬЕРА
Аналитические методы определения глубины карьера основаны на рас-
четах, выполняемых по упрощенным геометрическим моделям реальных
месторождений. Горные работы рассматривают не в динамике, а стати-
ческими. Поэтому погрешность расчета глубины карьера такими мето-
дами может достигать ±20%.
Методы определения глубины карьера различаются в зависимости от
типов месторождений, их формы и размеров.
Для месторождений большой протяженности конечную глубину карь-
ера определяют по поперечным сечениям, достаточно представительно
характеризующим месторождение. Дно и контуры карьера выравнивают
в соответствии с уклоном транспортных съездов и принятого варианта
вскрытия.
При разработке пологих и горизонтальных месторождений при опре-
делении конечных контуров исходят из того, что пологие пласты разра-
батывают не горизонтальными слоями, а заходками по простиранию, по-
этому пласт разделяют на заходки шириной 20—50 м и для каждой из
них строят контур карьера под углом погашения его борта. Для место-
рождений большой длины контурный коэффициент вскрыши определя-
ют по поперечным сечениям или аналитически с учетом объемов торцов
379
карьера. Особое внимание следует обращать на определение граничного
коэффициента вскрыши, величина которого существенно зависит от при-
меняемых технологии и механизации работ.
В случае применения бестранспортных или комбинированных техно-
логий граничный коэффициент вскрыши может достигать значений 20—
25 м3/т, в то время как при технологиях с применением только транс-
портных средств его значения редко превышают 8—10 м3/т.
Это можно объяснить тем, что при бестранспортной и комбиниро-
ванной технологиях разработки для перемещения пород нижнего
вскрышного уступа в выработанное пространство применяют мощные
одноковшовые экскаваторы, использование которых снижает затраты на
разработку пород в 3—4 раза по сравнению с разработкой пород экска-
ваторами средней мощности и их транспортированием. При комбиниро-
ванной технологии разработки, когда затраты на вскрышные работы на
нижних и верхних уступах карьера резко различаются, конечная глубина
карьера должна удовлетворять условию
Qi+ ^f>Q>+ Qp1
где Сд — себестоимость добычи 1 м3 полезного ископаемого; и С(> —
коэффициент вскрыши и затраты на выемку 1 м3 вскрыши при приме-
нении бестранспортной технологии; Кл и С, — то же, при применении
технологии разработки с использованием только транспортных средств;
С,, — предельная себестоимость добычи 1 м3 полезного ископаемого.
В качестве предельной может быть принята себестоимость добычи под-
земным способом 1 м3 полезного ископаемого равного качества С„.
Коэффициент вскрыши, м3/т, при применении бестранспортной тех-
нологии разработки для нижнего породного уступа определяют по вы-
ражению
= hn/(m у),
где h„ — высота нижнего породного уступа, м; т — мощность пласта,
м; у — плотность полезного ископаемого, т/м3.
Высоту нижнего вскрышного уступа, зависящую от параметров экс-
каватора, мощности и угла наклона пласта, принимают возможно боль-
шей. Граничный коэффициент вскрыши для верхнего породного уступа
при применении технологии с использованием транспортных средств оп-
ределяют по формуле
>СП-(СД + ЭД
'чр.Т	Q
При разработке горизонтальных месторождений открытым спосо-
бом конечная глубина соответствует отметке почвы пласта. В этом случае
необходимо установить экономичность применения открытого способа
разработки, которая для горизонтальных пластов выражается условием
380
При большой площади карьера, когда можно не учитывать разнос
бортов карьера, средний коэффициент вскрыши
Кср = Н/(ту),	(5.10)
где Н — мощность вскрыши, м.
При коротких (округлой формы) в плане глубоко залегающих место-
рождениях конечную глубину определяют для всего карьера.
Протяженность карьера оценивают отношением его длины L к ширине
дна D с учетом глубины карьера Н.
При увеличении глубины карьера и уменьшении его длины объем
вскрыши в его торцах увеличивается.
При небольшой глубине (H/D < 1,5 -г 2) объем вскрыши в торцах не
будет превышать 20% в тех случаях, когда длина карьера превышает
ширину его дна в 6—8 раз и более.
# На карьерах средней глубины (H/D = 2 -ь 4) объем вскрыши в торцах
не превышает 20—25% только при значительной длине карьера, т.е. при
L/D > 12.
В глубоких карьерах (H/D > 5) объем вскрыши в торцах карьера,
как правило, всегда более 25—30% и его следует учитывать даже на
вытянутых карьерах.
5.3.3.	КРИТЕРИИ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ
И ГРАНИЦ КАРЬЕРА
Принципиальное значение при обосновании глубины и границ карьера
имеет выбор критериев эффективности.
Основным критерием эффективности открытых работ при проекти-
ровании разработки однородного месторождения, по общему мнению, яв-
ляется граничный коэффициент вскрыши.
Граничный коэффициент вскрыши Кгр — теоретически максималь-
но допустимый коэффициент вскрыши, при котором в данных условиях
открытая разработка месторождения является экономически целесооб-
разной.
Численно Кгр соответствует тому объему вскрышных пород на единицу
полезного ископаемого, который допустимо перемещать из массива в
отвалы по условию экономичности открытых горных работ. Граничный
коэффициент вскрыши может быть найден по выражению
Кгр = (Сп-С0)/Св,	(5.11)
где С„ — плановая или максимально допустимая себестоимость полез-
ного ископаемого в районе его потребления или себестоимость добычи
полезного ископаемого подземным способом, руб/м3; Со — удельные за-
траты на добычные работы, руб/м3; Св — удельные затраты на вскрыш-
ные работы, руб/м3.
381
Контур, внутри которого добыча полезного ископаемого отвечает
этому условию, является границей эффективности открытых горных
работ на месторождении. Это выражение можно использовать для пред-
варительных (оценочных) расчетов /С,.
Серьезное влияние на величину л|р оказывает производительность
карьера. С увеличением конечной глубины карьера увеличивается его
производительность по горной массе, при этом снижается себестои-
мость вскрышных и добычных работ и за счет этого увеличивается зна-
чение К|р.
Расчет Агр по выражению (5.11), исходя из условия, чтобы себесто-
имость полезного ископаемого, добытого открытым способом, не пре-
восходила себестоимости этого же полезного ископаемого, добытого под-
земным способом, как показали многочисленные исследования, приводит
к необоснованному сокращению области применения открытого способа
разработки месторождений, так как при этом учитывают только произ-
водственные затраты в карьере и не учитывают ценность извлекаемого
продукта.
Как показано в работе профессора А.И. Арсентьева, более объектив-
ным критерием при оценке подземного и открытого способов разработки
является не сравнение себестоимости добычи открытым и подземным
способами, а равенство получаемой прибыли.
При отработке объема Р геологических запасов руды подземным спо-
собом количество товарной руды Р.г „ составит
1 _ л„
Р^уРу-^уРЬг
1 “ Рп
где г]„ и рп — коэффициенты потерь и весового разубоживания при под-
земных работах; Дн — коэффициент перехода от геологических к извле-
каемым запасам руды при подземном способе разработки.
Количество товарной руды из карьера
1 -т10
Р.г.(, = уР^ = уР\>,
1 -Ро
где ц0 и р0 — коэффициенты потерь и весового разубоживания при от-
крытых работах; Д() — коэффициент перехода от геологических к извле-
каемым запасам при открытом способе разработки.
Себестоимость концентрата, полученного из руды, добытой открытым
способом,
Ск.о = /’т.о(С„ + Ст.о)+Кв + /<0СЛ.о,
то же, из подземных работ:
С,П = РТ,(СП + СТ.П),
где Рто, Р.г п — количество добытой руды при открытом и подземном
способе, т; Си —себестоимость добычи руды при открытом способе без
382
учета вскрышных работ, руб/т; Ст0 и СТ|| — себестоимость транспор-
тирования и переработки руды, соответственно при открытом и подзем-
ном способах, руб/т; С„ — полная себестоимость добычи руды при под-
земном способе, руб/т; Ц, — количество вынутых пустых пород, т; Св —
себестоимость выемки пустых пород, руб/т; Ку — первоначальный ко-
эффициент вскрыши, приведенный по стоимости к эксплуатационному
коэффициенту вскрыши, т/т.
Стоимость металла в концентрате, полученном из руды, добываемой
открытым способом,
см.о=о<(>е<>«(1
то же, подземным способом:
CM.n =An4,,ei,a (1 -р,;),
где цо и — оптовая цена металла в концентрате, полученном из руды,
добытой открытым и подземным способом, руб/т; е„ и е„ — извлечение
металла в концентрат из руд, добытых соответственно открытым и под-
земным способом; а — весовое содержание полезного компонента в ис-
ходной руде; р(; и pj — коэффициент разубоживания при открытом и
подземном способах,
р' = (а - а'уа;
а' — весовое содержание полезного компонента в товарной руде.
В результате реализации концентрата будет получена прибыль. В
общем случае открытые работы можно принимать, если прибыль равна
или больше прибыли, полученной при подземных работах:
С -С > С -С
^М.О 'Исо М.П ^K.ir
После преобразований:
Аг,, = i {[« (1 - Ро ) £<>“<> - (С., + Ст J] - у1 [а (1 - р„')	- (С„ + Ст,,)]}.
Выражение в первых квадратных скобках представляет собой при-
быль при открытом способе разработки без учета затрат на вскрышные
работы /70', во вторых квадратных скобках — прибыль при подземном
способе Пп. Тогда
К^ = ^(П’-^пУ.	(5.12)
Если качество и потери руд одинаковы при открытых и подземных
работах, то формула (5.12) превращается в формулу (5.11).
В некоторых случаях при открытой разработке месторождений можно
попутно добывать другие полезные ископаемые, которые при подземных
383
работах обычно не извлекают (пески, известняки, мел). Это обстоятель-
ство существенно влияет на показатели работы карьера, а, значит, его
нужно учитывать при определении границ последнего.
Имеются полезные ископаемые, которые добывают только открытым
способом. В этом случае невозможно воспользоваться формулой (5.11),
так как неизвестно значение Сп. Могут встретиться и другие случаи, когда
сравнение с подземными работами осуществить затруднительно либо со-
всем невозможно.
В таких случаях необходимо устанавливать допустимую стоимость по-
лезного ископаемого другими способами, например, рассмотреть воз-
можность использования для этого оптовой цены.
Если целесообразность разработки всего месторождения открытым
способом очевидна и подземный способ не рассматривают, то Кгр, т/т,
может быть определен по выражению
к _^-с„
АГр с -
где Ц — цена металла, руб/кг; q — количество металла, извлекаемого
из руды, кг/т; С„ — текущие затраты (включая амортизацию, исключая
затраты на вскрышу), руб/т; С — текущие затраты на разработку
вскрышных пород, руб/т.
Исследования по определению границ открытой разработки ком-
плексных месторождений в настоящее время сводятся к уточнению гра-
ничного коэффициента вскрыши.
Если помимо основного полезного ископаемого добывают попутное,
то для определения граничного коэффициента вскрыши В.В. Ржевским
предложена формула
41 ч
где С„ — допустимая себестоимость добычи полезного ископаемого на
данном месторождении, руб/м3; Си — себестоимость добычи полезно-
го ископаемого открытым способом без учета затрат иа вскрышные ра-
боты, руб/м3; Св — себестоимость вскрышных работ, руб/м3; qn , q —
запасы попутного и основного полезных ископаемых, м3; КА — допусти-
мый коэффициент вскрыши на попутно добываемое полезное ископае-
мое (устанавливают из условия его независимой добычи или по оптовым
ценам), м3/м3.
В.С. Хохряков отмечает, что большое влияние на величину граничного
коэффициента вскрыши оказывает экономический эффект, достигаемый
при комплексном использовании недр. Добыча попутных полезных ис-
копаемых (строительных материалов, бедных руд) позволяет получить
дополнительный доход. С учетом этого дохода граничный коэффициент
вскрыши определяют по формуле
384
K = 4-4. + Мп
л,р
где k„ — отношение объемов попутно добываемого и основного полез-
ных ископаемых; ц„ — оптовая цена 1 м3 попутно добываемого полезного
ископаемого, руб.
Ф.Г. Грачев и другие исследователи предлагают определять граничный
коэффициент вскрыши вначале для каждого из видов добываемых по-
лезных ископаемых в отдельности, а затем находить средневзвешенное
значение граничного коэффициента:
Л4|/^[ +	+ + МкКк
|р Л4,+Л42 +...+Л4К
где Л4[, Л42, ..., Л1к — среднее значение мощности залежей различных
видов полезных ископаемых; К\, К}, Кк — соответствующие гранич-
ные коэффициенты.
Достоверность граничного коэффициента, определенного по этой
формуле, не может быть достаточно высокой, так как в ней не учитыва-
ется различная ценность добываемых полезных ископаемых.
Т.А. Гатов для определения целесообразности разработки бедных руд
при раздельной их переработке предлагает следующее выражение:
= 7" Г4,+ (1 + е ?)" 4. (‘ - е> ~ е (4." Сс> -YI + е,
1 Ч. L k V	V Yfr/J
при условии, что
У3>С„-Са + С3
Уб 41+ 4>
где С„ — затраты на добычу полезного ископаемого без учета затрат на
вскрышные работы, руб/т; Св — затраты на выемку вскрышных пород
в период нормальной работы, руб/т; е — отношение объемов добыва-
емых забалансовых и балансовых запасов; у3 и у6 — выход концентрата
из забалансовых и балансовых запасов, доли ед.; С3 и Сб — себестои-
мость обогащения забалансовых и балансовых запасов, руб/т.
П.Э. Зурков и Ю.И. Посохов предложили определять предельный
коэффициент вскрыши, исходя из того, что при комплексном использо-
вании ценных пород вскрыши происходит возврат стоимости и удешев-
ление в'скрышных работ,
л- 4.~<4 + 4i)
rp (Ли+40(1-о)’
где Р| и /эи — постоянные расходы на выемку 1 т руды и пустых пород
(без учета затрат на транспортирование); Рц, и Рп — переменные рас-
25—1448	385
ходы на 1 т руды и пустых пород (расходы на транспортирование); о —
коэффициент, учитывающий долю реализованных пород, отнесенную к
1 т руды.
Ими сделан вывод о том, что реализация промышленно-ценных пород
вскрыши является большим резервом повышения граничной глубины от-
крытых работ. Однако формула не учитывает комплексности полезных
ископаемых и их различной ценности.
Е	.Е. Марков предложил определять граничный коэффициент вскры-
ши при проектировании карьеров для месторождений, представленных
несколькими полезными ископаемыми, по следующей формуле:
/> г t
;=i u=i
6 + а0
где/ — доля добычи z-го полезного ископаемого в общей производи-
тельности карьера,/ = (//Ц,; Q-, — производительность по /-му полез-
ному ископаемому, млн т/год; — общая производительность карьера
по рудам, млн т/год; у,-,— выход /-го концентрата из /-го полезного
ископаемого; г,, — допустимые затраты на получение /-го концентрата
из /-го полезного ископаемого, руб/т; скц — затраты на получение /-го
концентрата из /-го полезного ископаемого с учетом транспортных рас-
ходов от карьера до обогатительной фабрики, руб/т; а, — затраты на
выемку /-го полезного ископаемого, руб/т; а0 — затраты на охрану при-
роды и утилизацию отходов, руб/т; b — затраты на вскрышные работы,
руб/т.
При учете всех полезных ископаемых и компонентов, извлекаемых
из них, граничный коэффициент определяют на сумму основного и по-
путных полезных ископаемых, что в значительной степени необоснованно
увеличивает глубину карьера.
В	.Г. Шитарев и О.Н. Салманов предложили методику определения
граничного коэффициента вскрыши при разработке комплексных место-
рождений:
„ _ Сдлоп + АЦщоп ~ Q.o - А£ц.о
ЛГр—	р	>
%
где СЛд0|| и Сдо —предельно допустимые и необходимые, без погашения
вскрышных работ, затраты на добычу открытым способом полезного ис-
копаемого, принятого за базовое, руб/т; АСЛДОп и АСД0 — повышение
предельно допустимых и необходимых затрат вследствие комплексного
освоения ресурсов недр, руб/т; Св — затраты на вскрышу, руб/т.
Граничный коэффициент вскрыши определяют в расчете на единицу
основного полезного ископаемого, принятого за базовое, при этом ус-
танавливают повышение предельно допустимых и необходимых предсто-
386
Рис. 5.34. Схемы к определению среднего коэффициента вскрыши для крутопадающих
(а), наклонных (б) и горизонтальных (в) залежей
ящих затрат, вызванное комплексным освоением недр. Учет комплекс-
ности освоения недр способствует увеличению глубины открытых работ.
Практическое использование этой методики довольно трудоемко. Рас-
чет граничного коэффициента вскрыши и установление границ карьера
предполагает использование метода последовательного приближения,
когда первоначально установленные ориентировочные значения парамет-
ров уточняют итеративным расчетом и переоконтуриванием карьера до
получения результата с заданной степенью точности.
Известны и другие методы определения граничного коэффициента
вскрыши.
Для определения глубины и границ карьера используют также сле-
дующие показатели.
Средний коэффициент вскрыши Кср — отношение объема вскрыш-
ных пород Ив, м3, в проектных контурах карьера или его участка к объему
полезного ископаемого Ин, м3, в этих же контурах или на этом же участке
(рис. 5.34):
Если значения объемов вскрыши и полезного ископаемого получены
по материалам геолого-разведочных работ, то Кср называют геологиче-
ским.
В проектной практике рассчитывают действительные значения Ц, в
конечных контурах карьера и V,, за вычетом потерь; в этом случае Кср
называют также промышленным.
Контурный коэффициент вскрыши Кк — отношение объема вскрыш-
ных пород, прирезаемых к карьеру при увеличении его глубины в про-
цессе проектирования на один слой (уступ), к объему полезного иско-
паемого в этом слое (уступе) (рис. 5.35):
25*
387
Рис. 5.35. Схемы к определению контурного коэффициента вскрыши для крутопадаю-
щих (а), наклонных (б) и горизонтальных (в) залежей
Рис. 5.36. Схемы к определению текущего коэффициента вскрыши для крутопадающих
(а) и пологих (б) залежей
Эксплуатационный коэффициент вскрыши Кэ — расчетное значе-
ние коэффициента вскрыши за определенный период эксплуатации карь-
ера, т.е. без горно-капитальиых работ:
г и	и.о
где Ц, — полный извлекаемый объем пород в контурах карьера, м3;
Ив, — объем пород, вынимаемых за счет капитальных затрат в период
строительства карьера, м3; VH — полный извлекаемый объем полезного
ископаемого в контурах карьера, м3; VII 0 — объем полезного ископае-
мого, добываемого за счет капитальных затрат в период строительства
карьера, м3.
Средний эксплуатационный коэффициент вскрыши К — это экс-
плуатационный коэффициент вскрыши, вычисленный за весь период экс-
плуатации карьера.
Текущий коэффициент вскрыши — отношение объема вскрышных
пород, фактически перемещаемых из массива в отвалы за какой-либо
период времени (месяц, квартал, год), к фактически добываемому за этот
же период времени объему полезного ископаемого (рис. 5.36).
388
Первоначальный коэффициент вскрыши Ко — отношение объема
пустых пород, вынимаемых за счет капитальных затрат, к объему всех
извлекаемых запасов полезного ископаемого в контурах карьера.
В проектной практике используют показатель — плановый коэффи-
циент вскрыши, являющийся экономическим показателем. По нему ус-
танавливают размеры погашения затрат на вскрышные работы.
Коэффициент горной массы — отношение количества удаляемой
горной массы к единице извлекаемого из недр полезного компонента,
например, металла:
К ы = Ц м/<?м = (К, + К)/(?м,	(5.12)
где Vr M, Кв — объем соответственно горной массы, полезного иско-
паемого и вскрыши, м3; QM — количество металла, т,
= Цл ск,
где у — средняя плотность полезного ископаемого, т/м3; Ск — среднее
содержание компонента в полезном ископаемом (например, металла в
руде), доли ед.
Подставив значение Q„ в выражение (5.12), получим
Ar.M = (l+'Q/yCK,
где К„ — коэффициент вскрыши, м3/м3.
Коэффициент горной массы может быть выражен, как и коэффициент
вскрыши, как средний, контурный, граничный и т.п. Коэффициент горной
массы отражает не только влияние вскрышных работ, но и качество по-
лезного ископаемого и поэтому является более общим, чем коэффициент
вскрыши, и с большей полнотой характеризует эффективность того или
иного варианта открытых горных работ.
Определение конечной глубины карьера по контурному коэффи-
циенту вскрыши получило наибольшее распространение в проектной
практике. Экономически предельно допустимым считают такое значение
конечной глубины карьера Нк, при котором контурный коэффициент
вскрыши равен граничному:
Контурный коэффициент
вскрыши для простейших усло-
вий залегания на поперечном се-
чении, на котором на глубине Нк
выделен слой высотой h (рис.
5.37),
\ = (Д^ + Д^в.в)/Д^
где ДИвд, ДЦ1Н, ДЦ, — соответ-
ственно приращение объемов
389
вскрыши со стороны лежачего и висячего боков залежи и полезного ис-
копаемого при увеличении глубины карьера на величину Л.
Как следует из рис. 5.37,
ДЕи = Мй,
откуда
Як
Кк = ^-(ctg^ + ctgaj
Если принять более сложные условия залегания месторождения,
имеющего пропластки пустой породы мощностью т внутри залежи, то
контурный коэффициент вскрыши
/<к = (А^ + ДКв.в + АКд)/ДЕи,
где ДЕд = tnh — объем пропластков пустой породы в слое.
ДЕИ = (М - пг) h.
При условии = Кгр
_ 7/к (ctg ал + ctg otB) + m
Л,|’“ М-т
или
н _КГ|,(М-m)-т
ctgo^ + ctga/
При этой глубине затраты на добычу открытым и подземным спосо-
бами равны лишь на конечном контуре в слое толщиной Л. Это следует
из условия Кк = КГ|„ которое может быть представлено в виде равенства
затрат:
(ДЕвв + ДЕвл)/ДЕн = (Сп-Сд)/Св;
(ДЕВ в +ДЕв л) Св + ДЦ, Сд = ДЕИ Сп.
При таком разграничении месторождения по глубине запасы каждой
части будут отработаны с минимальными затратами (в верхней части от-
крытым способом, а в нижней — подземным), в результате чего будут
достигнуты наименьшие затраты на разработку всего месторождения, т.е.
будет выполнено условие
X 3 = 3+ 3-> min.
V II
При проектировании обычно рассматривают дискретное расшире-
ние контуров карьера при понижении горных работ (увеличении глубины
390
карьера) на один горизонт (слой), равный или кратный высоте уступа.
В связи с этим контурный коэффициент вскрыши часто называют пого-
ризонтным, слоевым.
В практике проектирования нередко пользуются линейными показа-
телями контурного коэффициента вскрыши, определяемыми на каждом
геологическом разрезе. В этом случае контурный коэффициент вскрыши
называют линейным контурным.
Величина контурного коэффициента вскрыши существенно зависит
от глубины карьера, а также от горизонтальной мощности, угла падения
и простирания залежи в пределах рассматриваемой глубины, угла на-
клона бортов карьера, рельефа поверхности карьерного поля. При этом
с увеличением глубины разработок коэффициент Кк, как правило, воз-
растает.
Контурный коэффициент вскрыши может быть рассчитан (по К.Н. Тру-
бецкому) с учетом разноса торцевых бортов карьера и включений пустых
пород внутри полезного ископаемого или может быть найден с помощью
непосредственных линейных измерений на геологических разрезах с до-
пустимой для установления границ карьера точностью (при достаточной
разведанности месторождения и точности выбора углов наклона бортов
карьера) по выражению
„ _‘2Н ctga (2/7 ctg a + L + M) m2
K	Ltnt	+ mi'
где H — исследуемая глубина карьера, м; a — средний результирующий
угол наклона бортов карьера, градус; L — простирание месторождения,
соответствующее исследуемой глубине, м; М — горизонтальная мощ-
ность месторождения на той же глубине, м; тл — горизонтальная мощ-
ность месторождения по полезному ископаемому, м; /д2 — горизонталь-
ная мощность породных включений внутри полезного ископаемого, м.
Оценивая возможность применения метода определения глубины
карьера по контурному коэффициенту вскрыши, следует отметить сле-
дующее.
Принцип использования контурного коэффициента вскрыши в каче-
стве основного критерия целесообразности данной глубины карьера за-
родился в прошлом веке, когда рабочие площадки на уступах были очень
узкими и в процессе работ рабочий борт карьера совпадал или же близко
подходил к борту погашения и угол откоса рабочего борта был равен
углу погашения или близок к нему. В этих условиях данный принцип был
вполне справедливым, так как отражал закономерности формирования
карьерного пространства.
Современный карьер по мере углубления формируется по-другому.
Угол наклона рабочего борта карьера в несколько раз меньше угла по-
гашения нерабочего борта, а поэтому и порядок отработки карьера в
пространстве не совпадает с изменением конечного положения борта по
мере увеличения конечной глубины карьера на проектных чертежах.
391
В связи с этим контурный коэффициент вскрыши не находит реального
отражения в работе карьера, хотя получил наибольшее использование в
проектной практике прошлого века для определения глубины карьеров.
Фактический коэффициент вскрыши на ряде карьеров, глубина ко-
торых была определена по контурному коэффициенту вскрыши, резко
уменьшается при подходе горных работ к расчетной глубине, а поэтому
себестоимость полезного ископаемого оказывается меньше той, которая
была при разработке верхних горизонтов.
Определение конечной глубины карьера по среднему коэффици-
енту вскрыши осуществляют по условию равенства среднего и гранич-
ного коэффициентов вскрыши:
Aep = V
Конечную глубину карьера по среднему коэффициенту вскрыши оп-
ределяют при небольших запасах или горизонтальных залежах, когда
применение двух способов разработки исключено и месторождение будут
разрабатывать только одним способом — либо подземным, либо откры-
тым при добыче высокоценных полезных ископаемых и многосортных
руд, когда открытая разработка до возможно большей глубины имеет
очевидные преимущества перед подземной в отношении полноты извле-
чения, а также тогда, когда применение подземного способа чрезвычайно
затруднено сложными горно-геологическими условиями разработки.
Условие равенства КС1, = K,v может быть записано в виде
Гв/|/„ = (С11-Си)/Св	(5.13)
или
Ц,СВ + К„СИ = Ц.С,,,	(5.14)
где С1( — себестоимость добычи 1 м3 полезного ископаемого при под-
земной разработке; Сп — то же, при открытой разработке (без учета
затрат на вскрышные работы); Св — затраты на выемку 1 м3 вскрыши.
В равенстве (5.14) левая часть представляет собой затраты на от-
крытую Зо, а правая часть — на подземную 3„ разработку месторождения
до глубины Нк, т.е. эти затраты принимают одинаковыми.
Используя обозначения, приведенные на рис. 5.38, получим
1/„ = /7к/И;
Як
Ц, = у (ctg ал + ctg аД
Подставив значения Ии и Ив в уравнение (5.14), получим
№
-у- (ctg ал + ctg ав) Св + Шк С„ = ЛШК С„.
Таким образом, для простейших условий залегания, когда мощность
рудного тела постоянна и оно выходит на поверхность (см. рис. 5.38),
392
конечная глубина карьера, при
которой средний коэффициент
вскрыши равен граничному, может
быть определена по выражению
2/СМ
Н =-------2-----.
ctg ал + ctg ав
При разработке горизонтально
залегающих месторождений, если
площадь карьера относительно ве-
лика, средний коэффициент
вскрыши, м:'/т, можно определять
без учета объемов, извлекаемых
для создания бортов карьера, по
выражению (5.10).
Рис. 5.38. Схема к определению конечной
глубины карьера по среднему коэффици-
енту вскрыши
При небольших по площади, но глубоких месторождениях коэффи-
циент вскрыши определяют как соотношение объемов вскрыши Ц, и за-
пасов полезного ископаемого Ц, в контуре карьера.
Открытая разработка при конечной глубине карьера, установленной
исходя из условий равенства среднего и граничного коэффициентов
вскрыши, не дает прямого экономического эффекта по сравнению с под-
земными работами. Однако этот принцип определения конечной глубины
карьера иногда используют в практике, особенно тогда, когда преиму-
щества открытого способа разработки не полностью учтены экономи-
ческими расчетами.
Исследованиями доказано, что фактическая себестоимость полезного
ископаемого не зависит от контурного коэффициента вскрыши, а зависит
от эксплуатационного коэффициента вскрыши.
Влияние среднего коэффициента вскрыши на себестоимость полез-
ного ископаемого более значительно, чем контурного.
В зависимости от варианта вскрытия фактическая себестоимость
может достаточно сильно отклоняться от средней. Так, в первый, обычно
наиболее длительный, период нормальной работы карьера она оказыва-
ется обычно выше средней себестоимости.
Следовательно, средний коэффициент вскрыши не является совер-
шенно надежным критерием для определения глубины и границ карьера.
Определение глубины карьера по текущему коэффициенту вскры-
ши основано на том, что экономически выгодной считают такую глубину,
при которой значения текущего и граничного коэффициентов вскрыши
равны: Кг = 7^,.
Метод определения конечной глубины карьера по текущему коэффи-
циенту вскрыши по сравнению с методом ее определения по контурному
коэффициенту является более надежным, так как он отражает возможное
развитие горных работ в карьере и при этом учитывается принятый ва-
риант вскрытия.
393
В период эксплуатации карьера, глубина которого определена исходя
из условия К,? > Кг, значения эксплуатационного коэффициента вскрыши
могут не превышать экономически целесообразный коэффициент вскры-
ши. Но если учесть, что в большинстве случаев усредненные значения
эксплуатационного коэффициента вскрыши будут меньше максимального
значения Кт, то при правильной работе в контурах карьера они будут
постоянно меньше граничного коэффициента вскрыши.
Кроме того, может оказаться, что при Кт = Кгр средний коэффициент
вскрыши будет больше КГ|, за счет объема первоначальных вскрышных
работ, если мощность покрывающих пород достаточно велика. Тогда раз-
работка месторождения в контурах, определенных по условию Я, = К|р,
будет заведомо нерациональной.
Таким образом, к определению глубины карьера по условию К, = Кгр
следует относиться с осторожностью, так как такой подход не полностью
отражает фактическое изменение себестоимости полезного ископаемого.
В нем не учтен первоначальный объем вскрышных работ, который влияет
на себестоимость полезного ископаемого, так как затраты на горно-ка-
питальные работы погашаются на 1 т извлекаемых запасов, и с увеличе-
нием объема горно-капитальных работ величина погашения может быть
значительной.
Полная себестоимость, руб/м3, полезного ископаемого может быть
выражена следующим образом:
С —С I с । с
ьп ьи + I/ ^в() Г)
и
где Си — себестоимость добычи полезного ископаемого без учета
вскрышных работ и амортизации горно-капитальных работ, руб/м3;
Св0 — себестоимость вскрышных работ в период проведения горно-ка-
питальных работ, руб/м3; Св — себестоимость вскрышных работ в пе-
риод нормальной эксплуатации, руб/м3; Vb0 — объем вскрышных работ,
осуществляемых за счет капитальных вложений, м3; Ц, — извлекаемый
объем полезного ископаемого в контурах карьера, м3; Qa — производи-
тельность карьера по пустым породам в период нормальной эксплуата-
ции, м3/год; — то же, по полезному ископаемому, м3/год.
При этом более правильно рассчитывать себестоимость по эксплуа-
тационному коэффициенту вскрыши, усредненному по отдельным пери-
одам работы, а не по среднему или по среднеэксплуатационному.
В период строительства карьера величина Св0 отличается от величины
Св как за счет общего удорожания работ в первый период, так и за счет
различной крепости пустых пород.
Для нормальной работы карьера необходимо, чтобы фактическая се-
бестоимость полезного ископаемого во все периоды его работы не пре-
вышала допустимую (предельную) себестоимость Сд, т.е.
Сд Qi + (О) + Св>
394
откуда
Левая часть этого выражения представляет собой граничный коэф-
фициент вскрыши.
Следовательно, основное условие экономической целесообразности
открытых работ
КГ|)>Ко + К,.	(5.15)
где К(> — первоначальный коэффициент вскрыши, приведенный по се-
бестоимости к эксплуатационному коэффициенту вскрыши, м3/м3; К, —
усредненный по периодам работы карьера эксплуатационный коэффици-
ент вскрыши, м3/м3.
Это условие соответствует такой работе карьера, при которой фак-
тическая себестоимость полезного ископаемого никогда не превысит до-
пустимую величину.
Так как
Кч = к(Кчх„-^,
где X. — коэффициент неравномерности вскрышных работ; К,,С|) — сред-
ний эксплуатационный коэффициент вскрыши,
Введем коэффициент р = Kq/К,,q> = Ки/Ц.» тогда
K,v>
т.е. между Кц, и К„_С1, имеется определенная взаимосвязь.
Характерной особенностью изложенного принципа является его более
общий характер.
Когда объем горно-капитальных работ незначителен и им можно пре-
небречь, т.е. Ко = 0, тогда ц = 0 и
Правая часть неравенства представляет собой усредненный эксплу-
атационный коэффициент вскрыши данного периода работы карьера.
При отработке пологопадающих залежей, когда один из конечных бор-
тов карьера идет по контакту рудного тела и подстилающих пород, а также
вертикальных и крутопадающих залежей при вскрытии временными съез-
дами по контакту рудного тела, когда могут создаваться условия, пока-
занные на рис. 5.39 (рабочие борта в породах висячего и лежачего боков
выходят на конечные контуры карьера на поверхности одновременно),
максимальное значение текущего (ие усредненного) коэффициента
вскрыши становится равным контурному, т.е.
395
Рис. 5.39. Вариант отработки карьера, при котором
текущий коэффициент вскрыши равен контурному
ДИ ДИ'
В этом случае усло-
вие (5.15) превращает-
ся в Кгр > Ко + Кк, а при
отсутствии горно-капи-
тальных работ (Кц = 0)
в К > Кк.
Если удастся соста-
вить календарный план
горных работ таким об-
разом, чтобы карьер
весь период мог работать со средним эксплуатационным коэффициен-
том вскрыши (/C,q, — Ко), т.е. при коэффициенте неравномерности
вскрышных работ X. = 1, то условие (5.15) превращается в условие
Wp-
Условие Кгр К, ср можно использовать и в случае очень малого срока
эксплуатации карьера. Тогда погашение вскрышных работ в себестои-
мости полезного ископаемого более целесообразно осуществлять по
среднеэксплуатационному коэффициенту вскрыши, а излишек затрат на
вскрышные работы в первые годы можно относить к затратам будущих
лет или же к капитальным затратам.
Обычно коэффициенты вскрыши подсчитывают на основе геологи-
ческих данных, поэтому их необходимо пересчитывать с учетом потерь
и разубоживания.
Эксплуатационный коэффициент вскрыши с учетом потерь и разубо-
живания

К,+ 1 -д
Д
Аналогично рассчитывают первоначальный коэффициент вскрыши
V = VA-
Тогда окончательный принцип определения границ открытых работ:
„	+	1-Д
 »’	Д Д ’
где Д — коэффициент перехода от геологических запасов к извлекаемым
при открытом способе разработки, Д = (1 -т])/(1 - р);т]ир — коэф-
фициенты потерь и весового (объемного) разубоживания при открытом
способе разработки.
396
5.3.4.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ КАРЬЕРА ПРИ РАЗРАБОТКЕ
ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В ПРОСТЫХ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЯХ
Задачу определения глубины карьера при разработке пластовых место-
рождений однородного качественного состава с выдержанными условия-
ми залегания, когда поверхность карьерного поля может быть принята
за плоскость, а отметки дна карьера (или участка) одинаковыми, доста-
точно просто решить аналитически.
Ориентировочную глубину карьера на начальных стадиях проектиро-
вания можно определять также с помощью аналитических расчетов.
При значительной мощности наносов необходимо учитывать (через
граничный коэффициент вскрыши) разницу в затратах на разработку ко-
ренных пород и наносов. В этом случае глубина карьера, м, может быть
определена по выражению
„	св-с
ctg ав + ctg ал + Св и’
где £из — коэффициент извлечения руды из слоя, в|13 = 0,95 4- 0,97; Св
и С„ — затраты на вскрышные работы по коренным породам и наносам,
руб/м3; h„ — мощность наносов, м.
Согласно упрощенной расчетной формуле проф. Б.П. Боголюбова,
учитывающей только горизонтальную мощность залежи, углы откосов
бортов карьера и величину граничного коэффициента вскрыши, глубина
карьера, м,
Ц _ ®из^^гр
ctgaB + ctga/
При разработке пологопадающих месторождений, когда разнос ле-
жачего бока залежи не осуществляется, под величиной ал понимают угол
падения залежи.
