CC BY
17
Рис. 1. Изменчивость содержания липарита по мощности рудных тел
.И Бессонов, 2004
УДК 622.1.013:553.043
А.А. Леонтьев, В.Г.
Едигарьев, И.И Бессонов
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОНДИЦИЙ РЕДКОМЕТАЛЛЬНЫХ РУДНЫХ ГОРИЗОНТОВ СО СЛОЖНЫМ НЕРАВНОМЕРНЫМ ОРУДЕНЕНИЕМ
Семинар № 13
Интервал опробования,м Пласт 3-14 ♦ Пласт 3-10
Сырьевые ресурсы тантала, ниобия, других редких металлов России сосредоточены в крупных месторождениях - Ло-возерском, Белозиминском (Иркутская область), Катугинском (Читинская область), Улуг-Танзекском (Тува), а также в Томторском (Якутия). Однако, перечисленные выше месторождения, за исключением освоенного Лово-зерского, расположены в труднодоступных, малоосвоенных регионах. Вовлечение этих ресурсов в эксплуатацию потребует крупных инвестиций и даже при наличии таковых, процесс освоения месторождений может занять несколько лет. В связи с этим, наиболее реальным производителем тантала, ниобия, редкоземельных металлов на ближайшую перспективу остается горно-обогатительный комплекс ОАО «ЛГОК» в Мурманской области (Лово-зерская горно-обогатительная компания).
Однако, в изменившейся экономической ситуации при сохранении существующих параметров кондиций, стоимости товарной продукции и уровня налогообложения добиться положительной прибыли на всех эксплуатируемых рудных горизонтах не представляется возможным. Так прибыль на 1 т балансовых запасов не достигает положительного значения для рудного горизонта, содержащего около 70 % запасов стратегического сырья рудника Ум-бозеро. Это в значительной мере связано с низкой чувствительностью принятой методики
оконтуривания рудных тел со сложным неравномерным оруденением к изменению величины бортового содержания лопарита, что не позволяет регулировать выемочную мощность пласта с целью создания условий для повышения рентабельной его отработки. Для улучшения положения необходимо усовершенствовать методический подход к обоснованию параметров кондиций для рудных горизонтов со сложным неравномерным оруденением с учетом изменчивости горно-геологических условий и параметров систем разработки.
Исследования проводились для условий рудника «Умбозеро» ОАО «ЛГОК», разрабатывающего пологопадающие рудные тела малой и средней мощности - рудные горизонты Ш-14 и Ш-10. Информацией, характеризующей изменчивость качества руды в недрах (здесь и далее под качеством понимается содержание полезного компонента в руде), являлись данные детальной и эксплуатационной разведки, осуществляемой с использованием метода рентгено-радиометри-ческого анализа (РРА) при бороздовом опробовании в подготовительных и нарезных выработках. Интервал опробования по всем эксплуатируемым рудным телам составлял 20 м, длина единичных секций бороздового опробования - 0.1 м. Значения содержаний лопарита в каждой секции получали при усреднении 5-сантиметровых проб, выделяемых в направлении от максимума оруденения вверх и вниз. Анализировались ряды по-
следовательных замеров по более чем 400 разведочным пересечениям в выработках горизонтов Ш-14 (свыше 40000 единичных проб) и III-10 (свыше 11000 проб).
Установлено, что основное внимание при решении задачи оконтуривания балансовых запасов должно быть уделено анализу характера распределения содержания полезного компонента в особенности на периферийных по мощности участках оруденения, поиску приемлемого критерия для разделения геологических совокупностей на самостоятельные совокупности - балансовую и забалансовую.
Как видно из рис. 1 для пласта Ш-14 изменчивость содержания лопарита по мощности рудного тела носит в основном закономерный характер убывания от центра оруденения к лежачему и висячему бокам. Изменение требований к качеству добываемой руды ведет лишь к корректировке выемочной мощности рудного тела. Для пласта Ш-10 характерно наличие нескольких максимумов содержания лопарита. Изменение в определенных пределах требований к качеству руды может вызвать разделение или слияние рудного тела и возможности при-
менения как валовой, так и селективной выемки. Естественно, что при определении контура запасов пласта Ш-10 необходимо учитывать эту особенность.
