ОЦЕНКА СЛОЖНОСТИ ЗАЛЕГАНИЯ И ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ КАЧЕСТВА БОГАТЫХ РУД ПРИ РАЗРАБОТКЕ ЗАЛЕЖИ С-2 Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

УДК 622.273

Коды ГРНТИ 52.31 Разработка рудных и россыпных месторождений, цветных и благородных металлов и алмазов.

Turtygina Natalia Alexandrovna

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Polar State University named after N.M. Fedorovsky,

Norilsk, Russia Okhrimenko Alexander Vladimirovich Head of the Planning Center, Komsomolsky Mine, Polar Division PJSC MMC Norilsk Nickel

ASSESSMENT OF THE COMPLEXITY OF OCCURRENCE AND GEOLOGICAL VARIABILITY OF THE QUALITY OF HIGH-GRADE ORES DURING THE DEVELOPMENT OF THE C-2 DEPOSIT

Туртыгина Наталья Александровна

кандидат технических наук, доцент Заполярного государственного университета им. Н.М. Федоровского;

663310, г. Норильск, Россия Охрименко Александр Владимирович руководитель центра планирования рудник «Комсомольский» ЗФ

ПАО «ГМК «Норильский никель»

ОЦЕНКА СЛОЖНОСТИ ЗАЛЕГАНИЯ И ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ КАЧЕСТВА БОГАТЫХ РУД ПРИ РАЗРАБОТКЕ ЗАЛЕЖИ С-2

DOI: 10.31618/ESSA.2782-1994.2021.2.75.159

Резюме: Большое значение, в связи с проблемой обеспечения качества добытых руд, имеет объективная количественная оценка геологической изменчивости полезного ископаемого в пределах залежей, которая является первопричиной колебания качества.

Summary: Of great importance, in connection with the problem of ensuring the quality of mined ores, is an objective quantitative assessment of the geological variability of a mineral within the deposits, which is the primary cause of quality fluctuations.

Abstract. The work is devoted to a very topical issue - predicting quality indicators in underground mining of ore deposits. In this work, the conditions and ways of improving the quality of ores during mining were studied on the example of deposits of rich ores in the northern flanks of the Talnakh and Oktyabrsky deposits of Talnakh. The studies were carried out in specific conditions at the mining enterprises of the Polar Division of the Public Joint Stock Company Mining and Metallurgical Company Norilsk Nickel.

The northern deposits of the Talnakhskoye deposit represent the main prospect for replenishing the retired production capacities for the extraction of high-grade ores. The significant heterogeneity of the distribution of the metal content in industrial reserves of rich copper-nickel ores is the primary cause of high fluctuations in the quality of ore flow, which requires the use of the most advanced mining technologies to control the quality of ores during extraction.

The process of forming the required quality level of mined ores at the mines of the Polar Division of PJSC MMC Norilsk Nickel is of paramount importance. However, during the development of deposits of «rich» ores in the ore stream «mine - processing plant», significant fluctuations in the quality of the ore mass are formed, which lead to losses of metals in the process of concentration and during metallurgical redistribution, thereby reducing the economic efficiency of the entire mining and metallurgical complex, as determines the relevance of the work.

Аннотация. Работа посвящена весьма актуальному вопросу - прогнозированию качественных показателей при подземной разработке рудных месторождений [4]. В работе условия и пути улучшения качества руд при добыче изучались на примере залежей богатых руд Северных флангов Талнахского и Октябрьского месторождений Талнаха. Исследования выполнялись в конкретных условиях на горнодобывающих предприятиях Заполярного филиала Публичного акционерного общества «Горнометаллургической компании «Норильский никель».

Северные залежи Талнахского месторождения представляют основную перспективу для восполнения выбывающих производственных мощностей по добыче богатых руд. Значительная неоднородность распределения содержания металлов в промышленных запасах богатых медно-никелевых руд является первопричиной высоких колебаний показателей качества рудопотока, что требует применение наиболее глубоких технологий ведения горных работ для управления качеством руд при добыче [3].

ив

ШОВ

Процессу формирования требуемого уровня качества добытых руд на рудниках ЗФ ПАО «ГМК «Норильский никель» уделяется первостепенное значение. Однако, при разработке месторождений «богатых» руд в рудопотоке «рудник - обогатительная фабрика» формируются значительные колебания качества рудной массы, которые приводят к потерям металлов в процессе обогащения и при металлургическом переделе, снижая тем самым экономическую эффективность всего горно -металлургического комплекса, что и определяет актуальность работы [1].

Key words: mine, quality, stability, ore, assessment, complexity, correlation dependences, grade, management, production.

