Анализ трудовых ресурсов, они должны соответствовать уровню исполь-зуемых в проекте технологий, особенно в случае использования принципиально но-вой для предприятия технологии, возможно необходимо либо обучать рабочих, либо нанимать новых.

3. Анализ организационной структуры: как происходит на предприятии процесс принятия решений и как осуществляется распределение ответственности за их вы-полнение. Принятая на предприятии организационная структура не должна тормо-зить развитие проекта.

Анализ риска Суть анализа риска состоит в следующем. Вне зависимости от качества допу-

щений, будущее всегда несет в себе элемент неопределенности. Большая часть дан-ных, необходимых, например, для финансового анализа (элементы затрат, цены, объем продаж продукции и т. п.) являются неопределенными. В будущем возможны изменения прогноза как в худшую сторону (снижение прибыли), так и в лучшую. Анализ риска предлагает учет всех изменений , как в сторону ухудшения, так и в сторону улучшения, с учётом стоимости сырья и комплектующих, капитальных за-трат, обслуживания, продаж, цены и так далее.

В процессе анализа риска ограничиваются анализом трёх схем и сценариев:

1. Выбирают параметры инвестиционного проекта в наибольшей степени неоп-ределенные.

1. Производят анализ эффективности проекта для предельных значений каждо-го параметра.

97

3. В ин вестиционном проекте представляют три сценария:

• базовый,

• наиболее пессимистичный,

• наиболее оптимистичный (необязательно).

Стратегический инвестор обычно делает вывод на основе наиболее пессими-стичного сценария.

Окончательно инвестиционный проект оформляется в виде бизнес-плана. В этом бизнес -плане, как правило, отражаются все перечисленные выше вопросы, но нет строгих стандартов бизнес планирования, которым надлежит следовать “во всех случаях жизни ”. Бизнес-план инвестиционного проекта, в первую очередь, должен удовлетворить требованиям того субъекта инвестиционной деятельности, от реше-ния которого зависит дальнейшая судьба проекта.

§ 23. Методология выбора технологии добычи руды

Методология выбора, элементы которой можно использовать для принятия решений по любому техногенному преобразованию недр (добыча руды, угля, под-земное строительство, сооружение хранилищ, могильников…), заключается в сле-дующем:

1) системный анализ последствий добычи руды на различных иерархических уровнях:

• региональном – определение свойств и особенностей поведения горного массива в масштабе района размещения рудника или карьера по всему промышленно-территориальному комплексу, с учётом геодинамики, неотектоники района, крупных тектонических швов и разломов;

• рудничном – определение свойств горного массива в масштабе промпро-щадки рудника или карьера, с учётом свойств отдельных пород, расположения ство-лов и горизонтов, вскрытия и порядка отработки залежей, системы подготовительных выработок, сдвижений массива и нарушения поверхности, зон разгрузки и концентра-ции палеонапряжений;

• забойном – определение особенностей пород в масштабе очистных блоков и проходческих забоев, с учётом параметров систем разработки, подготовки, нарезки блоков, последовательности очистной выемки и погашения пустот, проявлений горно-го давления и прочее.

2) Выбор экономически оптимальных основообразующих технических реше-

ний:

• способа разработки;

• способа вскрытия;

• систем разработки;

• методов управления горным давлением;

3. Анализ существующего технологического процесса:

• определение годовой производительности рудника, блоков;

• определение рациональной нагрузки на забой, блок;

• расчет движения пустот;

• оценка размеров выработок, целиков, устойчивости закладки;

• расчет показателей выпуска для систем с обрушением.

98

4) Обоснование предложений по комплексному совершенствованию работы горнодобывающего предприятия, повышению качества горных работ.