Если углы откосов бортов принять равными (что возможно при раз-
работке наклонных и крутых залежей), то приведенная формула еще
более упрощается:
// = 0,5eH3At^ptga.
Обычно при разработке наклонных и крутопадающих залежей выемку
полезного ископаемого осуществляют на дополнительную глубину (ниже
установленной границы карьера) без разноса бортов по вскрышным по-
родам. Тогда полную глубину карьера, м, определяют по выражению
JW(sHAp+l)-O
ctgaB + ctgaj,
где D — минимально возможная ширина дна карьера, м.
397
Приведенные формулы не учитывают объемы вскрыши от разноса
торцевых бортов карьера, поэтому при определении его конечной глу-
бины ими можно пользоваться только при вытянутых по простиранию
залежах и относительно небольшой глубине карьера, а также в пределах
одного расчетного блока для исследуемого поперечного профиля.
Для относительно коротких залежей в условиях равнинной местности
глубину карьера, м, с учетом разноса его торцевых бортов можно опре-
делять по формуле В.В. Ржевского:
Н =
ylfaV (Krp+V)Sn-S д
I 12bj + b 2Ь'
где а = lx ctg ах; b = n ctg2 аср; Sn — площадь полезного ископаемого
на конечной глубине карьера, м2; S — полная площадь дна карьера, м2;
/д. — длина участка борта карьера (по дну), м; ах — угол откоса борта
этого участка, градус; аср — усредненный угол откоса борта карьера,
градус.
Для крутопадающих и наклонных залежей, когда углы откосов бортов
незначительно отличаются один от другого, используют усредненные зна-
чения углов:
Ct 111 + (Х2/9 + ...
Для месторождений небольшой длины и наиболее распространенных
условий, когда угол наклона залежи больше 15—20°, а углы наклона бор-
тов карьера не резко отличаются друг от друга:
Ч =	(>/0,025 Р2 + 0,32 KrpS„ - 0,16 Р),
где Р — периметр дна карьера, м.
Размеры дна карьера в конечных границах при разработке горизон-
тальных месторождений определяются контурами залежи в плане на от-
метке подошвы. При разработке наклонных и крутых месторождений ми-
нимальную ширину дна карьера определяют по условию безопасного ве-
дения горных работ, и она составляет 30—40 м. Длину дна карьера при-
нимают равной протяженности залежи по простиранию (если она незна-
чительна). В случае большой протяженности залежи длину дна карьера
по техническим соображениям принимают равной 3—4 км. Минимальная
длина находится в пределах 70—100 м.
Приближенно определить глубину и построить контуры карьера мож-
но графически, пользуясь геологическими поперечными разрезами и зна-
чениями граничного, контурного или текущего коэффициента вскрыши.
Графический метод определения конечной глубины карьера по кон-
турному и текущему коэффициентам вскрыши можно применять для
398
кгрм
*срМ1
Рис. 5.40. Графическое определение границ карьера по
контурному коэффициенту вскрыши
сравнительно про-
стых условий при
равнинном рельефе
или некрутом косо-
горе при простом за-
легании залежи и
для нескольких зале-
жей более сложно-
го залегания, когда
ошибки расчетов не
превышают допусти-
мых при проектиро-
вании.
При определении
глубины открытых
работ по контурному
коэффициенту вскрыши на ориентировочно возможной глубине карьера
измеряют горизонтальную мощность залежи М (рис. 5.40).
От произвольно выбранной точки А на поверхности откладывают го-
ризонтальный отрезок АВ, равный произведению КГ],М, который опреде-
ляет положение точки В. Из точек А и В под углами откосов бортов
карьера на момент погашения аи и ал проводят прямые АО и ВО.
Точка пересечения этих прямых О соответствует отметке конечной
глубины карьера. Если на уровне точки О горизонтальная мощность
залежи М। значительно отличается от принятой ранее мощности М, то
построение повторяют, для чего от точки А откладывают отрезок АВ{ —
— KrpMt. Отметка вновь полученной точки О, обычно соответствует уточ-
ненной конечной глубине карьера. Если и в этом случае имеется отличие
горизонтальной мощности залежи от принятого, построение повторяют.
Для построения контура карьера высотное положение точки Oj пере-
носят на лежачий бок залежи (точка С!) и затем вычерчивают положение
дна карьера и действительные контуры откосов его бортов, параллельные
вспомогательным линиям AOt и В(О|. Если с ростом глубины значи-
тельно изменяются углы откоса бортов карьера, то под углами ав и
ал подразумевают углы откоса бортов на исследуемой глубине, а наклон-
ные прямые АО и ВО служат только для определения конечной глубины
карьера. После установления конечной глубины карьера вычерчивают
действительные контуры откосов его бортов.
При наличии нескольких залежей определение глубины карьера по
контурному коэффициенту вскрыши осуществляют применительно к
одной наиболее мощной, а остальные рассматривают как попутно извле-
каемые. Порядок определения глубины карьера в этом случае остается
прежним, с той лишь разницей, что в качестве горизонтальной мощнос-
ти залежи М принимают суммарную горизонтальную мощность всех за-
лежей.
399
Рис. 5.41. Графическое определение глубины карьера
по текущему коэффициенту вскрыши
При определении
глубины карьера гра-
фическим методом по
текущему коэффици-
енту вскрыши геоло-
гический поперечный
разрез по месторожде-
нию условно разбива-
ют горизонтальными
прямыми по глубине
на расчетные горизон-
ты, равные или крат-
ные высоте рабочего
уступа (рис. 5.41).
На каждом расчетном горизонте в соответствии с предполагаемым
порядком развития работ выбирают и отмечают положение дна разрезной
траншеи (точки а', Ь' и т.д.). Из этих точек под углами откосов рабочих
бортов карьера а^, а]‘ (ориентировочно 17—20°) проводят наклонные
прямые линии а'А'; Ь'В' и т.д. до пересечения с дневной поверхностью.
Затем на каждом горизонте замеряют отрезки А'В' и т.д., величины ко-
торых делят на соответствующую горизонтальную мощность залежи М।
и т.д.
Так называемой текущей глубине карьера соответствует горизонт, на
котором частное от деления отрезка АВ на мощность залежи М равно
величине граничного коэффициента вскрыши. Точки А и В при этом при-
надлежат верхней бровке конечного контура карьера. Из этих точек под
углами откоса бортов на момент погашения карьера ав и а,, проводят
прямые Аа и ВЬ. Если пересечение этих прямых произойдет ниже залежи,
то из точек, фиксирующих действительное положение дна, под углами
а„ и а,, проводят прямые линии до пересечения с дневной поверхностью.
Значение конечной глубины карьера, установленной по текущему ко-
эффициенту вскрыши, часто совпадает со значением, определяемым по
контурному коэффициенту вскрыши.
5.3.5.	ОБОСНОВАНИЕ ГРАНИЦ КАРЬЕРА НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ
СО СПЕЦИФИЧЕСКИМИ УСЛОВИЯМИ ЗАЛЕГАНИЯ
ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО
Как было показано в подразд. 5.3.1, определение глубины карьера при
разработке сложнозалегающих месторождений наиболее точно может
быть выполнено при динамическом подходе к решению технико-эконо-
мических задач планирования развития горных работ с применением
ПЭВМ.
Иногда при проектировании применяют следующий метод. Устанав-
ливают величину граничного коэффициента вскрыши. Применительно к
400
конкретным условиям для каждого последовательно рассматриваемого
по глубине слоя (горизонта) определяют контурный коэффициент вскры-
ши. Глубину залегания рассматриваемого слоя, на которой контурный
коэффициент вскрыши для этого слоя равен граничному, принимают в
качестве конечной глубины карьера.
Конечную глубину карьера для месторождений сложного геологичес-
кого строения, глубокого залегания и ограниченной протяженности
можно достаточно точно определить графоаналитическими методами.
При этом морфологические и топографические особенности месторож-
дения учитывают обычно графическими построениями, а технике-эконо-
мический анализ намеченных вариантов карьера проводят с помощью
аналитических зависимостей, увязывающих основные экономические по-
казатели с геометрическими. Иногда отдельные показатели (например,
составляющие себестоимость) в зависимости от глубины горных работ
определяют аналитическими расчетами, а положение суммарной кривой
затрат на графике устанавливают сложением составляющих.
Графоаналитический метод определения глубины карьера (установ-
ления границ карьера) в сложных горно-технических и гидрогеологичес-
ких условиях комбинированной разработки месторождения, предложен-
ный акад. К.Н. Трубецким, включает выполнение следующих этапов:
1.	Намечают основные технологические решения открытой разработ-
ки месторождения: производительность карьера по всем извлекаемым
полезным ископаемым, календарный план разработки, вскрытие, систему
разработки, технологию и механизацию работ. Аналогично выбирают ос-
новные технологические решения подземной отработки глубинной части
месторождения. На основании этого рассчитывают ориентировочные
экономические показатели открытого и подземного способов разработки.
2.	Рассчитывают граничный коэффициент вскрыши по формуле
(5.11) и устанавливают соответствующие ему ориентировочную глубину
и контуры открытых работ. Ориентировочную глубину карьера можно
определить и из условий равенства граничного и среднего коэффициентов
вскрыши.
3.	Карьер условно разбивают по глубине на расчетные горизонты
(кратные высоте рабочих уступов), что позволяет в дальнейшем опреде-
лять целесообразные границы перехода с одного вида карьерного транс-
порта на другой, более экономичный и тем самым расширять границы
открытых работ.
4.	Исследуют режим горных работ и определяют годовые объемы по-
лезного ископаемого и вскрыши, объемы горно-капитальных работ, сред-
ний, контурный и эксплуатационный коэффициенты вскрыши, срок су-
ществования карьера (для вероятных вариантов вскрытия месторожде-
ния и нескольких (при «ручном» счете два-три) вероятных вариантов
глубины карьера, выбранных для ориентировочного контура).
На основе анализа режима определяют затраты на проведение до-
бычных и вскрышных работ.
26—1448	401
5.	В зависимости от вариантов карьера с вероятной глубиной уста-
навливают соответствующие вероятные варианты подземных рудников
(шахт), для которых также устанавливают расчетные горизонты.
6.	Для исследуемых расчетных горизонтов определяют расстояния
транспортирования на обогатительную фабрику полезного ископаемого
при открытом и подземном способах разработки и вскрышных пород из
карьера в отвалы. Для этих горизонтов технико-экономическим расчетом
определяют затраты на транспортирование 1 т груза всеми рассматри-
ваемыми конкурентоспособными видами транспорта. После этого строят
графики изменения себестоимости транспортирования в зависимости от
глубины разработки, позволяющие определять наиболее экономичный
для соответствующей глубины вид транспорта и себестоимость транс-
портирования этим транспортом.
7.	При сильных водопритоках для каждого исследуемого горизонта
определяют себестоимость водоотлива, а при глубине разработки свыше
200—300 м — затраты на проветривание карьера и вентиляцию рудника.
8.	Рассчитывают неизменную с глубиной долю себестоимости (на ос-
новании расчетной или фактической калькуляции определяют себестои-
мости рыхления, погрузки, отвалообразования и др.).
9.	Рассчитывают удельные капиталовложения на проведение добыч-
ных и вскрышных работ при открытом и подготовительных и добыч-
ных работ при подземном способах разработки. До составления проекта
разработки данного месторождения пользуются укрупненными показа-
телями.
10.	Определяют плату за землю и затраты на восстановление и ре-
культивацию нарушаемых горными работами земель, для всех рассмат-
риваемых вероятных вариантов, исходя из размера площадей, занимае-
мых под открытые и подземные работы.
11.	Определяют основные технико-экономические показатели пере-
работки (выход концентрата, себестоимость обогащения и затраты на
обогатительный передел) полезного ископаемого для вариантов с откры-
тым и подземным способами разработки.
12.	Для каждого вероятного варианта глубины карьера по формуле
(5.11) устанавливают значения граничного коэффициента вскрыши в за-
висимости от вида транспорта.
13.	Найденные значения вскрыши являются основой для построения
графика зависимости граничного коэффициента вскрыши от глубины
разработки и вида транспорта.
14.	Строят совмещенный график граничного, среднего, контурного,,
эксплуатационного и при необходимости других коэффициентов вскрыши
в зависимости от глубины разработки и вида транспорта.
Конечной глубине карьера должна соответствовать отметка, на кото-
рой нисходящий график граничного коэффициента вскрыши пересекает
график такого коэффициента вскрыши, по которому предусмотрено по-
гашение затрат на горно-капитальные и вскрышные работы.
402
Глубина карьера для различных этапов (промежуточная глубина) оп-
ределяется отметкой, на которой график граничного коэффициента пере-
секает график усредненного эксплуатационного, или контурного, или те-
кущего, в зависимости от срока отработки, конкретных условий и тре-
буемой точности расчетов, коэффициента вскрыши.
По найденным конечным и промежуточным значениям глубины и
углов откосов бортов карьера устанавливают соответствующие конечные
и промежуточные контуры карьера.
Все рассмотренные способы определения глубины и конечных кон-
туров карьера имеют свою степень точности и предназначены для укруп-
ненных предварительных расчетов.
При детальном проектировании конечные контуры карьера опреде-
ляют, как правило, из условия возможности получения максимального
чистого дисконтированного дохода (NPV) за весь срок отработки место-
рождения, либо максимального значения NPV от комбинированной раз-
работки месторождения открытым и подземным способами.
Контрольные вопросы
I.	Определение терминов «конечные, промежуточные и перспективные контуры
карьера».
2.	Сущность задачи определения глубины и контуров карьера.
3.	Общая схема определения глубины и границ карьера при динамическом подходе.
4.	Принцип развития горных работ по этапам и выделения промежуточных и перспек-
тивных контуров карьера.
5.	Сущность термина «граничный коэффициент вскрыши».
6.	Порядок определения глубины карьера по среднему коэффициенту вскрыши.
7.	Порядок определения глубины карьера по контурному коэффициенту вскрыши
8.	Порядок определения глубины карьера по текущему коэффициенту вскрыши.
9.	Основные принципы обоснования границ карьера при разработке горизонтальных
и пологопадающих месторождений с большой мощностью покрывающих пород.
5.4.	ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖИМА ГОРНЫХ РАБОТ
Одним из основных решений, принимаемых при проектировании карьера,
является определение последовательности отработки запасов.
В границах контуров объем карьера представляет совокупность от-
дельных объемов вскрышных пород и полезных ископаемых, имеющих
определенное пространственное положение и очертания, количествен-
ные и качественные характеристики.
При разработке месторождения практически всегда имеются различ-
ные технологически возможные варианты последовательности выемки
этих объемов, т.е. варианты развития работ. Прежде всего они харак-
теризуются местом заложения начальных горных выработок и главным
26*	403
направлением развития работ. Следовательно, при проектировании раз-
вития горных работ на карьере из ряда возможных вариантов должен
быть выбран такой, который обеспечивал бы наиболее полное извлече-
ние полезных ископаемых с максимальной экономической эффективно-
стью при строгом выполнении всех требований и соблюдении ограни-
чений.
Для определения рационального направления развития работ в карь-
ере в середине 50-х гг. XX в. В.В. Ржевским были разработаны методы
горно-геометрического анализа карьерных полей и исследования режима
горных работ. Этим же проблемам были посвящены многие работы про-
фессоров В.С. Хохрякова, А.И. Арсентьева, С.Д. Коробова и других уче-
ных. Вместе с тем необходимо отметить, что до настоящего времени не
разработана приемлемая математическая формулировка задачи опреде-
ления оптимальной последовательности отработки запасов месторожде-
ния в конечных контурах карьера — выбора оптимальной траектории
развития горных работ, а также точные методы ее решения.
Поэтому сохраняют свое значение эвристические приближенные ме-
тоды выбора направления развития работ — порядка развития вскрыш-
ных и добычных работ в карьере при максимально возможном примене-
нии точных методов решения частных задач.
Решение задачи определения рациональной последовательности от-
работки запасов месторождения основано на выявлении объективных ха-
рактеристик карьерного поля — значений средних и контурных содер-
жаний полезных компонентов, средних, контурных и текущих коэффи-
циентов вскрыши или горной массы, абсолютных значений объемов по-
лезного ископаемого и горной массы в отдельных слоях, по этапам раз-
работки и в целом по карьеру при различном положении границ, а также
на наиболее общих экономических критериях эффективности, характе-
ризующих работу карьера как объекта. При этом рассмотрение других
важнейших аспектов разработки карьера, таких как вскрытие, система
разработки, технология и механизация работ и др., должна быть выпол-
нена с эквивалентной степенью детализации. Исходя из этого, на этапе
общего проектирования карьера, когда решения по этим аспектам при-
нимают лишь как эскизные, выбор рационального режима горных работ,
во многом определяющего и главное направление развития работ, можно
осуществлять с использованием определенных технических показателей,
таких как среднеэксплуатационный и текущий коэффициенты вскрыши,
коэффициент выемки и др. Однако в конечном итоге выбор рациональ-
ного варианта разработки месторождения должен быть осуществлен по
общим экономическим критериям.
Режим горных работ — это последовательность выполнения
вскрышных и добычных работ в карьере, определенная по объемам, мес-
там проведения и календарным срокам, обеспечивающая планомер-
ную, безопасную и экономически эффективную разработку месторож-
дения.
404
Считают, что режим горных работ установлен, если найдено положе-
ние начальных горных выработок, главное направление развития работ,
календарное распределение объемов вскрышных и добычных работ по
годам (этапам) разработки карьера, отвечающее экономическим крите-
риям и обеспечивающее достижение установленных технических пока-
зателей и требований потребителей продукции. Таким образом, в про-
цессе проектирования режима горных работ должны быть определены
места заложения начальных горных выработок, выбраны направление и
интенсивность развития горных работ в глубину и по простиранию по
отдельным бортам карьера, определен объем горно-капитальных работ,
сформирован календарный график выполнения вскрышных и добычных
работ, отвечающий принятым критериям эффективности.
Режим горных работ неразрывно связан со вскрытием, системой раз-
работки, технологией и механизацией работ, другими важнейшими пара-
метрами карьера. Поэтому специфичность задачи проектирования режи-
ма горных работ заключается в том, что все названные и другие важ-
нейшие технические системы и характеристики карьера не только опре-
деляются режимом горных работ, но и сами являются основой для его
определения. Однако влияние режима горных работ на выбор всех тех-
нологических решений следует признать доминирующим.
Исследование режима горных работ и определение рационального ва-
рианта развития работ для различных типов месторождений и видов карь-
ерных полей осуществляют по единой методике, включающей проведение
горно-геометрического анализа месторождения, построение календарно-
го графика разработки, регулирование календарного и обоснование ра-
ционального графиков.
5.4.1.	ГОРНО-ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАРЬЕРНЫХ ПОЛЕЙ
Горно-геометрический анализ карьерных полей — это совокупность
методов изучения месторождения полезных ископаемых или его участка,
предназначенного для разработки открытым способом, с помощью ко-
торых устанавливают закономерности изменения горно-геометрических
показателей разработки по мере развития горных работ.
В процессе горно-геометрического анализа прежде всего исследуют
зависимость поэтапно извлекаемых объемов вскрышных пород и полез-
ных ископаемых от положения горных работ в карьере на отдельных эта-
пах. Для этого устанавливают границы карьера, эскизно намечают тех-
нологию разработки месторождения и ряд возможных вариантов началь-
ного положения горных выработок (разрезной траншеи) и направлений
развития работ.
Для каждого выбранного варианта развития работ строят гра-
фик зависимости извлекаемых объемов от положения горных работ
{для крутопадающих месторождений — V =/(Н\, для горизонтальных —
405
V —/(£)] На этом графике по одной оси откладывают положение горных
работ, а по другой — соответствующие ему объемы горной массы, по-
лезного ископаемого и вскрышных пород.
Построенные для карьера графики V = f(H) и V = f(L) являются ос-
новой для получения исходных календарных графиков V = f( Т) и разра-
ботки их улучшенных вариантов.
Исходным материалом для горно-геометрического анализа в зависи-
мости от типа и сложности месторождения служат поперечные геологи-
ческие сечения, погоризонтные планы или топографические планы с на-
несенными изомощностями или изолиниями поверхностей пород и по-
лезного ископаемого, выполненные в масштабе 1:2000, 1:1000 или
1:500.
Порядок проведения горно-геометрического анализа следующий:
1.	Эскизно намечают основные технологические решения открытой
разработки месторождения (вскрытие, система разработки, технология,
механизация работ и т.д.).
2.	Ориентировочно устанавливают углы откосов бортов карьера: ра-
бочего, нерабочего и на момент погашения. На стадии горно-геометри-
ческого анализа значения этих углов можно принимать в следующих диа-
пазонах:
•	угол откоса рабочего борта карьера — 5—20” (в большинстве слу-
чаев 10—12”);
•	угол откоса нерабочего борта карьера — 23-27°;
•	угол откоса бортов карьера на момент погашения горных работ —
25—55° в зависимости от физико-механических свойств пород, принятой
технологии разработки и механизации работ.
Точные значения углов устанавливают графически после принятия ос-
новных технологических решений (см. подразд. 5.1.2).
3.	Определяют глубину и контуры карьера [проектом может предус-
матриваться отработка карьера этапами (участками, зонами) по глубине
или по простиранию с изменением по мере отработки этапов вариантов
вскрытия, систем разработки, технологии и механизации работ; в этом
случае углы откосов бортов можно устанавливать для каждого этапа от-
дельно].
4.	Намечают начальные положения и возможные направления раз-
вития работ, а также определяют ширину дна разрезной траншеи.
Для каждого рассматриваемого варианта развития работ на исходных
геологических разрезах (планах) наносят границы карьера, один из ва-
риантов начального положения горных работ (дна разрезной траншеи)
и ряд промежуточных положений (этапов) горных работ, соответствую-
щих одному из возможных направлений их развития. Для этого от нижних
бровок разрезных траншей на каждом горизонте наносят линии откоса
рабочих бортов.
5.	Определяют этапные объемы (объемы между смежными положе-
ниями границ этапа) горной массы, полезного ископаемого и вскрышных
406
пород, по которым по каждому геологическому профилю (плану) строят
график зависимости извлекаемых объемов от положения горных работ
V = f(H) (для крутопадающих и наклонных месторождений) и V = f(L)
(для горизонтальных и пологопадающих месторождений). На этом гра-
фике по одной из осей откладывают положения (этапы) работ, а подру-
гой — соответствующие им объемы.
6.	Определяют суммарные этапные объемы горной массы, вскрыши
и полезного ископаемого по всему месторождению путем раздельного
сложения этих показателей для соответствующих этапов, найденных по
отдельным геологическим разрезам (планам). По значениям суммарных
объемов строят график, выражающий зависимость поэтапно извлекае-
мых объемов горной массы, вскрыши и полезного ископаемого для всего
карьера.
Диалогично строят графики и исследуют соответствующие зависимос-
ти и для других вариантов начального положения горных работ и направ-
лений их развития.
7.	Определяют годовую производительность карьера по полезному ис-
копаемому на весь срок существования карьера.
8.	Строят исходные календарные графики I/ =/( Т), выражающие за-
висимость извлекаемых объемов горной массы, вскрыши и полезного
ископаемого от времени разработки при принятом месте начала и на-
правлении развития горных работ путем преобразования графиков
V = АН) или V = /(£).
9.	Проводят преобразование — улучшение исходных графиков
V = f(T), т.е. приведение их к некоторому желательному (рационально-
му) виду.
10.	Сравнивают календарные графики, полученные для различных на-
правлений развития работ по некоторому принятому критерию и обо-
сновывают выбор одного из них в качестве рационального.
При исследовании режима горных работ необходимо рассматривать
не только различные варианты направления развития работ для какой-
либо одной эскизно принятой технологии разработки месторождения и
выполнения работ, но и варианты, отличающиеся друг от друга самими
технологиями.
5.4.2.	ГОРНО-ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЫТЯНУТЫХ КАРЬЕРНЫХ ПОЛЕЙ
ПРИ НАКЛОННОМ И КРУТОМ ПАДЕНИИ ЗАЛЕЖЕЙ
ПО МЕТОДУ В.В. РЖЕВСКОГО
При проведении горно-геометрического анализа вытянутых карьерных
полей при наклонном и крутом падении залежей, имеющих сложные кон-
фигурацию и топографию поверхности и криволинейные или ломаные
очертания бортов карьера, В.В. Ржевский предложил определять по-
этапно извлекаемые объемы вскрышных пород и полезных ископаемых
графическим методом осаждения трапеций.
407
Рис. 5.42. Схема к определению объема горных работ
этапа методом трапеций
Его суть сводит-
ся к тому, что при
параллельных гори-
зонтальных линиях
положений площа-
док уступов поэтап-
ное приращение
площадей может
быть найдено как
сумма приращений
площадей по каждо-
му уступу, каждое из
которых равно про-
изведению горизон-
тального расстоя-
ния между линиями
положений бортов
карьера смежных этапов на расстояние между линиями площадок по вер-
тикали (длины средней линии трапеции на ее высоту).
Так, для профиля (рис. 5.42) приращение объемов горной массы при
развитии горных пород от контура ЛА до контура ББ равно сумме пло-
щадей трапеций, заключенных между этими линиями и линиями гори-
зонтов, умноженной на протяженность залежи по простиранию, равную
1 м:
^5=/,^ + /^ + ... + /^ + /^.
Таким образом, приращение объемов горной массы численно равно
приращению площадей, измеренных по геологическому разрезу.
При одинаковом расстоянии между слоями по вертикали
к= I
Таким образом, измерение площадей трапеций может быть сведено
к измерению их средних линий.
В случае, когда в поуступном приращении объема содержатся раз-
личные виды горных пород, их количество может быть определено раз-
дельно.
Измерение и суммирование средних линий трапеций с достаточной
степенью точности можно выполнить измерителем. На графике (см. рис.
5.42) по вертикальной оси отложены положения высотных отметок го-
ризонтов /7К, /Ук', соответствующие положению бортов карьера на начало
и конец этапа. На средней линии от точки 0 поочередно в сторону разноса
408
левого борта отложены отрезки /ь /2, /3, /4 и отрезки /5, /<;, /7, /3, отно-
сящиеся к правому борту. Отрезок Л/Л/' является ординатой горной массы
данного этапа. Аналогично находятся точки К и К', определяющие орди-
нату полезного ископаемого этапа.
Следует отметить, что положение оси Оу на рис. 5.42, от которой
измеряют отрезки вправо и влево, соответствует направлению развития
работ на этапе.
Положение оси устанавливают для каждого этапа соединением точек,
означающих положение нижних бровок разрезных траншей, на смежных
этапах.
Разделение объемов по бортам удобно для оценки скорости их раз-
вития. Если необходимость разделения объемов по бортам отсутствует,
находят суммарные объемы.
Описанным способом могут быть найдены необходимые точки по сор-
там и видам полезного ископаемого и вскрышных пород.
* Построение графика зависимости извлекаемых объемов от положе-
ния горных работ осуществляют в следующей последовательности:
1.	Определяют ширину дна разрезной траншеи.
2.	Ориентировочно намечают начальное положение горных работ и
порядок их развития (направление развития работ).
3.	Устанавливают положение дна разрезной траншеи для каждого
этапа (уступа) в соответствии с принятым местом начала и направлением
развития работ.
4.	Для каждого намечаемого положения дна карьера (этапа работ) от
нижних бровок разрезных траншей на каждом горизонте проводят линии
под углами откосов рабочих бортов до встречи с линией поверхности
земли или конечным контуром карьера. Замена поуступного профиля
борта результирующей линии откоса допустима при одинаковой ширине
рабочих площадок. Профили бортов могут быть также вычерчены лома-
ными и криволинейными.
5.	В прямоугольной системе координат (рис. 5.43) на вертикальную
ось переносят отметки дна разрезных траншей по каждому этапу. По
горизонтальной оси на средних линиях этапов для каждого этапа откла-
дывают ординаты, выражающие объемы горной массы и полезного ис-
копаемого. Измерение и суммирование отдельных ординат удобно вы-
полнять измерителем. Например, для этапа 6 ордината горной массы
представлена отрезками аа' + bb' + сс' + dd' + ее' +ff + gg' + hh' + kk' +
+ mtn' + tin'. Ее откладывают на линии посредине отметок — 100 и —120,
что соответствует этапу 6 (см. рис. 5.43).
Аналогично, как сумму отрезков pg + of’ + gs + tr, определяют общую
ординату полезного ископаемого.
6.	Соединением найденных конечных точек ординат получают графики
горной массы и полезного ископаемого.
При наличии в полезном ископаемом пустых пород, извлекаемых раз-
дельно, графическое измерение их объема может быть заменено его вы-
409
Рис. 5.43. Построение графика горно-геометрического анализа V = f(H) для крутопадающей залежи:
I — полезное ископаемое; 2 — горная масса; 3 — вскрышные породы; 4 — текущий коэффициент вскрыши
числением по величине среднего содержания (в процентах) с последу-
ющим соответствующим уменьшением ординат полезного ископаемого
этапов.
7.	Ординаты вскрыши получают вычитанием ординат полезного ис-
копаемого из ординат горной массы. По ним строят соответствующий
график.
Площади, заключенные между двумя любыми ординатами, осью абс-
цисс и графиками горной массы, полезного ископаемого и вскрыши, вы-
ражают площади горной массы, полезного ископаемого и вскрыши при
углублении горных работ между высотными отметками соответствующих
ординат.
 Площадь между начальными и конечными ординатами, осью и гра-
фиком соответствует в масштабе площади горной массы, вскрыши и по-
лезного ископаемого в пределах контуров карьера.
8.	Значения текущих коэффициентов вскрыши находят делением ор-
динат вскрыши на ординаты полезного ископаемого и по этим значениям
строят график изменения текущего коэффициента вскрыши в зависи-
мости от углубления горных работ.
9.	Средние коэффициенты вскрыши от начала горных работ до како-
го-либо их положения могут быть найдены путем деления суммарных
площадей вскрыши на суммарные площади полезного ископаемого, из-
влекаемого из карьера от начала работ до рассматриваемого положе-
ния. По полученным значениям может быть построен соответствующий
график.
Результаты измерений и расчетов удобно сводить в таблицу опреде-
ленной формы (табл. 5.29).
Значения ординат (средних линий) горной массы и полезного иско-
паемого получают измерениями (в масштабе чертежа).
Таблица 5.29
Подсчет площадей и коэффициентов вскрыши по графику
Показатели	Отметка, м								
	-240	-220	-200	-180	-160	-140	-120	-100	-80
Глубина, м Вскрышные породы:	0	20	40	60	80	100	120	140	160
ордината, мм	17,6	55	73	88	122	172	237	295	337
площадь, мм2	352	1100	1460	1760	2440	3440	4740	5900	6740
суммарная площадь. мм2 Полезное ископаемое:	352	1452	2912	4672	7112	10552	15292	21192	27932
ордината, мм	4,75	15	28	47	48	41	34	31	28
площадь, мм-	95	300	560	940	960	820	620	620	560
суммарная площадь, мм2	95	395	955	1895	2855	3675	4355	4975	5535
Средний коэффициент вскрыши, м3/м3	3.72	3,68	3,07	2,46	2,5	2,86	3,52	4,26	5,6
411
Рис. 5.44. Сводный график режима горных работ:
I — полезное ископаемое: 2 — вскрышные породы;
3 — текущий коэффициент вскрыши
Площади вычисляют
умножением значений
средних линий на рас-
стояние между соответ-
ствующими высотными
отметками (в масштабе
чертежа).
Объемы в кубичес-
ких метрах находят ум-
ножением найденных
площадей на квадрат
масштаба чертежа и на
длину блока по прости-
ранию.
Обычно по длине
карьера строят графики
по нескольким верти-
кальным геологическим
сечениям. Для получе-
ния сводных графиков
для всего карьера от-
дельные графики суммируют (раздельно для каждого этапа по глубине
и по бокам по простиранию). После этого вычисляют значения текущих
и средних коэффициентов вскрыши для всего карьера. В процессе по-
строения суммарных графиков объемов извлекаемых горных пород не-
обходимо учитывать и объемы от разности торцевых бортов. Они могут
быть определены несколькими методами или рассчитаны по выражению
ST = ШЛН ctg ат + (ftf + ctg аср,
где ST — площадь от разноса одного торцевого борта при единичном
приращении глубины карьера (на 1 мм), мм2; Шл — ширина дна, мм;
Нл; Нв; Н — высота торцевого борта по лежачему, висячему боку и по-
средине дна соответственно, мм; ат и аср — угол откоса торцевого борта
и средний угол откоса по лежачему, висячему и торцевому бортам, градус.
Делением суммы площадей от разноса двух торцевых бортов на сумму
площадей извлекаемых запасов для рассматриваемого горизонта работ
определяют дополнительный текущий коэффициент вскрыши от разноса
торцевых бортов.
Общий объем горной массы, м3, заключенный в одном торцевом борту
карьера, определяется по выражению
VT = ^ШЛН ? ctg аг +	(//3 + Н 3) ctg2 аср.
По этому показателю уточняют средний коэффициент вскрыши и
общие объемы работ.
412
Как уже было отмечено, график изменения текущего коэффициента
вскрыши строят путем деления ординат вскрышных пород на ординаты
полезного ископаемого. С учетом необходимости иметь на карьере
вскрытые запасы полезного ископаемого ординаты вскрыши и полезного
ископаемого измеряют не по одной вертикальной линии (рис. 5.44), а
таким образом, чтобы ордината вскрышных пород ББ’ отстояла от орди-
наты полезного ископаемого АА' на величину вскрытых запасов, объем
которых выражается площадью АабБ.
График изменений средних коэффициентов вскрыши от начала работ
до какого-либо промежуточного положения находится делением объемов
вскрыши от начального доданного положения на соответствующие объе-
мы полезного ископаемого.
5.4.3.	ЛИНЕЙНЫЙ МЕТОД ГОРНО ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
КАРЬЕРНЫХ ПОЛЕЙ ПРИ НАКЛОННОМ И КРУТОМ ПАДЕНИИ ЗАЛЕЖЕЙ
Линейный метод горно-геометрического анализа карьерных полей на по-
перечных геологических сечениях, разработанный проф. В.С. Хохряко-
вым, во многом аналогичен графическому методу горно-геометрического
анализа В.В. Ржевского. Меньшая трудоемкость и достаточная для срав-
нения вариантов точность позволяют использовать линейный метод для
учебных и приближенных расчетов.
Исходным материалом для горно-геометрического анализа этим ме-
тодом служат поперечные геологические сечения в масштабе 1:500,
1:1000, 1:2000. На них наносят конечные контуры карьера и линии го-
ризонтов.
Направление развития горных работ задают точками середины дна
разрезных траншей на горизонтах (рис. 5.45, точки д, к, е, ж, з) и про-
ходящей через них линией. От этих точек под углами откосов левого и
правого бортов карьера (ал и а„) проводят линии откосов.
Площади горной массы, вскрыши и полезного ископаемого для каж-
дого этапа определяют отдельно со стороны левого и правого бортов как
площади трапеций.
Рассмотрим пятый этап, выделенный на рис. 5.45, на котором центр
разрезной траншеи обозначен точкой к.
Площадь горной массы для этапа со стороны правого борта
sn = /ft,
где / — длина средней линии слоя со стороны правого борта, численно
равная длине отрезка между точками к и о; йс— толщина этого наклонного
слоя.
Длину отрезка вк находят измерением по чертежу. Толщина слоя hc
также может быть определена графически или более точно аналитически
по формуле
413
Рис. 5.45. Линейный метод горно-геометрического анализа:
а — поперечное сечение карьера; б — схема к определению толщины наклонного слоя;
1 — 15 — этапы развития горных работ
Лс = h sin (а + an)/sin а,
где h — высота этапа (уступа); a — угол направления углубки; ah —
угол наклона рабочего борта (правого).
При определении площади вскрыши или полезного ископаемого в
слое должны быть измерены отрезки га и ак. Аналогичным образом оп-
ределяют площади горной массы, вскрыши и полезного ископаемого в
слое левого борта и других слоях.
Толщина слоя в общем случае
sin (a ± a..)
h=h-----------= h A.
sin a
Если угол между линиями направления углубки и откоса рабочего
борта больше 90°, то в формуле принимают плюс, в противном случае —
минус.
Значения коэффициента поправок А, выражающего соотношение си-
нусов углов, приведены в табл. 5.30.
С учетом коэффициента поправок А площадь горной массы (вскрыши,
полезного ископаемого)
\.м (в, и) ~ 4.М (в, и)^
где /г.м(в,н) — длина средней линии слоя соответственно по горной массе,
вскрыше, полезному ископаемому.
