CC BY
45
------------------------------- © В.Р. Ларионов, Ф.М. Федоров,
А.И. Матвеев, 2011
В.Р. Ларионов, Ф.М. Федоров, А.И. Матвеев
К ВОПРОСУ О ПРИНЦИПАХ ОСВОЕНИЯ НЕПРОМЫШЛЕННЫХ МЕЛКИХ ПО ЗАПАСАМ РОССЫПНЫХ, РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И РУДОПРОЯВЛЕНИЙ ЗОЛОТА В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА
Определены специфические современные методы и подходы освоения мелких месторождений на основе общих типов, принципов и критериев разделения по содержанию полезного компонента, дробимости горных пород, применению различной горной техники, раскрытия минеральных фаз по мере дробления в условиях Севера.
Ключевые слова: добыча полезных ископаемых, непромышленные месторождения, условия Севера.
Одним из основных резервов увеличения объемов добычи полезных ископаемых в условиях Севера является надежное решение проблемы освоения непромышленных мелких по запасам рудных, россыпных месторождений и рудопроявлений минерального сырья. В месторождениях промышленных полезных ископаемых в отличие от непромышленных, количество и качество полезных компонентов должно быть достаточным для промышленной разработки. Их минимальное количество, а также наиболее низкое качество, при котором возможна эксплуатация, называются промышленными кондициями. Другие скопления, которые разрабатываются лишь при изменившихся технико-экономических условиях, относятся к месторождениям непромышленным. Эти месторождения отличаются от рудопроявлений, которые в свою очередь характеризуются в виде небольшого природного скопления (гнезды, жилы, скарны) и почти по качеству отвечают кондиционным требованиям. Непромышленные месторождения по размерам запасов могут быть крупными, средними и мелкими (по-нашему менее 1 т) [1]. Рудопроявление встречается в виде небольших природных скоплений минерального вещества, которое почти удовлетворяет по качеству кондиционным требованиям, но в количественном отношении запасов не может считаться предметом разработки в данных экономических условиях [1]. Данное утверждение подтверждается результатами геологоразведочных изысканий в ре-
гионе Республики Саха (Якутия) РФ, где в настоящее время известны порядка 2500 объектов с запасами менее 1 т [2]. Запасы полезных ископаемых определяются их количеством в недрах и обычно подсчитываются в тоннах, килограммах (золото), каратах (алмазы) и м3 (строительные материалы). Они подсчитываются по месторождению в целом и раздельно по каждому подсчетному блоку, участку и рудному телу [2]. В мировой практике на каждое открытое крупное месторождение приходится порядка 7-10 средних и до 50-100 мелких объектов [2].
Состояние золотодобывающей промышленности на Севере, как и во всех регионах России, характеризовался наиболее продолжительным среди регионов России спадом объемов добычи. Это связано с продолжающимися ухудшениями финансовоэкономических состояний добывающих предприятий всех форм собственности. К числу основных причин нерентабельности в Республике Саха (Якутия) следует отнести истощение минеральносырьевой базы россыпей и недостаточная доля добычи золота из рудных месторождений.
В настоящее время из-за ограниченных капиталовложений и сокращения объемов геологоразведочных и изыскательских работ, происходит недостаточное пополнение балансовых запасов, не приращиваются новые активные запасы рудных и россыпных месторождений. Добывающие предприятия для обеспечения конкурентоспособности своей продукции чаще всего интенсивно разрабатывают наиболее богатые участки. В условиях рынка на Севере наиболее действенным сдерживающим фактором являются организационно-технические проблемы, связанные с отдаленностью и труднодоступностью разрабатываемых месторождений, отсутствием энергетических комплексов, средств связи, и другие, связанные с тяжелыми природно-климати-ческими условиями.
К числу сдерживающих факторов, также можно отнести, как описано автором [2], отсутствие соответствующей организации всего комплекса отрасли в регионе вплоть до подготовки технического персонала, учета формы, объемов кредитования и порядка их освоения. На государственном уровне требуется масштабное решение, нацеливающее и поддерживающее старательские артели занять определенную нишу в золотодобывающей промышленности
для широкой и интенсивной разработки непромышленных мелких месторождений.