При этом в основе выбора технологического решения должен лежать комплекс геомеханического обеспечения безаварийной и производительной очистной выемки, включающий:

1. прогноз геомеханических последствий ведения очистных работ в блоке, вы-бор рациональных размеров, мест заложения, последовательности и продолжитель-ности ведения горных работ на основе построения изолиний полей напряжений, де-формаций, сдвижений и подсчёта коэффициента статической устойчивости вырабо-ток;

1. оценку несущей способности, удароопасности рудных целиков (межкаскад-ных и внутриблоковых) и искусственных;

2. выбор достаточного объёма погашения пустот закладкой различного вида, обоснование возможности изоляции полостей и использования разнопрочной за-кладки ;

3. разработку мероприятий по предотвращению и локализации обрушений в блоках, включающих сооружение несущих конструкций защитной потолочины, подпорных стенок и объёмной искусственной решетки.

§ 24. Использование подземного пространства в новом качестве

Без подземного строительства нельзя представить себе нашу сегодняшнюю жизнь. Виды практического использования подземных горных выработок для раз-мещения объектов весьма разнообразны ¹³. Ученые и экономисты считают, что мно-гие объекты можно и нужно размещать под землей, используя для этого естествен-ные и специальные камеры . Считается, что число объектов, расположенных под землёй, удваивается каждые 10 лет. Большинство объектов промышленного и склад-ского назначения на шахтах и рудниках размещаются в карбонатно-сульфатных (гипс, известняки, ангидрид) и галогенных (калийные и каменные соли) породах по-сле полной или частичной выемки полезного ископаемого.

Но до сих пор в проектах подземной разработки месторождений не предусмат-ривается дальнейшее использование искусственных пустот в качестве подземных сооружений – объектов промышленного, оборонного, сельскохозяйственного, куль-турологического, медицинского назначения и в качестве хранилищ и могильников. В проектах же открытой разработки месторождений такой раздел обязательно при-сутствует и называется – рекультивация карьера . Активно развиваемое перспектив-ное научное направление - освоение подземного пространства - понимается сегодня узкотрадиционно: лишь как использование природных и техногенных полостей. В более широком смысле сохранение недр подразумевает процесс управления состоя-нием недр, подготовки массива с целью изменения функционального назначения

¹³ Котенко Е.А., Порцевский А.К. Технологии освоения месторождений и использования подзем-ного пространства. - Рук. деп. в «Горный журнал» в июне 2003 г.

99

пустот. Новая методология освоения месторождений¹⁴, включающая технологии не только разработки, но и последующего использования подземного пространства - требует дополнительных знаний о горном массиве , при этом особое значение при-обретает обоснование выбора технологии освоения недр, геомеханический, техноло-гический и социально-экономический прогноз последствий извлечения полезных ископаемых и дальнейшего использования пустот.

Объём свободного подземного пространства всех шахт и рудников страны уже составляет более 1 млрд. м³ капитальных и подготовительных выработок и прирас-тает очистными работами еще на 500 млн. м³/год . Технологическое подземное про-странство (термин А.С.Малкина) включает в себя подготовительные, капитальные и очистные горные выработки, образовавшиеся при подземной разработки МПИ. Вы-данный из недр, например, уголь во всём мире формирует объём отходов примерно 120 млт.т/год. Вместе с тем, огромные объёмы подземного пространства в виде гор-ных выработок различного срока существования остаются без пользы, погашаясь, как правило, естественным образом. Зная же дальнейшую судьбу конкретной выра-ботки, можно заранее отыскать более щадящий вариант её проведения, крепления (так же можно оценить варианты технологии очистных работ).

Особое значение приобретает подземное строительство промышленных объек-тов для регионов с наличием ценных сельскохозяйственных земель, лесных угодий, а также в северных районах, где нежелательно наземное строительство. Такое ос-воение подземного пространства по сравнению с обычным строительством позволя-ет снизить капитальные вложения в 1,2-1,5 раза, а эксплуатационные затраты - в 1,5-1,8 раза.

Выбор способа строительства ( вид, конструкция, параметры крепей, гидроизо-ляция, системы кондиционирования воздуха и т. п.) определяется в основном назна-чением и требуемой степенью надёжности подземных сооружений, принятой техно-логией производства объекта, размещаемого в подземных горных выработках, и, ко-нечно, свойствами массива вмещающих горных пород.