Для удобства вычислений результаты измерений и расчетов заносят в
табл. 5.31, которую можно дополнить различными показателями — ко-
эффициентами вскрыши, значениями площадей (нарастающим итогом),
данными по разным сортам полезного ископаемого и видам вскрыши.
414
Таблица 5.30
Значения поправочных коэффициентов Д
Угол линии направле- ния разви-		Л.„ =	sin (а - а(1) sin а				Лв =	sin (а - Ор) sin а		
тия горных работ а. градус	Угол откоса рабочего борта ар, градус									
	5	10	15	20	25	5	10	15	20	25
90	0,996	0,985	0,966	0,939	0,906	0,996	0,985	0,966	0,96	0,906
80	0,981	0,953	0,921	0,879	0,83	1,011	1,016	1.013	1,001	0,981
70	0,964	0,921	0,872	0,817	0,752	1,026	1,048	1,059	1,064	1,052
60	0,946	0,883	0,816	0,742	0,662	1,047	1,086	1,114	1.137	1,151
50	0,891	0,835	0,748	0,654	0,551	1,069	1,131	1.181	1,203	1,261
Таблица 5.31
Расчет площадей вскрыши и полезного ископаемого при линейном
горно-геометрическом анализе
Глубина слоя, м Высота уступа, м Угол направления углубки, градус	10 10 80	20 10 80	30 10 80	45 15 80	60 15 60	75 15 60	И т.д.
Ле Угол рабочего борта, градус Поправочный коэффициент Д / Длина слоя 1к Площадь вскрыши SBC Площади вскрыши нарастающим итогом	ibiii бо скрыш	рт а					
Полезное ископаемое
Длина слоя /„
Площадь полезного ископаемого
Площади полезного ископаемого нарас-
тающим итогом SS„'
Правый борт
Угол рабочего борта, градус
Поправочный коэффициент Д
И т.д.
Получив площади этапов по каждому поперечному сечению, опреде-
ляют, пользуясь методом вертикальных сечений, объемы вскрыши и по-
лезного ископаемого, а также коэффициенты вскрыши в целом по карь-
еру или его участкам.
415
5.4.4.	ГОРНО-ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАРЬЕРНЫХ ПОЛЕЙ
ПРИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И ПОЛОГИХ ЗАЛЕЖАХ
При горизонтальных и пологих залежах горно-геометрический анализ,
как правило, проводят по топографическим планам с нанесенными ли-
ниями изомощностей вскрыши и полезного ископаемого. Для определе-
ния поэтапно извлекаемых объемов при различных вариантах развития
работ намечают соответствующие каждому варианту начальное, ряд про-
межуточных и конечное положения фронта горных работ.
Для каждого из отмеченных положений определяют извлекаемые
объемы вскрыши и полезного ископаемого при подвигании фронта на
единицу длины, т.е. находят элементарные приращения объемов, по ко-
торым строят график горно-геометрического анализа V = fij.).
Порядок построения графика следующий.
Намечают место начала и направление развития работ. На исходный
топографический план наносят соответствующее положение оси разрез-
ной траншеи и серию параллельных линий, которые фиксируют этапы
работ. При параллельном подвигании фронта и простых условиях зале-
гания принимают 6—8 промежуточных положений фронта, при сложных
условиях — 10—15.
Линии проводят с одинаковыми интервалами. Каждую линию разби-
вают на отрезки равной длины (рис. 5.46). В зависимости от масштаба
Рис. 5.46. Построение графика горно-геометрического анализа V = f(L) для горизон-
тальной залежи:
/ — объем полезного ископаемого; 2 — объем вскрышных пород; 3 — текущий коэф-
фициент вскрыши; 4 —протяженность фронта работ; V — объем при подвигании фронта
работ на 1 м; I — протяженность фронта
416
чертежа и сложности
планов изомощностей
вскрыши и полезного
ископаемого отрезки
могут быть длиной 10,
20, 50 мм. В середине
каждого отрезка, поль-
зуясь отметками изо-
мощностей, простав-
ляют значения мощ-
ностей вскрыши и по-
лезного ископаемого.
Для каждого этапа
эти значения соответ-
ственно суммируют,
Рис. 5.47. Схема к расчету текущих объемов горных
работ при разработке пологих залежей
умножают на длину от-
резка и линейный масштаб. Полученные значения объемов откладывают
в качестве ординат полезного ископаемого и вскрышных пород на гра-
фике V = f(L), по оси абсцисс которого откладывают этапы подвигания
фронта работ (см. рис. 5.46), расстояние между которыми составляет
соответственно /2, ..., /7.
Площадь, заключенная между графиком полезного ископаемого
(вскрыши), осью абсцисс и любой парой ординат, показывает объем по-
лезного ископаемого (вскрыши), извлекаемый при подвигании фронта
работ в пределах рассматриваемого этапа.
Делением средних значений ординат вскрыши на соответствующие
значения ординат полезного ископаемого для каждого этапа могут быть
получены значения текущего коэффициента вскрыши.
По оси ординат могут быть отложены также значения текущего ко-
эффициента вскрыши и протяженности фронта работ для каждого по-
ложения последнего.
При вычислении объемов вскрышных пород в сложных условиях за-
легания, при значительных колебаниях мощности вскрыши, отметок
кровли залежи и дневной поверхности необходимо учитывать истинные
размеры рабочей зоны карьера. Для этого на каждой линии фронта гор-
ных работ (см. рис. 5.46, этапы /, //, ///, ...) вычисляют значения средних
отметок кровли залежи и дневной поверхности. По этим данным строят
профиль карьера по направлению подвигания фронта работ (рис. 5.47),
на котором для каждого его положения проводят линии под углом откоса
рабочего борта.
Объем вскрышных пород, м3, заключенный между положениями / и
// фронта:
l/=0,5(F,J
где Fp .j и Fv " — площади вскрышной рабочей зоны для этапов / и //, м2,
27— 1448	417
=0,5 (Л,; +L^)a'b';
FP" = 0,5(Z" + Z.K")a"6";
L.'„, L"x, Z.K'„ Z " — протяженности фронта работ по поверхности и кров-
ле залежи для этапов Z и ZZ соответственно.
Значения высоты рабочей зоны Нр'я, Нр" при положениях фронта Z и
ZZ, вычисляются как разности средних отметок верхней и нижней бровок
борта карьера, м:
Н ' =Z' -!' Н " -7." -Z"
' 'р.З **11	**кр» "р.з **и	**кр*
Угол падения кровли залежи w для данного этапа, вычисляется по
разности отметок кровли залежи на границах этапа,
tg<o = (ZK;, -zKp уi.
При расчетах следует также учитывать угол наклона поверхности в
пределах конкретных этапов.
При веерном, смешанном и криволинейном перемещении фронта
работ из-за различных скоростей подвигания его отдельных элементов
построение графика зависимости V = /(Z.) по описанной методике не-
возможно.
В этих случаях обычно намечают 6—15 промежуточных положе-
ний фронта горных работ и одним из методов измерения площадей и объ-
емов находят поэтапные объемы вскрышных пород и полезного ископа-
емого.
Графики V = f(L.) и V = /(ZZ), построенные по погоризонтным планам
и планам изомощностей, фактически являются сводными графиками по
карьеру.
5.4.5.	ГОРНО-ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАРЬЕРНЫХ ПОЛЕЙ
ДЛЯ КРУТОПАДАЮЩИХ И НАКЛОННЫХ месторождений
СО СЛОЖНЫМИ УСЛОВИЯМИ ЗАЛЕГАНИЯ ПО МЕТОДУ А.И. АРСЕНТЬЕВА*
Горно-геометрический анализ карьерных полей для крутопадающих и на-
клонных сложноструктурных многокомпонентных месторождений целе-
сообразно проводить не по вертикальным геологическим сечениям, а по
погоризонтным планам. Это позволяет обеспечить необходимую точность
расчетов.
Па погоризонтные планы должны быть нанесены геологические дан-
ные и контуры карьера.
Далее наряду с обозначением объемов полезного ископаемого Ки и вскрыши VB
применяются обозначения, принятые в трудах проф. А.И. Арсентьева, — Р н V
соответственно.
418
В соответствии с методикой горно-геометрического анализа намечают
возможные варианты развития работ. Для каждого варианта на каждом
погоризонтном плане наносят: контуры дна въездной и разрезной тран-
шей и линии последовательных положений фронта горных работ (все
контуры задают положением нижней бровки откоса). Положение въезд-
ных траншей выбирают, исходя из принятой схемы вскрытия, а разрезных
траншей и уступов, исходя из направления развития работ, обеспечива-
ющего быстрейший доступ к залежи. При этом линии фронта работ сле-
дует наносить таким образом, чтобы обеспечить возможность вскрытия
и подготовки смежного нижележащего уступа при сохранении ширины
рабочих площадок не меньше минимальной.
По положениям линий фронтов работ, соответствующих их опреде-
ленным этапам, на каждом погоризонтном плане устанавливают контуры
и измеряют поэтапно отрабатываемые площади вскрыши и полезного
ископаемого. По ним рассчитывают поэтапные объемы и строят графики
Работу выполняют последовательно, начиная с нижнего рассматри-
ваемого горизонта карьера. Для неглубоких карьеров с небольшим сро-
ком службы анализ начинают с дна карьера. Для глубоких карьеров ана-
лизируют лишь верхние горизонты, отрабатываемые в пределах 10—15-
летнего срока, так как высокая точность расчетов в этом случае не оп-
равдывается при большом сроке службы карьера.
Технически работу выполняют следующим образом.
На поперечном сечении карьера (рис. 5.48) наносят текущие контуры
горных работ, которые определяют объемы работ по подготовке новых
горизонтов.
Линии фронта работ удобно обозначать числами, первое из которых
означает горизонт горных работ, а второе — горизонт подготовки. На-
пример, на горизонте —60 м линия фронта (след линии фронта на рис.
5.48 вырождается в точку), обеспечивающая подготовку этого горизонта,
обозначена 60/60, а линия фронта работ на этом горизонте, обеспечи-
вающая подготовку нижнего горизонта (—75 м), — 60/75 и т.д.
Подготовка самого нижнего горизонта —75 м заканчивается прове-
дением на него въездной и далее — разрезной траншей. Исходя из этого,
на план горизонта —75 м наносят контуры въездной и разрезной тран-
шей (рис. 5.49, а). Таким
образом, линия перво-
начального фронта работ
на данном горизонте бу-
дет изображена линией
АВС (75/75), а объем
работ будет равен объе-
му въездной и разрезной
траншей.
-75 \ 15 / 30 / 45	/60/75 ~/~
-	30	\ 30 / 45 /	60 /	75 / /
-	45	У* / 60 / /У / , , /
-	60	\ 60 /60/6075 /60/75	/ /
-	75	\ 75 /|	/	/	~
fl/p-nmin
Рис. 5.48. Поперечное сечение карьера с текущими
контурами горных работ
27*
419
Рис. 5.49. Планы развития горных
работ на горизонтах —75 м (а); —60
м (б); -45 м (в)
Для того чтобы обеспечить возможность вскрытия горизонта —75 м,
необходимо, чтобы на вышележащем горизонте —60 м было создано оп-
ределенное выработанное пространство. Его размер определяется рас-
стоянием между фронтами работ на смежных уступах. Другими словами,
для вскрытия горизонта — 75 м необходимо, чтобы линия фронта работ на
вышележащем горизонте —60 м отстояла от линии фронта работ на ниже-
расположенном горизонте на минимальную ширину рабочей площадки
ZZ/1)llinjn и величину горизонтальной проекции откоса уступа higa:.
Во = ^p.nmin + h ctg“.
где Во — горизонтальное расстояние между линиями фронтов работ на
смежных уступах, м.
Таблица распределения объемов вскрыши и руды по горизонтам и этапам разработки
Горизонты выемки вскрыши и добычи руды (горизонтальный слой), м	Горизонты подготовки			
	-15	-30	-45	-60
-15	210/-	450/200	590/290	500/325
-30	—	180/15	600/205	390/470
-45	—	—	140/45	535/405
-60	—	—	—	165/20
-75	—	—	—	——
Объем в наклонном слое (этапе), тыс. м3	210/-	630/215	1330/540	1590/1220
Объем в наклонных слоях нарас- тающим итогом, тыс. м3	213/-	840/215	2170/755	3760/1975
Примечание. В числителе приведены данные по вскрыше, в знаменателе — по руде.
420
Для определения положения линии фронта работ на горизонте —60 м
его погоризонтный план (выполненный иа кальке) накладывают на план
горизонта —75 м и совмещают с ним по координатам. На план горизонта
—60 м (рис. 5.49, б) наносят контуры въездной и разрезной траншей (линия
60/60), а также с плана горизонта —75 м переносят линию АВС (показана
пунктиром). По этой линии формируют линию фронта работ на горизонте
-60 м А'В’С, отстоящую от линии АВС на величину Bq. Эта линия пока-
зывает, в каком положении должен находиться фронт работ на горизонте
—60 м, чтобы обеспечить возможность подготовки горизонта —75 м.
При формировании линий фронтов работ необходимо выдерживать
ограничение, состоящее в том, чтобы их кривизна не превосходила ми-
нимально допустимый радиус поворота трасс соответствующих видов
транспорта.
На план следующего вышележащего горизонта -45 м (рис. 5.49, в)
наносят контуры въездной и разрезной траншей (линия 45/45), обеспе-
чивающие подготовку этого горизонта. Затем, совмещая по координатам,
накладывают план горизонта —45 м на план горизонта —60 м и по линии
А'В'С формируют линию А"В"С", отстоящую от первой на величину Во.
Эта линия показывает, в каком положении должна находиться линия
фронта работ на горизонте —45 м, чтобы обеспечить возможность под-
готовки горизонта — 75 м.
Аналогично осуществляют, построения на погоризонтных планах всех
других вышележащих горизонтов.
Таким образом, общая площадь отработки на каждом горизонте ока-
зывается разбитой на участки, обозначенные отметками тех горизонтов,
для подготовки которых необходимо отработать эти участки на данном
горизонте.
Площади этих участков с разбивкой по сортам и типам полезных ис-
копаемых измеряют планиметром и группируют по соответствующим эта-
пам горных работ. По результатам измерений и расчетов составляют таб-
Таблица 5.32
(вскрытия), м		Объем в горизонтальном слое, тыс. м3	Объем в горизонтальных слоях нарастающим итогом, тыс. м3
-75	ниже горизонта —75		
280/265	—	2030/1080	2030/1080
390/330	320/100	1880/1120	3910/2200
485/370	620/200	1780/1020	5690/3220
435/375	1112/555	1712/850	7420/4170
180/-	1420/870	1600/870	9002/5040
1770/1340	3472/1725	—	—
5530/3315	9002/5040	—	—
421
липу распределения извлекаемых объемов вскрыши и полезного иско-
паемого по горизонтам и этапам разработки (табл. 5.32) и строят гра-
фики Г = ДН).
5.4.6.	ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ГРАФИКОВ ГОРНО-ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
В КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК
Календарный график горных работ V = fi Т) получают путем преобразо-
вания (трансформации) графиков горно-геометрического анализа V = fiH)
и V = flL). Его построение основано на определении периодов отработ-
ки этапов (объемов между двумя смежными положениями бортов карь-
ера).
Период отработки этапа /х (годы) определяется как частное отделения
объема полезного ископаемого данного этапа Ки (найденного при горно-
геометрическом анализе) на производительность карьера по полезному
ископаемому в рассматриваемый период^, которая считается заданной:
tx= VQx
или
tx = yci^/Qx = Д/Уг,
где Уг = <?Х/Уср — углубление работ для данного этапа при углубочных
системах разработки, м/год; А — интервал между смежными этапами
горных работ, м.
Аналогично при разработке горизонтальных и наклонных месторож-
дений скорость подвигания фронта работ, м/год,
Оф — (?Х/Уср и tx — //Оф,
где I — расстояние между смежными положениями фронта работ, м.
По найденным для всех этапов срокам их отработки строят календар-
ный график горных работ (рис. 5.50), на котором ординатой полезного
ископаемого в каждый момент является годовая производительность ка-
рьера.
Для установления момента начала добычных работ и календарного
распределения вскрышных работ на период эксплуатации в графике объ-
емов вскрышных работ должны быть учтены периоды строительства, экс-
плуатации и свертывания работ.
Продолжительность периода строительства определяется объемом
горно-строительных работ и производительностью комплексов оборудо-
вания, используемого для их выполнения, технологией и организацией
работ. Объем горно-строительных работ складывается из объема вскры-
вающих выработок, обеспечивающих грузотранспортную связь рабочих
уступов с поверхностью и формирующих первоначальный фронт горных
работ, и объема вскрышных работ по созданию установленного количе-
ства вскрытых запасов. Эти объемы определяют по графикам горно-гео-
422
Рис. 5.50. Календарный график горных работ при разработке горизонтальной (а) и
крутопадающей (б) залежи:
I и 2 — объемы добычных и вскрышных работ; 3 н 4 — скорость подвигания фронта
и темп углубления горных работ
метрического анализа карьерного поля и рассчитывают по топографи-
ческим планам.
По названным условиям находят продолжительность периода стро-
ительства до сдачи карьера в эксплуатацию и освоения проектной мощ-
ности, а также объемы попутно добываемого полезного ископаемого и
вскрыши. Все найденные величины откладывают от начала координат по
соответствующим осям на календарном графике.
Для периода эксплуатации годовые объемы вскрышных работ опре-
деляют делением этапных объемов вскрыши на срок отработки этапа tx.
Эти годовые объемы откладывают на календарном графике в виде ор-
динат в середине периода отработки данного этапа. Ординаты произво-
дительности карьера по вскрыше могут быть найдены умножением ор-
динат производительности карьера по полезному ископаемому на вели-
чину текущего коэффициента вскрыши для каждого периода tx, опреде-
ленного по сводным графикам режима. Более точно годовые объемы
вскрышных работ следует устанавливать с учетом наличия необходимого
объема вскрытых запасов. Для этого по сводному графику режима (на-
пример, разработки пологой залежи) вычисляют поэтапные и нараста-
ющим итогом объемы полезного ископаемого и вскрышных пород, ко-
торые заносят в табл. 5.33.
Объемы нарастающим итогом откладывают на графике (рис. 5.51):
по левой вертикальной шкале — объемы полезного ископаемого, а по
правой — объемы вскрыши. По горизонтальной оси откладывают по-
ложение фронта горных работ L. Следовательно, график показывает для
каждого этапа извлекаемые объемы полезного ископаемого и вскрыши
с начала разработки.
423
Таблица 5.33
Объемы горных пород по этапам и нарастающим итогом
Показатели	Номер этапа					
	1	2	3	4	5	6
Этапы горных работ, м	0-200	200-400	400-600	600-800	800-1000	1000-1200
Объем полезного ис- копаемого по этапам, тыс. м3	1500	1800	2000	1900	2100	1600
Объем полезного иско- паемого нарастающим итогом ZV„, тыс. м3	1500	3300	5300	7200	9300	10 900
Объем вскрышных по- род по этапам Ив, тыс. м3	6000	7200	7500	7100	7600	8000
Объем вскрышных по- род нарастающим ито- гом EV',,, тыс. м3	60 00	13 200	20 700	27 800	35 800	43 400
В табл. 5.34 для каждого года эксплуатации заносят планируемый
объем добычи полезного ископаемого и необходимые объемы вскрытых
запасов. Годовые объемы вскрышных работ с учетом необходимого объе-
ма вскрытых запасов определяют по графику (см. рис. 5.51) в следующей
последовател ьности:
1.	На шкале полезного ископаемого откладывают годовые объемы
добычных работ (отрезки 0—а}, at—a2, а2—аА и т.д.) и планируемые на
Рис. 5.51. Графики объемов полезного ископаемого V„ (/) и вскрыши V„ (2) нарас-
тающим итогом
424
Таблица 5.34
Годовые объемы добычных и вскрышных работ
Показатели	Год работы								
	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Плановые годовые объе- мы добычных работ, тыс. м3	—	1000	1000	1500	1500	1500	1500	1500	1400
Планируемые объемы вскрытых запасов на на- чало следующего года, тыс. м3	250	250	250	400	400	400	400	350	
Годовые объемы вскрыш- ных работ, тыс. м3	1000	4000	4500	5500	6000	6000	5000	6400	5000
конец каждого года объемы вскрытых запасов (а{— blt a2—b2, а3—Ь3).
Можно откладывать также годовые объемы добычных работ с учетом
вскрытых запасов — отрезки 0—blt а^—Ь? и т.д.).
2.	От точек blt b2, Ь3,... проводят горизонтальные линии до пересече-
ния с графиком / (точки Ь{, Ь2, Ь$, ...). Проекции этих точек на горизон-
тальную ось показывают положение вскрышных работ с учетом вскрытых
запасов, а на графике 2 (точки b" ,Ь2 ,Ь", ...) — об ьемы вскрышных
работ нарастающим итогом с учетом необходимого объема вскрытых за-
пасов, которые измеряются отрезками О—В,, В]—В2, В2—В3,... Эти объе-
мы заносят в табл. 5.34.
Описанная методика преобразования графиков горно-геометрическо-
го анализа V = flH) и V — flL) в график V = ftT) позволяет получить
календарные графики вскрышных работ, которые однозначно определя-
ются производительностью карьера по полезному ископаемому и по-
этапно извлекаемыми объемами вскрышных пород и полезного ископа-
емого.
Такие календарные графики, как правило, отражают существенные
колебания объемов вскрышных работ по периодам разработки. В реаль-
ных условиях неравномерность режима горных работ может быть еще
большей из-за невыдержанности элементов залегания залежи (мощнос-
ти, углов падения), наличия геологических нарушений, неравномерности
содержания полезных компонентов в залежи и других причин.
Работа карьера с неравномерным режимом не позволяет обеспечить
эффективную разработку месторождения из-за колебаний в использова-
нии мощностей горного, транспортного и энергетического оборудования,
людских ресурсов.
Поэтому полученные в результате трансформации календарные гра-
фики вскрышных работ не могут быть приняты в качестве окончательного
варианта, их следует рассматривать как исходный материал для направ-
ленного формирования рационального, по каким-либо критериям, ка-
лендарного графика.
425
5.4.7.	ПОСТРОЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО КАЛЕНДАРНОГО ГРАФИКА
ГОРНЫХ РАБОТ
Проектной практикой и многими исследованиями доказано, что экономи-
чески целесообразно организовывать работу карьера таким образом,
чтобы его производительность по полезному ископаемому и горной массе
была сравнительно постоянной в течение достаточно длительных периодов
времени, т.е. чтобы работа в эти периоды характеризовалась достаточно
постоянными значениями эксплуатационного коэффициента вскрыши.
Первоначальный календарный график разработки, обладающий та-
кими характеристиками, может быть получен только в частном случае —
при разработке горизонтальных выдержанных по мощности залежей,
равнинном рельефе местности и применении одной системы разработки
с постоянными параметрами — длиной фронта работ, высотой уступов
и шириной рабочих площадок. В других условиях залегания горизонталь-
ных и пологопадающих месторождений и при изменении параметров сис-
темы разработки, а также для наклонных и крутопадающих залежей пер-
воначальный календарный график, как правило, имеет существенные ко-
лебания объемов вскрышных работ по периодам разработки.
Поэтому возникает необходимость его выравнивания и приведения к
определенному виду — рациональному календарному графику. Рацио-
нальный календарный график должен обеспечивать быстрое достижение
установленной производительности карьера по всем видам полезных ис-
копаемых и надежное ее поддержание в течение длительного периода.
Этого достигают путем переноса пиковых объемов вскрышных работ на
другие периоды разработки.
Принципиально возможны три способа выравнивания календарного
графика:
•	уменьшением на период пиковых объемов вскрыши производи-
тельности карьера по полезному ископаемому;
•	переносом выполнения части пиковых объемов вскрыши на более
поздние периоды;
•	переносом выполнения части пиковых объемов вскрыши на более
ранние периоды.
В первом случае снижение ежегодных объемов вскрыши на этапе /3
(рис. 5.52, а) возможно за счет снижения производительности по полез-
ному ископаемому до уровня Q3, при сохранении первоначально принятой
производительности Q в дальнейшем. Теоретически это должно вести к
удлинению первоначально принятого периода отработки на величину 1Л.
Естественно, что изменение производительности по полезному ископа-
емому должно быть согласовано с потребителями продукции и предус-
мотрено в экономической деятельности предприятия.
Во втором случае (рис. 5.52, б) часть объемов добычных работ (пло-
щадь бег) переносят с периода /2 на период /3. За период /3 производи-
тельность карьера по вскрыше увеличивается, а в целом на протяжении
периода /2 + ее можно считать постоянной (линия бге).
426
Рис. 5.52. Приемы регулирования кален-
дарного графика вскрышных работ
В третьем случае производительность карьера по вскрыше в период
t-2 искусственно увеличивают до установленного уровня (рис. 5.52, е).
За кажущейся простотой регулирования режима горных работ на гра-
фике нельзя упускать из виду те изменения технологии, которые вызы-
ваются переносом объемов.
Перенос пиковых объемов вскрышных работ следует осуществлять,
исходя из условия равенства объемов по первоначальному и отрегули-
рованному календарным графикам. Это выражается тем, что площади
над отрегулированным и первоначальным графиками должны быть равны
площадям под ними.
Считается, что рациональный календарный график горных работ ха-
рактеризуется следующими признаками.
1.	Текущий коэффициент вскрыши должен в любой период разработки
(за исключением периода затухания работ) быть минимальным и мень-
шим, чем в последующем периоде, т.е.
Kli<K4<...<K.l.
Поэтому при постоянной производительности карьера по полезному
ископаемому производительность по вскрыше в каждом последующем
периоде должна быть больше, чем в предыдущем, т.е.
< - < <?..,•
2.	Производительность карьера по полезному ископаемому должна
быть постоянной или возрастающей во времени, и при переходе горных
работ через промежуточный контур добыча полезного ископаемого не
должна прекращаться или уменьшаться.
427
Рис. 5.53. Рациональный календарный
график объемов вскрышных (/) и добыч-
ных (2) работ в карьере. Римскими циф-
рами обозначены периоды отработки
3. Календарные графики объ-
емов вскрышных работ и добычи
полезного ископаемого при дли-
тельных сроках отработки место-
рождения должны быть, как прави-
ло, не только ступенчатыми, но и
возрастающими (рис. 5.53).
4. При разработке комплексных
месторождений вместо коэффици-
ентов вскрыши целесообразно ис-
пользовать коэффициенты выем-
ки, добычи, отходов (см. подразд.
5.4.8).
Целесообразность возрастаю-
щего по объемам ступенчатого ка-
лендарного графика обосновывается тем, что динамика открытых горных
работ неизбежно связана с необходимостью периодического внесения су-
щественных корректив в технологию, механизацию и организацию работ,
т.е. с реконструкцией карьера. Для ее проведения требуются единовре-
менные крупные капиталовложения в дорогостоящее оборудование, со-
оружение перегрузочных пунктов, транспортных коммуникаций, отвалов,
новых вскрывающих выработок и т.д., которые не могут быть заменены
последовательным вложением некоторого объема средств относительно
равными частями в течение достаточно длительного периода времени.
Одной из целей реконструкции является, как правило, повышение про-
изводительности предприятия.
Таким образом, по календарному графику могут быть сформированы
размеры увеличения производительности карьера по вскрышным рабо-
там и полезному ископаемому и определены этапы развития горных
работ — периоды работы карьера с существенно различающимися объ-
емами вскрышных работ.
Рациональную продолжительность этапа по организационно-техни-
ческим и экономическим факторам рекомендуется устанавливать в диа-
пазоне 7—12 лет. Ее, как правило, увязывают со сроками амортизации
основного оборудования.
Переход от этапа к этапу целесообразно приурочивать к периоду ре-
конструкции карьера.
Высота ступени определяется по продолжительности этапа, характеру
и темпам повышения ежегодного объема работ внутри этапа. В боль-
шинстве проектов реконструкции увеличение производительности карье-
ра по полезному ископаемому и вскрыше, выражающееся на графике в
виде ступени, предусматривается в пределах 15—30% от достигнутой.
Вариант разработки с равномерным графиком вскрышных работ, как
правило, оказывается более экономичным при небольшой продолжи-
тельности периода оценки (менее 5—7 лет) и в тех случаях, когда, исходя
428
из горно-геометрических условий залегания месторождения, в период
строительства осуществляют основной объем (70—80%) капитальных
вложений (например, в случае использования транспортно-отвальных
мостов и других мощных комплексов при разработке горизонтальных мес-
торождений).
5.4.8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЛАСТИ ВОЗМОЖНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ГРАФИКА
РЕЖИМА ГОРНЫХ РАБОТ
Первоначальные календарные графики, построенные для определенно-
го варианта вскрытия карьерного поля, технологии и порядка разви-
тия горных работ и соответствующих им углов наклона бортов карьера,
положений дна разрезной траншеи по этапам, выражают зависимость
V = f(T), соответствующую только этим технологическим решениям.
Любое регулирование этих графиков неизбежно сопряжено с необходи-
мостью внесения соответствующих изменений в первоначальные усло-
вия, в первую очередь это касается размеров и положений дна разрезной
траншеи по этапам, углов откосов рабочих бортов, т.е. вариантов вскры-
тия, развития работ и технологических схем отработки уступов. Характер
и объем регулирования графиков могут существенно отличаться в зави-
симости от различий между первоначальным и искомым рациональным
календарными графиками и не всегда могут быть определены по субъ-
ективным соображениям.
Профессор А.И. Арсентьев предложил устанавливать диапазон регу-
лирования календарных графиков объемов вскрышных работ и продол-
жительность этапов работ (для принятого варианта вскрытия, направ-
ления развития работ и технологии разработки) по графикам К = f(P),
построенным на основании исследования двух крайних случаев отработки
карьера с максимальным (ар 1пах) и минимальным (ар -> 0) углами накло-
на рабочего борта.
При ар = артах вскрышные и добычные работы осуществляют на мак-
симальном числе рабочих уступов с сохранением рабочих площадок ми-
нимальной ширины (рис. 5.54). Угол откоса рабочего борта постоянен
и равен максимально допустимому:
6 max fttga + Ц,.,,^’
где Ш])111П1П — минимально допустимая в данных условиях ширина рабо-
чей площадки, м.
Вариант развития работ с ар -> 0, по существу, представляет собой
слоевую разработку, когда уступы отрабатывают поочередно один за дру-
гим до границ карьера. Рабочие площадки в этом случае максимальны
(см. рис. 5.54), а угол откоса рабочего борта будет близок к нулю.
Порядок построения графиков V = f(P) следующий.
429
Рис. 5.54. Крайние случаи развития работ:
и — при а.р = Ир 11их; б — при Ир -> О
1.	Эскизно на-
мечают основные
технологические
решения откры-
той разработки
месторождения
(глубину карье-
ра, вариант
вскрытия, на-
правление разви-
тия работ, техно-
логию и механи-
зацию работ) и
определяют соот-
ветствующие па-
раметры: ширину
и положение дна
траншеи на каж-
дом горизонте,
минимальную
ширину рабочей
площадки, высо-
ту уступа, углы наклона бортов карьера: рабочего, нерабочего, на момент
погашения.
2.	На поперечный геологический разрез наносят конечные контуры
карьера, линии горизонтов, положения дна разрезной траншеи и рабочих
бортов карьера при ар = атах и ар -> 0 на кахцдом горизонте.
3.	Измеряют площади вскрышных пород и полезного ископаемого по
этапам намеченного развития горных работ раздельно для случаев работы
С Ctр = ССр П1ах И ОСр —> 0.
4.	Подсчитывают поэтапно извлекаемые объемы вскрышных пород и
полезного ископаемого путем умножения соответствующих площадей
(измеренных по геологическому разрезу, этап 3) на расстояние по пер-
пендикуляру, проведенному к плоскости геологического разрезало встре-
чи с торцевой поверхностью карьера.
5.	Делением суммарных, с начала разработки, объемов вскрышных
пород на объемы полезного ископаемого находят значения средних ко-
эффициентов вскрыши.
6.	Полученные результаты заносят в табл. 5.35.
7.	По полученным значениям строят графики V = ДР) при ар = арп1ах
и ар -> 0 (рис. 5.55). Для этого для каждого этапа откладывают нарас-
тающим итогом объемы: по оси ординат — вскрыши, а по оси абсцисс —
полезного ископаемого, например, для этапа 3:
при a =apmax К3 = 82 млн м3; Р3~ 9,9 млн м3 (точка 3 на графике
рис. 5.55);
430
Таблица 5.35
Объемы пород вскрыши и полезного ископаемого по горизонтам
Гори- зонт разра- ботки	Площадь вскрыши, м2	Площадь полезного ископае- мого, м2	Расстояние до торце- вой поверх- ности карьера, м	Суммарные объемы вскрыши, м3	Суммарные объемы полезного ископа- емого, м3	Значения средних коэффи- циентов вскрыши
						
при а., -> О V3 = 148 млн м3; Р3 = 12,2 млн м3 (точка 3' на графике рис.
5.55).
Соединением соответствующих точек получают кривые V = flP) при
«Р = «ртах и “р 0 (см. рис. 5.55).
Эти графики ограничивают область возможных соотношений объемов
вскрышных и добычных работ при разработке карьера с различными уг-
лами наклона бортов, т.е. с различными значениями ширины рабочей
площадки, которые могут быть установлены при проектировании.
Следует отметить, что кривая V = J[P) для ар = ар max действительна
только для одного варианта развития работ, который был принят при ее
построении. При анализе других вариантов вскрытия и развития работ
необходимо строить соответствующие им кривые V = JIP).
Рис. 5.55. Графики соотношений объемов вскрышных и добычных работ V = /(/*)
при dp <Хр тах (/) и <Хр —> 0 (2)
431
По полученным графикам можно определять коэффициент вскрыши.
Он соответствует тангенсу угла наклона касательной к кривой V — f(P)
в данной точке. Работу с постоянным коэффициентом вскрыши отражает
прямая линия, находящаяся в пределах зоны, ограниченной кривыми.
По графику V = fiP) (см. рис. 5.55) могут быть проанализированы
различные варианты осуществления работ, и в частности:
1. Работа со средним коэффициентом вскрыши. В этом случае
„	. х MN
8 0/v •
Прямая ОМ, соответствующая располагается ниже кривой V =
= /(Р) при ар = аргоих. Это означает, что угол наклона рабочего борта
превышает допустимую величину артах. Следовательно, работа со сред-
ним коэффициентом вскрыши требует уменьшения принятого минималь-
ного размера рабочих площадок.
Кроме того, для рассматриваемых условий работа с КС)1 вообще не-
возможна, так как до начала добычи необходимо выполнить вскрышные
работы в объеме (см. рис. 5.55).
2. Работа со среднеэксплуатационным коэффициентом вскры-
с 17 - К)
ши. В этом случае	., = tg о, = ———.
Прямая LM, соответствующая ,, до третьего этапа работ лежит
выше кривой V = f(P), что подтверждает возможность осуществления
работ с таким коэффициентом вскрыши. Далее эта прямая располагается
ниже кривой V = f(P), показывая невозможность отработки карьера с
сохранением рабочих площадок минимальной ширины, начиная с чет-
вертого этапа.
Периоды работы с постоянным эксплуатационным коэффициентом
вскрыши выражаются прямыми, лежащими выше кривой К = f(P) при
®Р = max-
Наименьшее значение постоянного эксплуатационного коэффициента
вскрыши, с которым можно работать длительное время, отображено пря-
мой LK, касательной к кривой V = f(P) при ap = otpmax- В этом случае
tg8' LB Р-Р()'
Очевидно, что при работе с этим коэффициентом вскрыши угол откоса
рабочего борта на протяжении периода разработки не будет постоянным,
но никогда не будет меньше минимально допустимой величины, т.е. ширина
рабочих площадок будет не меньше минимально допустимого размера.
На графике (см. рис. 5.56) прямая LK пересекает кривую V =f'(P)
при ар -> 0. Это означает, что когда горные работы, осуществляемые с
(/г, = tg8]), достигнут шестого этапа, угол откоса рабочего борта ста-
нет близким к нулю.
Дальнейшее продолжение работы с таким соотношением вскрышных
и добычных работ возможно только путем изменения начальных условий,
432
Рис. 5.56. Четыре варианта развития горных работ (по Пэн Ши-Зи)
1 т.е. применения другого варианта развития работ. Во многих случаях это
* нецелесообразно, а иногда и невозможно. Поэтому прямые, характери-
зующие работу с постоянным эксплуатационным коэффициентом вскры-
ши, должны располагаться выше кривой V" = f'(P) при ар -> 0.