Учитывая перспективность такого подхода в России к проблеме освоения мелких по содержанию месторождений золота, в последние годы стали уделять определенное внимание по отдельным вопросам этой проблемы [2, 3, 4, 5]. В работе [3] справедливо отмечает отсутствие обобщающей научно-мето-дической базы, как серьезное препятствие на пути широкомасштабного освоения мелких коренных месторождений и разработки концепции вовлечения в хозяйственный оборот запасов мелких месторождений.
Своевременная разработка такой концепции в условиях Севера требует включать совокупность методических подходов и организационных принципов освоения запасов мелких месторождений с учетом экстремальных природно-климатических особенностей региона. На их основе с участием высококвалифицированных специалистов: геологов, горняков, обогатителей, экологов, экономистов, финансистов и производственников должны быть разработаны практические пособия для недропользователей. Такая исходная концептуальная схема, модель постановки проблем с методами исследования и методический подход будут способствовать выбору правильных путей решения данной проблемы для интенсивного развития объемов разработки непромышленных мелких по запасам россыпных и рудных месторождений в условиях Севера. Они в отличие от рудопроявлений могут разрабатываться лишь при изменившихся технико-экономических условиях [1] с применением только совершенной технологии из-за их низкого качества.
Для успешного выполнения этих работ следует исходить из следующих положений:
- всякое мелкое месторождение из-за своей природной неоднородности следует рассматривать, как сложное. Действительно концентрационная неоднородность химических элементов в недрах рассматривается в нескольких уровнях: планетарная, региональная, рудных узлов и месторождений, рудных тел, включая их малых обособленных частей (линзы, гнезда, столбы, ленты, карманы и т.п.), минеральные агрегаты и отдельные минералы. На севере они имеют свои особенности, обусловленные распространением плотиков на эрозионно-денудационной поверхности под действием ледников, которые определяют интенсивность денудации. Автор [6] рассматривал многообразие и слож-
ность россыпей Севера, исходя из 4 условий концентрации и 7 условий рассеяния (разубоживания);
- каждое мелкое месторождение, как сложное месторождение, следует разделить на разнокачественные участки по критериям разделения с целью раздельной их отработки в зависимости от их условий образования. При этом раздельная разработка и селективная выемка не должны допускать необоснованность потери полезных ископаемых с параллельным исключением других нарушений использования недр. Они должны включать все возможные прогрессивные мероприятия, способствующие кратное повышение производительности труда и снижение удельных затрат при соответствующем совершенствовании техники и технологии добычи, рудоподготовки и обогащения полезных ископаемых;
- применяются специальные передвижные мобильные модульные комплексы для переработки именно данного разнокачественного участка (включая разведку, горные работы и заканчивая обогатительными процессами) с целью максимального сокращения транспортных расходов, издержки расходов на усреднительные процессы, капитальное строительство, другие капитальные вложения и т.д.;
- критерии разделения разрабатываются таким образом, чтобы каждый участок различается своими характерными особенностями, которые требуют применения специальных для этого случая модулей с определенными схемами разработки, обогащения и извлечения полезных компонентов.
Для повышения эффективности обогащения и степени извлечения в свою очередь, следует учитывать необходимость следующих критериев разделения:
а) критерий разделения по содержанию полезного компонента [5, 7, 8];
б) критерий разделения по физико-механическим и физикохимическим свойствам горных пород [5, 8];
в) за критерии разделения по дробимости горных пород с учетом принципиальных закономерностей раскрытия минеральных фаз по мере дробления могут служить шесть технологических классов крупности, выделенных автором работы [9, 11];
г) критерий разделения по применению различной горной техники для добычи, увязанный с последующей технологией обогащения.