При оконтуривании рудного горизонта III-10 (и в ряде случаев Ш-14), существуют несколько вариантов проведения контура балансовых руд в лежачем боку в связи с колебаниями содержаний лопарита в секциях, как в меньшую, так и в большую сторону от бортового содержания. При таком распределении лопарита принятой методикой оконтуривания предусматривается выделение балансовой руды с содержанием лопарита в краевых секциях равным или больше бортового. Принадлежность прилегающих секций к балансовым рудам определяется на основании расчета. Если прилегающие секции пробы имеют содержание лопарита больше бортового, то они считаются балансовыми и контур рудного тела в этом случае уточняется. Мощность рудного тела в опробуемом сечении увеличивается при условии, если метропроцент не ниже минимально-установленного кондициями. Требования к параметрам действующих кондиций приведены в табл. 1.
Кроме того, параметры кондиций включают минимальное содержание лопарита в рудном пересечении (Смт = 1.85 %) и минимальную мощность пласта при подсчете запасов (ш„„н =3 м). При меньшей мощности, но более высоком содержании используется метропроцент - МС = 5.5. К забалансовым относят запасы в блоках с содержанием лопарита выше бортового, но ниже минимального содержания лопарита в рудном пересечении. При этом соблюдаются следующие условия:
-- подсчитанные в блоке минимальный метропроцент или минимально-промышлен-ное содержание лопарита в руде не могут быть ниже установленного кондициями;
- все рудные сечения, на которые опираются границы подсчет-ного блока, должны иметь содержание не ниже установленного минимального.
Мощность пласта, м
4,5
4
І 3,5 І
і 3 "ш 2,5 ! 2 ш 1,5 § 1 0,5 0
1 4,36
3,02 2,92
2,58 А А
2,02 1 82 1 83
"а- —О □-- - ь*
0,89 1,01 1,59
0,8
0,1
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Бортовое содержание, %
|— -П — Содержаниевруде,% —О— Содержание в породе,% - А Балансоваямощность, м
Таблица 1
Параметры кондиции для рудных горизонтов Умбозерского участка Ловозерского месторождения
Рудные горизонты Бортовое содержание Минимальный метропроцент
111-10 (временные кондиции на период ОПР) 1.5 2.15
111-10 (постоянные кондиции*) 1,25* 5,5*
111-14( постоянные кондиции) 1.0 1.42
*ТЭО постоянных кондиций (ГКЗ, протокол №2354 от 26.05.89)
Рассмотрим пример оконтуривания пласта Ш-10 в одном из разведочных пересечений с использованием существующей методики подсчета запасов. Цель примера - выяснить особенности изменения балансового содержания лопарита и контура рудного тела при различном бортовом содержании.
Как следует из рис. 2, 3 при невысоком значении бортового содержания за пределами контура балансовых запасов может оказаться вполне кондиционная руда, причем при увеличении бортового содержания от 0.35 % до 2.5 % параметры запасов в данном разведочном пересечении практически не меняются. Следовательно, существующий метод расчета параметров кондиций не позволяет корректировать выемочную мощность и повысить содержание в балансовой руде для данной пробы выше 1.83 %, что делает отработку запасов убыточной. Увеличить содержание лопарита в балансовых запасах возможно лишь при бортовом содержании 2.55 %, когда мощность скачкообразно падает до 0.1 м, т.е. до уровня ниже предельно-
Таким образом, данный пример иллюстрирует два основных недостатка применения существующей методики оконтуривания рудных тел по бортовому содержанию в условиях сложного неравномерного оруденения:
- низкая чувствительность методики в области малых бортовых содержаний (Сб = 1.0-1,8 %) и скачкообразное изменение балансовой мощности при незначительном увеличении Сб в области высоких бортовых содержаний;
- жесткая привязанность контура выделенного рудного тела к точке с содержанием лопарита,
I 2'50 <?
2,25
равным бортовому (Сб). Иными словами бортовое содержание лопарита изменяет балансовую мощность пласта лишь в точках пересечения значений с и Сб, что приводит к ошибке в определении местоположения контура и оставлении за его пределами кондиционных запасов.