Ключевые слова: рудник, качество, стабильность, руда, оценка, сложность, корреляционные зависимости, содержание, управление, добыча.

Постановка проблемы. Для современного горнодобывающего производства Талнахского рудного узла характерна интенсивная отработка наиболее богатых промышленных запасов полезных ископаемых [2]. Талнахский рудный узел приурочен к области сочленения Кайеркано -Пясинской антиклинали с юго-западной частью Хараелахской мульды на юге и протягивается вдоль Норильско-Хараелахского разлома. В него входят два крупнейших в мире медно-никелевых месторождения: Талнахское и Октябрьское вмещающие около 90% запасов сульфидных медно-никелевых руд Норильского района [5]. «Обеднение промышленных запасов руд практически на всех горнорудных предприятиях, негативно сказывается на результатах деятельности как горнодобывающего, так и перерабатывающего производств» [6, с. 147].

Анализ последних исследований и публикаций. В поле рудника сульфидные медно-никелевые руды представлены тремя промышленными типами руд: богатыми (сплошными), вкрапленными в интрузиве и «медистыми» - вкрапленными во вмещающих породах.Залежи богатых руд делятся на: крупнейшие (площадь свыше 2 км2); крупные (более 0,5 км2); средние (до 0,5 км2) и отдельные мелкие тела, линзы и жилы.

Богатые руды представляют собой сплошные сульфидные массы, заполняющие трещинные полости в подошвенной части интрузива и зоны его расщепления - жильные или оруденелые породы, окаймляющие сплошные сульфиды. Контакт богатых руд, как с вмещающими породами, так и с вкрапленными и «медистыми» рудами - резкий и устанавливается визуально по геологическим границам в процессе геологической документации

Факторы, формирующие

керна скважин и подземных горных выработок. Все скопления богатых руд Северных флангов Талнахского рудного узла представляют собой крупные геологические образования, а также часто проявляются в виде отдельных мелких тел (линз), вскрытых одиночными скважинами и имеющих мощность, превышающую минимальную промышленную вдвое и более. «В целом под качеством руды, следует понимать - совокупность свойств руды (содержание полезных компонентов, гранулометрический состав, примеси, влажность, кусковатость и др.) определяющих степень ее пригодности для дальнейшей переработки, согласно требованиям рынка. Качество руды, выдаваемой из рудника, формируется в результате совокупного влияния большого числа факторов: геологических (природных), технологических, информационных, организационно - технических и экономических (табл. 1)» [7, стр. 6].

Выделение нерешенных ранее частей общей проблемы. Увеличение содержания никеля в богатой медно-никелевой руде, поступающей на обогащение с 0,8 до 4,6% приводит к повышению извлечения металла с 52,4 до 79% и увеличению выхода никелевого концентрата с 5 до 15,5%, и сопровождается увеличением относительного размаха изменений содержания никеля в рудопоке в 3.. .4 раза и более [8].

Цель статьи. Геологическая изменчивость показателей в объёме рудного тела является первопричиной колебания качества добытой руды. Величина изменчивости может варьировать в очень широких пределах, в зависимости от типа полезного ископаемого, а также от условий его залегания в недрах. Наибольшее значение при этом имеет общий уровень содержания компонентов и сложность формы рудного тела.

Таблица 1

№№ п.п. Наименование факторов

Геологические (природные)

1 Изменчивость показателей качества в рудном массиве

2 Средний уровень содержания металла в запасах руды

3 Наличие включений пустых пород в рудном теле

4 Наличие в руде вредных примесей

5 Физико-технические свойства руд и вмещающих горных пород

б Условия залегания рудных тел

l Наличие явления гранулометрической сегрегации

Технологические

8 Эксплуатационные границы залежи (по бортовому содержанию металла в руде)

9

10

_Л

_12

_13

_14

_15

_16

_17

18

Л 20

Ж

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

Изложение основного материала. С целью прогнозирования качества горных работ и ожидаемого содержания руд при подземной добыче в работе были выполнены исследования по изучению геологической изменчивости качества руд при разработке Северной залежи С-2

Октябрьского месторождения и оценки сложности ее залегания. В качестве исходных материалов были использованы материалы эксплуатационной разведки и исходные данные ГГИС Мюгошше (план залежи, панель № 11,12,13,14, профили участка месторождения) (рис.1) [11].

