CC BY
21
8. Software and hardware complex for remote monitoring and analysis of energy parameters / A.V. Lyakhomsky, E. N. perfileva, A.V. Kychkin, N. Genrikh // electrical Engineering. 2015. No. 6. P. 13-19.
9. Lyakhomsky A.V., Petrochenkov A. B., perfileva E. N. Conceptual design and engineering directions for improving energy efficiency of enterprises // electrical Engineering. 2015. No. 6. P. 4-7.
10. Lakomski A. V., G. I. Babokin Management of energy resources of mining enterprises: tutorial. Moscow: Gornaya kniga, 2012. 232 p.
УДК 622.342
ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ МОЩНОСТИ ЗОЛОТОДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ РАЗВИТИЯ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ
С.В. Рыжов, М.В. Рыльникова
Показано, что обеспечение максимума прибыли от производственно-хозяйственной деятельности горных предприятий при соблюдении условий безопасного ведения горных работ - основа устойчивого эффективного функционирования производства. Реализация данной методики находит свое отражение в виде детального геологического изучения потенциального участка разработки, нового подхода к формированию стратегии его освоения с учетом ограничений по имеющимся ресурсам: минерально-сырьевым, энергетическим, трудовым, финансовым, обеспечивающим экономическую эффективность и снижающих экологическую нагрузку на недра. Представлена методика определения рациональной производственной мощности золотодобывающего предприятия на основе разработки и анализа производственно-финансовой модели участка «Надежда» Нижнеякокитского рудного поля на различных этапах развития открытых горных работ. В основе выбора параметров горнотехнической системы лежат принципы ресурсосбережения и экологически сбалансированного освоения. Соблюдение принципов реализуется обоснованным подходом к разработке математической модели с варьированием бортового и среднего содержания золота в руде и соответственно перерабатываемой рудной массе с оптимизацией соотношения производственной мощности добычного и перерабатывающего цикла по максимуму совокупного дисконтированного дохода и минимуму срока окупаемости инвестиций.
Ключевые слова: золотодобывающее предприятие, комплексное освоение, золоторудное месторождение, эффективность, безопасность, производственная мощность, открытая геотехнология, Нижнеякокитское рудное поле.
Введение
Перед запуском любого проекта разработки месторождения полезных ископаемых недропользователь в соответствии с имеющимися целями определяет оптимальную стратегию действий, последовательность операций и продолжительность всего процесса добычи и переработки руды. Оп-
тимизация параметров горнотехнической системы, включая обоснование рациональной структуры производственной мощности в циклах добычи и переработки руд, является неотъемлемой составляющей эффективного функционирования горнодобывающих предприятий [1 - 5].
Повышение экономической эффективности разработки месторождений достигается путем циклической оптимизации стратегии освоения пошаговым наращиванием ресурсной базы с постепенным привлечением в разработку, наряду с кондиционными рудами, забалансовых и некондиционных запасов в переработку. Концепция реализации данной стратегии (рис. 1) позволяет разделить разработку месторождения на этапы с постепенным снижением ценных компонентов в перерабатываемой руде, но сохраняя положительный экономический эффект на всех этапах освоения месторождения.
Схема формирований циклов
Каждый цикл включает:
переоценку запасов, отработку балансовых запасов, попутное изв^ лечение и раздельное складирование забалансовых и некондиционных запасов, вовлечение в переработку забалансовых запасов из спецотаалов предыдущего цикла
Рис. 1. Стратегия циклического наращивания ресурсного потенциала
месторождений
Методическая основа исследований структуры производственной
мощности
В общем случае потенциал применения комплексного подхода в рамках рационального освоения недр зависит от учета следующих ключевых факторов:
- геологических, представляющих собой наличие в достаточном количестве для промышленного освоения полезных ископаемых в недрах месторождений, а также прочих видов природного и техногенного минерального сырья;
- технических, обусловливающих возможность наиболее полного извлечения ценных компонентов из недр и вещества в процессе добычи и переработки руды, а также контроль и минимизацию последствий вредного экологического воздействия;
- экономических, заключающихся в достижении положительной разницы между доходами проекта комплексной разработки месторождения и затратами на его реализацию.
