Личный кабинет 
Повышение эффективности разработки пологих маломощных жил
Анушенков А.Н., заведующий кафедрой подземной разработки месторождений, Институт горного дела, геологии и геотехнологий СФУ, д-р техн. наук
Сидоров А.А., главный горняк, ООО "СН Голд Майнинг"
Юсимов Б.В., эксперт ГКЗ
В статье рассмотрен вопрос повышения эффективности разработки жильных месторождений на основе определения оптимального алгоритма повышения достоверности запасов. Рассмотрено и проанализировано влияние геологических параметров выемочных единиц на рентабельность и целесообразность их отработки.
Качество руды
Одним из самых значимых факторов эффективности работы горнодобывающего предприятия является содержание полезного компонента в добываемой руде, то есть ее качество.
Проблема качества добываемой руды и полноты извлечения полезных ископаемых из недр не нова и особенно остро стоит на горных предприятиях, разрабатывающих маломощные рудные месторождения с нечеткими геологическими контактами и оруденелыми вмещающими породами.
Существенный вклад в теорию и практику управления качеством добываемой руды внесен академиками РАН Агошковым М.И., Малаховым Г.М., Трубецким К.Н., членом-корреспондентом РАН Каплуновым Д.Р., Ломоносовым Г.Г., Шестаковым В.А. и другими учеными и специалистами.
Качество добываемой руды зависит от множества разнообразных факторов: как горно-геологических и природных, так и технологических, обусловленных принятой технологией разработки запасов.
Анализ документации и показателей операционной деятельности золотодобывающих предприятий показывает, что при выборе систем разработки в проектной и предпроектной документации разработчики в основном руководствуются горно-геологическими параметрами, полученными в результате геологоразведочных работ, а в принятии технических решений – подготовленными ранее проектами предприятий с похожими горно-геологическими и горнотехническими условиями.
В большинстве случаев средние содержания золота в разведанных запасах выше, чем в рудах действующих и вводимых в эксплуатацию месторождений, что в процессе эксплуатации приводит к снижению среднего содержания металла в добываемой руде и, как следствие, росту издержек на добычу и переработку. Соответственно, одним из краеугольных камней, предопределяющих успешное развитие добывающего предприятия, является не только качество запасов на стадии подсчета и проектирования разработки, но и возможность регулирования качества добываемой руды в период работы предприятия.
Зависимость качества руды от разведанности запасов
С точки зрения недропользования ведение горных работ осуществляется на основе двух главных документов: технического проекта на разработку месторождения полезных ископаемых и плана развития горных работ.
В отношении планирования оба документа опираются на балансовые запасы, утвержденные Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых (ГКЗ) или территориальными комиссиями (ТКЗ).
При рассмотрении запасов ГКЗ или ТКЗ значительная часть утверждаемых запасов категорий С1 и С2 не подтверждается, что потенциально приводит к значительным отклонениям данных, полученных по результатам эксплуатационной разведки, особенно для месторождений 3-й и 4-й групп сложности геологического строения. Данная проблема особенно актуальна для золоторудных жильных маломощных месторождений.
Основными геологическими параметрами, влияющими на количество и качество руды, являются геометрические параметры рудного тела (длина по падению, длина по простиранию, мощность) и среднее содержание полезного ископаемого.
При проектировании за основу всех расчетов принимается средняя расчетная величина мощности рудного тела и выемочной мощности, устанавливаемая для всего месторождения без учета конкретных горно-геологических условий и особенностей. При этом не контролируются такие важные горно-геологические факторы, обусловливающие надежность определения оптимальной величины, как:
- изменчивость содержания полезного компонента по падению и простиранию рудных залежей;
- достоверность подсчитанных балансовых запасов в геологических блоках;
- фактический диапазон колебаний величин мощности рудного тела и выемочных мощностей при очистной выемке.
В результате плановые и фактические технико-экономические показатели работы горнорудных предприятий нередко значительно расходятся, что приводит к снижению эффективности разработки месторождения.
Ниже приведены примеры движения запасов золоторудного жильного месторождения 4-й группы сложности по мере повышения степени разведанности геологического блока.
1. Балансовые запасы
Балансовые запасы были подсчитаны на основе данных одной горной выработки и интерполяции на 20 м (рис. 1, табл. 1).
