CC BY
22
УДК 622.06: [343.5+349.3]:622/[271.326+273.217] :622
РАЗВИТИЕ НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ УСТОЙЧИВОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ ВНЕДРЕНИЯ НОВОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УКЛАДА
Д.Р. Каплунов, М.В. Рыльникова
Рассмотрены принципы и научно-методические основы обеспечения устойчивого функционирования горнотехнических систем в условиях формирования нового технологического уклада и проявления глобальных вызовов на горных предприятиях России. Принципы устойчивого развития горных предприятий, основанные на ресурсосбережении, энергоэффективности, экологической безопасности, реализуются на базе внедрения нового технологического уклада горного производства и своевременного технического переоснащения технологических процессов с расширением их перечня в полном цикле геологической разведки, добычи и переработки руд вплоть до получения товарной продукции высокой стадии переработки. Изменение подхода к проектированию освоения рудных месторождений позволит по-новому решать вопросы обеспечения устойчивости функционирования горнотехнических систем на всех этапах комплексного освоения участка недр: вскрытия и подготовки запасов кондиционных и некондиционных руд, техногенных образований, очистной выемки на основе внедрения нового технологического уклада горного предприятия с полным циклом комплексного освоения недр. Реализация поставленных в статье задач позволит повысить полноту и комплексность использования ресурсного потенциала месторождений твердых полезных ископаемых, будет способствовать решению экологических и социальных проблем в регионах добычи, что в целом существенно расширит минерально-сырьевую базу горных предприятий России.
Ключевые слова: горнотехническая система, месторождение, твердые полезные ископаемые, устойчивое развитие, теория проектирования, геотехнология, процессы, параметры, многокомпонентные руды, комплексное освоение, технологический уклад.
Актуальность постановки проблемы
Установившиеся тренды изменения минерально-сырьевой базы страны в ближайшей перспективе связаны с переходом открытых и подземных работ на большие глубины, резким истощением запасов большинства разведанных месторождений с благоприятными условиями, ростом объемов накопившегося в хранилищах разного рода техногенного сырья [1 - 5]. Специфика функционирования горнотехнических систем и сопровождающих хозяйственных субъектов - рудников, горнодобывающих предприятий, корпораций, отраслей состоит не только в неповторяемости объектов недропользования, изменении во времени и пространстве предмета труда, крайне высокой недостоверности информации.
В этих условиях устойчивое функционирование горнотехнических систем возможно осуществить на основе синтеза и расширения перечня
геотехнологических процессов, обеспечивающих на стадии проектирования и в ходе всего жизненного цикла освоения участка недр такие рациональные значения параметров горнотехнической системы, которые удовлетворяют потребности в минерально-сырьевой товарной продукции настоящего поколения, не ставя под угрозу будущие поколения [6].
В мире под устойчивым развитием преимущественно рассматривают финансовую устойчивость как безубыточность и рентабельность и определяют на основе анализа мировых трендов рынков сырья в динамике цен, конъюнктуры рынка, налоговых и кредитных ставок. Безусловно, это является обязательным элементом устойчивости, но применительно к условиям функционирования горнотехнических систем, напрямую связанных с влиянием изменяющихся во времени и пространстве характеристик и свойств массива месторождения, горно-геологических, геомеханических и горнотехнических факторов, а также обусловленных требованием непрерывности процессов водоотлива, вентиляции, поддержания горных выработок и, наконец, выпуска товарной минерально-сырьевой продукции, обеспечивающей круглосуточную работу перерабатывающих и металлургических производств. Требования устойчивости предполагают постоянную обеспеченность горнотехнической системы не только материальными, финансовыми, энергетическими, трудовыми ресурсами, но и вскрытыми и подготовленными к добыче запасами полезных ископаемых, решением вопросов комплексного извлечения из них ценных компонентов и экологически безопасного складирования, хранения и утилизации минерально-сырьевых отходов горно-обогатительного производства. Выполнение этих требований в условиях установившихся трендов истощения минерально-сырьевой базы и усложнения условий разработки месторождений, а также проявления глобальных внешних вызовов, связанных с введением международных экономических санкций, колебанием спроса на продукцию горных предприятий пандемией, природными катастрофами и пр., предполагает особую организацию производства с созданием всех необходимых резервов и постоянное совершенствование технологического уклада всей горнотехнической системы освоения лицензионного участка недр.