На основе вышеперечисленных общих типов, принципов и критериев разделения в условиях Севера при освоении мелких месторождений целесообразно учитывать следующие специфические современные методы и подходы:
- метод сухого обогащения, преимущественно в зимних условиях или методы максимального сокращения (минимального использования) водных ресурсов с целью круглогодичной переработки минерального сырья в условиях Севера;
- разработка мобильных модульных комплексов ориентированных для разведки, разработки и попутной добычи полезных ископаемых. При этом технология разработки, обогащения и извлечения полезных компонентов должна учитывать раздельной и селективной переработки разных качественных сложных непромышленных мелких рудных и россыпных месторождений в труднодоступных отдаленных регионах Севера, в крайне сложных по горногеологических условиях их залегания. Отдаленные регионы Севера характеризуются отсутствием энергетических комплексов, средств связи, транспортных схем, удаленность водных ресурсов и других.
В условиях Севера при соответствующей целенаправленной подготовке кадров для разведки с попутной добычей создается наиболее лучшие условия организации вахтового метода с привлечением местного населения.
Для этой цели ИГДС им. Н.В. Черского СО РАН совместно с ОАО «ПО “Усольмаш”» разработали и изготовили опытный пионерный вариант отечественной модульной передвижной рудообогатительной установки (МПРОУ) производительностью от 8 (за 1 промсезон) до 15,6 тыс. т (включая эксплуатацию в зимних условиях), которая проходит опытно-промыш-ленные испытания на золотодобывающих предприятиях Севера [5]. Данный горнообогатительный комплекс предназначен выполнять следующие виды работ:
- участие в геологоразведочных работах, вплоть до эксплуатационной разведки;
- ведение всех циклов горнодобычных работ;
- первичная переработка руды;
- обогащение первичных концентратов;
- доводка широкого класса первичных коллективных концентратов с подбором специальных модулей для эффективного извлечения лигатурного золота.
Благодаря разработке и созданию новых типов дробилок (РИД2-100 и ДКД-З00), измельчителя (ЦМВУ-800) и аппарата пневматической сепарации (ПОС-2000) данная установка способна провести разработку и обогащение полезных ископаемых на Севере в зимних условиях с исключением технологической воды с эффективным использованием методов сухого обогащения способом пневмосепарации [2].
Реальные затраты на приобретение данной установки с расходами на транспортировку окупятся эквивалентной стоимостью 5-7 кг добытого золота, т.е. сельские старательские артели с полученными кредитами способны расплатиться в течение 2-3 лет, а в случае успешной организации зимней эксплуатации (добычи), срок окупаемости может сократиться в разы.
В работе [9, 10] описывается научное обеспечение рациональной раздельной разработки и селективной выемки зон концентрации полезных компонентов с учетом природной неоднородности (кластерной организации) рудного вещества на отработанном участке столба 1 месторождения Бадран. Бадранское рудное поле является наиболее ярко выраженным объектом для обширной Верх-не-Индигирской провинции. Основным объектом месторождения является зона надвиговая. Мощность кварцевых жил изменяется от 0,2 до 1,5 м, достигая в раздувах 2,5-6,5 м, протяженностью 30-150 м, редко 200-250 м. Содержание золота в зоне изменяется от единиц до сотен граммов на 1 т и их распределение на разработанном участке горных работ крайне неравномерное и с разной контрастностью.
При подземной раздельной разработке рудных месторождений Якутии могут быть применены традиционные системы разработки с магазинированием руды блоками, сплошные, подэтажных штреков (ортов), камерно-столбовые и наиболее эффективно разработанные в ИГДС СО РАН нетрадиционные ресурсосберегающие -блоками увеличенной длины без оставления целиков, технологии с льдопородной закладкой, с применением защитных экранов, с адаптацией разработанных технологических схем добычи руды к выемке залежей с кластерной организацией рудного вещества [10, 11].