Последовательность и порядок отработки залежи

_Способ вскрытия и подготовки залежи_

_Соотношение объёмов добычи разнокачественных руд_

_Системы разработки и их параметры_

_Способ отбойки руды и параметры буровзрывных работ_

_Способ доставки руды_

_Наличие, тип и параметры рудоспусков_

_Крупность рудной массы_

_Потери и разубоживание руды_

Наличие подземного механического дробления руды, рудосортировки и грохочения

_Информационные_

_Объем представительности пробы_

_Частота опробования_

_Способ опробования руды_

Наличие оперативного управления добычными работами и транспортом руды в режиме

_стабилизации качества_

_Организационно - технические_

_Порядок ведения процессов очистной выемки_

_Наличие и тип смесительных систем в руднике и на его поверхности_

_Параметры сосудов транспортного оборудования_

_Режим выпуска ру ды из очистного пространства_

_Наличие раздельной выемки руды_

_Число действующих очистных забоев и выпускных выработок_

_Наличие концентрационного горизонта_

_Система оплаты добычных работ_

_Производительность добычных забоев_

_Состав и уровень требований к добытой руде_

_Экономические_

_Себестоимость добычи и переработки ру ды_

_Ценность руды_

_Требования кондиций_

_Цена на товарную руду и концентрат_

_Форма стимулирования за качество добытой ру ды_

Рисунок 1. Профильный разрез №1 плана панелей 11,12,13,14 залежи С-2, отрабатываемой рудником

«Скалистый»

Установив геометрические условия залежи С-2 богатых руд, используя программу AutoCAD определяли сложность залегания залежи с помощью показателя сложности залегания рудного тела, который учитывает криволинейную форму контактов и его размеров А, который определяется из соотношения суммарных площадей контактов Xs и объёмов XV [9]:

А -

тг или м

(1)

Сложность залегания в плоскости сечения плана (разреза) устанавливается по соотношению суммарной длины контакта X и общей площади рудного тела на плане (разрезе) с учётом масштаба чертежей, т.е.

А'=

XL Ъ'

или м

(2)

Таким образом, критерием сложности залегания рудного тела является относительная длина его контакта с вмещающими породами: чем

длиннее суммарная линия контура, тем труднее обеспечить при добыче малые потери и разубоживание руды [10].

В качестве исходных материалов были взяты данные геологической разведки, которая выполнялась на основании бурения 7 скважин через 40-90 метров по рудной залежи С-2, а также геологические разрезы (профили) и погоризонтные планы месторождения. Полученные данные сведены в таблицу 1, согласно которой определен общий показатель сложности залегания X по рудной залежи богатых руд.

В результате вычислений показатель сложности залегания рудной залежи С-2 оставил: по ленте 3 0,04362738; по ленте 12 - 0,0461675; по ленте 23 - 0,04311467; по ленте 32 - 0,05489783; по ленте 41 - 0,24873634. В целом среднее значение показателя сложности залегания залежи «С-2» в приделах границ панелей составил 0,072. По результатам химического анализа размах колебаний по профильным сечениям составил: 1,31.2,94% по никелю и 0,72.2,49% по меди. В свою очередь среднее квадратичное отклонение по никелю 0,87%; по меди 0,60%, а средний коэффициент вариации по никелю и меди соответственно 38,6 % и 20,4%.

Таблица 1

Данные профильных значений показателя сложности

Профиль 1, пикет 644 лента 3

Участок 1 1, м mxh, м h, м m, м

1 0,0383272 297,1535 7753,082 70 25,5

2 0,0401152 272,0904 6782,7344 60 29

3 0,0376405 280,9204 7463,2492 65 31

4 0,0425617 312,8127 7349,6279 75 30

5 0,0467325 281,3066 6019,5107 70 21

6 0,0563873 240,8985 4272,2086 60 21

Общий по профилю 0,04362738 1685,182 39640,413

Подсчет среднеквадратичного отклонения содержания N1 и Си в руде, поступающей, выполняли по формуле:

V = - 100%

(4)

Zf=i(ai-5)2

(3)

где а

- содержание металла в рассматриваемой пробе; а - среднее содержание металла по горизонтам; п- число проб.

В свою очередь абсолютные значения коэффициентов вариации находили из выражения:

где 5 -среднеквадратичное отклоненине по горизонтам в партии;

а - среднее содержание металлов в партии по горизонтам.

Статистические показатели по профильным сечениям представлены в таблице 2.

Таблица 2

Статистические показатели по профильным сечениям

Показатели качества Профили

1 2 3 4 5

Среднеквадратичное отклонение, № 0,60 0,90 0,75 1,12 0,99

Коэффициент вариации, № 0,13 0,25 0,22 0,59 0,69

Среднеквадратичное отклонение, Си 0,48 0,68 0,26 1,01 0,56

Коэффициент вариации, Си 0,12 0,18 0,08 0,41 0,23

5

n-1

Характер неоднородности природной изменчивости качества в рудном массиве прослеживается на рисунке 3.

