CC BY
12
УДК 004.02:622.22
DOI 10.21685/2072-3059-2020-2-4
Д. Р. Подрезов
АНАЛИЗ СИСТЕМНЫХ СВЯЗЕЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО БЛОКА И РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ВЫБОРА ВАРИАНТОВ ПОДСЧЕТА
3 АПАСОВ НА ОСНОВЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ
Аннотация.
Актуальность и цели. Проведен комплексный анализ системных связей основных технико-технологических показателей функционирования технологических блоков рудника подземного скважинного выщелачивания урана.
Материалы и методы. В основу проведенного исследования легла разработка информационной модели эксплуатации технологических скважин, позволившая определить взаимосвязи между основными объемными и качественными показателями отработки запасов на месторождении, такими как: объемы горнорудной массы, объемы вскрытых запасов, извлечение металла, средняя концентрация урана, величина рудного интервала
Результаты. Проведенный в рамках разработанной информационной модели анализ геологической и технологической информации, а также оценка эволюции запасов в процессе отработки блоков месторождения показали, что 76 % функционирующих технологических блоков на месторождении демонстрируют переизвлечение по фактическим показателям или ожидаемое в ближайшее время по прогнозным оценкам. Для адекватной оценки запасов технологических блоков осуществлено формирование исходного множества факторных признаков, определяющих объемы вскрытых запасов и объемы добычи на месторождении: интервал эффективной мощности закисляемого продуктивного горизонта, группировка технологических скважин блока, площадь технологического блока.
Выводы. Результаты пересчета запасов показали, что реальные запасы урана в недрах не соответствуют фактической отработке. Кроме того, было выявлено, что систематическая недооценка вскрытых запасов связана еще и с расчетом содержания урана в рудных интервалах, т.е. с принятым в расчет значением коэффициента радиоактивного равновесия.
Ключевые слова: факторные группировки, системные связи, эффективность функционирования, задача выбора, подсчет запасов.
D. R. Podrezov
ANALYSIS OF SYSTEM CONNECTIONS OF THE TECHNOLOGICAL UNIT FUNCTIONING INDICATORS AND SOLVING THE PROBLEM OF CHOOSING OPTIONS FOR RESERVE CALCULATION BASED ON GEOPHYSICAL DATA
© Подрезов Д. Р., 2020. Данная статья доступна по условиям всемирной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), которая дает разрешение на неограниченное использование, копирование на любые носители при условии указания авторства, источника и ссылки на лицензию Creative Commons, а также изменений, если таковые имеют место.
Abstract.
Background. The work carried out a comprehensive analysis system connection the main technical and technological parameters operation technological units of the underground well leaching mine uranium.
Materials and methods. The analysis was based on the development an information model technological wells operation, which allowed to determine the relationships between the main volume and quality development indicators of reserves at the field, such as: mining mass volumes; the opened stocks volumes; metal extraction; average uranium concentration; an ore interval size.
Results. The geological and technological information analysis carried out within the framework information model developed, as well as evolution assessment reserves during the development the field blocks showed that 76% the functioning technological blocks at the field show re-attraction by actual indicators or expected in the near future by forecast estimates. In order to adequately estimate the technological unit's reserves, the initial set factor features determining the opened reserves volumes and the production volumes at the field was formed: effective capacity interval acidified productive horizon; unit process wells grouping; the technological block area.
Conclusions. The inventory conversion results showed that the actual uranium reserves in the subsoil did not correspond to the actual development. In addition, it was found that the exposed reserves systematic underestimation was also related to the uranium content calculation in ore intervals, which is, to the radioactive equilibrium coefficient taken into account value.
Keywords: factor groupings, system communications, functioning efficiency, the choice problem, stocks calculation.
