О влиянии интенсивности геотехнологической подготовки и степени использования дополнительных ресурсов недр на эффективность освоения гипергенных месторождений Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

В.И. Брагин, 2004

УДК 553.4 В.И. Брагин

О ВЛИЯНИИ ИНТЕНСИВНОСТИ

ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ И СТЕПЕНИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ НЕДР НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОСВОЕНИЯГИПЕРГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ*

Семинар №13

настоящее время рост потребности в минеральном сырье, снижение качества добываемых полезных ископаемых, ухудшение горнотехнических условий разработки компенсируются, главным образом, за счет увеличения объемов извлекаемых и перерабатываемых горных пород и совершенствования соответствующих технологических процессов. Перспективы такого экстенсивного развития комплекса технологий, связанного с преобразованием недр, ограничены. В ближайшем будущем существенное повышение эффективности процессов добычи и переработки минерального сырья маловероятно, так как в мировой практике затраты по различным технологическим процессам стабилизировались и длительное время находятся на относительно низком уровне [1].

Значительные резервы повышения эффективности освоения недр связаны со структурными преобразованиями комплекса технологий добычи и переработки минерального сырья и новыми (ресурсовоспроизводящими) функциями горных технологий. В настоящее время вопросы преобразования минеральных ресурсов недр рассматриваются не только в техногенном, но и в природном аспектах. Такой подход позволил сформулировать новое научное направление - геотехнологическая подготовка месторождений - развитие которого обеспечивается совместными усилиями ученых ОНЗ РАН, изучением как природных, так и техногенных процессов и явлений, происходящих в недрах Земли [2].

Еще в донаучной стадии развития горной технологии были реализованы, на основе мно-

говекового опыта, некоторые способы геотех-нологической подготовки гипергенных месторождений. Характерной их чертой является явная реализация принципа геотехнологического продолжения рудообразования, которая в случае гипергенных месторождений чаще всего представляет собой искусственное инициирование аллювиального процесса. В целом рассмотрение истории развития горного дела применительно к приповерхностным месторождениям показывает, что технологии, основанные на геотехнологическом продолжении рудообразования, естественным образом возникали, в условиях избытка дополнительных ресурсов, как разрешение противоречия между требованием высокой производительности по горной массе (низкое качество руд) и недостатком возможностей ее обработки (дефицит рабочей силы, капитала, механической энергии и пр.). Кроме того, технологии, использующие природные механизмы преобразования и движения рудного вещества, реализовывались в условиях, когда техногенез, направленно или спонтанно, активизировал гомеостатические механизмы геологической среды, не разрушая их полностью. Именно такая ситуация имеет место, например, при техногенном преобразовании сульфидных хвостохранилищ, отвалов забалансовых руд и колчеданных залежей. Эти особенности реализации геотехнологической подготовки месторождений (далее ГПМ) указывают на тесную связь ее эффективности с характером использования дополнительных ресурсов недр в условиях мягкого воздействия на геологическую среду.

*Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 02-05-64372)

Ез “

Рис. 1. Кривые минимально допустимой интенсивности геотехнологической подготовки при различных ставках дисконтирования ц- относительная извлекаемая ценность первичной руды (извлекаемая ценность, нормированная на себестоимость вскрыши)

Рис. 2. Влияние ставки дисконтирования и срока

Ставка дисконтирования, %

отработки месторождения открытым способом на критическую длительность ГПМ

Предварительная сравнительная оценка схем ГПМ показала, что отдаление момента получения дохода, в результате введения подготовки, является основным и весьма значительным отрицательным фактором для любых схем геотехнологической подготовки месторождений. В этой связи можно ожидать существенного влияния на эффективность освоения месторождений также длительности или интенсивности ГПМ. Для установления влияния указанных параметров была проведена сравнительная экономическая оценка вариантов освоения месторождений при различной интенсивности подготовки и степени использования дополнительных ресурсов недр, традиционно не используемых в открытой или физико-химической геотехнологии.

Для схем ГПМ на гидрохимическом процессе установлено, что интенсивность подготовки оказывает определяющее влияние на показатели освоения месторождения, т.к. существует минимально допустимая интенсивность, ниже которой применение технологии ГПМ, в сравнении с открытой геотехнологией, нецелесообразно. В координатах интенсивность - качество первичной руды имеется критическая точка, в которой минимально допустимая интенсивность достигает своего минимального значения, и положение которой по оси абсцисс определяется качеством руды, соответствующим пороговой рентабельности освоения месторождения (рис. 1). Кривые минимальной интенсивности на рисунке разграничивают области эффективного применения открытой геотехнологии и технологии с предварительной гидрохимической подготовкой месторождения. При улучшении качества руды сверх пороговой (правая ветвь кривых), требования к минимально допустимой интенсивности подготовки ужесточаются за счет увеличения объема дохода, переносимого на поздние сроки освоения месторождения. При ухудшении качества руды ниже пороговой (левая ветвь) требования также ужесточаются, но уже за счет необходимости иметь более высокую, ненулевую, эффективность ГПМ для обеспечения пороговой рентабельности освоения месторождения (индекс эффективности ГПМ на правой ветви и в критической точке равен нулю). При повышении интенсивности ГПМ область допустимого, для применения ГПМ, качества первичных руд расширяется.

