CC BY
39
--© А.И. Косолапов, Д.Е. Малофссв,
Д.Г. Одасв, 2013
УДК 622.271.33
А.И. Косолапов, Д.Е. Малофеев, Д.Г. Одаев
КАЛЕНДАРНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ГОРНЫХ РАБОТ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ ГРУППЫ СБЛИЖЕННЫХ ЗОЛОТОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Изложен вариант снижения пиковых совокупных объемов вскрышных пород по группе карьеров, используя коэффициент неравномерности ведения горных работ и интенсивность расконсервации временно-нерабочего борта. Ключевые слова: группа карьеров, календарный план горных работ, интенсивность расконсервации временно-нерабочего борта.
Российская золотодобывающая отрасль, пройдя этап раздробленности и неразберихи 90-годов, прошла за последующее десятилетие фазу консолидации и создания крупных игроков рынка, и сейчас находится на стадии консолидации мелких и средних предприятий. На современном этапе золотодобывающей промышленности России наблюдается положительная динамика наращивания сырьевой базы и инвестиций в производство, а также увеличения объемов продукции. За период 2006—2011 гг. прирост объемов добычи золота в России составил 23 % и превзошел общемировую тенденцию — 13% (табл. 1). При этом структура компаний занятых золотодобычей в стране претерпела значительные изменения, отмечена как вертикальная, так и горизонтальная диверсификация бизнеса. В период 2000-2011 гг. из большого количества мелких артелей, в основном занятых россыпной добычей золота сформировались и увеличили свое присутствие на рынке восемь крупных компаний (табл. 2). Данные компании в настоящее время добывают более половины годового объема золота в стране, сгенерировав потенциальную ресурсную базу и производственные активы преимущественно в двух-трех регионах России. Например, основной производственной базой компании ОАО «Полюс Золото» является Красноярский край, на территории которого в 2011 г. добыто 82 % золота. В 2011 году ЗАО «ГК «Петропавловск» 67 % продукции произвела на территории Амурской области.
Как правило, компании ведут разработку одновременно нескольких рядом расположенных месторождений. При этом суммативно, сформированные крупные горно-обогатительные комплексы в большинстве случаев не имеют сбалансированной по трудовым, материальным и энергетическим ресурсам структуры. Поэтому, с учетом объективно имеющего место дефицита в требуемых ресурсах, задача по изысканию технических решений и системной увязке горных работ по группе сближенных карьеров становится весьма актуальной.
При этом, выравнивание объемов вскрышных работ по годам на весь период эксплуатации группы карьеров является одной из наиболее важнейших целей горно-обогатительных предприятий, которая достигается решением задачи с позиции системного подхода. Полагая под системой карьеров их совокуп-
ность в виде элементов (собственно карьеров, этапов горных работ в карьерах и пр.), вступающих между собой в связи и взаимоотношения, и образующих единое целое, значение свойства которого не равно (всегда выше), чем сумма свойств элементов [1].
Объем горной массы, вынимаемой за весь период разработки для карьера, работающего в группе, определяется по формуле:
= V 7 + У2* + ..V - (1
1=1
где У* - объем горной массы, вынимаемый в 1-й год в ]-ом карьере, млн.м3; 1 -
время работы карьера, лет.
В свою очередь объем горной массы по всей группе карьеров в расчетный год рассчитывается по формуле:
у. (2)
*=1
Для любого карьера можно выделить четыре стадии, характеризуемые, выполняемыми объемами горных работ (горной массы): первая - строительство карьера; вторая - выход на проектную мощность;
третья - работа карьера на проектной мощности (максимальные объемы выемки горной массы);
четвертая - «затухание» горных работ.
Причем, каждая стадия характеризуется распределением объемов горных работ. Для оценки изменения объемов горной массы во времени предложено использовать коэффициент неравномерности горных работ, который предложено рассчитать по формуле
Кнгр = К, (3)
Кср
где Кэ - эксплуатационный коэффициент вскрыши, м3/т; Кср. - средний коэффициент вскрыши, м3/т.
Для анализа распределения объемов горных работ по стадиям рассмотрим календарные планы отработки двух характерных золоторудных месторождений (табл. 3 и 4).
Результаты анализа показывают следующий характер изменения Кнгр по
стадиям:
- на первой стадии Кнгр > 2; ;
- на второй стадии Кнгр = 1 ^ 1,15;
- на третьей стадии вынимается основной объем вскрышных пород (до 6070 % от всего объема по месторождению) и добывается 50-60 % руды, Кнгр = 1,2-1,4..
- на четвертой стадии происходит резкое снижение объемов выемки вскрышных пород и уменьшение объемов добычи руды, Кнгр < 1.