Развитие технологического уклада горного производства связано, в первую очередь, с совершенствованием технологии горных работ, изменением количественного или качественного состава применяемых основных и вспомогательных процессов, их характеристиками, определяемыми местом производства работ, технологическими показателями, параметрами процессов управления состоянием массива, качеством рудной массы и логистической системы рудника.
Особенности перехода к новому технологическому укладу горнорудных предприятий России
Сравнительный анализ состояния ведущих мировых производителей минерального сырья свидетельствует, что отечественная индустрия добычи полезных ископаемых, созданная в период масштабной индустриализации второй половины ХХ века, не отвечает обозначенным вызовам и глобальным трендам. Это определило необходимость разработки научно-методических основ устойчивого развития горнотехнических систем на базе установления закономерностей взаимодействия природных и технологических процессов в условиях интенсивного комплексного освоения недр Земли с использованием рациональной структуры и сочетания различных, в том числе нетрадиционных, геотехнологических процессов с заданными параметрами комбинированной разработки месторождений при переходе к цифровым геотехнологиям и роботизации. И этим отличается наш подход к проблеме обеспечения устойчивого функционирования горнотехнической системы на протяжении всего периода освоения участка недр. Причем обеспечение устойчивого освоения участка месторождения должно прогнозироваться на неопределенно длительный период времени, что определяется многогранностью, многофункциональностью и неисчерпаемостью самих недр Земли.
В настоящее время для всех субъектов недропользования добыча полезных ископаемых переходит на качественно иной уровень, где различные аспекты извлечения минеральных ресурсов интегрируются в характерный для всех основных процессов новый технологический уклад, при котором горное предприятие, оснащенное роботизированной техникой, управляемой в автоматическом интеллектуальном режиме, представляет собой инструмент для устойчивого развития общества.
В мировой практике уже эффективно функционируют и показали перспективы своего развития рудники, работающие в полном автономном режиме. Об этом свидетельствует выполненный анализ мирового опыта применения полностью автоматизированных безлюдных геотехнологий (таблица).
Следует отметить, что внедрение нового технологического уклада горного предприятия с полным циклом комплексного освоения недр сопровождается крупномасштабной перестройкой производства на инновационной основе, что сопряжено с ростом производственной мощности предприятия, сменой и расширением технологических операций и процессов, увеличением перечня номенклатуры товарной продукции и степенью ее готовности к потреблению.
Главным условием перехода на новый технологический уклад является разработка и внедрение новых технологических решений, ранее не характерных для традиционного горного производства, либо рассмотрение известных геотехнологических процессов в новом качестве. Включе-
ние в горнотехническую систему комбинированных геотехнологий, перенос в подземное пространство оборудования, работающего ранее только на поверхности, получение товарной продукции под землей - всё это потребовало в XXI веке добавления в классические схемы горных работ новых технологических процессов.
Действующиерудники мира с автономным программируемым управлением технологических процессов
Рудник, страна Способ разработки Глубина ведения горных работ Извлекаемые металлы
BHP, Olympic Dam, Австралия комбинированный 1 000 м Медь, уран, золото, серебро
BOLIDEN, Aitik (карьер), Швеция открытый 450 м Медь, золото, серебро
BOLIDEN, Renström (подземный рудник), Швеция подземный 1 450 м Цинк, медь, свинец, золото и серебро
BOLIDEN, Kristineberg (подземный рудник), Швеция подземный 1 300 м Цинк, медь, свинец, золото и серебро
BOLIDEN, Kankberg (подземный рудник), Швеция подземный 500 м Золото и теллур
BOLIDEN, Maurliden (карьер), Швеция открытый 140 м Цинк, медь, свинец, золото и серебро
BOLIDEN, Garpenberg (подземный рудник), Швеция подземный 1 250 м Цинк и серебро, а также попутные свинец, медь и золото
BOLIDEN, Kevitsa (карьер), Швеция открытый 800 м Медь, золото, цинк, никель и кобальт
BOLIDEN, Kylylahti (подземный рудник), Швеция подземный 1 000 м Цинк и свинец
LKAB, Kirunavaara, Швеция подземный 1 300 м Железо
Анализ уровня современного технического оснащения горнотехнических систем свидетельствует о совмещении в одном технологическом пространстве рудника процессов с различным уровнем технологического уклада начиная от ручного труда, механизированного оборудования, работающего на энергии сжатого воздуха, дизельного, электрического привода, имеющего элементы автоматического управления, либо работающего в дистанционном режиме, посредством управления оператором, выведения из опасных зон горных работ. Это не способствует росту эффективности производства в целом, осложняет условия обеспечения промышленной
безопасности горных работ, ведёт к росту травматизма и не позволяет охарактеризовать технологический уклад горнотехнической системы в целом. Только комплексные решения по совершенствованию всех основных и вспомогательных процессов на руднике способно вывести горнотехническую систему на новый уровень технологического развития.