Насколько широка перспектива использования недр только на рудниках и шах-тах страны можно оценить по нижеприведённой карте размещения основных место-рождений негорючих полезных ископаемых и плотности сельского населения (чем гуще цвет, тем выше плотность). Известно, что в настоящее время 80% зерновых хранится там, где производится. В этих условиях на них воздействуют дождь, избы-точная влажность, тепло, холод, насекомые, плесень, бактерии , грибки, птицы; они подвержены прорастанию, прогорклости, перезреванию и проч.

Одним из наиболее перспективных направлений использования подземного пространства является применение сухих и проветриваемых помещений под храни-лища пищевых запасов , ведь известно, что огромная часть выращенного урожая ежегодно теряется из-за недостаточности объёмов зерно- и овощехранилищ.

Известны многочисленные примеры эффективной и безопасной утилизации техногенных подземных пространств (выработок). Международная Тоннельная Ас-социация, в лице своей рабочей группы по планировке подземных пустот по назна-чению, подразделяет утилизируемые техногенные подземные пространства на пять основных групп: а) музеи горного дела; б) объекты социально-бытового назначения

¹⁴ Порцевский А.К. Выбор рациональной технологии добычи руды. Геомеханическая оценка со-стояния недр. Использование подземного пространства. Геоэкология.- М.: изд. МГГУ, 2003, 767 с.

100

(офисы, товарные базы, производственные помещения, клиники); в) хранилища дол-госрочного резерва, можно использовать и для выращивания грибов, лекарственных растений; г) захоронения промышленных отходов, в том числе «могильники» для радиоактивных отходов; д) научно-исследовательские лаборатории и эксперимен-тальные установки, включая подземные атомные электростанции.

Какие бы наземные конструкции не возводились человеком, в том числе за-щитные, их прочность не может сравниться с прочностью, защитными свойствами скальных пород. В среднем предел прочности пород на растяжение в 1,5-2 раза, а на сжатие в 4-5 раз превышает аналогичные характеристики для бетона.

Размещение под землёй некоторых производств обеспечивает им не только за-щиту, но и постоянство производственно-комфортабельных условий: температуры, влажности, запылённости, отсутствия внешних шумов и вибраций… Эти качества особенно целесообразны для высокоточных производств , высоких технологий. Ми-ровой опыт по подземным заводам свидетельствует, что здесь на 18-20% выше не только качество продукции, но и производительность труда.

Освоение подземного пространства, понимаемое как возведение подземных со-оружений в горных массивах (табл. 2), широко происходит на наших глазах – строи-тельство метрополитена, гаражей, торговых комплексов, плавательных бассейнов, концертных залов, стадионов, автомобильных и железнодорожных тоннелей… На-пример , под Токио планируется к 2010 г. создание подземного города в полном смысле этого слова, а снег здесь складируют уже сейчас.

Известны нетрадиционые варианты использования подземного пространства¹⁵: размещение подземных атомных энергогенерирующих комплексов, подземные хра-нилища РАО, выщелачивание металла в подземных камерах и в зонах обрушения и др.

Известны классификации повторно используемых подземных сооружений Ме-ждународной Тоннельной Ассоциации, Корчака А.В., Умнова В.А. и других авторов

– по новому функциональному назначению. Авторская классификация осваиваемых пустот включает в себя несколько классификационных признаков. Как видно из ни-жеприведённой классификации, главное значение в выборе способа использования пустот имеет геомеханический аспект их обоснования.

Как видно из приведённой классификации (табл. 10), главное значение в выборе способа использования пустот имеет геомеханический аспект обоснования.

Таблица 10

Классификации осваиваемых подземных пустот

1. По назначению

¹⁵ Котенко Е.А., Порцевский А.К. Технологии освоения месторождений и использования подзем-ного пространства. - «Горный журнал», 2004, №2.