Таким образом, если разрабатывать одновременно несколько сближенных месторождений, находящихся на различных стадиях разработки, то можно более
Таблица 1
Ведущие мировые страны-производители золота, т
2006 2007 2008 2009 2010 2011 место/ \тонн 2011 2010 2009 2008 2007 2006
3 1 1 1 1 1 Китай 369 351 324 288 280 247
2 3 4 2 2 2 Австралия 259 261 224 211 245 247
4 4 2 4 3 3 США 233 229 221 234 239 252
6 6 5 5 5 4 Россия 214 203 205 183 169 173
1 2 3 3 4 5 ЮАР 198 203 220 232 270 296
5 5 6 6 6 6 Перу 178 185 182 175 170 202
7 7 8 7 7 7 Индонезия 115 140 160 93 147 116
8 8 7 8 8 8 Канада 108 91 95 94 101 104
10 9 9 9 9 9 Гана 91 81 92 83 75 70
14 13 10 10 Мексика 85 79 62 51
9 10 10 10 11 11 Узбекистан 71 71 73 77 75 75
11 11 11 11 12 12 Папуа-Новая Гвинея 67 70 71 67 61 60
ВСЕГО в мире: 2812 2709 2584 2409 2473 2486
Таблица 2
Ведущие российские производители золота, кг
Производитель 2006 2007 2008 2009 2010 2011
ОАО "Полюс Золото" 37548 37760 38262 38031 39748 42848
ЗАО "ГК "Петропавловск" 7421 8405 12240 14835 13924 21247
Kinross Gold Corp 1212 1942 11575 25591 19910 16061
ОАО "Полиметалл" 7828 7273 8907 9298 11072 10969
Nord Gold 2022 2355 5997 9813 9297 10599
Highland Gold Mining 5026 4623 5120 5145 6230 5739
ОАО "Южуралзолото" 3897 4976 5243 5263 4804 5143
ОАО "Высочайший" 2634 3197 4144 3484 3760 4444
ВСЕГО: 67588 70531 91488 111460 108745 117050
Доля ведущих производителей от обшей добычи по стране: 39% 42% 50% 54% 54% 55%
Таблица 3
Календарный план разработки первого золоторудного месторождения
Показатель Ел.изм. Голы эксплуатации, стадии развития горных работ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 стадия 2 стадия 3 стадия
Горная масса млн.м3 2.0 5.0 10.0 12.0 15.0 18.0 18.0 18.0 18.0 18.0
Товарная руда млн.т 0.2 0.5 3.5 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
Вскрыша млн.м3 1.9 4.8 8.7 9.8 12.8 15.8 15.8 15.8 15.8 15.8
Коэффициент вскрыши м3/т 9.64 9.64 2.49 1.64 2.14 2.64 2.64 2.64 2.64 2.64
Коэффициент неравномерности ведения горных работ 4.47 4.47 1.16 0.76 0.99 1.22 1.22 1.22 1.22 1.22
Показатель Ел.изм. Голы эксплуатации, сталии развития горных работ Итого
11 12 13 14 15 16 17 18 19
3 стадия 4 стадия
Горная масса млн.м3 18.0 18.0 18.0 18.0 14.0 13.0 5.0 4.0 1.1 243.0
Товарная руда млн.т 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 5.4 96.6
Вскрыша млн.м3 15.8 15.8 15.8 15.8 11.8 10.9 2.9 1.9 0.2 208.3
Коэффициент вскрыши м3/т 2.64 2.64 2.64 2.64 1.97 1.81 0.48 0.31 0.07 2.16
Коэффициент неравномерности ведения горных работ 1.22 1.22 1.22 1.22 0.92 0.84 0.22 0.14 0.03
Таблица 4
Календарный план разработки второго золоторудного месторождения
Показатель Ел.изм. Голы эксплуатации, сталии развития горных работ
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 7 | 8 | 9 | 10
2 стадия 3 стадия
Горная масса млн.м3 7.5 8.0 8.0 8.0 12.0 15.0 22.0 22.0 22.0 22.0
Товарная руда млн.т 2.5 2.5 2.5 2.5 3.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
Вскрыша млн.м3 6.7 7.2 7.2 7.2 11.0 13.4 20.4 20.4 20.4 20.4
Коэффициент вскрыши м3/т 2.69 2.89 2.89 2.89 3.69 2.69 4.09 4.09 4.09 4.09
Коэффициент неравномерности ведения горных работ 0.83 0.89 0.89 0.89 1.14 0.83 1.26 1.26 1.26 1.26
Показатель Ел.изм. Голы эксплуатации, сталии развития горных работ Итого
11 | 12 | 13 | 14 | 15 16 | 17 | 18 | 19 | 20
3 стадия 4 стадия
Горная масса млн.м3 22.0 22.0 22.0 22.0 22.0 15.0 15.0 8.0 4.3 1.6 300.4
Товарная руда млн.т 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 4.5 4.5 2.4 843.8