Начиная с этапа 5 (см. рис. 5.55) целесообразно снизить эксплуата-
ционный коэффициент вскрыши до значения /<, (прямая АЕ):
А,=Ж = ^
।	В этом случае вскрышные работы будут закончены с минимальным
опережением.
Однако к концу отработки карьера не всегда удается усреднить ко-
эффициент вскрыши и работать с его постоянным значением.
)	Определение возможных соотношений объемов вскрышных пород и
полезного ископаемого, числа и продолжительности периодов, когда ра-
боту ведут с постоянным эксплуатационным коэффициентом вскрыши,
осуществляется проведением ломаной линии в пределах области, огра-
ниченной кривыми V = /(Р) при а =ар|11йх и V =f(P) при ар->0. Ес-
тественно, что в пределах этой области может быть проведена целая
серия таких ломаных линий. Выбор той или иной из них нельзя осущест-
, влять произвольно, он должен опираться на глубокий анализ всех фак-
торов, определяющих эффективность отработки месторождения.
Вместе с тем, из-за разнообразия условий залегания месторождения
и возможности применения при их разработке большого числа вариантов
вскрытия, направления развития и технологии ведения работ кривые
V — f(P), построенные для случаев ар = артах и ар—>0, не всегда по-
зволяют точно установить возможную область изменения соотношений
объемов вскрыши и полезного ископаемого.
Это происходит, когда кривые V = J{P) для ар = ар П1ЙХ и ар -> 0 пере-
секаются или же располагаются очень близко друг к другу. В этом случае
28—1448	433
Рис. 5.57. Область изменения функции V = f{P) для слу-
чая, изображенного на рис. 5.56:
/ — при а = атах _ 0; 2 — при а = 0; 3 — при а = атм;
4 при а — <Хо _ тйх
проф. Пэн Ши-Зи предложил рассматривать несколько вариантов раз-
вития работ.
Так, для месторождения, изображенного на рис. 5.56, были рассмот-
рены четыре варианта развития работ.
1.	Разработка карьера с сохранением максимального числа рабочих
уступов и соблюдением условия ар = атах. Для глубины работ на гори-
зонте —30 м откос рабочего борта изображен линией oba.
2.	Слоевая выемка, когда уступы отрабатывают последовательно один
за другим и угол откоса рабочего борта близок к ар = 0. В этом случае
откосом рабочего борта на горизонте —30 м является линия obc.
3.	Комбинированный вариант, когда горные работы на горизонте
—30 м от разрезной траншеи (положение дна — отрезок об) до контакта
с породами другого борта (точка р) осуществляют на одном уступе, а
левее рудного тела — на максимальном числе уступов при ар = атах.
Откос рабочего борта изображен линией obpk. Этот случай соответствует
работе при ар = ап_1Пах.
4.	Комбинирован-
ный вариант, когда
горные работы от раз-
резной траншеи до
рудного тела развива-
ются при ар = а|11ах, а
в левой части по пус-
тым породам при
ар = 0. Откос рабоче-
го борта представлен
линией obde. Этот слу-
чай соответствует ра-
боте при ар = агаах_0.
Для всех этих ва-
риантов были подсчи-
таны изменения объ-
емов работ по мере уг-
лубления карьера и по-
строены четыре кри-
вые V = flP) (рис.
5.57). Из графика сле-
дует, что в случае, ко-
гда кривые для ар = 0
и ар = аП1ах располага-
ются близко друг к
другу или пересекают-
ся, область возможных
изменений функции
V = fl?) выходит за
пределы этих кривых.
434
В некоторых случаях, приняв линию откоса рабочего борта карьера
в виде ломаной линии, можно расширить область значений функции
V = f(P\ При этом необходимо учитывать взаимосвязь скоростей про-
движения рабочих уступов и углубления горных работ. Так, при работе
с ctp = а() _ max значительно снижаются возможные скорость углубления
горных работ и производительность карьера.
В этом случае обеспечиваются минимальные значения эксплуатаци-
онного коэффициента вскрыши, так как горные работы развиваются по
принципу максимальной выемки полезного ископаемого при данной глу-
бине карьера.
Описанная методика установления диапазона регулирования объемов
вскрышных и добычных работ, числа и продолжительности этапов раз-
работки карьера основана на использовании в качестве критерия опти-
мизации режима горных работ постоянного по периодам отработки сред-
неэксплуатационного коэффициента вскрыши. Такой критерий применим
при анализе вариантов разработки однородных месторождений, когда
горная масса однозначно разделяется на руду и вскрышу. При проекти-
ровании разработки комплексных месторождений в качестве критерия не-
обходимо использовать коэффициент вскрыши вместо средиеэксплуата-
ционного коэффициента вскрыши.
Коэффициент выемки представляет собой долю объема данной по-
роды Ц в общем объеме вынимаемой из карьера горной массы:
• ^ = Ц/Ц.м-
При оценке доли
полезного ископаемо-
го используют коэф-
фициент добычи, при
оценке доли вскрыш-
ных пород — коэф-
фициент отходов. Ес-
ли из карьера добыва-
ют три полезных ис-
копаемых, то
/?1 + k<2 +	+ /?(| — 1.
Если добывают
одно полезное иско-
паемое, то связь ко-
эффициентов добычи
и вскрыши выражает-
ся соотношениями
/гд= 1/(1 +А);
Рис. 5.58. Графики зависимости Р =
/ — при ар = атвх; 2 — при ар -> О
"л
28*
435
При использовании названных критериев могут быть построены гра-
фики Р	зависимости нарастающих объемов руды от нарастаю-
щих объемов горной массы, вынимаемых по мере углубления карьера
(рис. 5.58), также для двух случаев (при ар = аП|ах и ар —> 0). Область,
ограниченная этими графиками, является зоной возможных решений. На-
клон кривых к горизонту характеризует величину, например, коэффици-
ента добычи /?л, а при одинаковых масштабах координатных осей !гл = tg а.
В данном подразд, была рассмотрена методика определения области
возможного преобразования графика режима горных работ с использо-
ванием одного разреза по месторождению. Для обеспечения необходимой
точности расчетов в проектной практике при построении кривых К — f(P)
следует использовать серии вертикальных геологических сечений или сре-
дневзвешенный разрез по месторождению, погоризонтные планы и анали-
тические расчеты.
5.4.9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА
ГОРНЫХ РАБОТ
Как уже отмечалось, построенные графики горно-геометрического ана-
лиза и соответствующие им календарные графики справедливы только
для принятых варианта вскрытия, порядка развития и технологии горных
работ. Эти варианты были заданы при исследовании режима горных
работ углами бортов карьера, положением дна разрезной траншеи на
горизонтах и ее размерами.
Поэтому решения о переносе объемов горных работ с одного периода
на другой, принимаемые при построении рационального календарного
графика, должны быть обоснованы с точки зрения возможности их тех-
нической реализации.
Один из способов сглаживания пиковых объемов вскрышных работ
заключается в удлинении периода их выполнения, что достигается умень-
шением производительности карьера по полезному ископаемому. Есте-
ственно, это приводит к снижению скорости развития горных работ.
Случай, когда выравнивание календарного графика вскрышных работ
осуществляют путем переноса пиковых объемов на более ранние перио-
ды, технологически реализовать достаточно просто увеличением объемов
вскрышных работ в группе верхних уступов в первый период эксплуата-
ции карьера.
Реализацию наиболее сложного варианта выравнивания календарно-
го графика, когда выполнение пиковых объемов работ переносят на более
поздние периоды, осуществляют посредством формирования определен-
ной последовательности ведения горных работ. Для такого регулирования
календарного графика режима горных работ применяют следующие тех-
нологические способы.
1. Выделение промежуточных этапов разработки в плане и по глу-
бине. При продолжительном сроке эксплуатации в отдельных случаях
436
может быть рациональным выделение этапов работы карьера или про-
межуточных его контуров с запасами, обеспечивающими работу в течение
первого периода (этапа) продолжительностью 12—15 лет с более бла-
гоприятными условиями разработки: меньшими коэффициентом вскры-
ши и дальностью откатки, лучшим качеством руды и т.д. Порядок уста-
новления промежуточных контуров карьера определяется поставленной
целью — улучшением в первый период его работы того или иного, а
иногда и нескольких показателей разработки.
При выделении промежуточных контуров очень важно определить ко-
нечные границы карьера с учетом их перспективного расширения. По-
этому в проектах крупных и глубоких карьеров следует принимать во
внимание возможность выделения этапа, на котором можно добиться мак-
симального сокращения текущего коэффициента вскрыши, а также учи-
тывать работоспособность схемы вскрытия карьера в период перехода
от одного этапа к другому.
При проектировании работы карьера этапами необходимо помнить.
что переходы от одного этапа к другому обычно сопровождаются весьма
трудоемкими работами по реконструкции транспортных коммуникаций
карьера, замене и увеличению числа единиц горного и транспортного
оборудования, увеличению численности работающих.
При проектировании разработки карьера этапами в пределах конеч-
ных контуров намечают промежуточный контур — этап разработки. На
этом контуре предусматривают формирование временно нерабочего
борта с углом наклона 25—30°, разносимого по мере углубления карьера,
или организуют карьер первой очереди, отрабатываемый с опережением.
Это дает возможность перенести (законсервировать) выполнение части
объемов вскрышных работ на более поздние периоды разработки.
При разработке глубоких карьеров можно предусматривать развитие
горных работ с выделением нескольких этапов (рис. 5.59) и последова-
тельным формированием временно нерабочих бортов карьера.
При проектировании карьера с временно нерабочими бортами прежде
всего устанавливают параметры элементов этих бортов: число уступов,
ширину берм на уступах и длину части борта, подлежащей консервации.
Порядок ведения горных работ при формировании промежуточных
этапов показан на рис. 5.60.
В пределах конечного контура карьера
ABCD выделяют промежуточный контур
EFMN. В начальный период горные работы
ведут внутри этого промежуточного конту-
ра с формированием по линии f/7 временно
нерабочего борта с транспортными берма-
ми на нем. Развитие горных работ при
этом, естественно, не следует планировать
в буквальном смысле до промежуточного
контура, так как это фактически означало
бы их консервацию.
Рис. 5.59. Общая схема отра-
ботки карьера этапами
437
Рис. 5.60. Схема формирования этапов отработ-
ки карьера
Рис. 5.61. Схемы к расчету размеров временно
нерабочего борта (целика)
Поэтому разнос времен-
но нерабочего борта начина-
ется не с момента достиже-
ния им конечного положения
EF, а тогда, когда объемы
вскрышных работ в пределах
промежуточного контура на-
чинают снижаться или когда
уменьшение длины фронта
добычных работ затрудняет
добычу полезного ископае-
мого в запланированных
объемах, например, при до-
стижении горными работами
положения ELGHPD. После
этого в верхней зоне карье-
ра, начиная с верхних усту-
пов, рабочие площадки рас-
ширяют до нормальных раз-
меров, что приводит к посте-
пенному уменьшению вы-
соты временно нерабочего
борта карьера, в нижней зо-
не работы развивают с со-
хранением временно нера-
бочего борта (линия LF).
Промежуточное положение
горных работ при этом пока-
зано на рис. 5.60 пунктиром.
С начала разноса вре-
менно нерабочего борта от
контура ELGHPD до дости-
жения контура ASFMND (см.
рис. 5.60) вертикальное уг-
лубление по основному участку (по борту со стороны лежачего бока за-
лежи) составит Но. За это же время вертикальное понижение горных
работ (по борту со стороны висячего бока залежи) равно Нв. При вер-
тикальной годовой скорости углубления по основному участку Уо и вре-
менно нерабочему борту Ув
Н0 Нв	Н^
it=V1 откуда 'L=-о—
<У0 <Уа	<уо
Таким образом, высота временно нерабочего борта, а следовательно,
объем консервируемой вскрыши и срок консервации определяются ин-
тенсивностью отработки временно нерабочего борта.
438
Параметры временных целиков, расположенных над добычной зо-
ной карьера, рассчитывают из условия недопустимости сокращения раз-
рабатываемых рудных площадей за счет целиков. Расчетная схема для
определения текущих параметров временных целиков приведена на рис.
5.61, а. Здесь линии ЛВС® uETF — последовательные положения борта.
Точка Т лежит на пересечении рудного контакта с продолжением откоса
борта временного целика. К моменту достижения этой точки добычными
работами сюда же должны опуститься из точки С работы по разносу це-
лика, иначе говоря, целик должен быть сработан. Исходя из этих сооб-
ражений, текущая высота целика может быть определена по формуле
/. tgy г	(tg Y + tga„) tg В,
H, <	,  [ (tg P - tga„) ~~	- J! —],	(5.16)
tgP + tgYlv	17 ftp tgy J
где Ht — высота целика в момент /, м; I, — расстояние в плане между
нижним основанием целика и рудным контактом в момент /, м; ар и Р —
углы откоса рабочего борта и борта целика, градус; у — угол падения
рудного тела, градус; /?ц — скорость углубки горных работ по разносу
целика, м; йр — скорость углубки добычных работ (вертикальная со-
ставляющая) вдоль рудного контакта, м.
При падении рудного тела, близком к вертикальному (у = 90°), вы-
ражение (5.16) можно упростить.
//,</,[ (tgP-tgoQ^-tgP],
р
Для крупных карьеров, имеющих значительные глубины и размеры в
плане, рекомендуется передвижение временных целиков в направлении
к конечному борту через несколько промежуточных положений. При этом
рабочий борт карьера в поперечном сечении изображают ломаной ли-
нией, отрезки которой представляют чередующиеся по высоте откосы
временных целиков и откосы рабочих зон по разносу этих целиков (рис.
5.62, б). Высота временных целиков и шаг их передвижения для такого
порядка ведения работ определяют из выражений
/ Ipv г	(tgv + tga,,) tg В,
v ft (tg P -tga„)
A —
tgp
где Htl — высота передвигаемого участка целика, м; L — длина рабочей
зоны в плане между двумя соседними по высоте участками целика, м;
X — шаг передвижения целика, м.
При у - 90° высота временного цедика
г	ft,, ч
H,<L[ (tgP-tgoQ-^-tgp].
i>
439
Величина L может быть установлена, исходя из рациональной кон-
центрации горных работ по разносу целика и рациональной продолжи-
тельности работ на каждом горизонте, с учетом необходимости система-
тического перегона погрузочного и бурового оборудования с горизонта
на горизонт.
Подобный порядок ведения горных работ часто называют перемеще-
нием рабочей зоны с чередующимися временными целиками.
При проектировании разработки карьера с временными целиками
должны быть установлены сроки начала их формирования и срабатыва-
ния с тем, чтобы была обеспечена возможность перемещения на заданное
расстояние.
Расстояние перемещения уступов целика определяется необходимо-
стью создания на всех горизонтах рабочих площадок нормальной ширины
(в этом случае временный целик перестает существовать) или сохранения
рудных площадей.
При применении железнодорожного транспорта возможно последо-
вательное подвигание уступов временно нерабочего борта по всей его
длине, что требует значительного времени, необходимого для отработки
временных целиков, и, как следствие этого, не позволяет получить вы-
сокую скорость их перемещения.
При применении автомобильного транспорта горные работы в зоне
целиков можно вести с высокой интенсивностью, что обеспечивает вы-
сокую скорость их отработки и перемещения. Этого можно достигнуть
благодаря следующему порядку ведения горных работ.
Фронт работ на первой полосе верхнего (во временном целике) уступа
перемещается на минимальное расстояние, необходимое для образования
рабочей площадки и первичного фронта на нижележащем уступе, после
чего начинают его выемку.
Минимальное опережение верхнего уступа (длина рабочей площадки)
определяют из условия размещения горно-транспортного оборудования
и развала взорванной породы, а также создания полутора-двухнедельного
запаса готовой к выемке породы на нижележащем горизонте. При наи-
более распространенной высоте уступа 15 м длина рабочей площадки
находится в пределах 200—250 м. Длина первичного фронта на уступе
определяется шириной отрабатываемой полосы (около 50 —60 м) и углом
ее ориентации по отношению к протяженности уступа.
При разработке рыхлых и полускальных пород возможно применение
варианта описанной выше системы с выемкой горной массы тонкими
слоями.
Горные работы на всех остальных нижних уступах целика осущест-
вляют по аналогичной схеме. В результате перемещения рабочих фронтов
по вышеописанному способу все уступы временного целика отрабаты-
вают до намеченных границ, благодаря чему происходит его перемещение
в следующее положение.
440
Следует подчеркнуть, что определение рациональных границ эта-
пов — сложная многовариантная задача, решение которой зависит от
многих разнообразных факторов, таких как конфигурация залежей и про-
странственное положение полезных компонентов в них, глубина карьера
и форма карьерного поля, режим горных работ, система разработки,
вскрытие месторождения, технология работ, типы и параметры приме-
няемого оборудования и др. Стабилизацию объемов вскрышных работ
целесообразно планировать на достаточно продолжительный период, со-
измеримый со сроком амортизации основного горного и транспортного
оборудования.
Разработку месторождений этапами целесообразно предусматривать
в следующих случаях.
При разработке крутопадающих залежей с углами падения
25—30°. Наиболее эффективна она при углах падения залежи 55—60°.
На глубоких карьерах число выделяемых этапов, объем законсерви-
рованной вскрыши и сроки консервации устанавливают в зависимости
от их глубины. Так, при конечной глубине карьера 200—300 м возможна
консервация отдельных участков на срок до 4—5 лет; при глубине 300—
400 м выделяют 2—3 этапа со сроком консервации вскрыши 5—10 лет;
при глубине 400— 500 м возможно выделение 4—5 этапов со сроком кон-
сервации вскрыши до 15—20 лет. В этих случаях можно предусматривать
формирование временно нерабочих бортов попеременно со стороны ви-
сячего и лежачего боков залежи. Транспортные коммуникации разме-
щают полустационарно на временно нерабочем борту и периодически
переносят.
При разработке карьерных полей округлой формы целик це-
лесообразно расположить по периметру рабочей зоны, что позволяет уве-
личить его длину.
При разработке неоднородных залежей выделение этапов пре-
следует цель вовлечь в первоначальную разработку участки с более вы-
соким качеством полезного ископаемого и низким коэффициентом
вскрыши.
При разработке нескольких сближенных залежей этапы фор-
мируют для достижения сбалансированной очередности и интенсивности
их отработки.
При разработке месторождения группой карьеров этапы раз-
работки на разных карьерах группы следует устанавливать во взаимо-
связи таким образом, чтобы снижение производительности по полезному
ископаемому на одном карьере при достижении границ этапа и прово-
димой при этом реконструкции компенсировалось повышением произ-
водительности на смежных карьерах.
Кроме возможности выравнивания пиковых объемов вскрышных
работ, этапная разработка месторождения позволяет уменьшить размеры
карьера в границах первого этапа и объемы горно-капитальных работ,
сократить сроки строительства.
441
Рациональное распределение объемов вскрышных работ по периодам
разработки, уменьшение первоначального объема горно-капитальных
работ позволяют снизить общие затраты на разработку месторождения
на 10—15%. Вместе с тем способ разработки месторождения этапами
вызывает необходимость дополнительных затрат на формирование и пос-
ледующую расконсервацию временно нерабочего борта.
Переход к очередному этапу разработки карьера вызывает необходи-
мость проведения его реконструкции— переноса транспортных комму-
никаций с разносимого временно нерабочего борта, выполнения на нем
значительного объема горных работ по расширению транспортных берм
до рабочих площадок нормальной ширины по усложненным, существенно
менее эффективным схемам. В связи с этим требуется найти и детально
проработать порядок осуществления и организации горных работ, кото-
рый обеспечивал бы поддержание установленной производительности
карьера по полезному ископаемому.
Карьерные поля значительной протяженности можно отрабатывать
по очередям. В этом случае разработку месторождения ведут последо-
вательно рядом относительно независимых участков. Их размер выбира-
ют таким образом, чтобы обеспечить нормальные показатели скоростей
подвигания фронта работ. Продолжительность периода работ на каждом
участке устанавливают по скорости подвигания фронта и возможности
создания необходимого объема вскрытых запасов полезного ископаемо-
го. Для обычных условий ее можно принимать в диапазоне 1,5—3 года.
2.	Применение в первый период или постоянно систем разработки
с меньшими размерами рабочей зоны (поперечных, поперечно-про-
дольных и кольцевых).
3.	Сокращение длины активного фронта работ уступов при остав-
лении на остальных участках фронта минимальных рабочих площадок.
Сокращение действующей части рабочей зоны как в плане, так и по
высоте осуществляется за счет временной остановки работ на части
фронта группы уступов и последующего чередования участков отработки.
Этот способ применяют при разработке мощных крутых залежей по до-
стижении карьером глубины 80—120 м и более. Способ связан с необ-
ходимостью полустационарного размещения экскаваторных складов при
применении комбинированного автомобильно-железнодорожного транс-
порта. С целью сокращения расстояния перевозок автомобильным транс-
портом на мощных карьерах на рабочих бортах располагают до 4—7 пере-
грузочных пунктов. При этом временно консервируется 30—50% общей
длины добычного фронта и до 20—30% общей длины вскрышного фронта.
Продолжительность остановки работ и расположения на одном месте пере-
грузочного пункта составляет 1 —3 года, что позволяет создавать на рабочих
бортах полустационарные железнодорожные съезды. Чередование работ в
плане и по высоте рабочей зоны вызывает необходимость интенсивного уг-
лубления работ на отдельных участках карьерного поля.
Сокращение действующей части рабочей зоны может быть достигнуто
также за счет чередования работ на смежных по глубине уступах в пре-
442
делах допустимого сокращения ширины рабочей площадки. При умень-
шении ширины рабочей площадки с 40—60 м до бермы шириной 10—20 м
и обычной скорости подвигания фронта 40—70 м/год период поочередной
работы устанавливают в пределах 0,5— 1 года.
Нужную протяженность фронта вскрышных работ и устойчивость
фронта добычных работ можно обеспечить уменьшением числа одновре-
менно отрабатываемых уступов до 2—3 при ведении работ на средних и
глубоких горизонтах. В пределах отработанной зоны карьера по отстро-
енному постоянному или временно законсервированному борту может
быть проложена спиральная трасса. Вскрытие двух-трех уступов осу-
ществляют исключительно скользящими съездами, что способствует со-
зданию лучших условий для раздельной разработки.
Естественно, возможно одновременное применение и двух-трех рас-
смотренных способов регулирования размеров рабочей зоны карьера.
При этом следует ставить задачу не только добиться необходимого ре-
жима горных работ, но и улучшить транспортное обеспечение глубоких
горизонтов при комбинированном транспорте.
Во всех случаях сокращение действующей части рабочей зоны карьера
(при полном ее развитии) улучшает показатели использования экскава-
торов и транспортных средств за счет концентрации горных работ.
4.	Увеличение углов откосов рабочих бортов или рабочей зоны на
разных этапах разработки месторождения. Это может быть достигнуто
изменением элементов системы разработки или заменой, где это возмож-
но, вида транспорта (например, железнодорожного на автомобильный).
Так, в начальный период, когда желательно форсировать вскрышные
работы с целью усреднения их годовых объемов и создания вскрытых
запасов, не следует увеличивать высоту уступов на верхних горизонтах
карьера. Созданный резерв в переходящих объемах вскрышных работ
дает возможность в последующие годы замедлить или даже временно
приостановить работы на этих горизонтах и вести добычные работы за
счет увеличения углов откосов рабочих бортов.
Можно также планировать уменьшение ширины рабочих площадок
и увеличение высоты уступов. В последнем случае следует предусматри-
вать применение экскаваторов с большими линейными (технологиче-
скими) параметрами.
5.	Поочередное вовлечение в разработку участков месторождения
с минимальными коэффициентами вскрыши и последующим их объ-
единением. Такой способ применим при разработке протяженных зале-
жей значительных размеров по площади со сложной структурой и т.п.
6.	Применение варианта вскрытия, позволяющего снизить пиковые
объемы вскрышных работ. Важнейшее значение здесь имеют способ
вскрытия, местоположение и стационарность вскрывающих выработок.
Вскрытие рабочих горизонтов полустационарными и скользящими
трассами позволяет регулировать объемы вскрышных работ во времени
в достаточно широких пределах, сокращать сроки подготовки новых го-
ризонтов в период строительства.
443
Напротив, вскрытие крутых залежей стационарными съездами, сразу
располагаемыми в конечном положении, существенно увеличивает объемы
вскрышных работ в период строительства и развития мощности карьера.
Возможность сокращения объемов горно-капитальных работ и сроков
строительства карьеров особенно важно учитывать при проектировании
карьеров по разработке месторождений с большой мощностью покры-
вающих пород. В таких случаях при выборе направления развития горных
работ вскрывающие выработки располагают возможно ближе к выходам
залежей. Внутренние наклонные траншеи при этом нестационарны.
Перечисленные технологические способы регулирования режима гор-
ных работ характеризуются сокращением контуров отработки горной
массы в течение определенного календарного периода за счет увеличения
угла откоса рабочих бортов карьера или совокупности участков рабочих
и временно нерабочих бортов. Для их реализации создают резервы по-
вышения интенсивности ведения горных работ для ускоренного разноса
временных бортов.
Ряд способов обусловливает сокращение вскрытых и подготовленных
к выемке запасов полезного ископаемого, усиление зависимости работ
на смежных горизонтах или их группах.
В качестве технических средств регулирования режима горных работ
может быть рекомендовано более широкое применение автотранспорта;
на глубоких мощных карьерах для своевременного выполнения больших
объемов горных работ можно применять железнодорожный и конвейер-
ный транспорт.
Во всех случаях регулирование режима горных работ, осуществляемое
за счет изменения скорости развития уступов на верхних горизонтах или
за счет изменения порядка их вскрытия и подготовки, или другими ана-
логичными способами, фактически означает изменение направления раз-
вития работ или принятой исходной характеристики бортов карьера
(в первую очередь угла их наклона). Поэтому для этих измененных ус-
ловий построение графиков горно-геометрического анализа, их транс-
формация и регулирование должны быть проведены заново.
В конечном итоге получают рациональный календарный график гор-
ных работ, который показывает объемы и сроки выполнения вскрышных
и добычных работ и, в определенной степени, места выполнения этих
работ в карьере.
5.4.10.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ
ГОРНЫХ РАБОТ КАРЬЕРА ПРИ РАЗРАБОТКЕ ОДНОРОДНЫХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПО МЕТОДУ А.И. АРСЕНТЬЕВА
В основу метода определения рационального направления развития гор-
ных работ (углубки карьера) положена идея использования в качестве
критерия минимального среднего с начала разработки коэффициента
вскрыши (или максимального коэффициента добычи), который находят
444
б
Рис. 5.62. Схема определения рационального направления развития работ при разра-
ботке однородных месторождений
путем построения изолиний полезного ископаемого в пределах текущего
контура карьера. Изолиния полезного ископаемого — это линия на по-
перечном сечении месторождения, соединяющая точки одинаковых объ-
емов полезного ископаемого в пределах текущего контура карьера. Под
текущим контуром карьера понимают контур, отсекаемый линиями ра-
бочих бортов от общего контура карьера, образованного линиями нера-
бочих бортов и дневной поверхностью. Следовательно, если в любой
точке изолинии выстраивать текущий контур карьера, то он всегда будет
ограничивать одинаковое количество полезного ископаемого.
Последовательность практической реализации метода:
1.	Определяют и наносят на геологический разрез глубину, размеры
и положение дна карьера, углы и соответствующие им линии откосов
бортов карьера на момент окончания работ (рис. 5.62).
2.	Эскизно намечают вариант системы разработки месторождения,
вскрытия, технологию и механизацию работ. В соответствии с этим ус-
танавливают углы откосов рабочих бортов. По ним на прозрачном ма-
териале вычерчивают профиль (трафарет) рабочей зоны.
3.	Строят изолинии полезного ископаемого. Для этого:
3.1.	На геологический разрез (см. рис. 5.62) наносят серию горизон-
тальных линий 1—8 с интервалом 25—50 м и вертикальных линий б—з в
соответствии с возможными направлениями углубки карьера. Эти линии
являются следами плоскостей, перпендикулярных плоскости разреза.
Кроме того, рассматривают варианты развития работ по нерабочим
бортам карьера (на момент окончания работ) — направления а, и;
3.2.	Устанавливают трафарет (контур) рабочей зоны с углами откоса
рабочего борта в точки пересечения горизонтальных и вертикальных
445
Таблица 5.36
Объемы полезного ископаемого для различных положений рабочей зоны и объемы
горной массы для различных значений изообъемов полезного ископаемого
Блок	Этапы глубины и изообъемы полезного ископаемого	Направление углубки карьера								
		а	б	в	г	д	е	Ж	3	и
I	1	—	—	0,1	Полезн 0,16	ое иска	паеяое	—	—	.—
	2	—	1,62	1,13	1.67	1,65	1,11	0,58	0,25	-—
	3	2,2	3,81	3,94	4,16	4,33	3,44	3,15	2,64	—
	4	5,87	6,52	7,И	7,65	7,78	6,86	6,36	6,21	1,58
	5	9,79	—	10,72	10,75	10,91	10,81	9,87	9.25	6,23
	6	11,64	—-	13,06	13,37	14,1	14,16	13,52	13,12	15,51
	7	14,05	—	14.05	15,69	16,22	16.9	16.57	16,25	18,63
	8	19,05	—	19.05	19,05	19,05	19,05	19,05	19,05	19,05
11	Р() = 0	6,48	5,22	4.41	Ро< 4.11	тая ма 3,86	ста 3,71	4,01	4,22	6,32
	Р, =4	27,65	27,04	26,53	21,4	20,8	24	24,55	21,84	35,8
	Р2 = 8	41,05	40,96	40,82	37,34	40,55	39,84	43,6	41,04	50,21
	Р3 = 12	61,35	—	64.92	54,04	56,96	54,64	57,37	56.66	60.95
	Р4 = 16	69,19	—	69.92	69	69,97	68.6	67,33	69,27	70,95
	Р- = 19.05	76,25	—	76.25	76,25	76,25	76.25	76,25	76.25	76,25
линий, перемещая его вдоль каждой горизонтальной линии и последо-
вательно по ним — сверху вниз;
Для каждого положения контура (в каждой точке пересечения линий)
замеряют площади полезного ископаемого. По ним находят объемы. Ре-
зультаты заносят в таблицу определенной формы (табл. 5.36, блок 1);
3.3.	Для каждого направления углубки (развития работ) (а—и) строят
вспомогательный график Р = fiH). Для этого, по оси абсцисс отклады-
вают этапы углубки карьера (1, 2, 3 ...), а по оси ординат — соответ-
ствующие им объемы полезного ископаемого (рис. 5.63);
3.4.	Общий объем полезного ископаемого в пределах конечных кон-
туров карьера делят на равные произвольные части (например, 4,8, 12,...
млн м3), значения которых откладывают по оси ординат. Из полученных
точек проводят горизонтальные линии Pl, Р?, Р%, ... до пересечения с
кривой Р = j(H). Проекции точек пересечения на горизонтальную ось
показывают те значения глубины, на которых находятся соответствующие
фиксированные объемы полезного ископаемого в пределах контуров ра-
бочей зоны карьера. Откладывая найденные значения глубины по соот-
ветствующим линиям углубки на геологическом разрезе, получают точки
равных объемов полезного ископаемого.
Соединением этих точек по признаку равных объемов получают изо-
линии объемов полезного ископаемого для всех рассматриваемых вари-
антов направлений развития горных работ. Дополнительно строят изо-
линию для Р — 0. Для этого трафарет рабочей зоны перемещают сверху
446
по линиям а, б, в, ... до касания хотя
бы с одной из залежей полезного ис-
копаемого.
4.	Измеряют объемы горной
массы в пределах контуров рабочей
зоны, соответствующие фиксирован-
ным значениям объемов полезного
ископаемого. Для этого трафарет
перемещают по изолиниям полезного
ископаемого, и в точках их пересече-
ния с бортами карьера и вертикаль-
ными линиями (б, в, г, ...) — возмож-
ными направлениями развития работ
измеряют объемы горной массы.
Результаты заносят в табл. 5.36
(блок 11) и в каждой строке, т.е. для
каждого значения Р, помечают мини-
мальные значения объемов горной
массы: 3,71; 20,8; 37,’34; 54,04;
67,33; 76,25.
5.	На геологическом разрезе (см.
рис. 5.62) отмечают точки е(), dx, г~>.
Рис. 5.63. Изменение объемов полез-
ного ископаемого Р по мере углубки
карьера по направлениям а и б на эта-
пах 2 и 3 (см. рис. 5.62)
г3, ж4, жГ>, соответствующие мини-
мальным значениям объемов гор-
ной массы. Линия, соединяющая эти
точки, определяет рациональное на-
правление углубки карьера, так как в них достигаются минимальные зна-
чения средних с начала разработки коэффициентов вскрыши (максималь-
ных коэффициентов добычи).
Подобным же образом определяют рациональные направления углуб-
ки и по другим геологическим разрезам месторождения и с учетом вза-
имного расположения разрезов — в целом по месторождению.
Естественно, найденное рациональное направление углубки долж-
но быть конкретизировано в процессе проектирования вскрытия, систе-
мы разработки, технологии и при проведении оценки принятых вариантов
разработки по наиболее представительным экономическим критериям.
5.4.11.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЯ
РАЗВИТИЯ ГОРНЫХ РАБОТ (УГЛУБКИ КАРЬЕРА)
ПРИ РАЗРАБОТКЕ КОМПЛЕКСНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Рациональное направление развития горных работ при разработке ком-
плексных (представленных несколькими полезными ископаемыми) мес-
торождений определяют, исходя из того, что оно состоит из i полезных
ископаемых, в каждом из которых содержится и может быть извлечено
j полезных компонентов различной ценности.
447
Ценность извлекаемых из недр пород при разработке комплексного
месторождения целесообразно рассчитывать, исходя из конечных про-
дуктов предприятия, — чаще всего концентратов.
Ценность добываемых за год ископаемых, руб/год, может быть най-
дена по выражению
п т
i=l /=1
где Qi — производительность карьера по г-му полезному ископаемому,
т/год; I = 1,2, ..., /?; п — число добываемых полезных ископаемых;
Z/y — оптовая цена/'-го концентрата, получаемого из /-го полезного ис-
копаемого, руб/т; j = 1,2, ..., т\ т — число получаемых концентратов;
Еу — коэффициент выхода у-го концентрата из /'-го полезного ископаемого.
Ценность извлекаемых из карьера запасов за t лет, руб.,
/
I
Извлекаемые запасы полезных ископаемых в контуре карьера
п п
/ = I	/ = 1
где Z6, — балансовые запасы /-го полезного исколаемого, т;
Д; = (1 -г|,)/(1 - р;) — коэффициент перехода от балансовых к извле-
каемым запасам /'-го полезного ископаемого; Ц; и р, — коэффициенты
потерь и весового разубоживания /-го полезного ископаемого из недр.
Если принять, что абсолютные затраты на разработку месторождения
прямо пропорциональны объемам горной массы карьера, в качестве кри-
терия выбора направления углубки при разработке комплексных место-
рождений может быть использован расход горной массы на единицу цен-
ности извлекаемых из недр земли пород Аф Рациональному направлению
развития горных работ будет соответствовать минимальное значение Nt в
течение всего периода эксплуатации карьера:
/
Ек.м
/V, _	min>
1
/
где К.м — объем горной массы, вынимаемой с начала отработки до
I
рассматриваемого момента времени t, м1 * 3.
448
При проектировании карьера, рассчитанного на добычу одного по-
лезного ископаемого, в качестве критерия может быть использован ко-
эффициент горной массы
I
Z к.м
^г.м = Л-----> rnin„
1
/
где Р) — объем добытого за время t полезного ископаемого, м3.
1
В качестве критерия можно также использовать максимальное зна-
чение среднего с начала отработки коэффициента добычи.
Рациональное направление углубки карьера при разработке ком-
плексных месторождений можно определять по методике, аналогичной
изложенной в подразд. 5.4.10. При этом вместо изолиний полезного ис-
копаемого строят изолинии ценности извлекаемых полезных ископаемых.
Изолиния ценности полезных ископаемых — это линия на попере-
чном сечении месторождения, соединяющая точки одинаковой ценности
полезного ископаемого в пределах текущего контура карьера. Следова-
тельно, если в любой точке этой изолинии выстраивать текущий контур
карьера, то он всегда будет ограничивать полезные ископаемые с оди-
наковой суммарной ценностью.
Реализация метода осуществляется в следующей последовательности.