Введение
На сегодня на руднике подземного скважинного выщелачивания выявлено явное несоответствие между геологическими и вскрытыми запасами урана технологических блоков и объемами добычи. Имеются примеры как переоценки технологических запасов, так и наоборот. Предположительной причиной несоответствия вскрытых и геологических запасов урана является использование ошибочных поправочных коэффициентов при интерпретации данных геоинформационных систем [1, 2]. Такие несоответствия затрудняют прогноз геолого-технологических параметров, таких как: объем необходимого годового прироста вскрытых запасов, объемы необходимого бурения и ввода блоков в эксплуатацию, объемы расходов серной кислоты на закисле-ние и последующее выщелачивание. Также имеет место дебаланс между объемами выщелачивающего и продуктивного растворов в масштабе технологического блока или его части отрицательно влияющий на интенсивность отработки балансовых запасов.
Для поиска путей преодоления вышеуказанных проблем в работе был проведен анализ системных связей показателей функционирования технологического блока. В его основе лежит информационная модель эксплуатации технологических скважин, под которой будем понимать модель, содержащую целенаправленно отобранную и представленную в формальном виде (таблицы, функции, зависимости, соотношения) существенную информацию в виде показателей, параметров и структуры взаимосвязей между ними, позволяющую численно описать и прогнозировать возможные состояния эксплуатации
технологических скважин рудника подземного скважинного выщелачивания урана [3, 4].
Материал и методы
На основе первичных данных гидрогеологической службой в компьютерном виде ведется оперативный поблочный учет объемов и качества растворов, учет добычи металла в блоках и поступления в блоки выщелачивающих реагентов и окислителей, а также осуществляется текущий контроль за соблюдением баланса объемов откачанных и закачанных растворов, составляются квартальные, годовые и сводные отчеты [5, 6]. На базе полученных сведений формируется перечень графической документации, содержащей информацию о гидрохимических условиях эксплуатации блока подземного выщелачивания, а именно: сводный хронологический график изменения качества и баланса растворов, который строится для каждого эксплуатационного блока в компьютерном варианте; карта пьезометрической поверхности участка; карта растекания растворов; схематический план концентрации металла блока; профили запескованности эксплуатационного блока [7].
Проведенный в рамках информационной модели эксплуатации технологических скважин анализ геологической и технологической информации показал, что на месторождении 76 % блоков на стадии отработки более 80 % от вскрытых запасов демонстрируют переизвлечение по фактическим показателям или ожидаемое в ближайшее время по прогнозным оценкам. Данные сведения убедительно свидетельствуют о наличии серьезной проблемы системной недооценки запасов технологических блоков на месторождении (рис. 1).
120
но
100
90
80
70
Извле чение, °/ ______J 1______
• 1 • • » • •
---- ---- -------- • >• • •V • w' • • • г------- •
__-— •
Среднее значение извлечения 89,65%
< »
Урост запасов, % • < I Прирс эст запас :ов, %
60
-120
-100
-80
-60
-40
-20
20
40
60
80
Рис. 1. Корректировка запасов и извлечения металла на технологических блоках месторождения
Для определения основных причин возникновения системной недооценки запасов была исследована структура основных показателей стохастической факторной системы геофизических данных, под которой будем понимать совокупность факторных (множество геофизических и технологических данных) и результативных (объем запасов технологического блока) признаков, связанных между собой причинно-следственной связью вида Qз = определяющих объем вскрытых запасов на месторождении.
Факторная группа F1 представляет собой совокупность геофизических данных, которые характеризуют интервал эффективной мощности закисляе-мого продуктивного горизонта и используются для корректировки величины рудных интервалов, включаемых в подсчет запасов технологического блока.
Факторная группа F2 содержит показатели и условия группировки технологических скважин блока, которые базируются на выявлении законов распределений метропроцента рудных интервалов в разрезе и по площади.
В факторную группу F3 входят показатели, которые используются для коррекции контуров технологического блока, проведенных по проекциям фильтров граничных скважин для дальнейшего расчета его площади.
Учет показателей данных трех групп факторов позволил реализовать процедуру пересчета запасов технологического блока на базе оценки эффективной мощности закисляемого продуктивного горизонта, площади по проекциям фильтров и группировок сближенных скважин (табл. 1). В качестве системы ограничений при решении задачи выбора варианта подсчета запасов выступают условия переинтерпретации геофизических данных морфологических элементов рудной залежи (мешки/крылья) и корректировка границ рудного интервала для сложноструктурных элементов рудной залежи [8].