Для горного производства при разработке любых месторождений перспективно учесть разнотипность руд, характеризуемую различием минералогических составов, структурой и форм связи
с другими компонентами вмещающих пород, а также разнородность типов руд, определяемыми промышленной ценностью или содержанием в ней полезного комп-нента. Эти параметры позволяют создать основу для выбора технологии ведения горных работ рудных и россыпных месторождений. Наиболее чувствительный экономический эффект может быть обеспечен при своевременном (на стадии проектирования) обосновании целесообразности примене-ния раздельной добычи и переработки руд по их типам и сортам. В условиях Севера для разработки непромышленных месторождений с малым количеством запаса полезных компонентов применение новой техники на базе МПРОУ (заводского изготовления) и эффективной эксплуатации зимней технологии сухого обогащения следует предусматривать следующее:
- с учетом накопившихся проблем, в том числе и экологических, усовершенствовать и провести все мероприятия, приведенные в новой концепции [9] развития технологии подземной добычи минерального сырья применительно к условиям Севера;
- приоритетное освоение непромышленных золоторудных, россыпных месторождений с мелким запасом золота на Севере особенно актуально в условиях строгого дефицита финансовых ресурсов. Данная категория месторождений на базе МПРОУ, создает благоприятные условия для широкого участия компактных малых предприятий Якутии;
- исходя из степени разведанности и горно-геологи-ческих условий непромышленных малых месторождений, наиболее приемлемой формой их освоения является совмещение разведки с попутной добычей, способствующей разнонаправленную связь, начиная от всех организационных мероприятий подготовки кадров, создания бизнес-планов до процессов доразвед-ки, эксплуатационной разведки, рудоподготовки, выбора единой технологии разведки и разработки.
-------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Геологический словарь. Т. Т. I и II. - М.: Недра, 1973. - 488, 456 с., Горная энциклопедия. Т.3. - М.: Советская энциклопедия, 1987. - С. 306.
2. Матвеев А.И, Григорьев А.Н., Филиппов В.И., Гладышев АМ. Предварительные технологические испытания нового оборудования модульной рудообогатительной установки //Обогащение руд. - 2003. - №5. - С. 40-44.
3. Витковский А.В. К вопросу о проблеме освоение запасов мелких рудных месторождений малыми предприятиями //Горная промышленность. - 1997. - №3. - С. 37-39.
4. Матвеев А.И. Технологии сухого обогащения руд малых коренных месторождений и рудопроявлений золота на основе модульных передвижных установок. [Текст]: дис. ... докт. техн. наук: 25.00.13: Защищена 24.03.04: утв. 11.06.04 /Матвеев Андрей Иннокентьевич. - М., 2004. - 310 с.
5. Матвеев А.И., Федоров Ф.М., Ларионов В.Р. Раздельная разработка месторождений минерального сырья с использованием передвижных модульных обогатительных установок. - Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2002. - 354 с.
6. Избеков Э.Д. Система коренной источник - россыпь. - Якутск: Изд-во ЯНЦ, 1995. - С. 118-140.
7. Федоров Ф.М., Матвеев А.И., Ларионов В.Р. О критериях раздельной разработки различных участков месторождений //Обогащение руд. - 2002. - №3. - С. 24-26.
8. Ларионов В.Р., Федоров Ф.М., Матвеев А.И. Экспериментальное исследование критерия раздельного обогащения при промывке песков с различным содержанием полезного компонента //Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья: Труды Междунар. совещания (г. Чита, 16-19 сент. 2002 г.) Ч.3. - Москва-Чита, 2002.- С. 75-78. (Плаксинские чтения).
9. Козин В.З., Цыпин Е. Ф., Чуянов Г.Г. и др. Новые теоретические решения и развитие технологии и техники обогащения полезных ископаемых //Изв. Вузов. Горный журнал. - 2002. - №3. - С. 116-130.
10. Необутов Г.П., Маликов Е.Ф. Современное состояние и тенденции развития подземной добычи руды //Наука и образование. - 2004. - №2. - С. 5-8.
11. Петров А.Н., Необутов Г.П., Зубков В.П. Пути совершенствования подзем-
ной разработки рудных месторождений Якутии //Научные практические аспекты добычи цветных и благородных металлов: Докл. Междунар. совещ. - Хабаровск, 2000. -Том I,- С. 11-17. ЕШ '
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------
Ларионов В.Р. - кандидат химических наук, старший научный сотрудник, Институт горного дела Севера СО РАН,
Федоров Ф.М. - доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, Научно-исследовательский институт математики им. А.И. узьмина при ЯГУ, Матвеев А.И. - кандидат технических наук, заведующий лабораторией, старший научный сотрудник, Институт горного дела Севера СО РАН.