Рис. 5.64. Схема определения рационального направления развития работ при разра-
ботке комплексных месторождений
29— 1448
449
1.	Определяют и наносят на геологический разрез глубину, размеры
и положение дна карьера, углы и соответствующие им линии откосов
бортов карьера на момент окончания работ (рис. 5.64).
2.	Эскизно намечают вариант системы разработки, вскрытия, техно-
логию и механизацию работ.
3.	Строят изолинии ценности полезных ископаемых (в примере рас-
смотрено три полезных ископаемых — основное /7] и два попутных /72 и
/73, реализуемых по условным, принятым для простоты расчета, оптовым
ценам соответственно 100, 50 и 30 дол/т).
Построение осуществляют в приведенной ниже последовательности:
3.1.	На геологический разрез (см. рис. 5.64) наносят серию горизон-
тальных линий I — 10 с интервалом 25—50 м и вертикальных линий б—и
в соответствии с возможными направлениями углубления карьера. Эти
Таблица 5.37
Объемы полезного нскопаемого для различных положений рабочей зоны
Этап	Полез-	Направление углубки (см. рис. 5.64)									
углуб- ки	ное иско- паемое	а	б	в	г	о	е	Ж	3	и	к
1	П,										
	II.,	—	.—	—	—	0,04	0,08	—	—	—	—
	>h	—	—	0,53	0,37	0,23	0,07	—	—	—	—
2	//|	-—	—	—.	-—	—-	—	—	0,05	—	—
	/7.»	—	0,02	0,3	0,47	0,56	0,54	0,4	0,23	0,13	—
	Ih	0,35	1,32	1,51	1,24	1,1	0,88	0,58	0,37	0,18	-—
3	Ч\	—	—	—	0,04	0,15	0,34	0,53	0,58	0,46	—
	/72	0,22	0,62	0,95	1,06	1,19	1,15	1,04	0,87	0,73	•—
	ih	1,73	2,58	2,67	2,4	2,1	1,9	1,63	1,41	1,08	—
4	".	—	0,16	0,6	0,75	1	1,18	1,35	1,77	1,12	0,35
	//2	0,94	1,2	1,46	1,6	1.68	1,54	1,46	1,3	1,23	0,6
	И-л	3,32	3,69	3,4	3,3	3,08	2,74	2,54	2,32	2,1	0,91
5	Ih	0,8	0,86	1,34	1,53	1,9	2	2,24	2,46	2,5	1,37
	'h	1,7	1,85	2,02	2,28	2,3	2,14	2,04	1,94	1,86	1,3
		4,2	4,5	3,76	4,1	4	3,75	3,57	3,4	3,16	2,2
6	ih	1,96	—	2,85	2,9	3,15	3,45	3,85	3,89	3,6	3
	и2	2,4	—	2,6	2,65	2,7	2,6	2,5	2,46	2,25	2
	п3	4,82	—	4,77	4,7	4,62	4,5	4,36	4,16	4,1	3,5
7	Ih	3,75	—	4	4,35	4,8	5,05	5,4	5,25	5,11	4,5
	"2	2,95	—	2,92	3	3	2,85	2,8	2,77	2,74	2,55
	<h	4,82	—-	4,82	4,82	4,82	4,82	4,78	4,7	4,57	4,4
8	Ih	5,58	—	—	5,73	6,13	6,36	6,45	6,4	6,1	6
	<h	3,3	—	—	3,37	3,3	3,28	3,2	3,11	3,08	3
	‘h	4,82	—	—	4,82	4,82	4,82	4,82	4,82	4,82	4,82
9	Ih	7	—	—	—	7,3	7,42	7,55	7,28	—	7,1
	Ih	3,45	—	—.	—	3,45	3,45	3,41	3,35	—-	3,33
	Ih	4,82	—	—	—	4,82	4,82	4,82	4,82	—-	4,82
10	'h	8,3	—	—	—	—	8,4	8,4	—	—	8,35
	Ih	3,45	—	—	-—	—	3,45	3,45	—	•—	3,45
	<h	4,82	—	—	—	—	4,82	4,82	—	—	4,82
450
линии являются следами плоскостей, перпендикулярных плоскости раз-
реза.
Кроме того, рассматривают варианты развития работ по нерабочим
бортам карьера (на момент окончания работ) — направления анк.
Устанавливают трафарет (контур) рабочей зоны с углами откоса ра-
бочего борта в точке пересечения горизонтальных и вертикальных линий,
перемещая его вдоль каждой горизонтальной линии и последовательно
по ним — сверху вниз.
Для каждого положения контура (в каждой точке пересечения линий)
замеряют площади полезного ископаемого. По ним находят объемы. Ре-
зультаты заносят в таблицу определенной формы (табл. 5.37).
4.	На основании данных табл. 5.37 по каждому направлению углубки
рассчитывают и заносят в табл. 5.38 значения ценности извлекаемых
полезных ископаемых в соответствии с этапами глубины разработки
(блок I).
5.	Для каждого направления углубки (развития работ) строят вспо-
могательный график Ц = ДД). Для этого по оси абсцисс откладывают
Таблица 5.38
Значения ценности полезных ископаемых и объемов горной массы,
извлекаемых по мере углубки карьера
Блок	Этапы углубки и изоценности полезных ископаемый	Направление углубки (см. рис. 5.64)									
		а	б	в	г	д	е	Ж	3	и	к
			Ценность полезных ископаемых, тыс. дол.								
I	1										
	2	10,5	40,6	60,3	60,7	61	53,4	37,4	27,6	11,9	—
	3	62,9	108	128	128	135	148	154	144	115	—
	4	147	186	235	254	276	277	284	212	237	92
	5	291	313	348	330	425	419	433	445’	438	268
	6	463	—	558	564	589	610	641	637	596	505
	7	657	—	691	730	775	792	823	805	785	710
	8	868	—	—	886	923	845	950	920	909	896
	9	1020	—	—	—	1050	1060	1070	1040	—	1020
	10	1150	—	—	—	—	1160	1160	—	—	1150
			Объем горной массы,				тыс. ms				
II	«0 = 0	7,85	5,35	2,2	2,4	2,8	2,9	3,5	4,25	5,45	10,1
	ZZ| - 5	13,2	11,8	10,1	9,45	9,8	10,8	11,7	12,4	13,2	18
	Ц2 - 15	20,4	19,5	19	18,7	18,5	18,7	18,8	19,5	20,3	22,8
	Ц3 = 30	30,4	30,2	30	29,2	28,5	28	28,5	29,3	30	31
	«4 = 45	37,5	—	37	36,1	35	34,3	33,5	33,8	34,2	35,6
	Ц5 = 60	41	—	40,2	39,1	39,8	33,7	38,2	39	40	42,5
	«6 = 75	45	—	45	44,7	44,2	43,3	42,5	42,9	43,5	44,7
	«7 = 90	50,4	—	—	50,3	48	47,5	47	47,3	47,9	48
	«8 = 105	51,6	—	—	—	51,5	51,2	50,9	51,5	—	51,6
29*
451
Рис. 5.65. Изменение ценности полезных
ископаемых, извлекаемых по мере уг-
лубки карьера по направлениям а и е
(см. рис. 5.64)
этапы углубки карьера /, 2, 3, ...,
а по оси ординат — ценность из-
влекаемых полезных ископаемых
нарастающим итогом (рис. 5.65).
Для каждого направления уг-
лубки строят отдельную кривую
Д = /(//).
6.	Общую ценность полезных
ископаемых, извлекаемых в конту-
рах карьера, делят на интервалы и
в соответствии с этими интервала-
ми проводят на графике горизон-
тальные линии Д,, Д2 и т.д. (см. рис.
5.65). Точки пересечений этих го-
ризонталей с кривой И = /(//) со-
ответствуют глубине (этапу), на ко-
торой добывают полезные ископае-
мые заданной ценности. Так, для
направления углубки по вертикаль-
ной линии е получаются абсциссы
точек пересечения е,, е2 и т.д. Эти
точки переносят на поперечный
разрез (см. рис. 5.64). Такие по-
строения осуществляют по всем на-
меченным направлениям углубки.
Полученные точки на разрезе со-
единяют между собой по признаку
равных сумм ценности полезных ис-
копаемых, что дает изолинии цен-
ности извлекаемых полезных иско-
паемых для всех направлений уг-
лубки карьера (см. рис. 5.64, штри-
ховые линии).
Дополнительно проводят изоли-
нию Др, которая находится на гра-
нице с полезными ископаемыми ми-
нимальной ценности. Для этого ли-
нию откоса рабочего борта переме-
щают сверху вниз по заданным направлениям углубки до касания с за-
лежами полезных ископаемых.
7.	Измеряют объемы горной массы в пределах контуров рабочей зоны,
соответствующие фиксированным значениям ценности полезных иско-
паемых. Для этого трафарет перемещают по изолиниям ценности извле-
каемых полезных ископаемых. Результаты заносят в табл. 5.38 (блок II)
и в каждой строке, т.е. для каждого значения Д, выделяют минимальные
452
значения объемов горной массы: 2,2; 9,45; 18,5; 28; 33,5; 33,7; 42,5;
47; 50,9.
8.	На геологическом разрезе отмечают точки в, в0, г, д2, е3, ж4, е5,
ж6, ж7, ж%, соответствующие минимальным значениям горной массы.
Линия, соединяющая эти точки, определяет направление углубления
карьера.
Решение объемной задачи сводится к определению места углубления
по простиранию. Для этой цели на продольный разрез наносят линии
поперечных разрезов с точками пересечения на них направлений разви-
тия горных работ и изолиний ценности извлекаемых полезных ископае-
мых. Соединением проекций точек одинаковой ценности получают изо-
линии ценности извлекаемых полезных ископаемых по простиранию.
Затем на продольном разрезе по этим изолиниям перемещают трафарет
рабочей зоны карьера по простиранию и определяют объем горной массы.
Наименьшим объемам горной массы на изолинии соответствует макси-
мум коэффициента горной массы. Соединив эти точки, получают направ-
ление углубления по простиранию.
Контрольные вопросы
1.	Сущность понятий и определение терминов «режим горных работ», «горно-геомет-
рический анализ карьерных полей».
2.	Сущность методов горно-геометрического анализа карьерных полей.
3.	Последовательность действий при построении графиков горио-геометрического
анализа.
4.	Преобразование графиков горно-геометрического анализа в календарный график.
5.	Определение области возможного регулирования режима горных работ.
6.	Технологические способы регулирования режима горных работ.
7.	Определение рационального направления развития горных работ при разработке
однородных месторождений по методу проф. А.И- Арсентьева.
5.5.	ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ
Система разработки месторождения — это порядок и последователь-
ность выполнения открытых горных работ в пределах карьерного поля
или его участка, обеспечивающие безопасную, планомерную, экономич-
ную и комплексную разработку всех полезных ископаемых и пород вскры-
ши, требуемую производительность предприятия, полное извлечение за-
пасов, охрану недр и окружающей среды. Задача при проектировании
системы разработки заключается в формировании такой рабочей зоны
карьера и динамики ее развития, т.е. общей схемы и параметров пере-
мещения фронта горных работ карьера и отдельных уступов, последова-
тельности и мест выполнения горно-подготовительных, вскрышных и до-
бычных работ, которые обеспечивали бы выполнение сформулирован-
ных условий.
453
Система разработки характеризуется рядом параметров — элемен-
тов. Важнейшие из них:
•	высота уступа, минимальная ширина рабочих площадок, размеры
траншей, ширина берм, минимальная длина вскрышного и добычного
блоков, отводимых на один экскаватор;
•	число действующих и резервных добычных, вскрышных забоев;
•	длина добычных и вскрышных блоков и фронтов уступов;
•	скорость подвигания забоев и фронтов добычных и вскрышных ус-
тупов;
•	темп углубления горных работ;
•	количество вскрытых и подготовленных к выемке запасов полез-
ного ископаемого;
•	размеры рабочей зоны карьера и расположение в ней выемочного
оборудования;
•	размещение и протяженность соединительных берм и места зало-
жения вскрывающих и подготовительных выработок;
•	продолжительность отработки отдельных уступов и горизонтов;
•	продолжительность проведения и опережения подготовительных
работ и др.
При проектировании должны быть определены численные значения эле-
ментов системы разработки, которые полностью описывают создание, раз-
витие и поддержание на необходимом уровне рабочей зоны карьера.
Рабочая зона — это та часть поверхности карьера, в которой выпол-
няют основные технологические процессы. Она представляет собой со-
вокупность рабочих зон отдельных уступов. Размеры рабочей зоны ха-
рактеризуются площадью в плане и высотой, равной сумме высот раз-
рабатываемых уступов. Размеры, конфигурация и пространственное по-
ложение рабочей зоны меняются в зависимости от календарного плана
и системы разработки. В период строительства рабочая зона, как пра-
вило, включает только вскрышные уступы. К моменту окончания горно-
капитальных работ наряду со вспомогательным фронтом создают фронт
добычных работ, а в период эксплуатации обязательно выделяют зо-
ны вскрышных, добычных и горно-подготовительных (нарезных) работ.
Число блоков и забоев в каждой из этих зон проектируют, исходя из
необходимости выполнения календарного графика, ритмичности ведения
работ и надежности выполнения запланированных объемов.
Динамика рабочей зоны карьера определяется типом разрабатывае-
мого месторождения, характером залегания полезного ископаемого, пе-
риодом разработки, углами откоса рабочих бортов и на момент погаше-
ния — размерами карьерного поля и календарным графиком разработки,
а также требованиями потребителей полезного ископаемого в обеспе-
чении ритмичности и надежности его поставок. Она служит основой для
установления объемов подготовленных, вскрытых и готовых к выемке
запасов.
В период строительства и освоения проектной мощности рабочая зона
непрерывно увеличивается в плане и по высоте при разработке место-
454
рождений любых типов. К моменту достижения проектной мощности при
сохранении интенсивности горных работ размеры рабочей зоны дости-
гают максимальных значений. При разработке горизонтальных и пологих
залежей рабочая зона, достигнув своих максимальных значений по пло-
щади (высоте и в плане), в дальнейшем сохраняет эти значения и лишь
перемещает, в соответствии с календарным планом. При этом нет не-
обходимости в проведении горно-подготовительных работ.
При разработке наклонных и крутых залежей рабочая зона увеличи-
вается в плане и по высоте за счет разноса бортов и вскрытия новых
горизонтов до тех пор, пока верхние уступы не достигнут конечных (про-
межуточных) границ карьера. После этого горные работы на верхних
уступах прекращают, и рабочая зона опускается по вертикали, при этом
обычно уменьшаются ее размеры в плане.
Изменения площадей горизонтальной и вертикальной проекций ра-
бочей зоны в целом по вскрышным породам и полезному ископаемому
по мере развития горных работ могут быть изображены на графиках ре-
жима горных работ, а также приняты в качестве одного из критериев
при выборе системы разработки.
Часть параметров системы разработки устанавливают при исследо-
вании режима горных работ, проектировании вскрытия, технологии и ме-
ханизации работ.
При определении элементов системы разработки следует учитывать
такие факторы, как форма и строение залежи, физико-механические
свойства пород и полезного ископаемого, возможные к применению ком-
плексы оборудования, возможности реализации той или иной техноло-
гической схемы, установленные, желаемые или возможные сроки вы-
полнения задания и т.п.
Место расположения, размеры разрезной траншеи (котлована) и вы-
бор направления ведения (развития) горных работ на уступе должны со-
ответствовать принятому режиму горных работ и обеспечивать возмож-
ность размещения необходимого числа вскрышных и добычных забоев,
грузопотоки от них, а также планомерность, ритмичность и надежность
выполнения вскрышных и добычных работ.
По найденным элементам системы разработки конкретизируют на-
правление развития работ, установленное при исследовании режима гор-
ных работ, и принимают окончательное решение о характере развития
рабочей зоны карьера.
При проектировании системы разработки решают задачу определения
максимально возможной по природным и принимаемым техническим ре-
шениям производительности карьера по полезному ископаемому.
Интенсификация и концентрация горных работ способствует наибо-
лее полному использованию горного и транспортного оборудования. По-
этому реализация максимально возможной по горным условиям произ-
водительности карьера ведет в большинстве случаев к достижению более
высоких технико-экономических результатов разработки.
455
5.5.1.	КЛАССИФИКАЦИИ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ
Термин «система открытой разработки» широко распространен, но его
определение и трактовка, даваемые крупнейшими специалистами, различ-
ны. Классификации систем разработки, разработанные проф. Е.Ф. Шеш-
ко, акад. Н.В. Мельниковым, акад. В.В. Ржевским, проф. А.И. Арсен-
тьевым, проф. В.С. Хохряковым, имеющие в основе различные класси-
фикационные признаки или их сочетания, также различны.
Проф. Е.Ф. Шешко понимал под системой разработки «способ осу-
ществления определенного комплекса вскрышных, добычных и других
горных работ». В основу разработанной им классификации систем раз-
работки положены способ и направление перемещения вскрышных
пород, а в качестве второго классификационного признака — способ ме-
ханизации вскрышных работ — экскаваторами, специальными отвало-
образователями или транспортными средствами.
Акад. Н.В. Мельников предложил под системой разработки пони-
мать способ перемещения пустых пород в отвалы и тип применяемого
горно-транспортного оборудования и разработал классификацию систем,
в основу которой положен способ ведения вскрышных работ и их меха-
низация.
Проф. В.С. Хохряков под системой разработки понимает совокуп-
ность горных работ, проводимых в пределах карьерного поля в опреде-
ленном порядке, или конструкцию рабочей зоны и форму ее развития во
времени и в пространстве. При этом в наименовании системы разработки
предложено отражать те основные особенности технологии горных работ
в определенных горно-геологических условиях, которые существенно от-
личают данный технологический комплекс от прочих.
К числу таких особенностей отнесены: способ механизации выемки
и доставки горных пород, формирование рабочей зоны в пространстве и
во времени, т.е. ее конструкция и динамика.
Приняв в качестве классификационных признаков, расположенных
по значению в убывающем порядке, способ перемещения вскрыши, ха-
рактер развития рабочей зоны, расположение фронта работ в плане,
число бортов или направление перемещения фронта работ, проф.
В.С. Хохряков предложил следующую технологическую классификацию
систем открытой разработки (табл. 5.39).
Академик В.В. Ржевский, понимая под системой открытой разработ-
ки месторождения порядок и последовательность выполнения открытых
горных работ в пределах карьерного поля или его участка (полное оп-
ределение термина система разработки приведено в начале подразд.),
принял в качестве основного признака построения классификации систем
направление подвигания фронта горных работ в профиле и плане (табл.
5.40, рис. 5.66).
В общем случае горные работы включают добычные, вскрышные и
горно-подготовительные работы.
456
Таблица 5.39
Технологическая классификация систем открытой разработки по В.С. Хохрякову
Ин- деке сис- темы	Наименование системы разработки в зависимости от				Условия применения системы разработки
	способа пе- ремещения вскрыши	развития рабочей зоны	расположения фронта работ в плане	направления перемещения фронта работ	
А	Бестранс- портная	Сплошная	Продольная Поперечная	Одно- или двухбортовая То же	Горизонтальные и поло- гие залежи и пласты от- носительно небольшой мощности (до 20—30 м) и с небольшой мощнос- тью вскрыши (до 20— 455 м)
			Веерная	Центральная или рассредо- точенная	
			Кольцевая	Центральная или перифе- рийная	
Б	Транспорт- ная	Сплошная	Продольная Поперечная	Одно- или двухбортовая	Горизонтальные и по- логие залежи и пласты большой мощности
			Веерная	Центральная или рассредо- точенная	
			Кольцевая	Центральная Периферийная	Наклонные и крутые за- лежи и глубокозалега- ющие месторождения
		Углубоч- ная	Продольная Поперечная	Одно- или двухбортовая	
			Веерная	Рассредоточен- ная	
			Кольцевая	—	
В	Комбиниро- ванная	Сплошная и углубоч- ная	Те же в различных сочетаниях		Горизонтальные и поло- гие залежи с большой мощностью вскрыши и переменным углом паде- ния
При разработке месторождений, практически выходящих на поверх-
ность, вскрышные работы могут отсутствовать или не иметь существен-
ного значения. В таких случаях система разработки охватывает только
порядок и последовательность добычных работ и работ по вскрытию и
подготовке новых горизонтов в пределах карьерного поля.
При разработке горизонтальных или пологопадающих залежей по
окончании горно подготовительных работ создается первичный фронт
вскрышных и добычных работ карьера. В дальнейшем необходимость в
проведении горно-подготовительных работ возникает только при прове-
дении реконструкции карьера. Системы разработки таких месторождений,
характеризующиеся в период эксплуатации только последовательностью
и порядком вскрышных и добычных работ, называются сплошными.
При разработке наклонных и крутопадающих месторождений, для
вскрытия новых горизонтов и создания фронта вскрышных и добычных
работ, горно-подготовительные работы необходимо вести как в период
457
a
б
Рис. 5.66. Системы открытой разработки месторождений полезных ископаемых (по
В.В. Ржевскому):
а — сплошные; б — углубочные: о. д, ц, п и р — направления выемки в плане соот-
ветственно однобортовое, двухбортовое, центральное, периферийное и рассредоточенное;
I — рабочая зона карьера; 2 — направление перемещения вскрышных пород;.? — на-
правление перемещения полезного ископаемого; 4 — отвалы вскрышных пород; 5 — по-
лезное ископаемое; 6 — направление перемещения фронта работ в профиле — направ-
ление перемещения рабочей зоны
Таблица 5.40
Классификация систем открытой разработки по В.В. Ржевскому
Индекс группы	Группа систем	Индекс подгруппы	Подгруппа	Индекс системы	Система разработки
с У	Сплошные Углубочные	сд СП св СК УД УП УВ УК	Сплошные продольные Сплошн ые поперечные Сплошные веерные Сплошн ые кольцевые Углубочные продольные Углубочные поперечные Углубочные веерные Углубочные кольцевые	сдо сдд СПО спд свц СВР скц скп УДО УДД УПО УПД УВР УКВ	Сплошная продольная одно- бортовая То же, двухбортовая Сплошная поперечная одно- бортовая То же, двухбортовая Сплошная веерная централь- ная То же, рассредоточенная Сплошная кольцевая цент- ральная То же, периферийная Углубочная продольная одно- бортовая То же, двухбортовая Углубочная поперечная одно- бортовая То же, двухбортовая Углубочная веерная рассредо- точенная Углубочная кольцевая цент- ральная
УС	Смешанные (углубочно- сплошные)	—	То же, в различных сочетаниях		
Примечание. К наименованию системы добавляется: «с внешними или внутрен-
ними отвалами».
строительства, так и в процессе эксплуатации карьера. Системы разра-
ботки таких месторождений, характеризующиеся порядком выполнения
регулярных горно-подготовительных, вскрышных и добычных работ, на-
зывают углубочными.
При разработке месторождений нагорного типа во многих случаях
применяют системы первой группы. При крутых склонах и крутом или
наклонном падении залежей применяют системы второй группы. При
разработке сложных по топографическим и горно-геологическим усло-
виям месторождений в пределах одного карьерного поля можно одно-
временно применять системы из обеих групп.
Определение системы открытой разработки как порядка выполнения
горных работ и классификация акад. В.В. Ржевского в целом наиболее
полно соответствуют самому понятию «система». Все, что трактуется
как порядок отработки карьерного поля, развитие горных работ, порядок
формирования рабочей зоны карьера и т.п., относится к указанному оп-
ределению.
460
A-A
Рис. 5.67. Углубочно-силошная система разработки крутопадающего месторождения
пр/< внутреннем отвалообразовании
Развитие практики открытой разработки месторождений привело к
созданию различных вариантов поэтапно-углубочной технологии разра-
ботки, суть которой состоит в реализации такого порядка развития горных
работ, когда их углубление чередуется в пространстве и во времени с
развитием в плане при стабильных параметрах рабочей зоны. Для этого
сначала на одном из флангов карьерного поля создают первоочередной
карьер / (котлован, разрезную траншею) ограниченной глубины Н„ (рис.
5.67).
При этом применяют углубочную продольную или поперечную сис-
тему разработки. Разрабатываемые вскрышные породы размещают во
внешних отвалах 2, чаще прибортовых.
Глубину первоочередного карьера принимают небольшой по отноше-
нию к конечной (предельной) глубине разработки на противоположном
фланге карьерного поля. Это позволяет ускорить вовлечение в произ-
водство ресурса выработанного пространства в целях его использования
для складирования вскрышных пород.
На последнем этапе формирования первоочередного карьера на его
торцевом борту создают рабочие площадки, а на других бортах — транс-
портные бермы. Далее применяют поэтапно-углубочную технологию раз-
работки.
В дальнейшем горные работы развивают по всей высоте рабочей зоны
карьера. Уступы отрабатывают поперечными заходками или широкими
461
панелями. При этом фронт горных работ развивается по простиранию
пластов. В этот основной перйод эксплуатации месторождения горные
работы получают относительно интенсивное развитие в плане, которое
через определенные промежутки времени чередуется с их углублением
в границах выделяемых при этом этапов отработки.
Отношение скоростей подвигания фронта Оф и углубления горных
работ vy обычно изменяется в пределах Оф/оу = 12 + 30. При таком раз-
витии горных работ формируется наклонное дно карьера 4 ступенчатой
формы. Угол наклона дна ал зависит от длины карьерного поля, глубины
первоочередного карьера Н„ и предельной глубины карьера Нк на про-
тивоположном фланге или на участке, где осуществляется переход на
сплошную систему разработки. Величину ад устанавливают расчетами с
учетом обеспечения устойчивости отвала 5 на наклонном основании и
необходимой его приемной способности. Обычно ал = 2 ч- 6°.
Каждый этап отработки характеризуется выполнением работ по
вскрытию нового горизонта на глубину Д/ц и дальнейшим подвиганием
всего рабочего борта без понижения горных работ. Расстояние между
поперечными разрезными траншеями определяет длину этапа а соот-
ношение между и — угол углубления на этапе а, = arctg
Поперечные системы разработки позволяют управлять направлением
углубления горных работ, изменяя его от этапа к этапу, регулируя объемы
вскрышных пород, размещаемые в выработанном пространстве. Целе-
направленное управление развитием горных работ в плане и по глубине
карьера должно обеспечить как вовлечение в отработку максимальных
запасов полезных ископаемых, так и эффективное использование ресурса
выработанного пространства для размещения внутренних отвалов.
Между этими целями существуют определенные противоречия. Поэтому
такое управление следует основывать на оптимизационных расчетах по
выбранному критерию и уточнять в процессе эксплуатации в зависимос-
ти от внешних и внутренних факторов.
Не исключено, что на определенном этапе дальнейшее углубление
горных работ может оказаться нецелесообразным по экономическим или
другим условиям. В этом случае осуществляют переход с углубочно-
сплошной на сплошную систему разработки без особой перестройки тех-
нологического комплекса и привлечения дополнительных инвестиций.
Описанная система разработки наиболее просто адаптируется к изменя-
ющимся внешним условиям (спросу на уголь, ценовой и налоговой
политике государства и т.п.). Исходя из этого, на стадии проектирования
можно ограничиться выбором примерных границ разработки с последую-
щей их корректировкой в процессе эксплуатации месторождения.
Для отражения описанной особенности развития горных работ, не-
свойственной традиционным системам их очередности, было предложе-
но дополнить классификацию систем разработки В.В. Ржевского но-
вой группой систем — а именно группой углубочно-сплошных (углу-
бочно-площадных) систем разработки, в которых формируется пологий
462
(не более 5—10°) нера-
бочий борт карьера 3
(см. рис. 5.67), при кото-
ром создаются условия
для размещения основ-
ных объемов вскрышных
пород в выработанном
пространстве.
Дополнительно к это-
му, смешанные системы в
их нынешнем понимании
предложено из классифи-
кации исключить, так как
на отдельных участках ка-
рьерного поля могут быть
использованы как разные
системы разработки, так и
разные способы вскрытия
рабочих горизонтов и
комплексы оборудования,
представляющие в со-
вокупности на каждом
участке конкретные тех-
нологические комплексы
Рис. 5.68. Системы открытой разработки:
а — сплошная (площадная); б — углубочная; « —
углубочно-сплошная (площадная)
горных работ.
Сплошные системы разработки называют также площадными, что
точнее отражает суть этих систем.
Сплошные (площадные) системы разработки характеризуются разви-
тием горных работ (рабочей зоны) только в плане (площади) карьерного
поля, направление вектора развития (и скорости) горизонтальное (рис.
5.68, а).
Общую толщу вскрышных пород и полезного ископаемого, рассмат-
риваемую как один мощный слой, при ведении вскрышных и добычных
работ в эксплуатационный период отрабатывают горизонтальными вы-
емочными слоями. По мере подвигания фронта горных работ образуется
свободная горизонтальная площадь, которая и позволяет формировать
внутренние отвалы в выработанном пространстве карьера.
Углубочные системы разработки определяются тем, что имеют на-
клонное (рис. 5.68, б), чаще всего по падению залежи (более 15°) на-
правление вектора развития горных работ. Первоочередной целью раз-
вития горных работ в плане является обеспечение возможности их уг-
лубления, так как из-за отсутствия высокопроизводительного оборудо-
вания, способного работать на больших уклонах (300—500% и более),
выемку осуществляют горизонтальными слоями. Минимальное отноше-
ние скоростей подвигания фронта Оф и углубления vy горных работ
463
vJvy— 1,5-s-5. а г?ф/У, = 2,5 + 1О(УГ— темп углубления горных работ).
Поэтому вынужденно систематически в эксплуатационный период осу-
ществляются горно-подготовительные работы.
Возможность внутреннего отвалообразования (даже при углубочной
продольной однобортовой системе разработки) отсутствует в связи с тем,
что горизонтальное (пологое) основание выработанного пространства
карьера часто ограничивается площадью дна разрезных траншей или кот-
лованов.
Углубочно-сплошные (углубочно-площадные) системы разработки
характеризуются слабонаклонным (пологим) направлением вектора раз-
вития горных работ и площадным формированием выработанного про-
странства (рис. 5.68, в). Это создает принципиальные возможности внут-
реннего отвалообразования и выемки наклонными слоями при использо-
вании обычных экскаваторов. Минимальные отношения: Оф/оу = 1,15 +
+ 2,3; Оф/У, = 8 + 25. Вскрывающие выработки обычно проводят систе-
матически (при использовании колесного транспорта), нарезка новых ра-
бочих горизонтов происходит постепенно, и разрезные траншеи часто не
проводят.
5.5.2.	ВЫБОР СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ
Выбор системы разработки определяется естественными факторами и
взаимосвязанными технологическими решениями.
К основным естественным факторам относятся горно-геологические
условия залегания месторождения, форма, размер залежи, количество и
качество полезных ископаемых.
Взаимосвязанные (с системой разработки) технологические реше-
ния — это режим горных работ и календарный план разработки, вскры-
тие карьерного поля, технология и механизация работ, организационные
и экономические факторы.
На основе факторов первой группы формируются наиболее общие
черты будущей системы разработки. Далее, исходя из намечаемых тех-
нологических решений, определяют такие численные значения элементов
системы разработки, которые необходимы для реализации найденного
календарного плана (высоту уступов, скорость подвигания и число дей-
ствующих и резервных добычных, вскрышных и подготовительных за-
боев, длину добычных и вскрышных блоков работ на уступах, скорость
подвигания фронтов добычных и вскрышных уступов, темп углубления
горных работ, количество вскрытых и подготовленных к выемке запа-
сов полезного ископаемого и др.). Эти же элементы системы разра-
ботки определяют конструкцию, параметры и показатели рабочей зоны
карьера.
464
5.5.3.	ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ
РАБОЧЕЙ ЗОНЫ КАРЬЕРА
Рабочей зоной является та часть карьера, в которой в данный период
эксплуатации предприятия находятся рабочие площадки, размещено ос-
новное горно-транспортное и вспомогательное оборудование, большая
часть внутрикарьерных и энергетических коммуникаций и ведутся
вскрышные и добычные горные работы.
Рабочая зона карьера представляет собой сложную пространственную
поверхность, которая изменяет конфигурацию по мере своего развития
в процессе отработки месторождения. Рабочая зона состоит из рабочих
площадок и уступов, внутренних съездов и разрезных траншей, внутрен-
них отвалов, площадок под перегрузочными пунктами, временными скла-
дами горной массы и др. В рабочей зоне поддерживают нормативную
величину готовых к выемке запасов полезного ископаемого.
Эффективность разработки месторождения и качество добываемого
полезного ископаемого во многом определяются конструкцией и эволю-
цией во времени и пространстве рабочей зоны, т.е. принятым порядком
ее создания и развития.
Формирование рабочей зоны в карьере осуществляется в соответст-
вии с определенными закономерностями, принятыми критериями и оце-
нивается рядом показателей, таких, как скорость перемещения забоя,
скорость перемещения фронта работ уступа или группы уступов, ско-
рость и направление углубки, площадь рабочей зоны и темп ее измене-
ния и др.
Скорость перемещения забоя, м/мес,
где Q — эксплуатационная производительность выемочного оборудова-
ния, работающего в забое, м'!/мес; S3 — площадь забоя, м2,
S3 = ha,
где h — высота уступа, м; а — ширина заходки, м.
Развитие карьера характеризуется двумя основными направлениями:
горизонтальным продвижением рабочих уступов и понижением горных
работ.
Скорость перемещения линии фронта работ, м/год,
/ - 12(?
р Л£б’
где L6 — длина экскаваторного блока (фронта работ на один экскава-
тор), м.
Для постоянного сохранения и возобновления фронта работ при раз-
работке наклонных месторождений необходимо вскрывать и подготав-
30—1448
465
Рис. 5.69. Схема формирования рабочей зоны
карьера
ливать новые горизонты —
углублять карьер. Для это-
го на нижележащий гори-
зонт проходят наклонную
въездную траншею, которая
вскрывает этот горизонт.
От нее для создания фронта
работ проводят горизон-
тальную разрезную тран-
шею Р} (рис. 5.69). Эту
траншею затем расширяют
и, когда будет вынут объем
V], т.е. создана рабочая
площадка шириной, достаточной для вскрытия (проведения наклонной
траншеи) нижележащего горизонта возможны его вскрытие и подготов-
ка. Далее проводят въездную и разрезную траншею Р2 и вынимают объем
V? и т.д.
При одинаковой ширине рабочих площадок угол откоса рабочего
борта, градус,
ар = arctg
______h
шР.п + л ctg а’
где lL/]t „ — ширина рабочих площадок, м; а — угол откоса рабочих ус-
тупов, градус.
Въездные и разрезные траншеи на смежных уступах в процессе
углубки карьера располагают в определенном положении. Линия OD,
соединяющая между собой нижние бровки траншей на смежных усту-
пах, представляет собой направление углубки карьера вкрест простира-
ния карьерного поля, а угол р является углом углубки карьера (см. рис.
5.69).
Рабочую зону следует формировать, исходя из соотношений между
направлением и скоростью понижения горных работ иу, направлением
и скоростью подвигания фронта работ иф и углом рабочего борта карье-
ра. Взаимосвязи пере-
Рис. 5.70. Взаимосвязь скоростей перемещения ра-
бочей зоны карьера
численных параметров,
характеризующих разви-
тие определенного участ-
ка рабочей зоны, показа-
ны на рис. 5.70.
Предположим, что
вскрытие новых гори-
зонтов осуществляется в
породах лежачего бока,
и дно карьера в течение
466
года перемещается в глубину по линии 00', т.е. углубление карьера идет
под углом р. Годовая скорость углубления по названной линии выра-
жается отрезком 00', а вертикальная скорость (темп углубления)
Уг = vj sin р. Откосы рабочего борта OEM и ОК через год занимают по-
ложения О'А и O'N при сохранении постоянных углов откоса ар.
Для обеспечения возможности углубления карьера и поддержания
нормальной ширины рабочих площадок, рабочие уступы должны быть
отодвинуты в горизонтальном направлении в обе стороны по линиям ОА
и ОВ.
При этом добычные работы в пределах рудного тела будут понижаться
со скоростью v0, выражаемой отрезком EF, а нерабочий борт карьера
будет формироваться со скоростью v6, выражаемой отрезком KN-
Соответствующие вертикальные скорости будут равны:
y0 = £Fsin ри,
Уб = KN sin ан.
Взаимосвязь скоростей развития горных работ при различных вари-
антах углубки карьера показана на рис. 5.71.