Все вышеперечисленные особенности современного технологического уклада рудника должны быть неразрывно связаны с ростом уровня организации производства, изменением условий эксплуатации техники при высокой ее стоимости, требуют формирования новой системы организации и культуры производственных процессов. Поэтому одним из принципов перехода к новому технологическому укладу на современном этапе является обеспечение соответствия уровня технологического оснащения организации и культуры производства всей технологической схемы рудника в соответствии со специфическими условиями разработки месторождения, ограниченного технологического пространства для размещения оборудования, материальных складов и транспортных магистралей, призванных обеспечить ритмичное и синхронное функционирование расширенного перечня инновационных технологических процессов и интеллектуализацию оборудования в полном цикле комплексного освоения недр.
Доказано, что существующий уровень развития горной техники и геотехнологии позволяет создавать экологически сбалансированные горнотехнические системы. Однако ряд геотехнологических процессов добычи полезных ископаемых требует доработки и адаптации для максимальной реализации возможностей эффективного геотехнологического преобразования недр. Необходимо также изменение схем вскрытия и подготовки залежей, особенно с учетом перспектив применения автоматизированного и роботизированного оборудования.
При этом параметры геотехнологических процессов, составляющих новый технологический уклад, должны быть в виде единого комплекса адаптированы к конкретным условиям разработки месторождения твердых полезных ископаемых. Под адаптацией понимается оперативная синхронная трансформация технологических процессов к свойствам и состоянию техногенно преобразуемого участка недр с учетом изменяющихся потребностей общества. Это требует приближения технологических процессов к месту формирования продукта труда - добываемых полезных ископаемых, месту производства товарной продукции и к месту формирования их минеральной составляющей - к добычным забоям. Расширяется перечень товарной продукции, изменяются требования к ее качеству на различных стадиях передела.
Трансформация роли и особенностей проектирования систем разработки рудных месторождений, комбинация геотехнологических процессов различных способов добычи определяют, что на современном этапе внедрения нового технологического уклада на рудниках должно быть обеспе-
чено расширение перечня и повышение уровня автоматизации всех основных и вспомогательных технологических процессов в целях достижения лучших количественных и качественных показателей освоения недр на основе внедрения рациональных сочетаний физико-технических и физико-химических геотехнологических процессов на стадиях добычи и переработки минерального сырья с приближением их к месту извлечения минеральной составляющей из недр и получением расширенного спектра товарной продукции высокого уровня передела.
Принципы устойчивого функционирования горнотехнических систем в условиях внедрения нового технологического уклада
В аспекте обеспечения устойчивости горнотехнической системы следует отметить особое ее свойство самоуничтожаться в ходе функционирования, изменять те базовые условия, в соответствии с которыми она была спроектирована. Дело в том, что в ходе функционирования горнотехнической системы при освоении участка недр неизбежно истощаются балансовые запасы месторождения, динамично изменяются в результате техногенного воздействия геологические, геомеханические, газогидродинамические условия и экономический минерально-ресурсный потенциал. Поэтому в этих условиях обеспечить устойчивость горнотехнической системы особенно сложно, и, на наш взгляд, этого можно достичь исключительно путем рационализации структуры горнотехнической системы, введения дополнительных инновационных процессов, обоснования их параметров с учетом закономерностей совокупного воздействия всех вышеперечисленных факторов. Анализ масштабов и направлений потребления человечеством георесурсов дает основание заключить, что без совершенствования технологического уклада горного производства кардинально изменить состояние ресурсного взаимодействия геосферы и техносферы невозможно.