Рисунок 1. Контур балансовых запасов при подсчете и утверждении запасов
Таблица 1. Балансовые запасы
|
Наименование блока |
Угол падения, ° |
Мощность рудного тела, м |
Геологические запасы |
Эксплуатационные запасы |
||||
|
Руда, т |
Содержание Au, г/т |
Металл, кг |
Руда, т |
Содержание Au, г/т |
Металл, кг |
|||
|
3-С1-36 |
64 |
1,45 |
1 381 |
12,13 |
16,8 |
1 458 |
10,7 |
15,6 |
Для рудных тел жильного типа разведанным и подготовленным считается блок, оконтуренный горными выработками с четырех сторон (рис. 2, табл. 2).
Рисунок 2. Геологический контур запасов после дополнительных ЭРР
Таблица 2. Запасы блока по результатам ЭРР
|
Наименование блока |
Угол падения, ° |
Мощность рудного тела, м |
Геологические запасы |
Эксплуатационные запасы |
||||
|
Руда, т |
Содержание Au, г/т |
Металл, кг |
Руда, т |
Содержание Au, г/т |
Металл, кг |
|||
|
3-С1-36 |
53 |
0,89 |
403 |
7,5 |
3,0 |
504 |
5,6 |
2,8 |
В процессе очистных работ (ОР) по каждой заходке были отобраны борозды. Кроме того, складирование руды на поверхности данного блока осуществлялось обособленно с периодическим опробованием рудного штабеля (рис. 3, табл. 3).
Рисунок 3. Контур блока по результатам очистных работ
Таблица 3. Запасы блока по результатам очистных работ
|
Наименование блока |
Угол падения, ° |
Мощность рудного тела, м |
Геологические запасы |
Эксплуатационные запасы |
||||
|
Руда, т |
Содержание Au, г/т |
Металл, кг |
Руда, т |
Содержание Au, г/т |
Металл, кг |
|||
|
3-С1-36 |
53 |
0,87 |
395 |
6,6 |
2,6 |
505 |
4,8 |
2,4 |
В табл. 4 приведены сводные данные по изменению состояния запасов (эксплуатационных) по мере их уточнения.
Таблица 4. Сводные данные по движению запасов
|
Наименование показателя |
Балансовые |
По результатам ЭРР |
Δ Б – ЭРР |
По результатам ОР |
Δ ЭРР - ОР |
|
Мощность рудного тела, м |
1,45 |
0,89 |
–0,6 |
0,87 |
–0,02 |
|
Кол-во руды в блоке, т |
1 458 |
504 |
–954,4 |
505 |
1,1 |
|
Среднее содержание, г/т |
10,7 |
5,6 |
–5,1 |
4,8 |
–0,8 |
|
Количество золота, кг |
15,6 |
2,8 |
–12,8 |
2,4 |
–0,4 |
Изменчивость параметров подсчета балансовых запасов и содержания полезного ископаемого оказывают большое влияние на выемочную мощность и содержание золота в товарной (добытой) руде. Изменение этих параметров, как показано в примере выше, может существенным образом отразиться на рентабельности отработки геологического блока, рудного тела и месторождения в целом. Так, понеся все расходы по разведке, вскрытию, ЭРР запасов, количество добытого золота было в 6,5 раза ниже ожидаемого.
Своевременное выявление изменения геологических параметров позволяет повысить эффективность разработки месторождения, полноту извлечения запасов.
Разные значения величин балансовой мощности и среднего содержания полезного компонента по участкам месторождения, с учетом извлекаемой ценности и предстоящих затрат на добычу и переработку, позволяют определять планово-рентабельную область изменения выемочной мощности. Эта область может быть широкой или узкой в зависимости от изменчивости параметров в пределах рудной залежи. Вероятностная оценка параметров балансовых запасов (при их значительной изменчивости) дает возможность корректировать используемые в расчетах выемочной мощности коэффициенты качества и извлечения полезных ископаемых из недр.
В табл. 5 приведены сводные данные по сопоставлению изменений геологических параметров выемочных единиц за год.