Таблица 1
Вариант подсчета запасов технологического блока с учетом интервалов в эффективной мощности, площади по проекциям фильтров и группировок сближенных скважин
Параметры технологического блока Варианты подсчета запасов по годам
ti t2 По факторной модели на момент времени ^
Количество скважин в подсчете 71 71 71 (базовый) (67 сгруппированных)
Эффективная мощность закисляемого продуктивного горизонта (Мэ, м) 14,2 14,2 14
Средняя рудная мощность (m, м) 9,09 9,09 8,88
Среднее содержание урана в руде (с, %) 0,104 0,108 0,1002
Средняя продуктивность рудного тела (mU, кг/м2) 16,45 17,08 15,48
Площадь блока ^бл, тыс. м2) 35100 35100 33350
Объем запасов (Qз, т) 467 472 516
Очевидно, что при учете всех указанных выше факторных признаков и ограничений запасы блоков увеличиваются от последнего по времени учета ^ на 9,3 %. Представленный выше подсчет запасов по предлагаемой факторной
модели показал, что реальные запасы урана в недрах не соответствуют фактической отработке. При этом систематическая недооценка вскрытых запасов связана еще и с расчетом содержания урана в рудных интервалах, т.е. с принятым в расчет значением коэффициента радиоактивного равновесия (Крр).
В этой связи на следующем этапе исследования был проведен корреляционный анализ зависимости коэффициента радиоактивного равновесия от содержания радия (рис. 2) по различным морфологическим элементам залежи. Данный подход необходимо реализовать для теоретико-методологического и практического обоснования систематической неодооценки вскрытых запасов месторождения урана. Проведенные исследования позволили выявить значимые корреляционные зависимости коэффициента радиоактивного равновесия от средней массовой доли радия для месторождения урана с разделением по морфологическим элементам залежи и зависимости Крр от среднего значения мощности рудных интервалов для останцовой части залежи месторождения [9, 10].
Рис. 2. Зависимости Крр от средней массовой доли радия для месторождения урана с разделением по морфологическим элементам залежи
Вышеизложенные представления позволяют предполагать, что в условиях рассматриваемого месторождения уран будет иметь не столь высокую корреляционную связь с радием, концентрируясь в передовых частях прямых мешков и в обратных мешках. Именно в таких формах будет наблюдаться минимальный Крр при высоком содержании урана. И эта же гипотеза позволяет предполагать, что на месторождении мы имеем дело с маломощными вторичными прямыми мешками, формируемыми по мощным крыльям, и с обширными обратными мешками в зонах ослабленной динамики голоцено-вых подземных вод. В этой связи возникает необходимость корректировки границ рудных интервалов по эффективной мощности.
На основе вышесказанного подсчитаем запасы технологического блока по сформированной совокупности вариантов расчетов (табл. 2).
Вариант 1. Подсчет запасов технологического блока с учетом интервалов в эффективной мощности, площади по проекциям фильтров и группировок сближенных скважин (факторная модель Qз = F2).
Вариант 2. Пересчет рудных интервалов в соответствии с ограничением мощности и корректировками границ, а также подсчет запасов технологического блока с учетом интервалов в эффективной мощности, площади по проекциям фильтров и группировок сближенных скважин (факторная модель Qз = №, F2, F3).
Вариант 3. Пересчет рудных интервалов в соответствии с ограничением мощности крыльев и корректировками границ, а также подсчет запасов технологического блока с учетом интервалов в эффективной мощности, площади по проекциям фильтров (факторная модель Qз = F2, F3) с учетом переинтерпретации геофизических данных).
В этой связи в общем виде задачу выбора варианта учета различных факторных признаков для оценки запасов на месторождении можно сформулировать как многокритериальную. Разновидностью решения задачи выбора может выступать расчет соответствующих метрик. Так, в метрике В2 определяется расстояние от центра (идеальной точки, имеющей наилучшие значения по множеству оценочных критериев) до всех остальных векторов (табл. 3). Для вектора х}- расстояние определяется по формуле
вХР .