Следует отметить, что задача обеспечения устойчивости горнотехнических систем в представленном аспекте техногенного изменения участка литосферы в мировой практике ставится впервые. Обеспечить устойчивость горнотехнической системы в процессе эксплуатации месторождений возможно только при изменении требований к вовлекаемым в эксплуатацию георесурсам в динамике развития горных работ с соответствующим изменением их проектной составляющей.
Обеспечение устойчивого развития всех элементов горнотехнической системы возможно на основе определения для каждого из них, с учетом особенностей функционирования в осваиваемом участке недр, рационального сочетания геотехнологических процессов, масштабов реализации с внедрением инновационных процессов рудничной сепарации, закладки выработанного пространства с применением передвижных комплексов, кучного, подземного и чанового выщелачивания, энерговоспроизводства
преимущественно в программируемом режиме их реализации при одновременном вовлечении в эксплуатацию природных и техногенных георесурсов различного качества, включая ранее некондиционные запасы.
Таким образом, комплексное и экологически сбалансированное освоение рудных месторождений в целях устойчивого развития должно базироваться на принципах:
- рационального сочетания основных и вспомогательных процессов добычи и переработки руд, включая нетрадиционные, с обоснованием их параметров и учетом специфики условий освоения месторождения;
- минимизации накопления на поверхности отходов добычи и переработки руд на основе перехода на комплексную подземную геотехнологию с высокопроизводительными показателями добычи;
- комбинации внутрирудничной сепарации и методов выщелачивания с выдачей на поверхность исключительно кондиционных руд, концентратов сепарации и выщелачивания;
- выбора рациональной структуры и масштабов добычи и переработки руд и техногенного сырья в динамике освоения месторождения;
- совершенствования средств и методов оценки техногенных образований для эффективной и безопасной их разработки с глубокой переработкой сырья неоднородных по составу и свойствам техногенных массивов;
- разработки цифровой геоинформационной модели осваиваемого участка литосферы в полном цикле добычи и переработки руд при освоении участка недр.
Основные направления исследований проблемы устойчивого функционирования горнотехнических систем
Анализ показал, что большая часть крупных месторождений разрабатывается комбинированным способом. Именно возможность рационального сочетания расширенного спектра технологических процессов различных способов добычи, реализация которых максимально приближена к предмету труда - полезным ископаемым в недрах земли при комбинированной разработке происходит в наиболее благоприятных условиях, способна обеспечить требование устойчивого функционирования горнотехнических систем.
Выявленные основные факторы, определяющие трудности освоения месторождений, определили основные направления исследований моделей развития и управления динамическими горнотехническими системами, функционирующими при повышенных техногенных рисках и высокой степени неопределенности исходной информации об осваиваемом участке недр:
- определение структуры рудника и параметров горнотехнических систем, основанных на сочетании физико-технических и физико-химических процессов, включая нетрадиционные: например, с исполь-
зованием горного оборудования с программируемым управлением, позволяющим исключить присутствие оператора в опасной зоне, приготовление твердеющей закладочной смеси на передвижных закладочных комплексах и др. [7 - 10];
- обоснование рационально производственной мощности рудника с определением оптимального соотношения производительности в циклах добычи, хранения, усреднения и переработки рудной массы [11];
- определение технологической схемы и технического оснащения внут-рирудничных процессов управления качеством рудной массы, основанных на сочетании крупнопорционной, поточной и покусковой сепарации с посортным усреднением качества в рудоспусках, бункерах, на промежуточных складах [12 - 14];
- определение области эффективного применения высоких вскрышных уступов, причем не только на мощных рудных и угольных месторождениях, но и впервые в мире на жильных месторождениях ценных руд с определением рациональных параметров взрывной подготовки высоких уступов, технологических схем отработки высокого уступа и перехода с высокого уступа на уступы традиционной и уменьшенной высоты, оценкой устойчивости откосов и участков бортов с высокими уступами в безрудной зоне [15];
- обоснование параметров технологических процессов с энергосбережением и энерговоспроизводством [16];
- обоснование параметров технологических процессов при разработке месторождений колчеданных руд, склонных к самовозгоранию и взрыву сульфидной пыли, и разработка мер по снижению риска развития аварийных ситуаций [17];
- определение условий и масштабов эффективного одновременного вовлечения в эксплуатацию природного и техногенного рудного сырья в горнотехнической системе с полным циклом освоения недр на основе оценки вещественного состава и технологических свойств руд и эколо-го-экономической эффективности [7];
- совершенствование нормативно-правовой базы в сфере недропользования и подготовка нормативно-правовой документации федерального уровня в области недропользования.