Низкая чувствительность методики оконтуривания рудных тел со сложным неравномерным оруденением к изменению величины бортового содержания не позволяет обеспечить рациональную выемочную мощность и повысить рентабельность отработки значительной части месторождения. Для установления природных закономерностей неравномерного оруденения рудных горизонтов и оценки их влияния на параметры оконтуривания рудных тел исследовалась вся база данных радиометрического опробования стенок выработок, имеющаяся на руднике. Предварительно, единичные пробы координировались по мощности рудного горизонта относительно плоскости максимального оруденения. Это обеспечило сопоставимость результатов при оценке параметров изменчивости оруденения по различным пробам и выявлении особенностей распределения
°йу опр0о°5ованМ (от-0,65 до +2,70 м!' 0
Расстояниеот максимума орудеНения, м
00
375
350
325
300
9
2,75
2,00
75
50
25
00
-10
25
30
Таблица 2
Числовые характеристики распределения содержания лопарита
2 =
лопарита по мощности пластов.
Общий вид полученной координированной базы данных распределения содержания минерала по мощности для пласта III-10 приведен на рис. 3 (позиция 4).
Анализ поля точек распределения содержания лопарита по мощности показал отчетливую полимодальность исследуемой геологической совокупности, особенно заметную в лежачем боку залежи. Это свидетельствует о возможности существования отдельных, самостоятельных полей или зон распределения лопарита.
Для разделения общей генеральной совокупности проб на однородные выборки были проанализированы различные граничные значения содержания лопарита и интервалы секций опробования в рудных пересечениях.
В результате процедуры «фильтрации» данных всей совокупности опробования и последующего компьютерного оконтуривания рудных тел были получены усредненные графики распределения содержания лопарита по мощности.
Для пласта Ш-10 наиболее характерными представляются графики выборки проб, разграниченные по содержанию лопарита, равному 1.25 % в интервале расстояния 1.1^1.2 м от максимума оруденения (позиции 1, 2, 3 рис. 4), что свидетельствует о возможном разделении геологической совокупности по крайней мере на две однородные выборки.
Для подтверждения предположения о существовании в пределах опробованного участка пласта Ш-10 однородных групп распределения содержания лопарита по мощности рудного тела использовался аппарат статистической проверки геологических гипотез [1]. Усредненные распределения содержания полезного компонента в пробах проанализированы с помощью стандартных компьютерных программ с последовательной аппроксимацией нормальным, логнормальным и гамма распределениями. Сходимость оценивалась по критерию Пирсона, предпочтение отдано логнормальному распределению, при Таблица 3
Оценка однородности выборочных средних содержании лопарита
Характеристика Синт < 1.25% Синт > 1.25%
Среднее содержание, % 1,88 2,12
Стандартное отклонение, % 1,74 1,82
Коэффициент вариации, д. ед. 0,92 0,86
котором значение критерия составило Р(х2) = 0.94. Числовые характеристики логнормального распределения содержания лопарита приведены в табл. 2.
Для проверки гипотезы идентичности выборочных средних содержаний при соответствии распределения лопарита логнормальной модели использовался параметрический 7-критерий Родионова при доверительной вероятности - 0.95.
№ * / « + ^, / «2 + 2.65 (5,;, / « -1 + ^ , / «2 -1)
где 1%к, 1%У - логарифмы выборочных средних; Б21ёх, З2^ - выборочные оценки дисперсий; пь п2 - объемы выборок.
Проверка соответствия осуществлялась последовательно и текущее распределение сравнивалось с предыдущим. Непринятие гипотезы об однородности свидетельствует о возможной статистической границе. При этом граничное значение 2т для изучаемых выборок равно 1.65. Окончательные результаты оценки приведены в табл. 3.
Из табл. 3 следует, что гипотеза об идентичности средних содержаний лопарита для совокупностей проб, разграниченных по граничному содержанию Синт <1.25 % и
Синт>1.25 %, отвергается и в целом геологическая совокупность проб по пласту 3-10 может быть разделена на 2 однородные совокупности. Различие же совокупностей, разграниченных по содержанию Синт = 1.25 % и Синт > 1.25 %, а также Синт = 1.25 % и Синт < 1.25 % несущественно.