а)

Рисунок 3. Распределение содержания металлов в недрах залежи С-2 по профильным сечениям:

а) по никелю; б) по меди

ив

ШОВ

Выводы и предложения. Согласно исследованиям среднеквадратичное отклонение содержания металлов в теле залежи С-2 составляет 0,26...1,12 %, а коэффициент вариации - 8...69 %. В результате исследований в работе установлено, что размах колебаний по профильным сечениям составляет соответственно 0,72 и 2,94% или в относительных величинах изменения составляют в 1,5 и 3,1 раза.

Таким образом, рудная залежь богатых медно-никелевых руд С-2 по уровню природной изменчивости качества медно-никелевых руд относится к числу сложных с позиции обеспечения стабильности вещественного состава добытой рудной массы, для достижения чего требуется применение наиболее глубоких технологий для управления качеством руд при добыче непосредственно на руднике.

В целом показатель Я может быть использован как для оценки сложности залегания всего рудного месторождения, так и для сравнения изменения условий залегания внутри одного участка месторождения в процессе ведения горных работ. Полученные данные необходимо рассматривать как ориентировочные, однако, результаты исследования необходимо учитывать при разработке рудных залежей Талнахского рудного узла, имеющих сложный качественный характер.

СПИСО К ЛИТЕРАТУРЫ

1. Батугина Н. С., Гаврилов В. Л., Ткач С. М. Погрешность изменения прибыли горного предприятия при разработке сложноструктурного месторождения // Горный журнал. — 2018. —№ 12. — С. 26—30;

2. Ломоносов Г. Г. Производственные процессы подземной разработки рудных месторождений: монография. — М.: Изд-во «Горная книга», 2013. — 512 с.;

3. Павлишина Д. Н., Шумилов П. А., Терещенко С. В. Разработка программного модуля«Управление качеством руды» / Сборник научных трудов КФ Петр ГУ. — Апатиты, 2015. — С. 27—30;

4. Терещенко С. В., Марчевская В. В., Черноусенко Е. В., Павлишина Д. Н., Рухленко Е. Д. Исследования по приоритетным направлениям переработки минерального сырья // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 6. — С. 105—112;

5. Туртыгина Н. А., Мирошникова Л. К., Волков Н. А., Карпенко И. О. Перспективный метод прогнозирования и поиска сформировавшихся норильских месторождений с целью управления качеством добытых руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2016. —№ 2. — С. 313—318;

6. Туртыгина Н. А., Охрименко А. В. Количественная оценка природной изменчивости качества медистых руд, залегающих в кровле интрузива // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2019. - № 8. -С. 146-156;

7. Туртыгина Н.А., Охрименко А. В. Характеризация качества руд при добыче на руднике «Комсомольский»// Научный вестник Арктики. - 2021 г. -№10.- С. 5 - 14;

8. Changik H., Ende W., Jianming X., Sunggi Y. Application of Multi-Gene Genetic Programming in Kriging Interpolation // Journal of Geoscience and Environment Protection, 2015, Vol. 3, no 5, pp. 27—34;

9. Pitombo C. S., Da Costa A. S. G., Salgueiro A. R. Proposal of a Sequential Method for Spatial Interpolation of Mode Choice // Boletim de Ciencias Geodésicas, 2015, Vol. 21, no 2, pp. 274—289;

10. Poniewierski J. Negatively Geared Ore Reserves — A Major Peril of the Break-even Cutoff Grade / Good Practice and Communication: proceedings AusIMM Project Evaluation Conference, 8—9 March 2016. Carlton South: The Australasian Institute of Mining and Metallurgy, 2016. pp. 236—247;

11. Oggeri C., Oreste P. Underground Quarrying for Marble: Stability Assessment through Modelling andMonitoring // International Journal of Mining Science (IJMS), 2015, Vol. 1, no 1, pp. 35—42.

УДК 553.98 ГРНТИ 438.35.19:

Cheremisska O.M.

PhD of Geology,

Institute of Geology and Geochemistry of Combustible Minerals of NASU

Petruniak G.M. Member of Ukrainian Geological Community Cheremissky Yu. V.

Engineer,

Institute of Geology and Geochemistry of Combustible Minerals NASU

Petruniak M.D.

Member of Ukrainian Mineralogical Community

METASOMATIC CHANGES IN ROCKS OF SEDIMENTARY COMPLEXES IN THE CARPATHIAN OIL AND GAS PROVINCE AS AN INDICATOR OF CARBOHYDRATE MIGRATION