Решение указанных задач предусматривало проведение исследований по совершенствованию взаимосвязанных подсистем рудника, представленных на рисунке 1, и включало:
- создание системы интеллектуального управления технологическими процессами;
- совершенствование и обоснование параметров процессов извлечения минерального сырья из недр и ценных компонентов из вещества сочетанием физико-технических и физико-химических способов добычи;
- разработку и обоснование параметров процессов управления качеством внутрирудничных потоков на основе систематизации геоданных, оптимизации параметров процессов очистной выемки и внутрирудничной сепарации бедных руд и логистической схемы рудника;
- изыскание инновационных способов управления состоянием подработанного массива закладкой выработанного пространства;
- обоснование рационального сочетания процессов добычи и извлечения минерального сырья из недр и вещества;
- разработку методов внутрирудничной утилизации отходов добычи и переработки руд;
- развитие энергосбережения, воспроизводства и хранения собственной электроэнергии подземного рудника.
управления качеством внутрирудничиых
потоков
Подсистема интеллектуального управления
£
у
Подсистема \ извлечения минерального
л
ГОРНОТЕХНИЧЕСКАЯ
СИСТЕМА (ПОДЗЕМНЫЙ РУДНИК)
^ С™. &
воспроизводства 1 и хранении энергии
Подсистема
ведения закладочных
работ передвижными установками
Рис. 1. Структура исследования подсистем и технологических процессов, определяющих эффективность перехода на принципы устойчивого развития при внедрении нового технологического уклада
Как было отмечено выше, из-за непрерывного снижения содержания ценных компонентов в рудах природных месторождений, с одной стороны, и роста спроса на минеральное сырье, с другой, его удовлетворение возможно только при комплексном освоении природных и техногенных георесурсов осваиваемого участка недр во всем их многообразии, а также рециклинга материалов (рис. 2).
Рис. 2. Структура ресурсного потенциала горнотехнической системы при совместном вовлечении в эффективную эксплуатацию природных и техногенных георесурсов
Причем полезное использование большей части горной массы должно осуществляться без выдачи на поверхность отходов производств на базе комбинации методов сепарации, утилизации отходов на передвижных закладочных комплексах и участках кучного выщелачивания в штабелях, сформированных в подземных условиях и на поверхности (рис. 3).
Отличие выполняемых исследований, направленных на разработку технологической схемы подземного выщелачивания глубокозалегающих залежей, состоит в комплексном рассмотрении процессов сепарации, закладки, кучного и подземного выщелачивания. Технология базируется на научно обоснованном подборе составов смесей с требуемыми характеристиками. Возможность формирования комбинированных закладочных массивов в соответствии с требованиями технологии подземного выщелачивания обеспечивается применением передвижных закладочных комплексов, способных производить закладочные смеси заданных характеристик вблизи с заполненными выработанными пространствами. Аналога такому подходу в мировой практике нет.
Развитие научных основ экологического управления горнотехническими системами в районах интенсивного и масштабного комплексного освоения недр получило свою реализацию при освоении коренных месторождений золота, разрабатываемых крупнейшими компаниями «Южурал-золото Группа Компаний» и «Селигдар», медно-колчеданных месторождений Урала, эксплуатируемых Уральской горно-металлургической и Русской медной компаниями, а также уникального Джезказганского месторождения меди компании «Казахмыс».