Проведенные расчеты показали, что лучшие значения по оценке запасов исходя из функции ценности и В2-метрики дает третий вариант.
Результаты и выводы
Таким образом, проведенные исследования позволили выявить значимые корреляционные зависимости коэффициента радиоактивного равновесия (Крр) от средней массовой доли радия с разделением по морфологическим элементам залежи (мешки/крылья/останцы).
При этом расчет запасов технологического блока рекомендовано проводить по сформированной совокупности вариантов, включающих подсчет запасов технологического блока с учетом рудных интервалов в эффективной мощности, площади по проекциям фильтров и группировок сближенных скважин; пересчет рудных интервалов - в соответствии с ограничением мощности крыльев и корректировками границ. Проведенные расчеты (решение задачи выбора вариантов расчета запасов технологического блока) показали, что лучшие значения по оценке запасов исходя из функции ценности и В2-метрики дает третий вариант, при этом общие изменения показателей незначительны (до 10 %) при тех же параметрах, что и в технологическом регламенте. Это еще раз свидетельствует о том, что основная проблема переоценки запасов месторождения заключается в обработке и анализе радиологических данных и в интерпретации на их основе значений Крр, а также объемных и качественных показателей запасов урана.
Таблица 2
Формирование исходного множества вариантов оценки запасов технологического блока
Варианты пересчета зашсов Критерии оценки вариантов (прирост запасов, -значимость критерия)
Критерий оценки рудных интервалов в эффективной мощности Критерий оценки группировок сближенных скважин Критерий оценки площади по проекциям фильтров Условие переинтерпретации геофизических данных и корректировки границ рудного интерна, Щ
Вариант 1 8 % (Лп = 0,57) <5% Ш = 0,43) X X
Вариант 2 8 % 6% 11 щ Шш 0.44) X
Вариант 3 | щ 1Ал 'С 11 6 Ц' 032 = в; 16) 11 II Ék = 0,29) ¡/•И ¡'.34)
Таблица 3
Сравнительный анализ вариантов расчета запасов по сформированной совокупности оценочных критериев
Параметры технологического блока Варианты подсчета запасов
1 2 3
Количество скважцкй 1 юд счете 71 71 71
Количество сгруппированных скважин M 67 групп нет
Эффективная мощность закисляемого продуктивного горизонта (Мэ, м) 14 14,6 14,2
Средняя рудная мощность (т, м) 8,88 9,41 9,09
Среднее содержание урана в руде (с ".-.) ftlW: О 1 )'•■'(> Cl 043
Средняя продуктивдасть руд 1 кто чс.тл (т--. кг. м") 15,48 15,78 16,45
Площадь блока ,. тыс. м2) 33350 35100 35100
Функция ценности.(объем запасов Щ^, т)) 516 554 577
Л2-метрика m i) R\3). = mm ЩЧШШ&АМ}
Библиографический список
1. Физико-химическая геотехнология : учебник для вузов / В. Ж. Аренс, О. М. Гридин, Е. В. Крейнин, В. П. Небера, М. И. Фазлуллин, А. С. Хрулев, Г. Х. Хчеян. - Москва : Горная книга, 2010. - 575 с.
2. Голик, В. И. История и перспективы выщелачивания урана / В. И. Голик, В. И. Култышев // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2011. -№ 7. - С. 138-143.
3. Голик, В. И. Геофизическое обеспечение технологий выщелачивания урана /
B. И. Голик, В. Б. Заалишвили, О. З. Габараев // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2014. - № 7. - C. 112-121.
4. Каримов, И. А. Разработка сложноструктурного уранового оруденения подземного выщелачивания / И. А. Каримов, К. Ж. Хакимов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2015. - № 9. - C. 67-69.
5. Верхотуров, А. Г. Интенсификация добычи урана при использовании комплекса обработки прифильтровых зон геотехнологических скважин / А. Г. Верхо-туров, А. А. Сабигатулин // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2019. - № 7. - С. 13-20. - DOI 10.25018/02361493-2019-07-0-13-20.