Высшей составляющей комплексного подхода к формированию стратегии освоения месторождений является последовательное выполнение действий (рис. 1), обеспечивающих достижение цели сохранения недр и минеральных ресурсов, а также защиту окружающей среды путем управляемого ресурсосбережения и ресурсовоспроизводства [6].
Реализация данного подхода находит свое отражение в виде детального изучения потенциального участка разработки в части установления закономерностей распределения ценных компонентов в массиве месторождения для выбора стратегии его освоения, предпочтительных горнотехнических систем и средств, обеспечивающих должные экономические и экологические эффекты. Особую роль в соблюдении принципа управляемого ресурсосбережения и ресурсовоспроизводства в процессе создания новых горнотехнических систем играет реализация комбинированных технологий освоения и утилизации минеральных ресурсов в виде завершенного технологического цикла от детальной разведки вплоть до получения товарных металлов.
Таким образом, ключевые действия горнодобывающих предприятий при реализации процессов комплексного освоения месторождений должны предусматривать:
- повышение уровня извлечения ценных компонентов из недр и добытой рудной массы для увеличения объема выпуска товарной продукции;
- кратковременное складирование бедных и некондиционных руд и отходов горной добычи на специально подготовленных площадках без нанесения экологического урона окружающей среде;
- контроль и учет качества складируемого сырья и рудной массы на входе и выходе с перерабатывающей установки;
- вовлечение в переработку на последующих этапах некондиционных руд и техногенного сырья: отходов производства и промышленных стоков;
- безубыточность работы предприятия на всех стадиях освоения месторождения;
- максимальный совокупный экономический эффект за весь срок комплексного освоения участка недр.
Разработка месторождения твердых полезных ископаемых, как и любой другой инновационный проект, требует предварительного планирования и проработки временной и пространственной последовательности
действий и операций потенциального проекта [7, 8]. Реализация данной концепции осуществляется путем составления стратегии и календарного графика разработки месторождения, представляющих собой план развития горных работ и переработки рудной массы с наиболее полным извлечением ценных компонентов, а также установление прочих качественных и количественных показателей, касающихся объемов и сроков освоения каждого участка месторождения.
Извлечение максимально возможной экономической выгоды от реализации проекта разработки месторождений является ключевой задачей любого горнодобывающего предприятия [9, 10].
Стратегия и календарный график разработки месторождений твердых полезных ископаемых являются результатом формирования сложной имитационной модели, включающей множество параметров, ограничиваемых уравнениями связи, влияющих на производственно-хозяйственные результаты. Однако управление и оптимизация далеко не всех этих параметров определяются желанием и возможностями горнодобывающего предприятия и могут быть достигнуты им при выборе оптимальной стратегии разработки месторождения.
Двумя основными параметрами, определяющими результаты производственной деятельности и в то же время находящимися под полным контролем горнодобывающего предприятия, являются:
- объем фактической добычи руды из недр за единицу времени -производительность рудника;
- объем переработки руды за единицу времени - производительность перерабатывающего комплекса.
Объем переработки руды напрямую связан с производственными мощностями перерабатывающего оборудования: дробильных, обогатительных установок, фабрик, циклов выщелачивания и гидрометаллургии [11 - 13]. Увеличение объемов переработки руды за единицу времени возможно путем модернизации оборудования существующих обогатительных установок, реконструкции или строительства новых производственных объектов, что во всех случаях требует привлечения дополнительных капитальных затрат.
Годовой объем добычи руды зависит от заданного объема вскрышных работ и в целом по выемке горной массы на месторождении. Повышение производительности рудника по добыче руды обеспечивается путем увеличения количества горнодобывающей техники и может происходить за счет привлечения дополнительных услуг подрядных организаций. Кроме того, увеличить объемы горных работ можно путем использования резервов, заложенных на этапе проектирования разработки месторождения, например, путем регулирования режима развития фронтов добычных и вскрышных работ на рабочих уступах. Таким образом, повышение производительности по добыче рудной массы может быть осуществлено за счет
дополнительных операционных издержек без значительных капитальных затрат.