Таблица 5. Сводные данные по сопоставлению изменений геологических параметров выемочных единиц за год
| Блоки ГКЗ | Мощность, м | Среднее содержание, г/т | Метрограм, г/м | |||||||||
| ГКЗ | ЭРР | ОР | ГКЗ | ЭРР | ОР | ГКЗ | ЭРР | ОР | Δ (ГКЗ-ЭРР) |
Δ (ЭРР-ОР) |
Δ (ГКЗ-ОР) |
|
|
54-1-С1 |
0,89 |
0,77 |
0,7 |
38,5 |
32,2 |
36,8 |
34,3 |
24,8 |
25,8 |
–9,5 |
1,0 |
–8,5 |
|
54-2-С2 |
1,3 |
0,55 |
0,87 |
20,47 |
29,3 |
16 |
26,6 |
16,1 |
13,9 |
–10,5 |
–2,2 |
–12,7 |
|
51-1-С1 |
0,93 |
0,79 |
0,59 |
17,13 |
13,8 |
20,2 |
15,9 |
10,9 |
11,9 |
–5,0 |
1,0 |
–4,0 |
|
51-2-С2 |
0,7 |
0,62 |
0,94 |
10,63 |
9,6 |
8,1 |
7,4 |
6,0 |
7,6 |
–1,5 |
1,7 |
0,2 |
|
52-1-С1 |
0,76 |
0,43 |
0,56 |
38,5 |
16,8 |
9,6 |
29,3 |
7,2 |
5,4 |
–22,0 |
–1,8 |
–23,9 |
|
201-С2-1 |
0,8 |
0,37 |
0,54 |
17,67 |
43,7 |
31,6 |
14,1 |
16,2 |
17,1 |
2,0 |
0,9 |
2,9 |
|
5-С1-1 |
0,86 |
0,78 |
0,59 |
16,82 |
12,1 |
12,5 |
14,5 |
9,4 |
7,4 |
–5,0 |
–2,1 |
–7,1 |
|
39-C1-1 |
0,68 |
0,62 |
0,67 |
8,77 |
8,6 |
7,3 |
6,0 |
5,3 |
4,9 |
–0,6 |
–0,4 |
–1,1 |
|
36-C2-74 |
0,94 |
0,74 |
0,58 |
16,48 |
9,2 |
10,9 |
15,5 |
6,8 |
6,3 |
–8,7 |
–0,5 |
–9,2 |
|
42-C2-2 |
0,57 |
0,8 |
0,78 |
11,63 |
9,9 |
6,5 |
6,6 |
7,9 |
5,1 |
1,3 |
–2,9 |
–1,6 |
|
44-С2-21 |
0,5 |
0,5 |
0,38 |
29,71 |
19,5 |
14,5 |
14,9 |
9,8 |
5,5 |
–5,1 |
–4,2 |
–9,3 |
|
44-1-С2-1 |
0,3 |
0,25 |
0,24 |
28,18 |
33,3 |
48,2 |
8,5 |
8,3 |
11,6 |
–0,1 |
3,2 |
3,1 |
|
45-С2-41 |
0,81 |
0,6 |
0,67 |
20,82 |
7,1 |
7,9 |
16,9 |
4,3 |
5,3 |
–12,6 |
1,0 |
–11,6 |
|
74-С2-1 |
2,79 |
2,8 |
3,27 |
4,88 |
4,2 |
4,3 |
13,6 |
11,8 |
14,1 |
–1,9 |
2,3 |
0,4 |
|
74/105-C2-25 |
1,25 |
0,44 |
0,42 |
12,55 |
30 |
26 |
15,7 |
13,2 |
10,9 |
–2,5 |
–2,3 |
–4,8 |
|
74/105-C2-26 |
1,31 |
0,78 |
0,86 |
6,35 |
7,9 |
5,2 |
8,3 |
6,2 |
4,5 |
–2,2 |
–1,7 |
–3,8 |
|
74/105-C2-26 |
1,31 |
0,89 |
0,77 |
6,35 |
11,7 |
8,6 |
8,3 |
10,4 |
6,6 |
2,1 |
–3,8 |
–1,7 |
|
74/105-C2-25 |
1,31 |
0,77 |
1,05 |
6,35 |
6,8 |
8,4 |
8,3 |
5,2 |
8,8 |
–3,1 |
3,6 |
0,5 |
|
74/105-C2-26 |
1,31 |
0,62 |
0,55 |
6,35 |
6 |
11,9 |
8,3 |
3,7 |
6,5 |
–4,6 |
2,8 |
–1,8 |
|
74/105-C2-26 |
1,31 |
0,72 |
0,71 |
6,35 |
8,4 |
6,6 |
8,3 |
6,0 |
4,7 |
–2,3 |
–1,4 |
–3,6 |
|
74/105-C2-26 |
1,31 |
0,84 |
0,54 |
6,35 |
10,5 |
15,2 |
8,3 |
8,8 |
8,2 |
0,5 |
–0,6 |
–0,1 |
|
74/105-C2-26 |
1,31 |
0,84 |
0,62 |
6,35 |
6,5 |
9,1 |
8,3 |
5,5 |
5,6 |
–2,9 |
0,2 |
–2,7 |
|
201-С2-1 |
0,8 |
0,37 |
0,54 |
17,67 |
43,7 |
31,6 |
14,1 |
16,2 |
17,1 |
2,0 |
0,9 |
2,9 |
|
1-С2-10 |
0,81 |
0,8 |
1,36 |
7,08 |
11 |
7,5 |
5,7 |
8,8 |
10,2 |
3,1 |
1,4 |
4,5 |
|
3-С1-53 |
1,94 |
0,89 |
0,71 |
6,38 |
8,3 |
4,3 |
12,4 |
7,4 |
3,1 |
–5,0 |
–4,3 |
–9,3 |
|
3a-C1-15 |
1,25 |
1,02 |
0,9 |
17,34 |
9,8 |
8,8 |
21,7 |
10,0 |
7,9 |
–11,7 |
–2,1 |
–13,8 |
|
ИТОГО |
1,26 |
0,84 |
0,89 |
12,19 |
13,54 |
14,21 |
13,25 |
9,33 |
9,56 |
-3,92 |
-0,58 |
-4,54 |