По этому рисунку могут быть получены следующие соотношения ско-
ростей, м/год:
г ctgap + ctgp’
У' =------------
г ctgapl-ctgP’
у =у ctgap + ctgP
° г ctg ap + ctg ри’
V
уб=-------£-----;
ctgap + ctg ри
ctga„,-ctgP	v„
у — у ь р 1	& г  _______р______
”	' ctgapI - ctg aH ctgapI - ctga,,’
где Уг и Уг' — скорости углубки карьера со стороны висячего и лежачего
боков; Уо — скорость понижения добычных работ; Ун — скорость фор-
мирования нерабочего борта карьера; ор и vp' — горизонтальные ско-
рости подвигания рабочих уступов в сторону висячего и лежачего боков;
ap, api — углы откоса рабочего борта, градус; р — угол направления
углубки карьера, градус; Р)( — угол падения рудного тела, градус; ан —
угол погашения нерабочего борта карьера, градус.
По приведенным формулам можно определять величину максималь-
ной скорости углубки карьера при максимально возможной скорости
зо*	467
перемещения фронтов уступов, а также определять требуемую скорость
перемещения фронтов уступов для обеспечения необходимого углубле-
ния горных работ. Эти задачи решают при обосновании технической воз-
можности принятого при исследовании режима горных работ календар-
ного графика.
В зависимости от величины параметров, входящих в формулы, ско-
рость углубки карьера ограничивается интенсивностью работ либо в на-
правлении ОА, либо в направлении ОВ. При Уг = Уг' ограничения оди-
наковы, и может быть достигнута максимальная скорость углубки. Тогда
при У,. =тах
cte В - U|1 Ctg а'" ~ U|’ Ctg а"
если
v1, = v|,’, то e-tg₽ = |(ctga1>1 -ctgap),
и при
api =«р₽ = 90°.
ар1 > ар Р > 90",
ар, < ар Р < 90".
Важным следствием полученных уравнений является неравенство
скоростей понижения горных и добычных работ в случае, когда углубка
карьера ведется по пустым породам висячего или лежачего бока, т.е.
когда дно карьера формируется вне рудного тела.
Рис. 5.71. Взаимосвязь скоростей развития горных работ при различных вариантах
углубки карьера
468
Скорости понижения добычных работ можно определить также по
общей формуле
у _______и____
° ctgap±dgP„
Знак плюс берут, когда работы ведут от лежачего бока залежи к ви-
сячему, минус — при осуществлении работ в противоположном направ-
лении.
Регулировать соотношение У = f(v^, ос.,) можно в определенной сте-
пени изменением угла рабочего борта сср. Если уменьшение угла рабочего
борта может быть осуществлено увеличением ширины рабочих площа-
док, то его максимальное значение жестко ограничено минимально до-
пустимой шириной рабочей площадки ZZ/p „ mjn.
Однако известны и на практике широко применимы технологические
приемы некоторого увеличения угла ар. В частности, с целью увеличения
результирующего угла рабочего борта его профиль делают ломаным. На
рис. 5.72 показано, что рабочий борт, имеющий угол ар (положение /),
можно разделить на три участка (положение //), из которых два (1—2 и
3—4) с,охраняют угол ар, обеспечивающий нормальную ширину рабочих
площадок, а на участке 2—3 применяются уменьшенные по ширине пло-
щадки, что позволяет увеличить угол наклона рабочего борта на этом
.участке до величины оср2. Такая конструкция позволяет увеличить ре-
зультирующий угол рабочего борта.
По мере углубки карьера осуществляют расконсервацию уступов
участка 2—3, но переводят во временно нерабочие другие уступы (по-
ложение ///). Таким образом, поддерживают ломаный профиль борта и
увеличивают на длительный период результирующий угол рабочего борта
ар1, что позволяет сделать календарный график более экономичным.
На других участках карьера временно нерабочие уступы могут быть
на иных горизонтах, что делает форму поверхности рабочей зоны сложной
и меняющейся во времени и в
пространстве.
Конструкция и размеры ра-
бочей зоны в любой момент
разработки месторождения
должны обеспечивать уста-
новленную на данный период
производительность карьера
по полезным ископаемым ус-
тановленного сортамента и ка-
чества, выполнение заплани-
рованных объемов вскрышных
работ, обеспечивать осущест-
вление горных работ с макси-
Рис. 5.72. Результирующий угол рабочего
борта карьера при его прямолинейном (/) и
ломаном (// и ///) профилях
469
мальвой эффективностью, соответствовать перспективному плану раз-
вития горных работ (принятому варианту режима горных работ).
Для того чтобы выдержать установленную производительность по до-
быче, суммарная площадь добычной рабочей зоны, число добычных ус-
тупов и длина добычного фронта работ должны обеспечить необходимый
объем вскрытых и готовых к выемке запасов полезного ископаемого и
рациональную расстановку в карьере соответствующего числа добычных
экскаваторов.
Однако при равных условиях, чем больше рабочая зона, тем больше
затраты, которые требуются на создание фронта работ и его поддержа-
ние, опережающую выемку вскрыши, подготовку новых горизонтов,
транспортирование горной массы на большие расстояния и др. Поэтому
для того, чтобы обеспечить сокращение затрат на проведение горных
работ, следует стремиться к тому, чтобы площадь и высота рабочей зоны
в любой момент были минимальными, но достаточными.
Конструкция, размеры и динамика развития рабочей зоны различны
на горизонтальных ;< наклонных месторождениях.
При разработке горизонтальных месторождений горные работы пос-
ле окончания горно-.юдготовительиых работ ведут без углубки карьера,
рабочая зона перемещается в карьерном поле по мере разработки карь-
ера, но по своей конструкции и размерам сохраняется в основном ста-
бильной (рис. 5.73, а).
Рис. 5.73. Рабочие зоны карьера при раз-
работке горизонтальных (а), пологих (б)
и крутых (в) месторождений:
I — добычные; 2 — вскрышные; 3 — от-
вальные
Ширина рабочей зоны состав-
ляет около 100—150 м. Высота
зоны может слегка изменяться со-
ответственно колебаниям релье-
фа местности и мощности плас-
та, а длина зоны — соответствен-
но изменениям конечного контура
карьера.
При разработке наклонных и
крутопадающих месторождений
размеры рабочей зоны изменяются
по мере увеличения глубины карье-
ра с темпом, пропорциональным
углу падения залежи.
На карьерах, разрабатывающих
пологопадающие месторождения,
постепенно увеличивается число
вскрышных уступов и, следователь-
но, увеличивается площадь вскрыш-
ной зоны и длины фронта работ по
вскрыше. Параметры добычной и
отвальной зон остаются стабиль-
ными (рис. 5.73, б).
470
Эти изменения происходят медленно, так как при ежегодном подви-
гании фронта работ на 100—200 м глубина карьера увеличивается не
более чем на 0,5—1,5 м.
При разработке наклонных и крутопадающих месторождений рабочая
зона в первый период расширяется, а затем, достигнув границ карьера,
уменьшается пропорционально углам погашения бортов карьера (рис.
5.73, в). В условиях сложноструктурных месторождений не всегда могут
быть достаточно четко выделены границы вскрышной и добычной зон.
Поэтому в общей изменяющейся площади рабочей зоны можно выделить
изменяющуюся по месту расположения, но стабильную по суммарной
площади добычную зону, длина фронта работ на которой должна обеспе-
чивать заданную производительность карьера по добыче с учетом уста-
новленного режима выдачи различных сортов руд.
Важной задачей при проектировании системы разработки является
обоснование рациональных размеров рабочей зоны карьера, в первую
очередь числа рабочих уступов, объемов готовых к выемке запасов гор-
ной массы. Стремление к снижению текущих объемов вскрышных работ
неизбежно требует увеличения углов наклона рабочих бортов карьера
за счет сокращения площадок рабочих уступов, применения различных
модификаций систем разработки в отдельных зонах работ.
Обобщение практических данных изменения параметров систем раз-
работки показало, что с ростом глубины карьеров увеличивается число
рабочих уступов, снижаются готовые к выемке запасы горной массы,
интенсивность их отработки и в целом горных работ. Объемы готовых
к выемке и отрабатываемых (в течение года) запасов горной массы су-
щественно сокращаются на нижних горизонтах рабочей зоны, что резко
отрицательно сказывается на воспроизводстве запасов и является важ-
ным фактором уменьшения возможной производительности карьера по
руде-
Динамику развития рабочей зоны следует обосновывать, исходя из
долгосрочной перспективы развития горных работ в карьере, т.е. исходя
из режима горных работ и календарного графика разработки.
Система разработки неразрывно связана с комплексом горного и
транспортного оборудования и вскрытием рабочих горизонтов. Она
должна обеспечивать создание производительной и надежной транспорт-
ной системы карьера.
Благоприятные условия эксплуатации комплексов горного и транс-
портного оборудования, концентрации и интенсификации горных работ,
как правило, возникают при использовании малоуступных (три-шесть)
рабочих зон с отстройкой стационарных нерабочих бортов карьера. Не-
смотря на увеличение текущих объемов горной массы в отдельные пе-
риоды, такие системы разработки ведут к существенному улучшению тех-
нико-экономических показателей горного предприятия.
471
5.5.4.	ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ
ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ
Исследованиями С.В. Корнилкова доказано, что рабочая зона карьера
изменяет свои свойства с понижением горных работ. Происходит пере-
распределение нагрузки на рабочие горизонты, что влечет за собой изме-
нение конструкции карьерного пространства, осуществляется формиро-
вание целиков и временно нерабочих бортов, увеличиваются углы накло-
на отрабатываемых бортов и, как следствие, возникает необходимость в
дополнительных вложениях в поддержание производительности карьера.
Решение многокритериальной задачи планирования отработки глубо-
ких карьеров должно основываться на комплексной оценке природных,
технологических, экологических и экономических факторов. Ранее было
принято ориентироваться на стабильный календарный график на доста-
точно длительный срок разработки и планировать на его основе инвес-
тиции, обеспечивающие решение долгосрочных задач развития рабочей
зоны.
Введение экономических механизмов, основанных на изменяющемся
спросе на сырье, отсутствие жестких планов по добыче и вскрыше, из-
менение затрат на разраиотку и цен на полезные ископаемые требуют
согласования режима горных работ, а также параметров и конструкции
рабочей зоны глубоких карьеров с финансово-экономическими показа-
телями проектируемого предприятия в соответствии с прогнозом рынка
сбыта.
Сложившаяся практика проектирования и планирования производи-
тельности глубоких карьеров и соответствующего ей развития горных
работ основана на исследовании и экономической оценке режима горных
работ, вскрытия и систем открытой разработки. Проектирование кален-
дарного графика разработки, обоснование и регулирование режима гор-
ных работ осуществляют, исходя из того, что на всех рабочих уступах
необходимо создавать и сохранять рабочие площадки не меньше мини-
мальной ширины.
Практика разработки глубоких карьеров показывает, что помимо
участков, где поддерживают рабочие площадки минимальной ширины,
горные работы ведут и в стесненных условиях. Известно, что 45—75%
перемещаемых в течение года фронтов работ возобновляют, а затем кон-
сервируют. В площади карьерного поля могут быть выделены зоны по-
гашенных уступов, долговременной и временной консервации, раскон-
сервации; перемещаемые участки с площадками проектной ширины;
зоны крутого борта с ежегодной расконсервацией и консервацией усту-
пов; участок горно-капитальных работ (углубление внешней траншеи).
Ведение работ в этих участках-зонах отличается параметрами производ-
ственных процессов, протяженностью фронтов, числом уступов, обособ-
ленным транспортным доступом.
Исходя из этого, в структуре фронтов работ глубоких карьеров по
степени готовности к разработке выделяют следующие:
472
•	погашенный, располагающийся на верхних горизонтах карьера, до-
стигших предельных установленных проектом границ;
•	законсервированный — часть фронта уступа по длине, кратковре-
менно или долговременно законсервированную с оставлением между
смежными горизонтами площадок, достаточных для возобновления от-
работки временно нерабочих уступов. К таким участкам относят также
фронты, на которых расположены временные или полустационарные
съезды;
•	активный — часть уступа по его длине, где поддерживают рабочие
площадки установленной ширины и готовые к выемке запасы;
•	перемещаемый — весь активный и часть законсервированного
фронта работ, отрабатываемого в течение рассматриваемого промежутка
времени (как правило, года). Горные работы в этих случаях ведут как в
нормальных, так и в стесненных условиях;
•	возобновляемый — часть фронта погашенных или находящихся в
долговременной консервации уступов, отрабатываемых при переходе от
одного этапа разработки к другому, при реконструкции карьера или рас-
ширении его границ по поверхности;
•	рабочий — фронт работ (исключая горно-капитальные) по горной
массе, обеспечивающий добычу запланированного объема полезного ис-
копаемого и возобновление готовых к выемке запасов;
4 • резервный — фронт работ, в основном предназначенный для во-
влечения в разработку законсервированных и погашенных уступов, во-
зобновляемый при проведении горно-капитальных работ в период ре-
конструкции вскрытия карьерного поля и расширения его границ. Под-
чинен целям перспективного развития карьерного пространства.
На рис. 5.74 приведен план-схема размещения вышеуказанных фрон-
тов уступов.
Такое подразделение позволяет количественно определить параметры
рабочей зоны карьеров, достигших текущей глубины более 200-250 м
в сравнении с относительно неглубокими (100—150 м) карьерами (табл.
5.41).
Отличительными особенностями рабочей зоны глубоких карьеров яв-
ляются следующие.
1.	Увеличение результирующего угла наклона бортов до 16—23° при
достижении карьерами глубины 200—250 м.
При дальнейшем понижении горных работ средний угол наклона от-
рабатываемого борта составляет 16—23°, а его профиль по глубине чаще
всего плоский с относительно равномерным размещением временно не-
рабочих уступов по высоте или выпуклый с выраженной консервацией
в нижней части карьерного поля.
Основные характеристики рабочей зоны карьеров систематизированы
в табл. 5.42.
2.	Локализация горных работ по высоте перемещаемого борта до 30—
70% общей глубины карьера.
473
230м
Рис. 5.74. Схема размещения фронтов работ на карьере:
/ — погашенные; 2, 3 — долговременно и временно законсервированные; 4 — раскон-
сервированное; 5 — отработка с площадками проектной ширины; б — перемещение кру-
того борта 7 — горно-капитальные работ (строительство траншеи)
3.	Ведение горных работ на ограниченной площади, составляющей
10—35% площади карьерного поля и 20—40% площади залежи. Степень
концентрации работ и место их проведения зависят от принятого общего
порядка их развития, порядка и места вскрытия и подготовки эксплуа-
тируемых горизонтов, формы и структуры залежи и необходимой вели-
чины готовых и подготовленных запасов. Длина перемещаемых на глу-
боких карьерах уступов, которые расконсервируют в течение года, со-
ставляет 47—78%. При этом в активно отрабатываемой зоне эксплуа-
тируют 20-27% общей площади отрабатываемой залежи.
4.	Сокращение длины активных фронтов работ 50% и менее по от-
ношению к общей протяженности уступов. Протяженность активных
фронтов по полезному ископаемому и горной массе периодически изме-
няется во времени и зависит от сроков переноса системы вскрывающих
выработок, составляя от 4—6 до 8—10 лет. За этот промежуток суммар-
ная длина активной части рабочих уступов принимает максимальное зна-
чение по окончании реконструкции и достигает минимума перед ее на-
чалом.
5.	Число горизонтов в работе и средняя скорость их перемещения
изменяются при подготовке новых горизонтов. Углубка дна, осущест-
вляемая раз в 2—4 года, сопровождается увеличением числа отрабаты-
ваемых уступов и снижением скорости их перемещения с 50—60 до 5—
10 м/год. Периоды углубления карьера чередуются с разносом борта и
сокращением высоты одновременно отрабатываемой зоны.
6.	Сложное периодическое перемещение бортов в пространстве с от-
работкой групп уступов по глубине и в плане по разным технологиям, с
разной интенсивностью и попеременной расконсервацией и консерва-
474
Таблица 5.41
Количественная характеристика рабочей зоны карьеров (по С.В. Корнилкову)
Показатели	Карьеры		Внешние признаки сложных условий
	глубокие	неглубокие	
1. Текущая глубина карьера //,, м	>200-250	<200	Значительная глубина ра-
2. Результирующий угол наклона	>16-19	<16	бот Узкие рабочие площадки
борта а, градус 3. Отношение высоты рабочей зоны	0,3-0,7	0,66-1	Работы ограничены по
к текущей глубине карьера Н JH3 , % 4. Использование залежи (отноше-	20-40	65-100	высоте борта Консервация залежи вскры-
ние эксплуатируемой и общей пло- щадей залежи) S.JS3, % 5. Использование карьерного поля	10-35	60-100	вающими выработками и ВНБ Высокая концентрация
(отношение площадей рабочей зоны и карьера) Sp3/SK, % 6. Выход горной массы с 1 м2 площа-	36-122	15-48	выемочных работ То же
ди рабочей зоны A,. M/Sp „ т 7. Выход руды с 1 м2 эксплуатируе-	28-76	14-65	
мой площади залежи A}JSV т 8. Производительность фронта работ, млн м-'/км: по полезному ископаемому /'„	0,9-2,25	0,75-1,3	Значительная интенсив- ность отработки
по горной массе /', м	1-1.94	0.6-1	
9. Соотношение производительности	> Ам	/•„ < /•;.»	Консервация участков бор-
фронта работ по добыче и горной ма<*се 10. Отношение длин фронтов работ, м/м: активного по горной массе к	< 0,5	> 0.5	тов и вскрышных уступов Работы ведутся не по всей площади карьера
общему /.г//.о вскрышного к добычному /.„//.„	0,3—0.4* < К,	>к,	
11. Отношение протяженностей рас-	>К* 45-75	0-20	Готовые к выемке запасы
консервируемого в течение года фронта и перемещаемого LV3jLB, %			руды минимальны
* Профиль борта выпуклый, консервация средней зоны.
Таблица 5.42
Основные характеристики рабочей зоны карьеров
№№ п/п	Основные характеристики карьера	Характерные признаки
1 2 3	Значительная глубина; угол отрабатываемого борта более 17—19"; профиль борта — плоский; интенсивность пере- мещения вскрышных работ невелика Значительная глубина; средний угол отрабатываемого борта более 17—19"; профиль борта — выпуклый; значи- тельное опережение вскрышных работ Незначительная глубина; наклон и профиль борта соот- ветствуют проектному; интенсивность добычных и вскрышных работ примерно одинакова	Lr/L„ < 0.5 /,„АР < к. Lr/1.„ < 0,3 -ь 0,4 /•вАр > к, 1.ло > 0,5 /вАр > к,
475
цией. Средние скорости отработки уступов — 30—40 м/год при разбросе
от 5—10 до 50—60 м/год.
7.	Циклическое с шагом от 4—6 до 8—10 лет изменение протяжен-
ности активного фронта работ, совпадающее по срокам с реконструкцией
вскрытия. Максимальная длина активной части рабочих уступов соот-
ветствует окончанию переноса вскрывающих выработок в новое поло-
жение, а минимальная — его началу.
8.	Более высокая по сравнению с неглубокими карьерами интенсив-
ность эксплуатации рабочей зоны: производительность 1 км фронта работ
по полезному ископаемому — 0,9—2,25 (0,75— 1,3) млн м3, выход горной
массы с 1 м2 рабочей зоны — 36—122 (15—48) т, руды с 1 м2 площади
залежи — 28—76 (14—65) т.
С.В. Корннлков предложил уточнить термин «рабочая зона» для глу-
боких карьеров и дать ему следующую формулировку.
Рабочая зона глубоких карьеров — это часть карьерного простран-
ства, слагаемая рабочими и временно законсервированными уступами с
расположенными на них площадками соответствующей ширины, пери-
одически перемещаемыми в пределах карьерного поля для обеспечения
выемки заданных объемов полезного ископаемого требуемого качества,
поддержания готовых к выемке запасов и создания нормальных условий
для транспортного обеспечения экскаваторных забоев и пунктов пере-
грузки горной массы.
Таким образом, рабочую зону глубоких карьеров следует рассматри-
вать как самостоятельный сложноструктурный объект — большую сис-
тему, структурно состоящую из участков карьерного поля •— групп ус-
тупов по глубине и в плане, отличающихся последовательностью вскры-
тия, технологией и интенсивностью их отработки и изменяющихся по
мере понижения горных работ.
Конструкция и размеры рабочей зоны, а также масштабы работ за-
висят от установленного режима горных работ и внешних факторов: спро-
са на полезное ископаемое, а также затрат на его добычу и т.п.
Исследованием значимости технологических факторов, влияющих на
производительность и порядок формирования рабочей зоны, а также ре-
гулирующих режим горных работ при различных условиях залегания мес-
торождения, и на основании анализа графиков режима работ И = f(H)
установлено, что на них выделяются зоны, характеризующиеся разными
темпами приращения (индексами) текущих коэффициентов вскрыши в
смежных по глубине этапах, величина которых рассчитана из соотношения
где Кт., К(. — соответственно текущие коэффициенты вскрыши в смеж-
ных по глубине Л„ h, +1 наклонных слоях, м3/м3.
Значение U > 1 характеризует возрастающую ветвь графика
)/=/(//), a U < 1 — убывающую. Выявлено, что при строительстве ка-
476
Таблица 5.43
Индексы текущих коэффициентов вскрыши U в зависимости от предельной глубины
ведения работ
Период ведения работ	Значение U при мощности залежи, м		
	50-100	200	400
1. Развитие рабочей зоны	(0,4—0,5) /Гк	(0,4—0,5)//к	(0,4-0,5) //к
2. Установившийся режим работ	(0,75-0,85) II,	(0,85-0,9) //к	(0,9-0,95) Ик
3. Доработка карьера	".	".	И.
рьера и понижении горных работ до глубины, соответствующей 40—50%
предельной глубины разработки Нк (периоду развития рабочей зоны), ин-
декс текущих коэффициентов вскрыши уменьшается от 2—6,8 до 1,02—
1,15 (U > 1,1). В последующем, когда рабочая зона находится в стадии
наибольшего развития, приращение текущих коэффициентов вскрыши в
смежных этапах 0,9 < U < 1,1. Ей соответствует отработка залежи с
наибольшими объемами вскрышных работ (период установившегося ре-
жима горных работ). Отработке нижних горизонтов — периоду доработ-
ки карьера, соответствует индекс коэффициента вскрыши U < 0,9, при
котором объемы вскрыши существенно сокращаются.
Установлено, что характер изменения индексов текущих коэффици-
ентов вскрыши не зависит от угла падения залежи и ее протяженности.
В jo же время предельная глубина периодов разработки с разной дина-
микой режима вскрышных работ зависит от мощности отрабатываемой
залежи (табл. 5.43).
Приведенные в табл. 5.43 значения критической глубины соответст-
вуют фактическому понижению горных работ, при котором начинаются
явления трансформации рабочей зоны.
На основании анализа взаимовлияющих факторов, каковыми явля-
ются параметры и показатели системы разработки (интенсивность по-
нижения горных работ hn потери полезного ископаемого q, показатель
разубоживания р, скорость подвигания фронта работ Оф, длина экскава-
торного блока L6, число экскаваторных блоков на горизонте N6, число
добычных уступов в работе Ny, высота уступа h, производительность экс-
каватора Q.,, длина фронта работ по горной массе L{ м, текущий коэф-
фициент вскрыши Кт, активная площадь отрабатываемой залежи S3), ус-
тановлено, что на производительность и режим горных работ в любой
период разработки оказывают устойчивое влияние одни и те же факторы,
однако степень их влияния в разные периоды неодинакова. В значитель-
ной степени это относится к проектированию и планированию разработки
при текущей глубине карьеров Нт > (0,4 -s- 0,5) Нк, т.е. более 150—200 м.
Таким образом, при проектировании карьера необходимо формировать
динамику развития рабочей зоны, т.е. управлять ее развитием.
Под управлением рабочей зоной карьеров понимают комплекс тех-
нологических мер и приемов, обеспечивающих перемещение отрабаты-
477
ваемых бортов карьера в пространстве с целью обеспечения требуемого
объема добычи и создания условий для безопасной реализации установ-
ленного календарного графика разработки.
Поддержания размеров действующей части рабочей зоны можно до-
стичь за счет изменения следующих ее параметров:
1.	Уменьшения протяженности фронта вскрышных работ за счет во-
влечения его в разработку по частям, в том числе снижения интенсив-
ности углубки карьера с одновременным его площадным развитием.
В этом случае размеры фронта работ по вскрыше и скорость его пере-
мещения определяют, исходя из потребности во вскрытых, подготовлен-
ных и готовых к выемке запасах.
2.	Регулирования площади рабочей зоны и длины фронта работ за
счет временной остановки работ на части уступов и чередования их от-
работки по глубине путем формирования внутри карьера участков вре-
менно нерабочего борта с оставлением на нем берм минимально допус-
тимой по условием расконсервации ширины. Возможна организация по-
очередной стработки смежных уступов с оставлением между ними умень-
шенной площадки. В этом случае угол откоса рабочей зоны может быть
существенно повышен. В ряде случаев в целях создания достаточных ре-
зервов подготовленных запасов смежные вскрышные уступы в рабочей
зоне карьера можно сдваивать.
3.	Поддержания постоянной длины фронта вскрышных работ за счет
одновременной работы ограниченного числа уступов. При этом по глу-
бине карьера и в его плане выделяют зоны концентрации горных работ,
положение которых определяют, исходя из необходимости поддержания
добычных фронтов требуемой длины.
4.	Регулирования наклона отрабатываемых бортов и извлечения гор-
ной массы по глубине карьера путем организации технологических зон,
которые характеризуются различными параметрами элементов системы
разработки, интенсивностью отработки уступов, вскрытием и видом при-
меняемого горно-транспортного оборудования.
5.	Управления протяженностью фронта работ по горной массе с фор-
мированием в пространстве карьера крутого борта с наклоном 19—23”,
перемещаемого в результате нисходящей отработки групп приведенных
в нерабочее положение уступов. При этом горные работы на законсер-
вированных участках периодически возобновляют и тут же консервируют.
После перемещения уступа на заданную величину оставляют такие же
зауженные площадки, как и до возобновления на них работ.
В ряде случаев, особенно при переходе к следующему этапу разра-
ботки или реконструкции действующей схемы вскрытия с одновременным
увеличением производительности карьера по вскрыше, необходимо со-
здание дополнительного фронта работ. Этого достигают увеличением
длины отрабатываемой части уступов, применением различных схем рас-
консервации нерабочих бортов как со стороны выработанного простран-
ства, так и с оставлением скользящих целиков, применением поперечной
478
или диагональной отработки верхних вскрышных уступов с продольным
перемещением фронта работ по добыче. Одновременно по мере увели-
чения протяженности фронта работ следует вводить дополнительное вы-
емочное оборудование.
Основными методами, позволяющими управлять режимом горных
работ и видом графика выемки полезного ископаемого и вскрыши во
времени и обеспечивающими сравнительно равномерное по этапам раз-
работки извлечение горной массы и перенос пика вскрышных работ на
более поздние периоды, являются следующие:
•	определение направления разработки, обеспечивающего мини-
мум текущего или среднего коэффициентов вскрыши, коэффициента
горной массы или максимума коэффициента добычи и коэффициента
выхода металла в период эксплуатации при минимальных объемах гор-
но-капитальных работ по вскрытию в период строительства или рекон-
струкции;
•	поочередное вовлечение в разработку участков месторождения с
минимальными коэффициентами вскрыши, т.е. обоснование общего по-
р'ядка развития работ в период эксплуатации;
•	. формирование в пространстве карьера участков временно нерабо-
чего борта с последующим возобновлением горных работ на нем, выде-
ление этапов разработки, т.е. обоснование мест перемещения уступов и
консервации работ на них в течение исследуемого периода;
•	изменение конструктивных параметров рабочего пространства,
обеспечивающих равномерную выемку горной массы по выделенным пе-
риодам разработки.
В период развития рабочей зоны управление ее параметрами осущест-
вляют в основном изменением протяженности отрабатываемых уступов
на участках карьера с минимальными коэффициентами вскрыши. При
установившемся режиме работ, т.е. в период удаления пиковых объемов
вскрыши при сформировавшемся рабочем пространстве со значительным
числом перемещаемых уступов, наиболее существенными являются рас-
становка экскаваторов в площади карьерного поля и соответственно под-
держание необходимого фронта работ по выемочным участкам. При этом
длина фронта работ по горной массе LrM и выбор места ведения работ,
которое определяет текущий коэффициент вскрыши Кг, зависят от ус-
ловий залегания месторождения.
Для карьеров с проектной глубиной > 250—300 м существуют
пределы (0,4—0,5) Нк и (0,75—0,95) Нк, при достижении которых фак-
торы, управляющие конструкцией рабочей зоны и режимом горных работ
(длина фронта по горной массе, текущий коэффициент вскрыши, длина
экскаваторного блока), изменяют степень своего влияния на производи-
тельность карьера.
При этом в любой момент времени управление рабочей зоной осу-
ществляют различным сочетанием ограниченного числа регулирующих
факторов: длины фронта работ по горной массе, текущего коэффициента
479
Методы управления рабочей зоной глубоких карьеров при регулировании режима горных работ и поддержании
производительности
480
вскрыши и длины экскаваторного блока как параметра, определяющего
интенсивность отработки.
Выемку требуемого объема горной массы путем управления интен-
сивностью перемещения протяженного участка борта обеспечивают
варьированием (по степени важности) длины экскаваторного блока L6,
числа перемещаемых уступов Ny и экскаваторных блоков на горизонте
N6. На коротких фронтах порядок значимости этих факторов меняется
на обратный.
Влияние скорости понижения горных работ hr и активной площади
залежи S, на производительность глубоких карьеров имеет периодиче-
ский характер. При наличии достаточного объема подготовленных по
площади залежи запасов подготовка новых горизонтов не требуется, по-
этому влияние фактора /гг равно 0, а фактора S.t — наибольшее, и на-
оборот. Таким образом, необходимого результата можно добиться пу-
тем изменения различных параметров и конструкции рабочего простран-
ства.
Определение порядка отработки карьерного поля и динамики его
вскрытия должно осуществляться одновременно и совместно, однако
именно такой подход не позволяет принимать оптимальные решения в
связи с тем, что задачи такого рода математически не поддаются стро-
гой оптимизации. Для упрощения порядка расчетов и возможности ис-
пользования относительно простых методов и расчетных алгоритмов це-
лесообразно последовательно исследовать рабочую зону глубоких карье-
ров как геометрическую, технологическую и эколого-экономическую сис-
тему.
Первоначально карьер можно рассматривать как систему рабочих, за-
консервированных и нерабочих уступов. Исходная структура рабочей
зоны как геометрической системы и ее основные системообразующие
ограничения изначально одинаковы, однако цели последующего анали-
за и расчетов различны. Это объясняется тем, что значимость факто-
ров «длина фронта работ», «текущий коэффициент вскрыши» и «длина
блока», регулирующих режим горных работ и производительность ка-
рьера, изменяется с глубиной разработки. Это означает, что критерии
оценки порядка развития работ различны. Для обоснования области их
применения целесообразно пользоваться способами управления рабочей
зоной карьеров при регулировании режима работ, приведенными в табл.
5.44.
В период развития рабочей зоны при глубине разработки до 40—50%
проектной для управления ею применимы методы А и В, базирующиеся
на широко известных методиках оптимизации режима горных работ.
В данном случае, прежде всего, управление протяженностью фронта
работ на участках с минимальными коэффициентами вскрыши.
В период устоявшегося режима работ, когда карьер достигает наи-
больших объемов вскрыши, созданный ранее фронт работ значительно
превышает требуемый. Отработка уступов по всей длине приводит к сни-
31 — 1448	481
жению интенсивности их перемещения, отклонениям от принятого ка-
лендарного графика и в конечном итоге — к снижению производитель-
ности карьера. Поэтому для обеспечения проектного объема производ-
ства наиболее важно управление нагрузкой на отдельных участках карь-
ерного поля, т.е. длиной экскаваторного блока и длиной фронтов работ
на группах перемещаемых уступов. В этом случае наиболее применимы
методы управления режимом работ С и D, когда оптимизацию порядка
развития работ осуществляют в результате анализа отдельных участков
карьерного поля.
Регулирование режима горных работ в период развития рабочей зоны
при наличии борта неизменной конструкции, сложенного площадками
минимальной расчетной ширины можно осуществлять с помощью тех-
нологических методов. В период установившегося режима работ, при от-
носительной стабилизации текущих коэффициентов вскрыши и сокра-
щении действующей площади рабочего пространства, перемещение
участков карьерного поля осуществляют дискретно с формированием за-
консервированных участков, т.е. с площадками переменной ширины.
В этом случае трансформация графиков режима горных работ должна
сопровождать"'; указанием сроков, глубины отработки и объемов кон-
сервации. Однако при этом места консервации и конструкция рабочей
зоны расчету не поддаются.
Для устранения этого недостатка при регулировании вскрышных
работ в глубоких карьерах необходимо решать прямую и обратную задачи.
Решение прямой задачи заключается в установлении календарного рас-
пределения объемов полезного ископаемого и вскрыши по глубине путем
горно-геометрического анализа участков карьерного поля. Обратная за-
дача связана с управлением параметрами рабочей зоны во времени, обес-
печивающими требуемые объемы добычи с заданными коэффициентами
вскрыши, в том числе минимальными. В результате ее решения рассчи-
тывают границы промежуточных положений горных работ, соответст-
вующие требуемым условиям.
Для направленного регулирования интенсивности отработки и объ-
емов вскрыши, создания участков временно нерабочих бортов могут быть
использованы приемы управления протяженностью фронта работ в стес-
ненных условиях (табл. 5.45).
Перемещение рабочей зоны и вскрывающих ее выработок увязывают
через общий параметр — ежегодные объемы выемки горной массы на
каждом рабочем горизонте, рассчитанные при анализе карьера как гео-
метрической системы. В этих условиях карьер как технологическая сис-
тема представляет собой, с одной стороны, совокупность грузопотоков,
направляемых с рабочих горизонтов к поверхности по вскрывающим вы-
работкам, а с другой, — совокупность участков рабочей зоны с различ-
ными технологическими схемами отработки уступов.
При вскрытии рабочей зоны с применением автомобильного транс-
порта расположение временных вскрывающих выработок не оказывает
482
Таблица 5.45
Технологические приемы управления протяженностью фронта работ
для поддержания требуемой интенсивности отработки участков карьера
Способ консервации	Варьируемые элементы рабочей зоны	Порядок возобновления работ на уступах	Технологические приемы отработки уступов
1. Консервация одиночного ус- тупа	Фронт уступа, ширина площадки при консер- вации	Создание транспорт- ной полосы вдоль раз- вала	Продольными, попереч- ными и диагональными заходками, а также па- нелями вдоль фронта работ
2. Формирова- ние сдвоенных уступов в рабо- чей зоне	Ширина площадки при возобновлении и веде- нии работ	Послойная отработка уступов	
3. Оставление зауженных пло- щадок через ус- туп	Фронт и число уступов в работе, ширина пло- щадок	Поочередная консер- вация и расконсерва- ция смежных уступов	
4. Оставление временного це- лика на участке борта	Ширина площадок, чис- ло уступов в работе, скорость перемещения уступов	Поочередная раскон- сервация сверху вниз. Расконсервация с ос- тавлением скользяще- го целика	
5. Формирова- ние крутого бор- та	Число уступов в рабо- те, длина блока, ши- рина площадок	Технологическими зо- нами, зонами концент- рации работ, переме- щением крутого борта	Продольными и диаго- нальными заходками, панелями и поперечны- ми заходками поперёк фронта работ с остав- лением скользящего целика или крутого борта, каскадным взры- вом группы смежных уступов
6. Погашение борта с остав- лением  тран- спортного кон- центрационного горизонта	Высота рабочей зоны, длина фронта работ и блоков, ширина рабо- чих площадок	Поочередное возоб- новление работ на груп- пе горизонтов сверху вниз -	
значительного влияния на сокращение перемещаемых фронтов работ.
Удельные показатели системы разработки и вскрытия с увеличением глу-
бины работ остаются сравнительно постоянными. Число автомобильных
съездов, вскрывающих горизонт, можно определить, исходя из следую-
щего соотношения: на один заезд — до 500—600 м активной и 800—
1000 м общей протяженности уступа, или 200—300 тыс. м3 горной массы
в год.
Временные автомобильные съезды следует приближать к участкам с
наибольшей скоростью подвигания, а положение их трассы должно обес-
печивать минимум грузоработы Гр транспортных средств:
гр = Е <Qi Li) -*min’
i= I
где Qi и L-, — объем горной массы, вывозимой с z-го горизонта и рас-
стояние ее транспортирования; N — число горизонтов, с которых выво-
зят горную массу.
31*	483
Для эффективного применения железнодорожного транспорта необ-
ходимо создавать системы полустационарных или стационарных комму-
никаций.