Разрабатываемый метод оптимизации производственной мощности предприятия основан на определении максимальной чистой приведенной стоимости проекта, что, в свою очередь, накладывает определенные ограничения на величину дополнительных капитальных инвестиций, трудовых затрат, лимита поставок электроэнергии и т.п. При этом в случае оптимизации производственной мощности возможно варьировать объемами добычи руды, вскрыши при относительно кондиционном уровне переработки руды. Метод позволяет оценить влияние принимаемого значения текущего коэффициента вскрыши, величины кондиций по среднему бортовому содержанию металлов на экономические результаты.
Реализация предлагаемого метода оптимизации стратегии и календарного графика разработки месторождений твердых полезных ископаемых на практике была осуществлена применительно к условиям разработки золоторудных месторождений Южной Якутии - месторождений Ниж-неякокитского рудного поля и Рябинового - находящихся в собственности группы компаний ПАО «Селигдар».
Нижнеякокитское рудное поле (сокращенно НЯРП) представляет собой единый горнорудный комплекс по добыче и переработке золотосодержащей руды, состоящий из двух производственных участков - «Надежда» и «Межсопочный». Территориальное расположение месторождений представлено на рис. 2.
По результатам проведенного в 2012 году аудита запасов месторождений Нижнеякокитского рудного поля по стандартам ГОЯС были установлены доказанные и вероятные запасы (Р&Р) - 21,9 т золота, а также выявленные и предполагаемые ресурсы (1&1) - 36,6 т золота. В настоящее время добыча на участках месторождений осуществляется открытым способом, а переработка предусматривает дезинтеграцию руды, цианирование, кучное выщелачивание.
Для оценки ключевых показателей модели оптимизации стратегии и календарного графика разработки участка «Надежда» - денежного потока за время реализации проекта освоения участка, величины чистой приведенной стоимости и срока окупаемости проекта, формирование производственно-финансовой модели реализации проекта - были определены статистические значения распределения содержания золота в руде на данном участке путем определения среднего содержания золота в кузове загруженных самосвалов.
Рис. 2. Расположение золоторудных месторождений Нижнеякокитского рудного поля
Исходными данными для оценки статистики распределения золота в массиве месторождения были приняты 18 833 разгрузок автосамосвалов с опробованием добытой из массива рудной массы за период с января 2017 г. по сентябрь 2018 г. Каждое опробование фиксировало уникальные весовые характеристики с различным содержанием золота.
На основе обработки результатов опробования был сформирован массив данных о количестве руды, приходящейся на каждый дискретный интервал содержания полезного компонента. На основе данного массива был построен статистический график распределения содержания золота в руде участка «Надежда» (рис. 3).
Рис. 3. График статистического распределения содержания золота
в руде на участке «Надежда»
Оптимизация стратегии и календарного графика разработки месторождений предусматривала анализ различных вариантов его освоения, причем каждому из рассмотренных вариантов соответствовали различные значения превышения объемов добычи руды над переработкой за заданные времени. Для каждого из рассмотренных вариантов освоения месторождения предусматривалось на первом этапе разработки определение порогового значения содержания полезного компонента в руде, выше значения которого добытая руда должна сразу отправляться на переработку, а ниже - складироваться на временный склад для отработки на последующих этапах развития горных работ. Для наглядности интерпретации данного подхода на рис. 4 представлена графическая зависимость количества руды, подлежащей переработке на первом этапе, и среднего содержания золота в этой руде от принятого порогового содержания полезного компонента на основе статистической обработки совокупности данных по самосвального опробования руды, извлеченной на участке «Надежда».
Рис. 4. График зависимости количества перерабатываемой на первом этапе руды и среднего содержания золота в ней от порогового содержания золота в руде участка «Надежда»
По результатам формирования и расчета производственно-финансовой модели освоения месторождения получены значения трех ключевых показателей для рассмотренных вариантов стратегии и календарных графиков разработки участка «Надежда», соответствующих различным соотношениям производительности по добыче руды и ее переработке в процентном выражении. На основе полученных показателей различных вариантов сформированы зависимости каждого из трех основных
показателей от превышения годовой производительности по добыче руды над соответствующими объемами переработки.