Рис. 3. Технологическая схема подземного рудника с комбинацией методов сепарации, утилизацией отходов на передвижных закладочных комплексах и участках кучного выщелачивания
Прогноз использования планируемых фундаментальных результатов
в прикладной области
Разработанные принципы и методические основы проектирования горнотехнических систем с учетом масштабов открытого и подземного рудников - глубины разработки, производственной мощности, интенсивности отработки запасов, энергоемкости производства и базирующиеся на устойчивом функционировании подсистем полного цикла использованы при проектировании комплексного освоения месторождений золота и многокомпонентных руд, при разработке проектных решений по отработке Кочкарского золоторудного месторождения, Джезказганского, Учалинского и Подозерного месторождений меди и цинка. Определена структура рудника и параметры горнотехнических систем, основанных на сочетании физи-
ко-технических и физико-химических процессов, включая нетрадиционные.
Изменение подхода к проектированию освоения рудных месторождений позволит по-новому решать вопросы вскрытия и подготовки запасов кондиционных и некондиционных руд, техногенных образований, очистной выемки, управления качеством рудопотоков и их передела в выработках рудника, что повысит полноту и комплексность использования природного, природно-техногенного и техногенного сырья, будет способствовать решению экологических и социальных проблем в регионах добычи, что в целом существенно расширит минерально-сырьевую базу предприятий черной и цветной металлургии.
Заключение
Грядущий технологический уклад горного производства должен изменить его облик и восполнить выбывающие по мере истощения балансовых запасов производственные мощности за счет комплексного вовлечения в эксплуатацию бедных, разубоженных, смешанных и окисленных руд на основе сочетания различных геотехнологий в целях устойчивого развития горнотехнических систем. Расширение перечня технологических процессов в целях достижения лучших количественных и качественных показателей комплексного освоения недр свидетельствует о том, что именно комбинированная геотехнология является платформой для развития нового технологического уклада горного производства. Включение в состав горнотехнической системы инновационных геотехнологических процессов, ранее не характерных для горного производства, с переносом места размещения оборудования, ранее работающего исключительно на поверхности, в подземные выработки для получения под землей товарной продукции и утилизации отходов в выработанном пространстве недр без выдачи их на поверхность составляет основу полного цикла месторождений при внедрении нового технологического уклада рудника с расширением сферы применения автономного интеллектуального оборудования программно адаптируемого к изменению условий освоения участка недр.
Полный цикл комплексного освоения месторождения должен проектироваться не столько для добычи полезных ископаемых, сколько в целях эксплуатации каждого осваиваемого участка недр неопределенно долго, путем определения уже на первоначальном этапе проектирования перехода от одного вида геотехнологий к другому в ходе освоения месторождений, а также на период после завершения добычи полезных ископаемых. Такой подход является содержанием устойчивого функционирования горнотехнической системы.
Изучение условий перехода на новый технологический уклад свидетельствует, что только на базе взаимосвязи интеллектуальных инновационных геотехнологий и техники, работающей в автономном, програм-
мируемом режиме, в том числе с элементами искусственного интеллекта, программных комплексов обработки геоданных, высокоточных методов и средств изучения вещества недр, структуры и состояния массивов горных пород, возобновляемой энергетики определяются новые направления в проектировании комплексного освоения месторождений твердых полезных ископаемых с высокой эффективностью, полнотой качественного извлечения всех ценных компонентов. Переход к новому технологическому укладу связан с оперативной синхронной трансформацией геотехнологий к особенностям осваиваемого участка недр с учетом потребностей общества в георесурсах.
Исследования выполнены при поддержке РФФИ грант №18-05-00114-а.
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., Галченко Ю.П. Геоэкология освоения недр и экогеотехнологии разработки месторождений. М.: ООО «Научтехлитиз-дат», 2015. 360 с.
3. Packey D.J. Multiproduct mine output and the case of mining waste utilization // Resour. Policy. 2012. Vol. 37. №1. P. 104 - 108.
4. Pimentel B.S., Gonzalez E.S., Barbosa G.N.O. Decision-support models for sustainable mining networks: fundamentals and challenges // Journal of Cleaner Production. 2016. Vol. 112. P. 2145 - 2157.