Шаги этапов реконструкции вскрытия соответствуют срокам окупа-
емости вложений. По данным практики они составляют не менее 3—4 и
до 8—10 (в среднем 4—5) лет. Поддержание системы съездов в относи-
тельно неизменном положении в течение указанного периода обуслов-
ливает необходимость консервации нижележащих уступов. Поэтому
место их размещения существенно сказывается на динамике фронтов
работ и производительности рабочих горизонтов.
В целом положение вскрывающих выработок, обслуживающих при-
мыкающие к ним горизонты, требует оценки пропускной и провозной
способности элементов транспортной сети, а также производительнос-
ти и интенсивности применяемых технологий отработки уступов, т.е.
производительность каждого рабочего горизонта /Ц ограничена по ус-
ловию:
min-
А/	
Л,s	щ
4^	
где N3i и Q3I — число и производительность экскаваторов на i-м гори-
зонте; /7, — провозная способность транспортных коммуникаций, об-
служивающих t-й горизонт; Ng и Qy — число и производительность
транспортных средств, обслуживающих i-й горизонт.
Поэтому распределение грузопотоков по вскрывающим выработкам
в площади карьерного поля и порядок их переноса следует определять
на основании установленного порядка отработки карьерного поля во вре-
мени, а исследование карьерного поля как технологической системы яв-
ляется основанием для установления числа и направления грузопотоков,
обеспечивающих выемку горной массы и согласование рассчитанных
темпов перемещения рабочей зоны с технологическими схемами отра-
ботки отдельных уступов.
Динамика рабочей зоны и порядок развития вскрывающих выработок
при установленном объеме добычных и вскрышных работ должны быть
обеспечены своевременными инвестициями, эффективность которых не-
обходимо оценивать. Целевой характер развития горных работ и пре-
емственность оцениваемых технологических вариантов решений являет-
ся следствием поэтапной (от долгосрочных прогнозов и проектов к те-
кущему планированию) оптимизации параметров разработки.
Проектная глубина карьера, объем производства, применяемые техно-
логии, порядок развития горных работ и прочее зависят не только от эко-
номических факторов, но ограничены также и экологическими требования-
ми. При оценке вариантов развития горных работ в качестве основных сле-
дует принимать экономические показатели и критерии, а экологические тре-
484
бования необходимо учитывать в качестве ограничений, так как допол-
нительные затраты на природоохранные мероприятия могут оказывать
существенное влияние на оценку эффективности варианта проекта.
В современных условиях, когда объемы производства во многом оп-
ределяются спросом, а инвестирование капитального строительства осу-
ществляется, как правило, за счет кредитов, необходима не только де-
тальная оценка плана ведения горных работ на конечной стадии его со-
ставления, но и его предварительное экономическое обоснование.
Поэтому при поиске рациональной стратегии ведения горных работ
целесообразно проводить предварительный расчет экономически допус-
тимых параметров разработки.
Допустимый объем добычи Ц, может быть определен сопоставлением
перспективного спроса на полезное ископаемое S с максимальной по
горно-технологическим возможностям производительностью карьера
Q,nax, действующими ценами на сырье Цм и текущими затратами на его
производство, т.е.
1/и < S при 1/и < Qmax; Зпр < Дм.
На предварительной стадии целесообразно определять изменение рен-
табельности добычи в зависимости от роста производительности карьера
по горной массе в диапазоне действующих цен на полезное ископаемое
и на этом основании для заданного уровня рентабельности устанавливать
допустимую величину коэффициента вскрыши, производительность карь-
ера по полезному ископаемому, а также его допустимое качество.
Так, могут быть определены диапазоны изменения следующих пока-
зателей: допустимого объема добычи, производительности карьера по
горной массе, текущего коэффициента вскрыши, среднего содержания
извлекаемого полезного компонента в руде, в пределах которых может
быть обеспечена конкурентоспособная отработка карьера при сложив-
шихся ценах, структуре затрат и действующей системе налогообложения.
Найденные ограничения могут потребовать сокращения отрабатывае-
мой площади с частичной консервацией и сдваиванием уступов в рабочей
зоне, а также изменения общего порядка ведения горных работ с выде-
лением первоочередных зон отработки, обеспечивающих необходимый
объем добычи.
Увеличение мировых или внутренних цен на продукцию при стабиль-
ной рентабельности производства позволяет увеличить производитель-
ность карьера по вскрыше и соответственно протяженность вскрышных
фронтов, что способствует решению перспективных задач развития гор-
ных работ. При кратковременном увеличении спроса, стремлении пред-
приятия к его удовлетворению и неизменнрй структуре текущих издержек
на производство неизбежно некоторое сокращение текущего коэффици-
ента вскрыши за счет частичной консервации вскрышных уступов. При
прогнозируемом стабильном возрастании спроса в тех же условиях воз-
можно расширение объема добычи с поддержанием относительно ста-
485
бильного коэффициента вскрыши за счет последовательного изменения
интенсивности отработки и размеров отрабатываемых участков карьера.
Повышение конкурентоспособности предприятия, связанное со сни-
жением цены его продукции на рынке, может быть достигнуто увеличе-
нием среднего содержания полезного компонента в сырой руде либо со-
кращением затрат на ведение горных работ. В первом случае это сопро-
вождается изменением порядка и направления отработки участков карь-
ера, во втором — изменением конструкции рабочей зоны, мест выемки
и перераспределением транспортных потоков, а также совершенствова-
нием технологических схем разработки.
Размеры затрат, связанных с поддержанием резерва фронтов или вре-
менной консервацией уступов и последующим возобновлением на них
работ, должны быть обоснованы с учетом времени их вложения. Для
обеспечения планомерного развития горных работ в глубоких карьерах
их оценку и прогноз необходимо осуществлять на срок не менее 4—6 (до
8—10) лет, сравнимый с периодом вложений в реконструкцию вскрытия.
При этом дл>. обоснованной по экономическим соображениям произво-
дительности карьера должны быть рассмотрены варианты управления
вскрышными работами, предусматривающими консервацию, опережаю-
щее развитие, поддержание необходимой протяженности фронтов или
удаление минимума текущей вскрыши. В этом случае необходима дина-
мическая оценка окупаемости вложений с учетом текущих затрат и при-
былей, обосновывающих величину предполагаемого резерва вскрышных
и добычных фронтов.
При динамической экономической оценке состояния горных работ,
учитывающей платность природопользования и кредитную форму финан-
сирования строительства или реконструкции горного предприятия, не-
обходимо рассматривать разработку месторождения как непрерывный
технологический и инвестиционный процесс.
В качестве критериев эффективности следует применять действующие
в настоящее время показатели «чистый дисконтированный доход»,
«внутреннюю норму доходности», «индекс доходности», «срок окупае-
мости инвестиций».
Использование указанных критериев позволяет осуществлять оценку
воздействий факторов, влияющих на развитие рабочей зоны, в увязке по
времени с необходимыми для этого инвестициями.
5.5.5.	ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗВИТИЯ ФРОНТА РАБОТ
НА УСТУПЕ
При проектировании на основе теоретических положений и практики ве-
дения открытых горных работ должны быть установлены признаки, ха-
рактеризующие фронт работ. К ним относятся:
•	расположение фронта относительно контура карьера;
•	структура фронта;
486
•	направление перемещения горной массы;
•	вид погрузки;
•	число транспортных грузовых выходов;
•	характер движения транспортных средств;
•	расположение транспортных выходов;
•	направление перемещения фронта работ.
Перечисленные характеристики формируются с учетом вскрытия, тех-
нологических параметров предполагаемого к применению оборудования,
динамики развития рабочей зоны карьера, определенной при календар-
ном планировании. В то же время эти характеристики оказывают непо-
средственное влияние на решение перечисленных вопросов и выбор сис-
темы разработки.
Форма, расположение и перемещение фронта работ. Фронт работ
на уступе может иметь следующие названные характеристики;
1. Прямолинейный фронт. Начальное расположение — вдоль длин-
ной оси карьерного поля на одной из его границ (рис. 5.75, а) или в
промежуточном положении (рис. 5.75, б) в пределах контура. Переме-
щение — к границам карьерного поля.
2. Прямолинейный фронт. Начальное расположение — вдоль корот-
ко,й оси карьерного поля на одной из его границ (рис. 5.75, о) или в
промежуточном положении в пределах контура (рис. 5.75, г). Переме-
щение — к границам карьерного поля.
. 3. Прямолинейный фронт. Начальное расположение — на границе
карьерного поля. Перемеще ше — по вееру, с поворотным пунктом, на-
ходящимся на границе карьерного поля (рис. 5.75, д) или вблизи нее
(рис. 5.75, е).
4.	Фронт круговой (замкнутой) формы. Начальное расположение —
приближено к центру карьерного поля. Перемещение — к границам
карьерного поля (рис. 5.75, ж).
5.	Фронт круговой (замкнутой) формы. Начальное расположение —
по границам карьерного поля. Перемещение — к центру карьерного
поля (рис. 5.75, з).
6.	Фронт эллиптической формы. Начальное расположение — у одной
из границ карьерного поля. Перемещение — к границам карьерного поля
(рис. 5.75, и).
Прямолинейный фронт работ вдоль длинной оси карьерного поля це-
лесообразно располагать при разработке горизонтальных и пологих за-
лежей, значительной протяженности поля, небольшой мощности покры-
вающих пород, необходимости раздельной выемки полезного ископае-
мого различных сортов и создания значительных объемов вскрытых за-
пасов. Рассматриваемое расположение фронта обусловливает большой
объем горно-капитальных работ, значительную протяженность фронта
и транспортных коммуникаций, относительно невысокую скорость его
перемещения (30—60 м/год), но создает большие резервы интенсивности
разработки месторождения и, следовательно, наращивания объемов из-
влечения горной массы.
487
Прямолинейный фронт работ вдоль короткой оси карьерного поля
(см. рис. 5.75, б) располагается при разработке мощных крутопадающих
месторождений, покрытых большой толщей пород, при ориентировании
на применение мобильных средств транспорта. Это расположение фронта
позволяет несколько уменьшить объемы горно-капитальных работ, но
усложняет вскрытие и эксплуатацию транспортных коммуникаций из-за
необходимости частых реконструкций. По сравнению с предыдущей схе-
мой протяженность фронта работ и транспортных коммуникаций отно-
сительно невелика, а скорость его перемещения достаточно высока (70—
300 м/год). Возможности наращивания производственной мощности
карьера, селективной выемки и создания больших объемов вскрытых за-
пасов полезного ископаемого ограничены.
а~а	AzA.
488
При расположении фронта работ вдоль одной из осей осуществляют
одно- или двухбортовую выемку.
При веерном перемещении фронта рабочие забои располагаются, как
правило, с одной стороны откоса разрезной траншеи. При разработке
горизонтальных месторождений устраивают один, общий для всех уступов
карьера поворотный пункт (см. рис. 5.75, д); при разработке крутых за-
лежей для каждого уступа устраивают отдельный поворотный пункт (см.
рис. 5.75, е). Такое перемещение фронта целесообразно применять при
проектировании разработки карьерных полей округленной формы, кру-
тых штокообразных залежей, при небольшой мощности мягкой вскрыши,
которую, так же как и полезное ископаемое, предполагают разрабатывать
оборудованием непрерывного действия.
Рис. 5.75. Форма, расположение и перемещение фронта работ на уступе
32—1448
489
Выбор круговой и эллиптической формы фронта и порядка его пере-
мещения обусловливается характером залегания разрабатываемых мес-
торождений. При таком расположении фронтов требуются минималь-
ные объемы горно-капитальных и подготовительных работ при вовлече-
нии в разработку новых горизонтов и обеспечивается высокий темп уг-
лубления горных работ. Однако при этом протяженность фронта работ,
транспортных коммуникаций, число забоев на уступах различны; неиз-
бежно уменьшение стационарности (длительности функционирования)
вскрывающих выработок. Возможности увеличения мощности карьера
обычно ограничены.
Структура фронта работ. Структура фронта и технология его разра-
ботки в основном определяются его геологическим строением и оказы-
вают непосредственное влияние на формирование грузопотоков.
По своей структуре фронт работ может быть однородным, разнород-
ным и сложноразнородным.
Однородный фронт применяют для разработки уступа, сложенного
только вскрышными городами или полезным
Рис. 5.76. Структура фронта работ на уступе
ископаемым одного сорта
(рис. 5.76, а—в). Выем-
ка горной массы при
этом валовая.
Экономически эф-
фективна установка на
уступе одного экскава-
тора. В этом случае
фронт считается сплош-
ным (см. рис. 5.76, а).
При необходимости
достижения большой
скорости перемещения
фронта его делят на 2—3
блока с независимыми
забоями (см. рис. 5.76, б
и в).
Разнородный
фронт применяют для
разработки уступа, сло-
женного четко разгра-
ниченными блоками
пустых породи полезно-
го ископаемого или его
отдельных сортов (рис.
5.76, г). Выемка в забо-
ях — валовая, раздель-
но по забоям — видам
(сортам) полезного ис-
490
копаемого, при условии осуществления непрерывной добычи определен-
ного сорта полезного ископаемого. Для разнородного фронта следует
предусматривать формирование соответствующих ему грузопотоков.
Сложноразнородный фронт (рис. 5.76, д) и соответствующие гру-
зопотоки применяют в тех случаях, когда в пределах фронта невозможно
выделить блоки пород с одинаковыми качественными характеристиками
и неизбежно применяют их раздельную выемку.
Направление перемещения горной массы. Фронт работ можно про-
ектировать с поперечным или продольным перемещением горной массы.
Поперечное перемещение наиболее целесообразно, но возможно
только при наличии соответствующих горно-геологических условий,
когда возможна перевалка вскрышных пород в выработанное простран-
ство с помощью вскрышных экскаваторов и транспортно-отвальных аг-
регатов (рис. 5.77, а), а также при выемке породы бульдозерами или
скреперами фронтальным забоем и перемещении ее по кратчайшему рас-
стоянию во внутренний или внешний отвал (рис. 5.77, б).
Продольное перемещение горной массы осуществляют транспорт-
ными средствами (рис. 5.77, в).
Вид погрузки. Можно проектировать верхнюю и нижнюю экскава-
торную погрузку, верхнюю и нижнюю экскаваторную перевалку.
Нижняя погрузка (рис. 5.78, а) обеспечивает наиболее эффектив-
ное использование одноковшовых экскаваторов общего назначения.
Верхнюю погрузку (рис. 5.78, б) можно проектировать, только пре-
дусматривая использование специального оборудования (одноковшовых
экскаваторов с удлиненным рабочим органом), когда затруднительно или
невыгодно устройство транспортных коммуникаций на почве разрабаты-
ваемого уступа, при проведении траншей, небольших объемах работ на
горизонте и т.п.
Верхнюю экскаваторную перевалку (рис. 5.78, о), когда горную
массу временно складируют на верхнюю площадку разрабатываемого ус-
Рис. 5.77. Фронт работ на уступе с поперечным (а и б) и продольным (в) перемещением
горной массы
32*
491
Рис. 5.78. Виды погрузки горной массы на уступе
тупа и грузят в транспорт-
ные средства другим экс-
каватором, можно приме-
нять в отдельных частных
случаях (доработка ниж-
них глубоких горизонтов,
работа на косогорах при
небольших объемах ра-
бот).
Нижнюю экскава-
торную перевалку (рис.
5.78, г) также следует при-
менять лишь в исключи-
тельных случаях: при ра-
боте на косогорах, для
уменьшения высоты усту-
па и улучшения работы
транспорта.
Число транспортных
грузовых выходов. При
проектировании с уступа
может быть предусмотрен
один (одинарный фронт),
два (сдвоенный фронт) или
три (строенный фронт)
транспортных выхода (рис.
5.79). В большинстве слу-
чаев применяют одинар-
ный фронт; при большой протяженности неглубоких карьеров, а также
для группы верхних уступов высокопроизводительных глубоких карьеров
целесообразно предусматривать создание сдвоенного фронта. Строенный
фронт можно применять в проектах лишь в крайних случаях.
Характер движения транспортных средств. Исходя из числа транс-
портных грузовых выходов, можно проектировать тупиковый фронт с воз-
вратным движением транспортных средств, когда одинарный фронт на
уступе имеет один общий транспортный выход для движения порожних
и груженых транспортных средств (см. рис. 5.79, а, в—е), или сквозной
фронт с поточным движением транспорта, когда имеется два транспорт-
ных выхода (и больше), один из которых предназначен для подачи по-
рожняка, а другой — для вывоза грузов (см. рис. 5.79, б).
Тупиковый фронт применяют наиболее часто. Одинарный сквозной
фронт можно использовать как сдвоенный тупиковый (см. рис. 5.79, г),
а сдвоенный сквозной — как строенный тупиковый (см. рис. 5.79, е).
Положение транспортных выходов. По положению транспортных
выходов можно проектировать:
492
Рис. 5.79. Конструкции фронта горных работ:
а-г-в — одинарного; г, () — сдвоенного; е — строенного: /.ф„, /.фС1, /-фС1 — длина фронта
работ соответственно одинарного, сдвоенного, строенного
•	фланговый фронт, если транспортный выход расположен на
фланге уступа (см. рис. 5.79, а, б, г). Он типичен при вскрытии рабочих
горизонтов стационарными выработками;
•	центральный фронт, если транспортный выход расположен
в пределах фронта (рис. 5.79, в, д). Центральный фронт характерен при
расположении вскрывающих выработок на рабочем борту карьера и на
добычном уступе при разработке горизонтальных или пологих залежей.
Степень взаимной зависимости вскрышных, добычных и горно-
подготовительных работ. По этому показателю выделяются:
•	зависимые (жестко зависимые) системы разработки в отно-
шении последовательности выполнения во времени и пространстве
вскрышных, добычных и горно-подготовительных работ. При этом пла-
новые вскрытые запасы полезного ископаемого весьма ограничены
(обычно на срок не более 15—45 дней), а порядок ведения горных работ
строго регламентирован календарным планом;
•	полузависимые системы разработки, при которых вскрышные,
добычные и горно-подготовительные’ работы выполняют без жесткой
взаимной увязки во времени; плановые вскрытые запасы могут быть зна-
чительными (на период до 3—6 месяцев); порядок ведения работ позво-
ляет иметь существенные резервы времени между указанными видами
работ и выполнять их с различной интенсивностью;
•	независимые системы разработки, при которых вскрышные, до-
бычные и горно-подготовительные работы выполняют практически не-
зависимо друг от друга.
493
Расположение отвалов. По месту расположения отвалов, определя-
ющему направление перемещения вскрышных пород, выделяют системы
разработки с внешним, внутренним и смешанным отвалообразованием.
Графическая иллюстрация систем разработки приведена на рис. 5.66.
5.5.6.	ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЫСОТЫ УСТУПОВ
Высота уступа непосредственно влияет на ряд общекарьерных показа-
телей: качество добываемого полезного ископаемого; скорость подвига-
ния фронта; темп углубления горных работ и, следовательно, произво-
дительность карьера; срок его строительства; объем горно-капитальных
работ; общую протяженность фронта работ, внутрикарьерных путей и
дорог; угол откоса рабочих и нерабочих бортов.
Проектирование высоты уступов следует осуществлять, исходя из гео-
логического строения месторождения, физико-механических свойств
пород, формы и строения залежи полезного ископаемого, требуемой ин-
тенсивности раб~г, календарного плана, максимально возможного сохра-
нения качества извлекаемых полезных ископаемых, намечаемых к при-
менению способов отработки уступов, технологии и механизации работ.
Естественно, что основным условием при выборе высоты уступа яв-
ляется его устойчивость в процессе работы карьера, обеспечивающая
безопасность ведения горных работ, поэтому высота уступов регламен-
тируется ЕПБ (см. подразд. 5. L1).
Высота уступов, определенная по условиям устойчивости, в подавля-
ющем большинстве случаев получается большей, чем при определении
с учетом других факторов, поэтому во многих случаях устойчивость ус-
тупов не рассчитывают.
При разработке горизонтальных и пологих месторождений мощность
залежей и покрывающих пород обычно предопределяет высоту и число
уступов. При чередовании горизонтальных и пологих пластов высоту ус-
тупа определяют в зависимости от мощности отдельных пластов и зале-
гающих между ними слоев пустых пород с учетом обеспечения необхо-
димого качества полезного ископаемого.
При разработке наклонных и крутопадающих залежей, представлен-
ных преимущественно скальными и полускальными породами, высота ус-
тупа определяется в основном показателями технологических процессов,
потерь и разубоживания полезного ископаемого, требуемой производи-
тельностью карьера и условиями вскрытия рабочих горизонтов.
Принимаемые при проектировании значения высоты уступов и углов
откосов рабочих уступов во многом определяют размеры рабочих пло-
щадок и, как следствие этого, угол наклона рабочего борта карьера.
Углы откоса рабочих уступов зависят от свойств пород, принятых спо-
собов отработки уступов и других факторов. В процессе проектирования
при определении углов откоса рабочих уступов пользуются либо прак-
тическими данными, либо таблицами.
494
Параллельно с определением высоты уступов, исходя из условий за-
легания горных пород, необходимо устанавливать положения их верхних
и нижних площадок. Отметки площадок уступов по возможности должны
совпадать с контактами различных пород. Необходимо также учитывать
возможность селективной выемки. Всегда желательно, чтобы уступ был
сложен однородными горными породами, в добычном уступе было как
можно меньше пустых пород, а во вскрышном — полезного ископаемого.
Высота уступа существенно влияет на скорость подвигания экскава-
торных забоев и фронта работ, а также на сроки вскрытия и подготов-
ки новых горизонтов, т.е. на интенсивность отработки месторождения.
С увеличением высоты уступа снижается скорость подвигания забоев и
фронтов работ уступа.
Увеличение высоты уступа приводит к существенному увеличению
объема траншейных работ и, как следствие этого, к увеличению времени
подготовки новых горизонтов.
Высота уступов оказывает существенное влияние на скорость углуб-
ления карьера. Так, при уменьшении высоты уступов с 20 до 10 м, т.е.
в 2 раза, достижимая скорость углубления увеличивается в 1,5 раза.
Она ограничена продолжительностью работ по вскрытию и подготов-
ке' горизонтов, а не скоростью перемещения фронта верхних рабочих ус-
тупов.
Для сокращения периода строительства и сроков освоения проектной
производительности карьера целесообразно высоту верхних уступов при-
нимать небольшой, что обеспечит более быстрое развитие работ в пер-
вый период эксплуатации, а затем, когда карьер перейдет на нормальный
режим работы, высота уступов может быть увеличена.
Так, во многих проектах высоту верхних уступов принимали в пределах
8—10 м, а нижних — 12—15 м и более.
Известна тенденция увеличения высоты уступов для повышения ин-
тенсивности отработки месторождения, угла наклона рабочего борта и
уменьшения текущего коэффициента вскрыши. Проверить, что интен-
сивность отработки не снизилась с увеличением высоты уступа, можно
по выражению
________Q?________> Qi
М-б2 (ctgа2 + ctg Р) " (ctg а, + ctgP)’
где Q| и Q2 — производительности экскаваторов при меньшей h\ и
большей Л2 высоте уступа, м3/год; (например, Л, = 15 м, /г2 = 20 м);
Z-б и Лб2 — длины экскаваторных блоков, м; «! и а2 — углы наклона
борта карьера при меньшей и большей высоте уступа, градус (напри-
мер, а( = 15°, а2 = 18°); Р — угол наклона залежи, градус (например,
р = 35°).
При приведенных выше значениях параметров и L6 = L(l = 1000 м,
получим Q2 > 1,17Q|, т.е. необходимо увеличить производительность
495
Рис. 5.80. Схемы к расчету потерь ДР и разубоживания
ДУ у контактов рудного тела при различных способах
подготовки уступа (по А.И. Арсентьеву)
экскаваторов на 17%
или уменьшить длину
экскаваторных бло-
ков на 14% (при ф, =
= (?2) и увеличить
число экскаваторов.
Кроме того, необ-
ходимо проверить вли-
яние увеличения высо-
ты уступа на показате-
ли потерь и разубожи-
вания. При разработке
малоценных полезных
ископаемых этот во-
прос остро не стоит.
При высокой ценности
полезных ископаемых
на изменение этих по-
казателей следует об-
ратить самое при-
стальное внимание, так как при увеличении высоты уступа прямо про-
порционально увеличиваются потери и разубоживание.
Их величины во многом зависят от взаимного положения плоскостей
забоя и фронта рабочего уступа и контакта полезного ископаемого и пус-
тых пород. Возможные положения этих плоскостей могут быть сведены
к трем случаям:
1.	Фронт работ уступа перемещается по вскрышным породам со сто-
роны висячего бока залежи (рис. 5.80, а).
2.	Фронт работ уступа перемещается по вскрышным породам со сто-
роны лежачего бока залежи (рис. 5.80, б).
3.	Фронт работ перемешается по рудному телу (рис. 5.80, в).
На рис. 5.80 приведены наиболее распространенные условия, когда
угол падения залежей 0 меньше угла откоса рабочего уступа а. Угол
падения залежи существенно влияет на высоту уступов. Наиболее часто,
особенно на месторождениях цветных металлов, не прослеживается чет-
кой закономерности в изменении угла падения рудных тел по глубине
как со стороны висячего, так и со стороны лежачего боков. В связи с
этим можно пользоваться средневзвешенным значением угла 0 для всего
месторождения или его части.
Удельные объемы теряемого полезного ископаемого ДР, м3/м, и при-
мешиваемой пустой породы ДУ, м3/м, на контакте рудного тела могут
быть определены по следующим выражениям:
для схемы, приведенной на рис. 5.80, а.
д р = flL.J?)2 (Ctg 0 - ctg а);
(5.17)
496
AV = у (ctg ₽- ctga);	(5.18)
для схемы, приведенной на рис. 5.80, б,
др _ (A ^a) (c(g р + ctg а);	(5.19)
AV = у (ctg 0 + ctg а);	(5.20)
для схемы, приведенной на рис. 5.80, о,
др- = (ctg р + ctg а);	(5.21)
AV'= у (ctg 0 +ctg а);	(5.22)
ДР" = ^~^(ctgP-ctga);	(5.23)
о?
AV" = — (ctg P - ctg a).	(5.24)
В обобщенном виде уравнения (5.17)—(5.24) для одного контакта по-
лезного ископаемого и породы могут быть записаны следующим образом:
др _ (ft ^a) (+ctg Р ± ctg a);	(5.25)
ДV= у (± ctg 0 ± ctga),	(5.26)
где h — высота уступа, м; а — высота треугольника пустых пород, по-
падающих в руду в процессе отбойки, м; а — угол откоса уступа, градус;
Р — угол падения контакта руды, градус.
Знаки « + » и « + » ставят при направлении работ от лежачего бока
к висячему, « —» и «+» — при направлении работ от висячего бока к
лежачему и р > а, «+» и «—» — то же, при Р < а.
Приведенные выражения позволяют устанавливать количественное
влияние на величину потерь и разубоживания, направления перемещения
рабочих уступов по отношению к контактам рудного тела. Так, при уг-
лублении карьера в породах лежачего бока потери и разубоживание всег-
да больше, чем при углублении в породах висячего бока. Уменьшить их
можно только с помощью применения селективной выемки.
На показатели потерь и разубоживания существенное влияние ока-
зывает расположение взрывных скважин в зоне контакта полезного ис-
копаемого и пустой породы, так как изменение расположения скважин
с изменением высоты треугольника пустых порода [см. формулы (5.25)
и (5.26)] может существенно влиять на величину потерь и разубожива-
497
ние. Коэффициент потерь ориентировочно может быть определен по
формуле
т] = ДР0/(Мй),	(5.27)
а коэффициент объемного разубоживания — по формуле
Р Mh + ДК0 - ДР()’
где М — горизонтальная мощность рудного тела, м; ДР(| и AV(I — удель-
ные объемы теряемого полезного ископаемого и примешиваемых пород
на всех контактах полезного ископаемого, м3/м.
При наличии в полезном ископаемом породных прослоек их необхо-
димо дополнительно учитывать при определении AP0 и ДУ().
Очень часто при разработке ценных руд высоту уступов по руде при-
нимают меньшей, чем по пустым породам. Обычно вскрышной уступ при
подходе к руде разделяют на два уступа.
Отметим, что между высотой уступа и параметрами буровзрывных
работ существует тесная взаимосвязь: с увеличением высоты уступа (при
применении вертикальных скважин и угле откоса уступа меньше 90°) уве-
личивается сопротивление по подошве. Для обеспечения эффективности
работ требуется увеличивать вместимость скважин, используя котловые
заряды или увеличивая диаметр скважины*.
Применение наклонных скважин, параллельных откосу рабочего ус-
тупа, позволяет резко увеличить высоту уступа без изменения диаметра
скважин.
Высоту уступа следует выбирать, исходя из условия обеспечения вы-
сокоэффективной работы экскаваторов. Прежде всего высота уступа
должна обеспечивать наполнение ковшей экскаваторов, поэтому она
должна быть не менее 2/3 высоты расположения напорного вала меха-
нической лопаты.
При разработке развала взорванных пород высота развала йр должна
быть увязана с высотой черпания экскаватора
hp<anH„,	(5.29)
где а„ — коэффициент, зависящий от степени дробления и слеживае-
мости пород, а также от необходимости селективной выемки (при селек-
тивной выемке ап = 1; при хорошо раздробленных и исслеживающихся
породах ап = 1,2 ч- 1,4).
Зависимость высоты развала породы от высоты уступа пока еще не-
достаточно изучена. Ориентировочно предполагается прямая пропорци-
ональная зависимость:
йр = тй,	(5.30)
См. Т. 2, подразд. 5.7.
498
где т — коэффициент, учитывающий способ взрывания (при однорядном
взрывании т = 0,7 ч- 0,9; при многорядном — т = 1 ч- 1,15).
Из выражений (5.29) и (5.30) высота уступа
Ширина развала породы после взрыва В для обеспечения наилучшего
использования экскаватора должна содержать целое число его заходок,
т.е.
В = |ъ4,
где р — число заходок (1,2 или 3).
При А = 1,5/?,, высота уступа
Л = 1,5 R., Н,
с
где /?,, — радиус черпания экскаватора на уровне стояния, м; с — ко-
эффициент ширины развала, с = 1 ч- 3.
Для обеспечения взрывания без уборки путей ширина развала должна
удовлетворять определенному условию, при этом
Л < | [lF() ч-0,8 (Д,+ /?„)-/],
»•
где — ширина отрываемой части уступа, м; R,, и /?, — радиусы чер-
пания на уровне стояния и разгрузки экскаватора, м; I — допустимое
расстояние от оси пути до развала породы (обычно I = 2 ч- 3 м).
Экономические расчеты показывают, что с увеличением высоты ус-
тупов себестоимость экскавации сначала снижается, а затем, начиная с
высоты 20 м, увеличивается. Применительно к одному типу экскаваторов
с увеличением высоты уступа себестоимость экскавации снижается.
С точки зрения наилучшей организации транспортирования горной
массы в карьере всегда целесообразно принимать уступы большой высо-
ты. При этом сокращается число горизонтов в карьере и уменьшается
объем работ по устройству и передвижке путей. Только в случае коротких
карьеров высота уступа ограничена возможной длиной наклонных съездов.
Высоту уступа необходимо выбирать также по условию обеспечения
производительности карьера по полезному ископаемому, которая прямо
пропорциональна скорости понижения добычных работ. Если рабочей
зоной охвачена вся площадь рудного тела, то производительность карье-
ра, м3/год,
А1' =
где S,- — текущая площадь рудного тела (с учетом рудоносности, потерь
и разубоживания), м2; hOi — текущая скорость понижения добычных
работ, м/год.
499
При изменяющейся по мере углубки карьера площади рудного тела
поддержание постоянной производительности можно осуществлять из-
менением скорости углубки карьера и понижением добычных работ или
высоты уступов, в зависимости от мощности залежей полезного ископа-
емого.
При определении высоты уступов необходимо также учитывать, что
она оказывает влияние на годовые объемы вскрышных работ и текущий
коэффициент вскрыши. С уменьшением высоты уступов обычно увели-
чивается коэффициент вскрыши первого периода работы карьера.
Приведенный анализ основных факторов, влияющих на высоту усту-
пов, показывает, что это влияние противоречиво. Окончательное реше-
ние следует принимать в конкретных условиях индивидуально.
5.5.7.	ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОТЯЖЕННОСТИ И ВЫБОР СКОРОСТИ
ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ФРОНТА РАБОТ НА УСТУПЕ
Длину фронта горных работ карьера, являющуюся совокупностью про-
тяженностей фронтов отдельных уступов, следует проектировать таким
образом, чтобы она была достаточной для размещения того числа единиц
оборудования, которое необходимо для извлечения заданных календар-
ных объемов полезного ископаемого и вскрышных пород, а также для
подготовки новых горизонтов.
При общей тенденции к применению мощного выемочно-погрузоч-
ного оборудования целесообразно стремиться к созданию на уступе оди-
нарного тупикового или сквозного фронта с одним экскаватором. Есте-
ственно, при этом должна быть обеспечена необходимая, найденная по
календарному плану, скорость подвигания фронта уступа.
По ней может быть определена годовая эксплуатационная произво-
дительность экскаватора(ов), исходя из условия ее равенства плановому
(по календарному графику) объему работ на уступе, м3/год:
где Лф и Оф — усредненная длина фронта уступа, м, и скорость его по-
двигания, м/год.
При меньшей интенсивности разработки число выемочных машин
может быть меньше числа уступов и поэтому должна быть предусмотрена
периодическая отработка каждого из них. При этом следует учитывать
дополнительные затраты на периодическую перестройку схемы транс-
портных коммуникаций, прекращение и возобновление горных работ на
уступе, которые могут поглотить предполагаемую выгоду от применения
одной более мощной машины на двух (нескольких) уступах по сравнению
с применением менее мощных машин на каждом уступе.
В пределах рабочей зоны карьера на каждый работающий экскаватор
необходимо предусматривать выделение некоторой горизонтальной пло-
500
щадки S6, размер которой определяется средней шириной рабочей пло-
щадки ZZ/p „ и длиной блока L6, отводимого на один экскаватор. Для пред-
варительных проектных проработокS6 можно принимать в пределах 15-
40 тыс. м2 при железнодорожном транспорте и 3—15 тыс. м2 при других
видах транспорта. В процессе детального проектирования при составле-
нии относительно краткосрочных планов горных работ минимальную ве-
личину Sf) необходимо устанавливать более точно или проводить конкрет-
ную оценку диапазона ее изменения.
Число блоков, размещаемых в рабочей зоне определенного размера,
S..,
-’б
где S.)3 — площадь горизонтальной проекции рабочей зоны, м2; Ко —
коэффициент, учитывающий наличие откосов уступов на площади Sp .„
для обычных условий можно принимать Ко = 0,85 ч- 0,93;/— коэффициент,
учитывающий наличие резервных (нерабочих) блоков,/ = Q,75 + 0,8; Ки —
коэффициент использования площади рабочей зоны, определяющий соот-
ветствие рабочего фронта уступа длине блока LC), К„ = 0,7 ч- 0,9.
При большой протяженности фронта (2—3 км) целесообразно предус-
матривать установку нескольких экскаваторов на уступе, т.е. делить фронт
на блоки. Такая же необходимость появляется для обеспечения более ин-
тенсивной отработки уступа, т.е. отработки с большей скоростью переме-
щения фронта. Длину блоков подбирают таким образом, чтобы обеспечить
бесперебойность и взаимную независимость работ в смежных блоках, [гели
уступ сложен разнородными породами, разбивку на блоки целесообразно
осуществлять (если это позволяет геологическое строение массива) по сор-
там и видам пород и полезного ископаемого. В этом случае длина блоков
может быть различной. При малой длине смежных блоков можно предус-
матривать их последовательную отработку одним экскаватором.
Минимальную длину блока следует устанавливать по условиям транс-
портного обслуживания и проведения буровзрывных работ. При приме-
нении железнодорожного транспорта общее число блоков на уступе не
должно превышать 3, а при автомобильном оно может достигать 5—6.
При конвейерном транспорте число блоков на уступе ограничено, как
правило, производительностью применяемых экскаваторов.
При железнодорожном транспорте длина блока и расстояние между
смежными забоями должны не менее чем в 2,5—3 раза превышать длину
состава. При разработке вскрышных пород объем взрываемого блока
обычно устанавливают не менее двухнедельной (а часто и месячной) про-
изводительности экскаватора. Эти требования предопределяют мини-
мапьную длину блока 300—500 м при разработке пород с применением
буровзрывных работ и 200—400 м при выемке мягких пород.
При автомобильном транспорте длину блока по условиям проведения
буровзрывных работ и обеспечения безопасности движения принимают
в диапазоне 80—150 м.