Для установления границ обособленных зон однородных совокупностей в пределах оп-
Выборочные распределения Расчетный Zэ Гипотеза Н0 о равенстве выборочных средних
Синт <1.25/ Синт >1.25 2,45 Средние не равны
Синт =1.25/ Синт >1.25 1,49 Средние равны
Синт <1.25/ Синт =1.25 0,27 Средние равны
11200 11300 11400 11500 11600 11700 11800
2.25
2.15
2.05 1.95 1.85 1.75 1.65 1.55 1.45 1.35
1.25
1.15
1.05 0.95 0.85 0.75
зона I
горная выработка
зона II
робованного участка пласта Ш-10 использовалась методика дифференциации объекта на зоны с характерными пределами изменения значений показателя Синт. В данном случае выделялись зоны с различным характером неравномерности оруденения, разграниченных по содержанию Синт <1.25 и Синт >1.25. Как следует из рис. 5, участок пласта Ш-10 разделяется на два однородных, с точки зрения закономерности изменчивости содержания лопарита, технологические зоны. При обосновании параметров кондиций и систем разработки каждую из этих зон следует рассматривать как обособленную и использовать дифференцированный подход к выбору эффективной горной технологии.
Принципиальное отличие выделенных зон заключается в том, что при существующем значении бортового содержания в первой из них рудный горизонт представлен двумя рудными телами. Балансовая мощность рудных тел при оконтуривании (а следовательно и содержание лопарита в балансовых запасах) может регулироваться параметром «бортовое со-
Рис. 5. Схема пространственного размещения технологических зон в пределах горизонта 111-10
держание». В зависимости от минимального промышленного содержания и возможностей геотехнологии выбирается селективный или валовый способ отработки рудных тел. Во второй зоне выделение двух рудных тел может быть лишь условным при высоких показателях бортового содержания (более 1.8 %) в связи с незначительной мощностью оконтуренных пластов. В этом случае балансовая мощность рудных тел при оконтуривании может регулироваться (по крайней мере, со стороны лежачего бока) величиной минимального промышленного содержания, а выемка руды осуществляется валовым способом. Возможен также вариант первоочередной отработки верхней зоны рудного горизонта и перевода нижней его части в категорию неактивных запасов. Естественно, что рациональные параметры кондиций для технологических зон, их значения и параметры геотехнологии должны выбираться дифференцированно на основе технико-
экономичес-ких обоснований с учетом действующих нормативных документов.
Таким образом, в результате исследований установлены закономерности природной изменчивости содержания лопарита по мощности и пространственная обособленность зон проявления этих закономерностей, позволяющие реализовать дифференцированный выбор параметров кондиций и расчет балансовых запасов рудных горизонтов со сложным неравномерным оруденением. Определены граничные значения содержания лопарита и интервал секций опробования, позволяющие выделить из генеральной совокупности единичных проб однородные выборки геологических данных. В
результате установления закономерностей, геолого-статистической оценки выборок и районирования рудного участка горизонта выделены два типа пространственно обособленных зон проявления этих закономерностей и определены методические подходы к обоснованию параметров кондиций и геотехнологии.
Выявленные закономерности в характере сложного неравномерного оруденения планируется использовать при обосновании методов оконтуривания балансовых запасов, определения параметров скорректированных кондиций и геотехнологии для редкометалльного месторождения с целью повышения рентабельности работы рудника.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Каждая А.Б., Гуськов О.И. Математические методы в геологии. М.: Недра, 1990. - 251 с.
— Коротко об авторах —
Леонтьев А.А. - кандидат технических наук, Едигарьев В.Г. - кандидат технических наук, Бессонов И.И. - доктор технических наук, ГОИ КНЦ РАН.
---------------------------------------------------------------------- НОВИНКИ
ИЗДАТЕЛЬСТВА МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
Куликова Е.В., Сарингулян Э.В. Высшая математика для горных вузов. Ч. 2. Дифференциальное и интегральное исчисления: Учебное пособие для вузов. — 291 с.: ил.
КВЫ 5-7418-0269-9 (в пер.)
Включает в себя следующие разделы: введение в математический анализ, дифференциальное и интегральное исчисления. Подробно изложены основные понятия, теоремы и методы решения типовых задач. Даны вопросы для самопроверки и задачи для самостоятельной работы. Приведены контрольные работы (30 вариантов).
Е.В. Куликова — канд. физ.-мат. наук, доц. кафедры Высшей математики Московского государственного горного университета. Э.В. Сарингулян — канд. техн. наук, доц. кафедры Высшей математики Московского государственного горного университета.
Для студентов горных специальностей направления подготовки дипломированных специалистов «Горное дело».
УДК 517