На рис. 5 представлена графическая зависимость операционного денежного потока на первом этапе разработки участка «Надежда» от процентного превышения годового уровня добычи руды над уровнем переработки. Внешний вид графика демонстрирует увеличение абсолютного значения денежного потока первого этапа разработки с ростом процентного превышения объемов добычи над переработкой. Однако относительный рост величины денежного потока с ростом превышения сокращается.
Рис. 5. Зависимость операционного денежного потока первого этапа освоения участка «Надежда» от процентного превышения годового объема добычи руды над переработкой
График изменения чистой приведенной стоимости проекта (КРУ) освоения участка «Надежда» от процентного превышения годового объема добычи руды над переработкой представлен на рис. 6.
Согласно графику максимальное значение показателя КРУ достигается при 115 %-м превышении добычи руды над переработкой в год. При этом показатель КРУ для такого уровня превышения на 32 % выше аналогичного показателя для базового варианта на первом этапе разработки участка «Надежда», соответствующего равенству годовых объемов добычи и переработки руды.
Рис. 6. Зависимость показателя ^Упервого этапа освоения участка «Надежда» от процентного превышения годового объема добычи руды
над переработкой
На рис. 7 представлен график зависимости третьего ключевого показателя - срока окупаемости проекта разработки участка «Надежда» от уровня процентного превышения годового объема добычи руды от переработки на первом этапе разработки карьера.
V
| 3,5
¡8
■VI
о
к О
и
Ж 2 V
У
Я 1Л
¿1 0,5
4,0
1 -43% 1
0
Минимальное значение срока окупаемости = 2,36 года
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 МО 150
Превышение уровня добычи над переработкой, %
Рис. 7. Зависимость срока окупаемости проекта освоения участка «Надежда» на первом этапе разработки карьера от процентного превышения годового объема добычи руды над переработкой
График показывает снижение срока возврата вложенных в проект инвестиций с ростом уровня процентного превышения годового объема добычи над уровнем переработки. Однако, чем выше уровень превышения, тем менее интенсивно происходит снижение срока окупаемости.
Заключение
В целом, выполненное исследование структуры производственной мощности золотодобывающего предприятия на основе разработанной производственно-финансовой модели освоения участка «Надежда» Нижне-якокитского рудного поляна первом этапе развития открытых горных работ доказали экономическую целесообразность установления превышения уровня добычи руды над уровнем переработки в год. Оптимальный уровень превышения объемов добычи над переработкой составил 115 %, что обеспечило:
- увеличение производства золота на первом этапе на 47 %;
- повышение операционного денежного потока на первом этапе на
46 %;
- рост показателя чистой приведенной стоимости на 32 %;
- снижение срока окупаемости проекта на 40 %.
При этом следует отметить, что операционная рентабельность и положительный денежный поток обеспечиваются на протяжении всего периода разработки участка «Надежда».
Апробация и реализация предложенной методики оптимизации соотношения производственной мощности предприятия в циклах добычи и переработки показали работоспособность учета различия в показателях качества руды, операционных ограничений, изменения кондиций на среднее и бортовое содержание ценного компонента в массиве руды месторождения, что имеет высокое научное и практическое значения и расширяет возможности использования предложенного оптимизационного метода.
Список литературы
1. Трубецкой К.Н. Развитие ресурсосберегающих и ресурсовоспро-изводящих геотехнологий комплексного освоения месторождений полезных ископаемых. М.: ИПКОН РАН, 2014. 196 с.
2. Трубецкой К.Н., Рыльникова М.В. Состояние и перспективы развития открытых горных работ в XXI веке // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2015. № S1-1. С. 21-32.
3. Арсентьев А.И., Холодняков Г. А. Проектирование горных работ при открытой разработке месторождений. М.: Недра, 1994. 336 с.