501
При проектировании должно быть предусмотрено достаточное удале-
ние забоев смежных блоков и их одинаковое направление подвигания.
Интенсивность отработки можно выражать через скорость подвигания
фронта работ уступов и экскаваторных забоев. При ширине заходки А и
суточной производительности экскаватора Q3 с скорость подвигания тор-
цевых забоев, м/сут
Практически достигнутые значения v3 доходят до нескольких десятков
метров в год.
По этой величине может быть определена возможная скорость по-
двигания фронта (необходимая скорость, как было показано, определя-
ется календарным графиком). На современных карьерах она изменяется
от 30 до 250 м/год, достигая в отдельных случаях 400—600 м/год; ее
обычная величина — 80—120 м/год. Большая скорость подвигания
фронта горных работ отмечена при разработке горизонтальных пластов
малой мощности с вывозом полезного ископаемого автомобильным или
конвейерным транспортом и перемещением вскрышных пород в выра-
ботанное пространство экскаваторами или транспортно-отвальными аг-
регатами.
На карьерах большой протяженности при необходимости достижения
значительных скоростей перемещения фронта верхних уступов, разра-
ботку которых планируют относительно небольшими экскаваторами с
железнодорожным транспортом, можно применять сдвоенный фронт
работ, что позволяет установить.на уступе до четырех-пяти экскаваторов.
В таких условиях, когда предусматривают применение автотранспор-
та, с целью сокращения расстояний перевозок целесообразно устраивать
несколько транспортных выходов с уступа.
Скорость перемещения фронта уступа определяется не только пара-
метрами забоя (высота уступа и ширина заходки), применяемыми‘ком-
плексами оборудования, но и во многом последовательностью осущест-
вления выемочных работ. Уступ можно делить на панели вдоль фронта
работ (рис. 5.81).
Панель характеризуется длиной L„ (Бб1|), шириной Шп и высотой
уступа h. На уступах в одновременной отработке может находиться одна
или несколько панелей. При одной панели на уступе ее длина равна длине
фронта работ уступа Бфу. Панели отрабатывают заходками шириной А,
в ряде случаев заходки являются и блоками панелей (блок панели —
это часть панели, разрабатываемая одной выемочной машиной. Блок па-
нели может быть разделен на рабочие блоки, в пределах каждого из ко-
торых выполняют один технологический процесс (бурение, взрывание,
погрузка) (рис. 5.82).
Панели и заходки можно располагать вдоль фронта уступа.(<р =₽ 0)
(рис. 5.83, а—г), вкрест фронта уступа (<р = 90°) (рис. 5.83, д—з) и
диагонально (0 < <р < 90°) (рис. 5.83, и—м). Продольное расположение
502
Рис. 5.81. Схемы панелей и блоков панелей*.
а и б — при продольных блоках н заходках;
и н г — при поперечных блоках и заходках
(широкая панель)
in
Рис. 5.82. Разделение блоков панели на рабочие блоки:
1В (/,), !(,, l-n.c — длины взорванного (экскавируемого), бурового и подготовленного к
бурению блоков
блоков панелей и заходок применяют при всех видах транспорта, по-
перечное — обычно при автомобильном и конвейерном.
По технологическим соображениям применяют нормальные, узкие и
широкие заходки. При торцевом забое и забое-площадке ширина заходки
соответствует ширине забоя (см. рис. 5.83). Ширину нормальной заходки
определяют из условия прямолинейного движения экскаватора в преде-
лах всей длины заходки и максимального использования его линейных
параметров.
Ширину узкой заходки принимают как часть ширины нормальной за-
ходки.
503

Ширину широкой заходки для всех типов забоев устанавливают по
принимаемой зигзагообразной траектории перемещения машины. Изме-
нением параметров панелей, блоков, заходок и других элементов системы
разработки можно в широких пределах регулировать скорость переме-
щения фронта уступа или его участка (блока) в отдельные, относительно
короткие периоды времени, добиваясь получения необходимых значений.
Этим приемом целесообразно пользоваться при проектировании откры-
той разработки сложнозалегающих месторождений.
Определение скоростей перемещения фронтов отдельных уступов
следует тесно увязывать с развитием рабочей зоны карьера. Для обес-
печения гармоничного, запланированного развития поверхности карьера,
обеспечивающего выполнение установленных объемов добычных и
вскрышных работ, своевременное проведение горно-подготовительных
(нарезных) и других работ, на карьере обычно создают несколько уступов.
Каждый из них может иметь рабочий и нерабочий фронты (нерабочим
считается фронт, в пределах которого в течение периода не менее одного
года выемку пород не осуществляют).
При проектировании для принятой технологии разработки и конкрет-
ных горно-геологических условий может быть найдено предельное зна-
чение интенсивности разработки уступа. Интенсивность разработки
может быть определена и по найденному календарному плану.
Эта величина не может превосходить предельно допустимых значений.
Сравнение интенсивностей отработки фронтов уступов и их отклонений
от желаемых по каким-либо соображениям также можно принимать в
качестве критерия при выборе системы разработки. При этом следует
принимать во внимание естественное изменение интенсивности разра-
ботки уступов по мере развития горных работ: она является наибольшей
в период вскрытия горизонта и проведения разрезных траншей, а затем
с увеличением протяженности фронта работ снижается. При свертыва-
нии работ число действующих забоев и протяженность фронта работ по-
степенно сокращаются.
При размещении на уступе забоев необходимо принимать во внима-
ние следующее. Размещение на уступе большого числа выемочных
машин требует создания и поддержания транспортных и энергетичес-
ких коммуникаций соответствующей длины. Поэтому в принципе целе-
сообразно стремиться к сокращению размеров рабочей зоны, что позво-
ляет более концентрированно и экономично вести горные работы. Од-
нако погоня за такой концентрацией не может быть самоцелью, и ее
Рис. 5.83. Типы блоков панели и заходок:
/, //, /// — панели; 1,2,3 — блоки панели и заходки; Л„, Ау и /1Ш — ширина нормальной,
узкой и широкой заходок соответственно; v3 и — скорости перемещения забоя и фронта
работ уступов
33—1448
505
допустимую величину следует оценивать с точки зрения обеспечения пла-
номерности горных работ и соответствия принимаемой системе разра-
ботки.
Значения протяженности фронта работ по Нормам технологического
проектирования горно-добывающих предприятий черной металлургии с
открытым способом разработки и Нормам технологического проектиро-
вания горно-рудных предприятий цветной металлургии с открытым спо-
собом разработки приведены в табл. 5.46.
Рекомендуемая длина фронта работ при погрузке одноковшовыми экс-
каваторами и железнодорожном транспорте, по данным Центрогипро-
шахта, приведена в табл. 5.47.
Длина экскаваторного блока зависит от модели и производительности
экскаватора. Она. определяется по условиям транспортного обслужива-
ния, проведенье буровых и путевых работ (табл. 5.48).
Интенсивность ведения горных работ характеризуется скоростью по-
двигания фронта работ и скоростью понижения горных работ. Их рас-
четные значения, по данным Центрогипрошахта, приведены в табл. 5.49
и 5.50.
Протяженность фронта работ, обслуживаемого одним экскаватором
при автотранспорте, обычно меньше, чем при железнодорожном транс-
порте (см. табл. 5.46).
Таблица 5.46
Минимальная длина, м, фронта работ на один экскаватор
Вместимость ковша экска- ватора-мехлопаты, м3	Железнодорожн ы й транспорт	Автомобильный транспорт
2,5	600	300
4,6; 5	1000	500
6,3; 8	1200	600
10; 12,5	1400	700
Таблица 5.47
Рекомендуемая длина фронта работ, м
Условия эксплуатации	Первый этап	Последующие этапы
Наклонные и крутые залежи		
Конечная глубина карьера, м: 100-150	1,2-2,2	1,2-2,2
150-250	1,2-2,2	2,5-3
250—300 и более	1,2-2,2	< 3-4,5
Пологие и горизонтальные залежи		
Число экскаваторов на уступе: 1	2,5-3	3-4
2	2,5-3,5	3,5-5
506
Таблица 5.48
Минимальная длина экскаваторного блока при железнодорожном транспорте
Экскаватор	Производи- тельность экскаватора, ТЫС. М’УгОД м-'/год	Ширина заходки по цели- ку, м	Высота уступа, м	Минимальная длина блока, м, по условиям		
				транспорт- ного обслу- живания	буровых работ	ремонтов и передвижки железнодорож- ных путей
		Крепкие породы				
ЭКГ-4.6(5)	600	14,5	10	350	800	440
	2560		12		660	370
			15		525	290
ЭКГ-8И	900	20	15	500	585	325
	3930		18		490	270
			20		435	240
ЭКГ-4,6(5)	800	14,5	10	350	700	590
	3420		12		585	490
			15		470	390
ЭКГ-8И	1300	20	15	500	560	470
	5625		18		470	390
			20		420	350
ЭКГ-4.6(5)	1150	14,5	10	350	715	850
	4920		12		600	710
			15		475	565
ЭКГ8И, 2200	20	15	500	660	800	
ЭКГ-12,5	9350		18		565	660
			20		500	600
		Рыхлые породы				
ЭКГ-4,6(5)	1500	13	10	350	—	1200
	6400					
ЭКГ-8И. 2800	17,5	13	500	—	1450	
ЭКГ-12,5	12100					
Таблица 5.49
Расчетная скорость подвигания фронта работ
Экскаватор	Высота уступа, м, в породах		Длина экска- ватерного блока, м	Скорость подвигания фронта работ уступа, м/год в, породах		
	мягких	полускальных и скальных		МЯГКИХ	полускальных	скальных
ЭКГ-5А	11	16,5	600	480	297	210
			1000	288	178	126
			2000	144	89	63
			3600	80	49	35
ЭКГ-8И	13,1	19,7	600	508	310	217
			1000	305	186	130
			2000	152	93	65
			3600	85	52	36
33*
507
Окончание табл. 5.49
Экскаватор	Высота уступа, м, в породах		Длина экска- ватерного блока, м	Скорость подвигания фронта работ уступа, м/год, в породах		
	мягких	полускал ьных и скальных		мягких	полускал ьных	скальных
ЭКГ-12,5	15.6	23,4	1200	318	190	134
			2000	191	114	81
			3600	107	63	45
			5200	73	44	31
ЭКГ-20	18	27	1200	377	221	155
			2000	226	133	93
			3600	126	74	52
			5200	87	51	36
Таблица 5.50
Скорость понижения горных работ при железнодорожном транспорте
Тнп н число экскаваторов		Высота уступа, м	Длина фронта, км	Рекомендуемая скорость понижения работ при угле падения залежи 50", м/год
на подготовке нового горизонта	на разносе борта			
Полускальные породы
ЭКГ-5: 1	ЭКГ-3.2У: 1	ЭКГ-5: 1	10,5	1,6-2,2	7,8—4,8
2 ЭКГ-5:	1 ЭКГ-4У:	2 ЭКГ-5:	10,5	1.6-4	13,6-4,9
1	1	1		1,6-2,2	8.1-5,2
2 ЭКГ-8:	1 ЭКГ-4У:	2 ЭКГ-8:	13	1,6-4	14.1-5,4
1	1	1		1,6-2.8	9,4-4,8
2	1	2		2,2-4,6	16,5-4,9
ЭКГ-12,5:	ЭКГ-6.3У:	ЭКГ-12,5:	15		
1	1	1		2,2-3,4	8,8—5,2
2 ЭКГ-12,5:	1 ЭКГ-10У:	2 ЭКГ-12.5:	15	2,2—5,2	15,2-5,8
1	1	1		2,2-3,4	9,6-5,8
2 ЭКГ-20:	1 ЭКГ-10У:	2 ЭКГ-20:	18	2,2-5,2	16,7-6,6
1	1	1		2,2-4	10,9-5,6
2	1	2		2.8—5,2	15,1-7.2
Скальные породы
ЭКГ-5:	ЭКГ-4У:	ЭКГ-5:	10,5		
1	1	1		1,6	6,3-5,4
2	1	2		1,6-3,4	11,4-4,6
ЭКГ-8:	ЭКГ-4У:	ЭКГ-8:	13		
1	1	1		1.6-2.2	7,5-4
2	1	2		2,2-4	9,6-4,1
ЭКГ-12,5:	ЭКГ-6.3У:	ЭКГ-12,5:	15		
1	1	1		2,2-2,8	7,1-4,6
2	1	2		2,2-5,2	12,9-4,3
ЭКГ-20:	ЭКГ-6,ЗУ:	ЭКГ-20:	18		
1	I	1		2,2-3,4	8,1-4
2	1	2		2,8-5,2	11,1-4,3
508
Значения длины фронта работ на один экскаватор при автомобильном
транспорте в соответствии с Нормами технологического проектирования
предприятий промышленности нерудных строительных материалов при-
ведены ниже.
Вместимость ковша экскаватора, м3	. . 1—2	2,5—3	4,6-5	8-10
Длина фронта работ, м,в породах '				
рыхлых		. . 100	150	300	350
скальных		—	250	400	500
5.5.8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЗЕРВЫ ЗАПАСОВ ГОРНЫХ ПОРОД В КАРЬЕРЕ
Основой определения технологических резервов запасов горных пород
в карьере является характер развития его рабочей зоны.
Резервы запасов обуренной и взорванной горной массы, полезного
ископаемого, подготовленного к выемке, оборудования и т.д. являются
средством повышения надежности работы карьера.
Естественно, создание и поддержание любых резервов связано с до-
полнительными затратами и поэтому всегда стоит задача поиска их ра-
ционального уровня.
Отсутствие в карьере необходимых доступных для выемки запасов
горной массы может привести к срыву выполнения плана добычи и
вскрыши, что повлечет за собой простои потребляющих и перерабаты-
вающих звеньев. Эти простои по экономическим последствиям могут во
много раз превзойти расходы на поддержание и возобновление резервов.
Существует несколько классификаций технологических резервов за-
пасов полезного ископаемого. Запасы пустых пород в карьере до пос-
леднего времени не регламентировались. Во всех классификациях запасы
различаются по степени доступности полезного ископаемого для выемки
его из массива и называются вскрытыми, подготовленными, готовыми к
выемке.
В толковании этих категорий существуют большие разногласия, ко-
торые объясняются как многообразием условий залегания и строения
месторождений, так и сложившимися традициями.
Следует отметить, что с точки зрения технологии работ и управления
запасами вид добываемой горной породы не имеет значения. Различие
в полезном ископаемом и пустых породах условно определяется только
экономическими факторами. Поэтому более правильно регламентиро-
вать и рассматривать запасы не только полезного ископаемого, но и всех
горных пород.
В карьере, добывающем одно полезное ископаемое, существуют две
взаимосвязанные подсистемы — вскрышные и добычные работы.
При разработке комплексного месторождения в карьере функциони-
руют несколько взаимосвязанных подсистем, и все они должны быть под-
страхованы различными видами запасов.
509
В каждой подсистеме имеется группа взаимосвязанных (по закону со-
размерности) рабочих уступов. Отсутствие резерва ширины рабочей пло-
щадки на уступе затрудняет, а иногда и делает невозможным развитие
работ на нижележащем уступе.
На каждом рабочем уступе осуществляют следующие технологические
процессы: подготовку горных пород к выемке, выемку и погрузку, транс-
портирование. Надежное протекание этих процессов обеспечивается со-
зданием технологических резервов запасов горных пород для каждого из
них. Рассмотрим различные виды запасов горной массы (горных пород).
Вскрытыми называют запасы полезного ископаемого месторожде-
ния йли~его части из числа балансовых запасов предприятия, освобож-
денные от покрывающих породили обнаженные вследствие естественных
условий залегания, для разработки которых пройдена въездная траншея
и выполнены горно-капитальные работы, предусмотренные техническим
проектом.
Вскрытые запасы определяют в пределах массива полезного ископа-
емого, сверху ограниченного поверхностью полезного ископаемого, об-
наженной вследствие выполненных горных работ или естественных ус-
ловий залегания, и снизу — горизонтом, на котором пройдены наклонная
въездная траншея и горизонтальная выработка (разрезная траншея или
первоначальная панель). Сбоку вскрытые запасы ограничены обнажен-
ными поверхностями уступов, построенными со стороны массива полез-
ного ископаемого, — поверхностями, построенными от границ верхней
обнаженной поверхности залежи под углами откосов и с учетом размеров
предохранительных берм, предусмотренных проектом.
Другими словами, вскрытые запасы полезного ископаемого (запасы
опережения горных работ) — это часть запасов горной массы, для вы-
емки которой необходимо проведение горных работ только на рабочих
уступах. Причем эту выемку следует осуществлять без нарушения правил
эксплуатации и с сохранением минимальных рабочих площадок, чтобы
обеспечить возможность дальнейшей нормальной работы.
К подготовленным относят запасы уступов (из объема вскрытых)
с обнаженными верхней и боковой поверхностями (выполнены горно-
подготовительные работы, предусмотренные проектом).
Подготовленные запасы уступа сверху ограничены верхней обнажен-
ной поверхностью уступа, снизу — подошвой уступа, сбоку — со сто-
роны добычных работ — обнаженной поверхностью откоса уступа, со
стороны массива полезного ископаемого — поверхностью, построенной
от границы предохранительной бермы вышележащего уступа под углом
откоса, предусмотренным проектом.
Готовыми к выемке считаются запасы из числа подготовленных, ко-
торые могут быть отработаны независимо от подвигания смежного верх-
него уступа С оставлением при этом минимальной ширины рабочей Пло-
щадки; часть подготовленных запасов на каждом рабочем уступе, которые
можно вынуть при остановке работ на вышележащем уступе, сохраняя
510
минимальную рабочую площадку. Запасы можно считать готовыми к вы-
емке, если выполнены вспомогательные работы (зачистка уступов от ос-
татков пород, планировка и устройство подъездов к экскаваторам, про-
ведение временных водоотводных капав и зумпфов на отдельных уступах).
Готовые к выемке запасы уступа сверху ограничены верхней обна-
женной поверхностью уступа, снизу — горизонтом подошвы уступа,
сбоку — со стороны добычных работ — обнаженной поверхностью от-
коса уступа, со стороны массива полезного ископаемого — поверхнос-
тью откоса уступа, построенной от границы минимальной рабочей пло-
щадки вышележащего уступа под углом откоса, предусмотренным про-
ектом. Готовые к выемке запасы включают также запасы, отбитые от
массива полезного ископаемого.
Схема определения вскрытых, подготовленных и готовых к выемке
запасов приведена на рис. 5.84.
Обеспеченность предприятия вскрытыми, подготовленными и гото-
выми к выемке запасами определяют как частное от деления количества
этих запасов на среднемесячную добычу в планируемый период и изме-
ряют в месяцах (долях месяца).
При проектировании учитывают и нормируют только готовые к вы-
емке запасы, наличие которых на каждом добычном уступе гарантирует
бесперебойную и относительно независимую их отработку в течение не-
. которого периода времени.
Резерв готовых к выемке запасов полезного ископаемого выражается
обычно временем, в течение которого карьер может выработать этот
запас:
т = Рг/<?,
где Ц. — объем запасов полезного ископаемого, готового к выемке; Q —
годовая производительность карьера по полезному ископаемому.
Величина т до настоящего времени серьезно не обоснована и обычно
принимается неодинаковой в различных отраслях. Так, для железорудных
карьеров обычно рекомендуют резерв 0,33 года, для карьеров цветной
металлургии — 0,5 года.
Определенное количество готовых к выемке запасов в карьере обес-
печивает соответствующий объем подготовленных и вскрытых запасов.
Таким образом, коэффициент резерва, а следовательно, и минималь-
ный суммарный объем готовой к выемке породы у каждого экскаватора
зависит от частоты массовых взрывов: при производстве массовых взры-
вов у каждого экскаватора в среднем один раз в месяц минимальный
коэффициент резерва равен 1,1 мес, один раз в два месяца — 2,1 мес
и т.д.
Нормативы обеспеченности, мес, готовыми к выемке запасами по-
лезного ископаемого при ведении вскрышных работ в мягких породах
круглый год на железорудных карьерах при различных схемах механиза-
ции вскрышных работ приведены ниже:
511
«5
Механическая лопата или драглайн с железнодорожным транспортом......	3
Механическая лопата с автомобильным транспортом........................ 2
Драглайн прн бестранспортной схеме.................................... 0,5
Транспортно-отвальный мост...........................................0,5/1*
Роторный комплекс........................... Обосновывается	проектом
* Этот норматив принимают в случае, если вскрышные работы ведут сезонно, т.е. к
началу вскрышных работ.
При проектировании карьеров со скальными породами и рудами не-
обходимо планировать готовые к выемке запасы как полезного ископа-
емого, так и породы. Обеспеченность карьера готовыми запасами породы
в определенной степени зависит от частоты массовых взрывов. Общий
объем готовой к выемке породы у каждого экскаватора состоит из объема
взорванного блока и объема блока, подготовленного к взрыву. Объем
разрыхленной породы взорванного блока, в свою очередь, можно разде-
лить на две разновидности: оперативный, обеспечивающий нормальную
работу экскаватора в период между массовыми взрывами, и переходя-
щий, представляющий резерв разрыхленного материала при появлении
неблагоприятных условий работы экскаватора.
Оперативный объем разрыхленной породы изменяется от максималь-
ной величины — сразу после массового взрыва до нуля — накануне сле-
дующего взрыва.
После массового взрыва объем породы в блоке, подготавливаемом к
взрыву, достигает минимальных значений и может быть равен нулю. По
мере подвигания вышележащих уступов объем породы в этом блоке воз-
растает и накануне массового взрыва равен максимальной величине. Сле-
довательно, для каждого экскаватора сумма оперативного объема раз-
рыхленной породы и объема породы в блоке, подготавливаемом к взрыву,
должна быть не меньше объема породы, отгружаемой экскаватором за
период между массовыми взрывами.
Наличие переходящего объема разрыхленной породы позволяет не
нарушать технологический процесс в неблагоприятных условиях работы,
когда возникает необходимость перевода экскаватора в другой забой. По
практическим данным переходящий объем взорванной породы у каждого
экскаватора должен обеспечивать его работу не менее чем на 2—3 сут.
Уменьшение числа массовых взрывов в карьере, с одной стороны,
приводит к увеличению производительности горно-транспортного обо-
Рис. 5.84. Схемы к определению запасов по степени подготовленности к выемке:
а — при продольной выемке; б — при поперечной выемке; / — разрезная траншея; 2 —
уступ по полезному ископаемому; 3 — незащищенная кровля полезного ископаемого;
4 н 5 — подготовленные и вскрытые запасы; 6 — минимальная ширина рабочей пло-
щадки; 7 — уступ по вскрышным породам; 8 — контур залежи полезного ископаемого;
9 — взорванное полезное ископаемое (готовые запасы); 10 — готовые к выемке запасы;
// — берма безопасности; 12 — первоначальная панель (выемка)
513
рудования и снижению затрат на ликвидацию их последствий, с другой —
к выполаживанию рабочего борта за счет увеличения ширины рабочих
площадок, что приводит к росту текущего коэффициента вскрыши.
Рациональную частоту массовых взрывов устанавливают в проекте
при условии минимальных суммарных затрат на подготовку массового
взрыва и ликвидацию его последствий, а также на удаление объемов по-
роды и при фиксированной мощности карьера по руде. Установлено, что
рациональная частота проведения массовых взрывов на крупных высо-
комеханизированных карьерах — один взрыв в две недели.
Увеличение периода времени между массовыми взрывами должно
быть тщательно обосновано, поскольку оно связано с высокой концент-
рацией бурового оборудования и «замораживанием» большого количе-
ства готовых к выемке запасов (в виде обуренной породы).
Ниже приведены нормативы обеспеченности готовыми к выемке за-
пасами руды для скальных пород при производстве массовых взрывов
один раз в две недели.
Годовой объем горной массы, млн т................. До	30
Норматив, мес, при внутрикарьерном транспорте:
автомобильном................................... 1,5
железнодорожном............................ 2
30-60	60-100
2.5	4
3	4,5
Отклонения от приведенных нормативов и рекомендуемой организа-
ции взрывных работ допустимы на основании технических и экономиче-
ских обоснований, выполняемых при проектировании.
При необходимости объемы вскрытых, подготовленных и готовых к
выемке запасов разбивают по видам и сортам полезного ископаемого.
Могут быть отдельно учтены по тем же категориям запасы некондици-
онных и забалансовых руд. Общие запасы карьера по категориям скла-
дываются из объемов по отдельным уступам. По мере ведения работ за-
пасы извлекают, переводят из одной категории в другую, подготавливают
к разработке. Различают следующие виды запасов горной массы и по-
лезного ископаемого на фиксированный момент времени: текущие и дол-
говременные (для обеспечения работы карьера в течение определенного
периода).
Текущих запасов горной массы должно быть достаточно для беспере-
бойного выполнения всех подготовительных работ. На основании этого
положения следует определять объемы соответствующих рабочих бло-
ков: подготовленных к бурению, обуриваемых, взрываемых и др. Гото-
выми к выемке запасами должна быть обеспечена бесперебойная работа
выемочно-погрузочного оборудования, а в добычной зоне должно быть
обеспечено наличие всех добываемых видов и категорий качества полез-
ных ископаемых.
Очевидно, что колебания объемов вскрытых, подготовленных и го-
товых к выемке запасов должны происходить в строго определенных пре-
делах, не достигая минимальных значений. Нарушение этого условия
514
может стать причиной нарушения ритмичности работы и уменьшения на-
дежности выполнения календарного плана, т.е. добычи и поставки по-
требителям согласованного объема полезных ископаемых.
Объем долговременных вскрытых и подготовленных запасов горной
массы и полезного ископаемого должен позволять выполнять плановые
объемы вскрышных, добычных и горно-подготовительных работ при при-
нятом порядке их проведения. Величину и местоположение этих запасов
устанавливают по принятому календарному плану и конкретизируют при
годовом планировании горных работ с учетом возможности времен-
ной остановки работ на отдельных или всех вскрышных уступах, резкого
отклонения качества полезного ископаемого от геолого-разведочных
данных.
Объем долговременных запасов горной массы зависит от возможного
подвигания всех нижних уступов относительно какого-либо верхнего, ос-
тановленного (рис. 5.85).
В соответствии с правилами технической эксплуатации запасы полез-
ного ископаемого фиксируют на 1 апреля и I октября каждого года. В со-
ответствии с отраслевыми инструкциями их объем должен соответство-
вать мощности карьера на фиксируемые периоды эксплуатации.
При сезонном ведении вскрышных работ подготовленные запасы по-
лезного ископаемого на I октября должны быть больше тех запасов,
которые можно отработать за период, когда вскрышные работы не осу-
ществляют.
При сдаче карьера в эксплуатацию при круглогодичном ведении
вскрышных работ объем подготовленных запасов следует принимать, как
правило, не менее планового трехмесячного объема добычи первого года
эксплуатации, а при сезонной работе — не менее шести- или семиме-
сячного плана.
Рис. 5.85. Схемы к определению долговременных запасов горной массы при остановке
промежуточного (а), всех (б) и верхнего (в) вскрышного уступов:
/ — полезное ископаемое; 2, 3 — запасы пород и ископаемого; IUf'n и — мини-
мальная и фактическая ширина рабочих площадок
515
Следует отметить, что понятия вскрытых, подготовленных и готовых
к выемке запасов, особенно для сложнозалегающих месторождений с
большим разнообразием сортов и категорий качества полезных ископа-
емых, не имеют единой терминологической и графической трактовки и
поэтому при проектировании их следует уточнять в соответствии с при-
нятыми отраслевыми инструкциями.
Контрольные вопросы
1.	Определение термина «'чстема разработки».
2.	Важнейшие элементы системы разработки.
3.	Выбор системы разработки.
4.	Рабочая зона карьера, принципы ее формирования.
5.	Основные особенности формирования рабочей зоны глубоких карьеров.
6.	Проектирование показателей развития фронта работ на уступе.
7.	Выбор скорости перемещения фронта работ на уступе.
8.	Технологические резервы запасов горных пород в карьере.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие..............................................................3
Введение . ;..................... .....................................6
Глава I. Процесс	проектирования.....................................10
1.1.	Карьер как объект проектирования.................................. 10
1.2.	Содержание процесса проектирования ............................... 14
1.3.	Стратегии проектирования...........................................22
1.4.	Этапы проектирования карьера.......................................28
1.5.	Проектная документация.............................................33
Глава 2. Методы	проектирования.....................................39
2.1.	Системотехника.....................................................40
2.1.1.	Сущность	и цели системотехники...............................40
2.1.2.	Основные	понятия системотехники............................ 43
2.1.3.	Схема системотехнических работ...............................45
2.1.4.	Основные	виды системотехнических работ .....................58
2.2.	Метод «Стоимостной анализ».........................................77
2.3.	Метод «Поиск границ»...............................................80
2.4.	Метод «Морфологические карты»......................................83
2.5.	Методы «Матрица взаимодействий» и «Сеть взаимодействий»............84
2.6.	Метод «Анализ взаимосвязанных областей	решения»....................87
2.7.	Метод «Трансформация системы»......................................89
2.8.	Метод «Проектирование нововведений путем	смещения границ»..........92
2.9.	Метод «Проектирование новых функций»...............................94
2.10.	Метод «Упорядоченный поиск» (применение теории решений)......95
2.11.	Метод «Поиск литературы» .....................................97
2.12.	Метод «Кумулятивная стратегия Пейджа».......................100
Контрольные вопросы ..................................................102
Глава 3. Обоснование проектных решений................................ 103
3.1.	Цели, методы их обоснования и измерения.......................... 105
3.1.1.	Виды целей................................................  105
3.1.2.	Постановка целей........................................... 111
3.1.3.	Измеримость целей.......................................... 113
3.2.	Проблемы и критерии выбора....................................... 121
3.2.1.	Общие подходы и рациональные процедуры	в	проблемах выбора .	121
3.2.2.	Обоснование критериев эффективности.........................131
3.2.3.	Экономические показатели эффективности......................147
3.2.4.	Финансовые показатели предприятия.......................... 174
3.2.5.	Технические показатели эффективности........................176
3.2.6.	Экологические и социальные показатели эффективности.........180
517
3.3.	Методы оценки и выбора технических решений ...	. :............., 193
3.3.1.	Классификация методов оценки решений....................193
3.3.2.	Оценка решений по нескольким показателям .............. 194
3.3.3.	Выработка решений с учетом вероятностных факторов.......202
3.3.4.	Общая оценка методов многокритериальной оптимизации . .	206
Контрольные вопросы............................................... 208
Глава 4. Предпроектная стадия проектирования карьера.............. 209
4.1.	Система критериев и показателе;; оценки эффективности инвестиционных
проектов.......................................................... 209
4.1.1.	Виды и критерии оценки инвестиционных проектов..........213
4.1.2.	Дисконтирование затрат и доходов....................... 218
4.1.3.	Показатели (критерии) эффективности инвестиционных проектов 223
4.1.4.	Коммерческая эффективность проекта..................... 229
4.1.5.	Бюджетная эффективность проекта........................ 234
4.1.6.	Экономическая эффективность проекта.................... 235
4.1.7.	Эффективность реализации инвестиционного	проекта ...... 239
4.1.8.	Особенности оценки эффективности проектов с участием иностран-
ных инвесторов................................................ 241
4.1.9.	Учет факторов риска и оценка надежности инвестиционного проекта 242
Контрольные вопросы ..........................	248
4.2.	Геолого-промышленная оценка месторождения.................... 248
4.2.1.	Геолого-экономические и технологические критерии, факторы и ме-
тоды оценки................................................... 248
4.2.2.	Технико-экономические обоснования ковдиций на минеральное
сырье..........................................................251
4.2.3.	Группы запасов твердых полезных ископаемых по их экономическо-
му значению.................................................... 254	
4.2.4.	Основные параметры кондиций............................ 255
4.2.5.	Классификация запасов месторождений и прогнозных ресурсов
твердых полезных ископаемых................................... 261
4.2.6.	Категории запасов и прогнозных ресурсов твердых полезных иско-
паемых ....................................................... 264
4.2.7.	Подсчет запасов полезных ископаемых...................  270
4.2.8.	Технико-экономические обоснования и расчеты параметров разве-
дочных и эксплуатационных кондиций............................ 285
4.2.9.	Содержание и оформление материалов технико-экономического
обоснования кондиций.......................................... 293
Контрольные вопросы..............................................  298
Глава 5. Проектирование карьера как объекта горно-добывающего
комплекса......................................................... 299
5.1.	Определение углов наклона бортов карьера................... .	299
5.1.1.	Расчет устойчивости откосов уступов	и бортов карьера .. 306
5.1.2.	Определение конструктивного угла наклона нерабочего борта
карьера . . . .................................................314
5.1.3.	Определение углов откосов рабочих бортов карьера, уступов, их
высоты и ширины рабочей площадки.............................. 320
Контрольные вопросы............................................... 351
5.2.	Проектирование производительности карьера.................... 351
Контрольные вопросы............................................... 370
518
5.3.	Проектирование глубины и границ открытой разработки месторождения . 370
5.3.1.	Динамический подход к определению глубины и границ карьера 372
5.3.2.	Аналитические методы определения глубины карьера..........379
5.3.3.	Критерии и методы определения глубины и границ карьера....381
5.3.4.	Определение глубины карьера при разработке пластовых месторож-
дений в простых природных условиях ..............................397
5.3.5.	Обоснование границ карьера на месторождениях со специфическими
условиями залегания полезного ископаемого........................400
Контрольные вопросы ................ ........	. 403
5.4.	Проектирование режима горных работ............................. 403
5.4.1.	Горно-геометрический анализ карьерных полей ..............405
5.4.2.	Горно-геометрический анализ вытянутых карьерных полей при на-
клонном и крутом падении залежей по методу В.В. Ржевского........	407
5.4.3.	Линейный метод горно-геометрического анализа карьерных полей
при наклонном и крутом падении залежей ..........................413
5.4.4.	Горно-геометрический анализ карьерных полей при горизонталь-
ных и пологих залежах............................................416
5.4.5.	Горно-геометрический анализ карьерных полей для крутопадающих
и наклонных месторождений со сложными условиями залегания по мето-
ду А.И. Арсентьева ..............................................418
5.4.6.	Преобразование графиков горно-геометрического анализа в кален-
дарный график . . ...............................................422
5.4.7.	Построение рационального календарного графика горных работ . . 426
5.4.8.	Определение области возможного регулирования графика режима
горных работ.....................................................429
5.4.9.	Технологические способы регулирования режима горных работ . . . 436
5.4.10.	Определение рационального направления развития горных работ
карьера при разработке однородных месторождений по методу А.И. Ар-
сентьева ........................................................444
5.4.11.	Определение рационального направления развития горных работ
(углубки карьера) при разработке	комплексных месторождений ......447
Контрольные вопросы..................................................453
5.5.	Проектирование систем разработки ...............................453
5.5.1.	Классификации систем разработки.........................  456
5.5.2.	Выбор системы разработки..................................464
5.5.3.	Основные принципы и закономерности формирования рабочей
зоны карьера.................................................... 465
5.5.4.	Особенности формирования рабочей зоны глубоких карьеров .... 472
5.5.5.	Проектирование показателей развития фронта работ на уступе . . . 486
5.5.6.	Проектирование высоты уступов.............................494
5.5.7.	Проектирование протяженности и выбор скорости перемещения
фронта работ на уступе......................................... .	500
5.5.8.	Технологические резервы запасов горных пород в карьере....509
Контрольные вопросы .................................................516
УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ
Трубецкой Климент Николаевич
Краснянский Георгий Леонидович
Хронин Вячеслав Васильевич
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАРЬЕРОВ
Том 1
Редакторы издательства Е.И. Кит, Т.А. Ярмахова, Н.С. Качармина
Переплет художника И.А. Бранделиса
Технический редактор С.В. Павлова
Корректор М.В. Дроздова
Компьютерная верстка А.А. Петровой
Лицензия ИД № 04575 от 20 апреля 2001 г. Подписано в печать с репродуцированного
оригинал-макета. 25.07.01. Формат 60*88'/к,. Гарнитура Литературная. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 31,85. Уч.-изд. л. 45,12. Тираж 500 экз. Заказ Ns 1448.
ЗАО «Издательство Академии горных наук»
129337, г. Москва, ул. Федоскинская, д. 7
Контактный телефон 360-42-48
Отпечатано с готового оригинал-макета в ФГУП ордена «Знак Почета» Смоленской
областной типографии им. В. И. Смирнова
214000, г. Смоленск, пр-т им. Ю. Гагарина, 2
Тел.: 3-01-60; 3-46-20; 3-46-05