6. Джакупов, Д. А. Повышение эффективности добычи урана методом подземного скважинного выщелачивания / Д. А. Джакупов // Инновационное развитие горнодобывающей отрасли : Междунар. науч.-техн. конф. - Кривой Рог, 2016. -
C. 130-133.
7. Живов, В. Л. Уран: геология, добыча, экономика / В. Л. Живов, А. В. Бойцов, М. В. Шумилин. - Москва : Атомредметзолото, 2012. - 301 с.
8. Геотехнология урана : учеб. пособие / И. П. Поезжаев, К. Д. Полиновский, О. А. Горбатенко и др. ; под общ. ред. Ю. В. Демехова, Б. М. Ибраева. - Алматы. -2017. - 327 с.
9. Рогов, Е. И. Оптимизация подготовленных и готовых к выемке запасов на рудниках подземного скважинного выщелачивания урана / Е. И. Рогов, В. Г. Язиков, А. Е. Рогов // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2002. - № 4. - С. 149-150.
10. Сатыбалдиев, Б. С. Оценка эффективности использования фильтрационного выщелачивания для извлечения урана из урановой руды / Б. С. Сатыбалдиев, Б. М. Уралбеков, М. М. Буркитбаев // Вестник Казахского национального университета. - 2015. - № 3. - С. 23-27.
References
1. Arens V. Zh., Gridin O. M., Kreynin E. V., Nebera V. P., Fazlullin M. I., Khrulev A. S., Khcheyan G. Kh. Fiziko-khimicheskaya geotekhnologiya: uchebnik dlya vuzov [Physical and chemical geotechnology: textbook for universities]. Moscow: Gornaya kniga, 2010, 575 p. [In Russian]
2. Golik V. I., Kultyshev V. I. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' [Mining information and analytical bulletin]. 2011, no. 7, pp. 138-143. [In Russian]
3. Golik V. I., Zaalishvili V. B., Gabaraev O. Z. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' [Mining information and analytical bulletin]. 2014, no. 7, pp. 112-121. [In Russian]
4. Karimov I. A., Khakimov K. Zh. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' [Mining information and analytical bulletin]. 2015, no. 9, pp. 67-69. [In Russian]
5. Verkhoturov A. G., Sabigatulin A. A. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' [Mining information and analytical bulletin]. 2019, no. 7, pp. 13-20. DOI 10.25018/02361493-2019-07-0-13-20. [In Russian]
6. Dzhakupov D. A. Innovatsionnoe razvitie gornodobyvayushchey otrasli: Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. [Innovative development of the mining industry: International scientific and technical conference]. Krivoy Rog, 2016, pp. 130-133. [In Russian]
7. Zhivov V. L., Boytsov A. V., Shumilin M. V. Uran: geologiya, dobycha, ekonomika [Uranium: geology, mining, economics]. Moscow: Atomredmetzoloto, 2012, 301 p. [In Russian]
8. Poezzhaev I. P., Polinovskiy K. D., Gorbatenko O. A. et al. Geotekhnologiya urana: uchebnoe posobie [Uranium geotechnology: teaching aid]. Almaty. 2017, 327 p. [In Russian]
9. Rogov E. I., Yazikov V. G., Rogov A. E. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' [Mining information and analytical bulletin]. 2002, no. 4, pp. 149-150. [In Russian]
10. Satybaldiev B. S., Uralbekov B. M., Burkitbaev M. M. Vestnik Kazakhskogo natsion-al'nogo universiteta [Bulletin of Kazakh National University]. 2015, no. 3, pp. 23-27. [In Russian]
Подрезов Денис Рустамович соискатель, кафедра автоматизированных систем управления, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (Россия, г. Москва, Ленинский проспект, 4)
E-mail: dpodrezov81@rambler.ru
Podrezov Denis Rustamovich Applicant, sub-department of automated control systems, MISIS National University of Science and Technology (4 Leninsky avenue, Moscow, Russia)
Образец цитирования:
Подрезов, Д. Р. Анализ системных связей показателей функционирования технологического блока и решение задачи выбора вариантов подсчета запасов на основе геофизических данных / Д. Р. Подрезов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2020. -№ 2 (54). - С. 34-42. - DOI 10.21685/2072-3059-2020-2-4.