4. Анистратов Ю. И., Анистратов К. Ю. Проектирование карьеров. учеб. пособие для вузов. М.: Изд-во НПК «Гемос Лимитед», 2002. 176 с.
5. Рыльникова М.В., Радченко Д.Н. Методологические аспекты проектирования системы управления минерально-сырьевыми потоками в полном цикле комплексного освоения рудных месторождений // Рациональное освоение недр. 2016. № 2-3. С. 36-41.
6. Капутин Ю. Е. Вероятностное стратегическое планирование развития карьеров. СПб.: «Недра», 2019. 316 с.
7. Taylor, H. K. Min evaluation and feasibility studies, in Hoskins, J. R., and Green W. R., eds., Mineral industry costs: 2nded, Northwest Mining Association, 1977. Spokane, Washington. Р. 1-17.
8. Long, K. R., and Singer D. A. A Simplified Economic Filter for Open-Pit Mining and Heap-Leach: U.S. Geological Survey Open-File Report 01-218, 2001. 18 p.
9. Asad M.W.A., Topal E. Net present value maximization model for optimum cut-off grade policy of open pit mining operations // J. South. Afr. Inst. Min. Metal, 2011.111 (11). Р. 741-750.
10. Asad M.W.A. Cutoff grade optimization algorithm with stock-piling option for open pit mining operations of two economic minerals // Int. J. Surf. Min. Reclam. Environ, 2005. 19 (3). Р. 176-187.
11. Каплунов Д. Р., Рыльникова М. В. Перспективные направления развития комбинированной геотехнологии в свете совершенствования технологического уклада горного производства // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. Вып.3. С. 7-22.
12. Metal deposits combined development experience / V.Golik, V. Ko-mashchenko, V. Morkun, O. Burdzieva // Metallurgical and Mining Industry, 2015.Т.7. № 6. С. 591-594.
13. Лузин Б.С., Голик В.И. Выщелачивание золота из некондиционного сырья // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 2004. № 4. С. 84-88.
Рыжов Сергей Владимирович, соискатель, sryzhov@seligdar.ru, Россия, Москва, Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук,
Рыльникова Марина Владимировна, д-р техн. наук, проф., гл. науч. сотр., rylnikova@mail.ru, Россия, Москва, Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук
JUSTIFICATION OF THE PRODUCTION STRUCTURECAPACITY OF THE GOLD MINING ENTERPRISEAT VARIOUS STAGES OF OPEN PIT MINING DEVELOPMENT
S.V. Ryzhov, M.V. Rylnikova
The article considered that maximum profit from the production and economic activities of mining enterprises under safe mining conditions is the basis for sustainable efficient performance. This approach is realized in a detailed geological study of a potential mining site, a new formation of development strategy, taking into account the restrictions on availa-
ble resources: mineral raw materials, energy, labor, and finance, which ensures economic efficiency and reduces the environmental impact. The paper presents a determination procedure of the rational production capacity of a gold mining enterprise based on the development and analysis of the production and financial model of the Nadezhda site of the Nizhne-yakokitskoye ore field at various stages of open-pit mining. The selection of mining system parameters is based on the principles of resource-saving and environmentally balanced development. Compliance with the principles is realized by the reasonable mathematical model with a variation of cut-off and average gold grade in the mined and processed ore, taking into account the optimization of mining and processing production capacity to the maximum of the total discounted income and the minimum payback period.
Key words: gold mining enterprise, integrated development, gold mine, efficiency, safety, production capacity, open pit geotechnology, Nizhneyakokitskoe ore field.
Ryzhov Sergey Vladimirovich, applicant, sryzhov@seligdar.ru, Russia, Moscow, Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of Russian Academy of Science,
Rylnikova Marina Vladimirovna, doctor of technical sciences, professor, principal research scientist, rylnikova@mail.ru, Russia, Moscow, Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of Russian Academy of Science
Reference
1. Trubetskoy K. N. Development of resource-saving and resource-reproducing ge-otechnologies for complex development of mineral deposits. Moscow: ipcon RAS, 2014. 196 P.