101

а) промышленные: заводы и лаборатории, энергетические установки, обогатитель-ные фабрики, ёмкости-перколяторы… б) сельскохозяйственные: хранилища пищевых запасов, силосные ямы, выращива-ние грибов (вешенка, шампиньоны)…

в) оборонные : заводы, укрытия для людей и техники, пусковые ракетные установки, аэродромы… г) хранилища и могильники:

• хранилища нефти, газа и других стратегических запасов, резервуары для за-балансовой руды и хвостов обогащения;

• могильники бытовых, токсичных, химических и радиоактивных отходов;

д) культурологические: подземные торговые и бизнес центры , гаражи, убежища, му-зеи, транспортные магистрали, инженерные коммуникации… е) медицинские: гала-спелео-терапия в солях, радоновые ванны…

2. По продолжительности использования пустот

а) долговременные, более 50 лет; б) средней продолжительности, 20-50 лет;

в) малой продолжительности, 5-20 лет; г) незначительной продолжительности, до 5 лет.

3. По значимости (по аналогии с категориями охраны горных выработок и поверхностных сооруже-

ний)

а) высшая категория охраны, не допускает никаких деформаций полости; б) средняя, допускает малые деформации стенок, кровли и почвы полости ; в) малая, допускает деформации.

4. По местоположению

а) в городских условиях, например, катакомбы; б) в сельской местности, например, естественные пещеры; в) на заброшенных шахтах и рудниках; г) на действующих шахтах и рудниках.

5. По технологии поддержания устойчивости пустот

а) естественное поддержание; б) полости, постоянно заполненные материалом (хранилища, могильники, ёмкости-перколяторы);

в) крепление кровли, стенок и почвы полости; г) управление несущей способностью горного массива:

разгрузка напряжённых зон массива, инъектирование вяжущими растворами слабых зон, сооружение пространственно-ориентированных опорных конструкций, запол-нение неиспользуемых пустот обрушением пород или искусственными материалами (сухая, гидравлическая или твердеющая закладка, породы из отвалов, хвосты…).

6. По масштабности, разветвлённости и глубине расположения

а) малые пустоты с широкой разветвлённостью на небольшой глубине; б) средних и больших размеров пустоты, изолированные друг от друга, на средней глубине;

в) средних и больших размеров пустоты, никак не связанные друг с другом, на большой глубине.

102

Рассмотрим возможные инженерные методы подготовки массива к повторному использованию недр:

1. Длительное или временное изменение физико-механических свойств пород-ного массива:

а) замораживание; б) кессон; в) водопонижение;

г) тампонирование; д) инъектирование.

2. Возведение временных или постоянных строительных конструкций:

а) шпунтовые сооружения; б) опускные сооружения; в) «стена в грунте»

г) авторские опорные конструкции типа «этажерка» и «шатёр». 3. Изменение НДС массива.

а) активная разгрузка с последующим упрочнением; б) разгрузка скважинами, щелями, камуфлетным взрыванием; в) уплотнение пород взрывом;

г) жёсткие и податливые естественные и искусственные целики; д) анкерное крепление; е) крепь регулируемого сопротивления (податливая); ж) инъекционная крепь.

При этом алгоритм проектирования повторного использования пустот может основываться на следующих методиках:

1. методика оценки фактического состояния массива горных пород, его свойств;

1. методика определения геометрических параметров горных выработок и про-гноза НДС горного массива;

2. методика прогноза сдвижений в массиве;

3. методика определения тепловых, влажностных, вентиляционных, световых, фильтрационных характеристик массива;

4. методика экономической оценки эффективности повторного использования;

5. методики экологической и социальной оценки целесообразности.

Для оценки состояния и поддержания устойчивости геосистемы (массив-полость) и подземных технологических горных сооружений может быть использо-вана структурная схема Корчака А.В.:

1. Первичный контур

–исходная инженерно-геологическая информация;

–проектные решения;

–целевая функция;

–предварительный прогноз состояния;

–корректировка проектных решений;

–проектное управляющее воздействие.

2. Вторичный контур

– наблюдения за состоянием массива;

– прогноз состояния;

– оценка прогнозируемого состояния;

103

– оценка фактического состояния;

– корректирующее управляющее воздействие.