Из табл. 5 следует, что по результатам ЭРР по большинству выемочных единиц выявлены серьезные отклонения в мощности рудного тела и среднего содержания (до 30 %). Также наблюдаются отклонения по факту добычи и результатам сопровождающей разведки, но уже не такие значительные (~7 %). При этом необходимо отметить, что изменение мощности рудного тела и среднего содержание полезного ископаемого может быть разнонаправленное по отдельному показателю (в сторону увеличения и/или сторону снижения), поэтому для оценки итогового влияния на качество руды (и количество добытого из выемочной единицы полезного ископаемого) в табл. 5 приведен такой показатель, как метрограмм.
Недостаточный учет изменчивости параметров запасов при оптимизации выемочной мощности отрицательно сказывается на эффективности разработки месторождений сложного геологического строения, так как в большинстве случаев устанавливается средняя минимальная выемочная мощность по всему месторождению на основе средних экономических показателей. Фактически же в контуре установленных кондициями запасов встречаются блоки с содержанием в эксплуатационных запасах (с учетом применяемых систем разработки) ниже уровня рентабельности.
Для объективной оценки рентабельности отработки выемочной единицы необходимо учитывать все затраты, которые были и будут понесены для ее отработки, в том числе:
- приведенные затраты на поиск и разведку;
- приведенные затраты на оформление проектной и разрешительной документации;
- приведенные затраты на вскрытие запасов;
- затраты прямые или приведенные на эксплуатационную разведку в зависимости от конкретных условий;
- прямые затраты на подготовку блока к очистной выемке;
- прямые затраты на очистную выемку и сопровождающую эксплуатационную разведку;
- прямые затраты на транспортировку и складирование добытой руды;
- прочие дополнительные затраты.
Соответственно, при принятии решения об исключении выемочной единицы из плана добычи необходимо произвести перераспределение всех сопутствующих затрат (за исключением прямых затрат на добычу и транспортировку) на оставшиеся выемочные единицы, что приводит к ухудшению экономических показателей отработки остаточных запасов.
В зависимости от конкретных горнотехнических условий и принятых систем разработки для разных блоков с похожими или одинаковыми геологическими параметрами, но расположенных на разных участках месторождения (шахтного поля), количество дополнительных затрат, которые необходимо произвести, может отличаться в несколько раз, что напрямую влияет на рентабельность отработки выемочной единицы и, как следствие, месторождения в целом.
Заключение
С использованием статистических данных по конкретному жильному маломощному месторождению рудного золота показаны существенные изменения в качестве товарной руды по мере повышения степени разведанности запасов.
С целью увеличения экономической эффективности эксплуатации для каждого конкретного месторождения рекомендуется разработать индивидуальный алгоритм, позволяющий на основании максимального количества данных, характеризующих параметры рудных тел, определить диапазон изменчивости их характеристик.
Такой алгоритм позволит своевременно корректировать текущие планы добычных работ, определять оптимальные параметры систем отработки выемочных единиц, а также может служить основанием для внесения изменений в нормативную базу, регламентирующую порядок планирования отработки подобных месторождений.
"ЗОЛОТОДОБЫЧА" № 4 (293), АПРЕЛЬ 2023 ГОДА
© АО "Иргиредмет", 2024