Вскрыша млн.м3 20.4 20.4 20.4 20.4 20.4 13.4 13.4 6.6 2.9 0.8 274.0
Коэффициент вскрыши м3/т 4.09 4.09 4.09 4.09 4.09 2.69 2.69 1.46 0.64 0.36 3.25
Коэффициент неравномерности ведения горных работ 1.26 1.26 1.26 1.26 1.26 0.83 0.83 0.45 0.20 0.11
Горная масса, млн.и1
1.40
■ 1.00
■ 0.60
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
•^■Горная масса при. СКП 44.0 52.0 56.0 56.0 55.0 54.0 48.0 44.0 42.5 40.0 36.0 28.5 24.5 22 1 20.0 14.0 10.0 10.0 8.0 5.5
Горная масса при ЕКП 39.0 49.0 49.0 49.0 48.0 49.0 43.0 46.0 44.5 42.0 38.0 30.5 26.5 24.1 20.0 20.0 20.0 14.0 8.0 5.5
—Кнгр при СКП 1.09 ш 1.31 1.41 1.42 1.36 1.10 1.00 0.96 0.89 0.87 0.72 0.60 0.77 128 0.85 0.56 0.56 0.42 0.24
Кнгр при ЕКП 0.95 1.06 1.13 1.21 1.22 122 1.10 1.05 1.01 0.95 0.92 0.78 0.66 0.85 128 1.28 1.28 0.85 0.42 0.24
0.80 Кнгр
Временная динамика показателей выемки горной массы (Кигр при СКП и ЕКП)
равномерно распределять суммарные объемы вскрыши во времени. С учетом этого, годовой объем вскрышных работ для группы карьеров определяется по формуле:
V* = ЦарКК (4)
где Арj - производственная мощность ]-ого карьера для расчетного года, млн т; Кр - средний коэффициент вскрыши Ього карьера, м3/т; Кнгр1 - коэффициент
неравномерности горных работ для ]-ого карьера на соответствующей стадии разработки карьера.
Следовательно, для управления объемами вскрышных работ карьеров, работающих в группе, необходимо дополнительно установить порядок их ввода в эксплуатацию, обеспечивая необходимую стадийность.
Для иллюстрации возможности использования данного принципа разработаны сводные календарные планы ведения горных работ для трех карьеров, работающих в составе одного горно-обогатительного комбината (рис.).
- первый, без управления объемами вскрышных работ (СКП);
- второй, разработанный по предлагаемой методике (ЕКП).
За счет применения системного подхода и увязки группы карьеров в единый календарный план достигается уменьшение вскрышных работ в начале разработки и их выравнивание в течение всего времени отработки группы месторождений.
Экономический эффект от реализации предлагаемого подхода к проектированию горных работ очевиден. В рассматриваемом примере его величина составляет более 5 млрд рублей.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. БлаубергИ.В., ЮдинВ.Г. Становление и сущность системного подхода. М.,1973
2. АрсентьевА.И. Горные работы в карьерах (основы теории). - СПб., 2006.
3. Анистратов Ю.И., Анистратов К.Ю., Щадов М.И. Справочник по открытым горным работам: - М.: НТЦ «ГОРНОЕ ДЕЛО», 2010. 700 с., 453 илл.
4. Полищук А.К., Полищук Г.К., Михайлов А.М. Разработка месторождений группой карьеров в системе комбината. - М.: Недра, 1975. - 200 с.
5. Баженов М.В., Холодняков Г.А., Фомин С.И. Обоснование целесообразности разработки месторождений группой карьеров, 1995.
6. Капутин Ю.Е. Горные компьютерные технологии и геостатистика. - СПб.: Недра, 2002. -424 с.: ил.
7. Вестник золотопромышленника, АЭИ «Прайм» 2005-2012. ШИН
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Косолапов Александр Иннокентьевич — доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой, действительный член академии горных наук, член-корреспондент САН ВШ, kosolapov1953@mail.ru,
Малофеев Дмитрий Евгеньевич — кандидат технических наук, доцент, главный инженер, MalofeevDE@polyusgold.com,
Одаев Денис Геннадьевич — аспирант СФУ, начальник горно-геологического отдела,
OdaevDG@PolyusGold.ru,
ООО «Полюс Проект».