Литература

1. Малкин А.С., Пучков Л.А., Саламатин А.Г., Еремеев В.М. Проектирование шахт.- М.: изд. АГН, 2000.-375 с.

1. Шестаков В.А. Проектирование горных предприятий. – М.: изд. МГГУ, 2003.-795 с.

2. Бурчаков А.С., Малкин А.С., Устинов М.И. Проектирование шахт.- М.: Не-

дра, 1985.

3. Шестаков В.А. Проектирование рудников.- М.: Недра, 1987.

4. Катков Г.А. Подземная разработка пластовых месторождений. – М.: изд.

МГОУ , 2001.

5. Проектирование предприятий с подземным способом добычи полезных ис-копаемых. Справочник под ред. А.С.Бурчакова, А.С.Малкина и др.- М.:Недра, 1991.-399 с.

6. Справочник по горнорудному делу. Под ред. В.А.Гребенюка, Я.С.Пыжьянова, И.Е.Ерофеева. - М.: Недра, 1983.-816 с.

7. Методология проектирования горных предприятий. Справочник. - М.: Не-

дра, 1986.

8. Воспроизводство вскрытых и подготовленных запасов угля на шахтах. Под ред. Н.К.Гринько. – М.: Недра, 1990.

9. Способы вскрытия, подготовки и системы разработки шахтных полей. Под ред. Б.Ф.Братчнко. – М.: Недра, 1985.

10. Строительные нормы и правила. СНиП 10-01-94. Система нормативных до-кументов в строительстве. Основные положения. – М.: Минстрой России, 1994.

11. Строительные нормы и правила. СНиП 11-01-95. Инструкция о порядке раз-работки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строи-тельство предприятий, зданий и сооружений. - М.: Минстрой России, 1995.

12. Нормы технологического проектирования угольных и сланцевых шахт ВНТП-1-86.- М.: изд. Центрогипрошахт, 1986.

13. Нормы технологического проектирования рудников цветной металлургии с подземным способом разработки.- М.: изд. Гипроцветмет, 1986.

14. Нормы технологического проектирования горнодобывающих предприятий чёрной металлургии с подземным способом разработки.- М.: изд. Гипроруда, 1986.

15. Строительные нормы и правила. Нормы проектирования. Подземные горные выработки. СНиП П-94-80.- М.: Стройиздат, 1981.

16. Порцевский А.К. Выбор рациональной технологии добычи руд. Геомехани-ческая оценка состояния недр. Использование подземного пространства. Геоэколо-

гия.- М.: изд. МГГУ, 2003.-767 с.

17. Порцевский А.К., Комаров Е.И. Вентиляция шахт. Аэрология карьеров. Учебное пособие МГОУ. – М.: 2004.-48 с.

18. Порцевский А.К., Катков Г.А. Горное дело и окружающая среда. Учебное пособие МГОУ.- М.: 2003.-87 с.

104

14. Порцевский А.К., Катков Г.А. Геотехнология. Учебное пособие МГОУ.- М.: 2002-26 с.

15. Порцевский А.К. Методические указания по представлению экономических расчетов в технологической и экономической частях дипломного проекта по под-земной разработке месторождений полезных ископаемых.– М.: изд. МГГА, 1999 (1 издание ) или 2000 (2 издание).

16. Порцевский А.К., Кусов А. Е. Технология проведения горизонтальных и вер-тикальных горных выработок.- М.: МГОУ, 2002.-58 с.

17. Рогизный В.Ф. Горные машины для бурения при подземной разработке ме-сторождений. - М.: изд. МГРИ, 1998.-152 с.

18. Рогизный В.Ф. Зарядные машины и устройства для рудных шахт. - М.: изд.

МГРИ, 1993.-30 с.

19. Рогизный В.Ф. Эксплуатация погрузочно-доставочных машин и устройств для очистных работ. - М.: изд. МГРИ, 1991.-107 с.

20. Каплунов Д.Р., Калмыков В.Н., Рыльникова М. В. Комбинированная геотех-нология. - М.: изд. Дом «Руда и металлы», 2003.-560 с.