Выведены приближенные выражения для зависимостей минимально допустимой интенсивности (максимально допустимого времени) подготовки от запасов месторождения (длительности отработки по базовому варианту п0, лет), ставки дисконтирования V (д.е.) и затрат (1), (рис. 2, 3). В приведенной формуле затраты на ГПМ описываются параметрами и ^к,

характеризующими соответственно условно переменные и условно постоянные затраты на подготовку в относительном выражении, т.е. нормированные на себестоимость вскрыши. Левой ветви кривой соответствует значение г0, равное пороговой доходности освоения месторождения. Мажоритарная оценка критического

Рис. 3. Минимальная производительность ГПМ по руде (&пчП при различном уровне условно постоянных (Ц]$ и условно переменных (т]$ затрат на подготовку (по= 15лет; у= 7%)

Рис. 4. Области применимости геотехнологий (показаны изолинии рентабельности(д.е.) без учета налоговых платежей

времени подготовки дается формулой (2) в

Отнонтгвпнзя юзЕле+сазааи ценность руда п

предположении нулевых затрат на ГПМ.

1/1 + - I

Т = —^—^ +--------- ---1п Е + ^ Е;

1п(1 + у) 1п(1 + у) 2

где Е = 1

(1)

(1+^)ПГ

гт 1п2 , По

Т ----------------ь —- (2)

кр 1п(1 + у) 2

Сравнительный анализ схем ГПМ и схем физико-химической геотехнологии показал,

Рис. 5. Предельно рентабельные содержания золота в торфах и песках низкопродуктивной толщи (Н/Нх=15) при различной степени использования в процессе ГПМ дополнительного ресурса

что без использования дополнительных ресурсов недр (геоморфологических, химических или гидрогеологических) использование ГПМ нецелесообразно при любой интенсивности выщелачивания. Вовлечение в процесс дополнительного ресурса (с коэффициентом не менее 0,4-0,5), приводящее к снижению затрат ГПМ, формирует область эффективности геотехнологической подготовки в координатах интенсивность- извлекаемая ценность руды. Область эффективности ГПМ возникает только в том случае, если дополнительный ресурс, вовлекаемый в подготовку, в классической физи-ко-хими-ческой геотехнологии либо не может быть использован, либо используется в незначительной степени. В этом случае наиболее мягкие требования к интенсивности подготовки имеют место при качестве руды примерно в два раза ниже предельного для открытой геотехнологии (рис. 4).

Для площадных схем подготовки россыпных месторождений с согласованной производительностью подготовительного и добычного комплексов установлено существование оптимальной степени сокращения объема песков (68 раз), при которой достигается максимальное значение рентабельности отработки россыпи. Эффективность подготовки определяется перераспределением объемов горной массы между вскрышей и продуктивными песками, а также снижением объема переработки.

Оценено влияние степени использования дополнительного ресурса (геоморфологического и гидрогеологического) на эффективность освоения россыпи. Полученные данные свидетельствуют о возможности значительного повышения эффективности освоения россыпных месторождений, в том числе низкопродуктивных золотоносных толщ при использовании геотехнологической подготовки гравитационным методом. Предельно рентабельное содержание золота, при реально достижимом коэффициенте использования дополнительного ресурса на уровне 0,7-0,8, состав-

Содержание Аи в песках, г.

ляет десятки миллиграмм на кубометр (рис. 5).

В целом полученные результаты позволили сформулировать достаточное условие относительной эффективности схем освоения гипер-генных месторождений с предварительной гео-технологической подготовкой, которое заключается в экономически значимом использова-

1. Трубецкой К.Н., Пешков А.А., Мацко Н.А., Михайлов А.Г., Брагин В.И.. Концепция подготовки месторождений к освоению. Горный вестник, 1999, № 2-3.

2. Трубецкой К.Н., .Пешков А.А, Мацко Н.А., Михайлов А.Г., Брагин В.И. Перспективные технологии искус-

НИИ в процессе подготовки дополнительных ресурсов недр, традиционно не используемых в открытой или физико-химической геотехнологии и проведении процесса ГПМ при интенсивности большей, чем минимально допустимая

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ственного продолжения формирования месторождений полезных ископаемых.// Развитие новых научных направлений и технологий освоения недр Земли. Материалы юбилейной сессии ОГГГГН РАН. - М., 2000.с. 59-71.

— Коротко об авторах

Брагин В.И. - ИХХТ СО РАН, Красноярск.

----------Ф

^------------

----------------------------------------- © Т. С. Черчинцева,

Т.С.Кузнецова, 2004

УДК 622.271.333.023.42

Т. С. Черчинцева, Т. С.Кузнецова

ОБЪЕМНАЯ ЗАДАЧА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПАСА УСТОЙЧИВОСТИ

Семинар №13

А ктуальность проблемы оценки ус/I тойчивости открытых горных вы--Я. работок определяется на сегодняшний день возрастанием числа глубоких карьеров, достигающих стадии погашения. Очень важным является правильный выбор оптимальных углов откосов, удовлетворяющих требованиям безопасности, технологическим условиям и оптимизации объемов вскрышных работ. Существует мнение, подтвержденное практическим опытом эксплуатации глубоких карьеров о том, что современные оценки устойчивости дают, как правило, заниженную ве-

личину запаса устойчивости откосов уступов и бортов карьера. Это объясняется тем, что инженерный расчет устойчивости откосов производится в основном с учетом только одноосного напряженного состояния. Ниже предлагается теоретическое обоснование методики решения объемной задачи оценки запаса устойчивости откосов изотропных пород.

В массиве на глубине, соответствующей высоте вертикального обнажения пород все точки находятся в одинаковом напряженном состоянии.