2. Trubetskoy K. N., Rylnikova M. V. State and prospects of development of open mining operations in the XXI century // Mining information and analytical Bulletin (scientific and technical journal), 2015. No. S1-1. P. 21-32.
3. Arsentyev A. I., Kholodnyakov G. A. Design of mining RA-bot for open field development. Moscow: Nedra, 1994. 336 P.
4. Anistratov, Y. I., K. Y. Anistratov Designing of open pits. Textbook for Universities. Moscow: Gemos limited publishing house, 2002. 176 P.
5. Rylnikova M. V., Radchenko D. N. Methodological aspects of designing a management system for mineral resource flows in the full cycle of integrated development of ore deposits // Rational development of subsoil, 2016. No 2-3. P. 36-41.
6. Kaputin, Y. E. Probabilistic strategic planning and development of quarries. SPb.: Nedra, 2019. 316 P.
7. Taylor, H. K. Mine valuation and feasibility studies, in Hoskins, J. R., and Green, W. R., eds., Mineral industry costs: 2nd ed, Northwest Mining Association, 1977. Spokane, Washington. P. 1-17.
8. Long, K. R., and Singer D. A. A Simplified Economic Filter for Open-Pit Mining and Heap-Leach: U.S. Geological Survey Open-File Report 01-218, 2001. 18 p.
9. Asad, M. W. A., Topal E. Net present value maximization model for optimum cut-off grade policy of open pit mining operations // J. South. Afr. Inst. Min. Metall, 2011. 111 (11). P. 741-750.
10. Asad, M. W. A. Cutoff grade optimization algorithm with stock-piling option for open pit mining operations of two economic minerals // Int. J. Surf. Min. Reclam. Environ, 2005. 19 (3). P. 176-187.
11. Kaplunov D. R., Rylnikova M. V. Promising directions for the development of combined Geotechnology in the light of improving the technological structure of mining pro-duction.Izvestiya Tula state University. earth science. 2019. Vol. 3. Pp. 7-22.
12. Metal deposits combined development experience / V. Golik, V. Komashchen-ko, V. Morkun, O. Burdzieva // Metallurgical and Mining Indus-try, 2015. Vol. 7. No. 6. P. 591-594.
13. Luzin B. S., Golik V. I. leaching of gold from substandard raw materials // Physical and technical problems of mining, 2004. No. 4. P. 84-88.
УДК 622.7:[622.013.014:004.9]
ЦИФРОВАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ: ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ВЫЗОВЫ
А.Г. Рыльников, И.А. Пыталев
Представлен анализ современного состояния и перспектив развития информационной и технологической инфраструктуры горнодобывающих предприятий. Предложены цифровые решения для горного производства, направленные на повышение эффективности функционирования горнотехнической системы в условиях постоянно изменяющихся внешних и внутренних факторов, влияющих на освоение участка недр. Обоснована принципиальная схема построения горнотехнической системы на основе полной цифровизации горного производства.
Ключевые слова: цифровизация, горнодобывающая отрасль, открытые горные работы, подземные горные работы, диспетчеризация, контроль функционирования.
Горное производство в России насчитывает несколько столетий. За этом период накоплен огромный опыт не только в добыче различных видов твердых полезных ископаемых и технологий их переработки, но и способности адаптироваться к изменяющимся внешним и внутренним факторам, влияющим на эффективность функционирования горнодобывающих предприятий. Современным вызовом для отечественной и мировой горной отрасли является устойчивая тенденция ухудшения горно-геологических и горнотехнических условий разработки месторождений твердых полезных ископаемых. В первую очередь это выражается в постоянном снижении природного качества добываемых руд при увеличении глубины ведения горных работ. Кроме того, под влиянием общественного мнения и контролем государства ужесточаются экологические требования к освоению участка недр Земли. В прошлые периоды функционирования горнодобывающие предприятия довели до совершенства технологии добычи и переработки твердых полезных ископаемых в рамках доступных им техники и технологий, в том числе обеспечения и внедрения информационных технологии обособленных объектов, включающих горно-транспортное и обо-