5. Espinoza R.D., Rojo J. Towards sustainable mining (Part I): Valuing investment opportunities in the mining sector // Resources Policy. 2017. Vol. 52. P. 7 - 18.
6. Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В., Радченко Д.Н. Реализация концепции устойчивого развития горных территорий - базис расширения минерально-сырьевого комплекса России // Устойчивое развитие горных территорий. 2015. № 3. С. 46 - 50.
7. Радченко Д.Н., Хайдаров И.В., Залевская К.Н. Обоснование технологии добычи и переработки техногенного сырья Новотроицкого хво-стохранилища // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. № 1. С. 277 - 289.
8. Radchenko D., Gadzhieva L., Gavrilenko V. Research of concentrations of ultrafine and finely dispersed aerosols in the atmosphere of a Southern Urals mining region // E3S Web of Conferences. 3-rd International Innovative Mining Symposium, IIMS 2018: Electronic edition. 2018. V.41. №01033.
9. Radchenko D.N., Bondarenko A.A. Mining engineering system as an energy asset in industry 4.0 // E3S Web of Conferences. Electronic edition. 2018. V.41. №01009.
10. Совместная утилизация отходов обогащения при комплексном освоении месторождений многокомпонентных руд / Д.Н. Радченко, В.С. Лавенков, В.В. Гавриленко, Е.А. Емельяненко // Горный журнал. 2016. № 12. С. 87 - 93.
11. Повышение эффективности использования ресурсного потенциала рудных месторождений / С.В. Рыжов, С.В. Иляхин, А.А. Никитин, В.Н. Сытенков // Горный журнал. 2019. №12. С.25 - 29.
12. Швабенланд Е.Е. Применение наилучших доступных технологий для освоения сложноструктурных месторождений в районах с особым экологическим режимом // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 1. С. 349 - 358.
13. Обоснование параметров рудничной сепарации рудничной массы при разработке медных месторождений Жезказганского региона / Ю.А. Юн, Е.Н. Есина, А.Г. Рыльников, Л.А.-С. Гаджиева // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. Вып. 3. С. 203 - 212.
14. Стратегия освоения Светлинского месторождения / К.И. Стру-ков, Р.В. Бергер, В.А. Ежов, Е.Н. Есина // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Вып. 1. С. 36 - 45.
15. Федотенко В.С., Струков К.И., Бергер Р.В. Перспективы применения высоких уступов при комбинированной разработке Светлинского золоторудного месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2019. № 12. С. 67 - 75.
16. Туркин И.С., Князькин Е.А., Бондаренко А.А. Исследование технологии производства электроэнергии от потоков гидросмесей для повышения энергоэффективности освоения золоторудных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2020. № 3. С. 138 - 150.
17. Procedure for risk assessment of initiation and progression of oxidation processes during development of pyrite ore deposits / G. Einbinder, N. Mitishova, D. Radchenko, E. Knyazkin // E3S Web of Conferences. 2020. № 03005.
Каплунов Давид Родионович, чл.-корр. РАН, гл. науч. сотр., kapdan@rambler.ru, Россия, Москва, Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В.Мельникова Российской академии наук,
Рыльникова Марина Владимировна, д-р техн. наук, проф., гл. науч. сотр., rylnikova@,mail. ru, Россия, Москва, Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова Российской академии наук
DEVELOPMENT OF SCIENTIFIC AND METHODOLOGICAL FOUNDA TIONS
FOR THE SUSTAINABILITY OF MINING SYSTEMS IN THE CONTEXT
OF THE INTRODUCTION OF A NEW TECHNOLOGICAL STRUCTURE
D.R. Kaplunov, M. V. Rylnikova
The principles and scientific and methodological bases of ensuring the stable functioning of mining systems in the context of the formation of a new technological order and the manifestation of global challenges at mining enterprises in Russia are considered. The principles of sustainable development of mining enterprises based on resource-saving, energy efficiency, and environmental safety are implemented on the basis of implementation of new technological system of mining production, and timely technical re-equipment of technological processes with the expansion of their list in the full cycle of geological exploration, ore mining and processing up to finished products high stage of processing. Changing the approach to the development of ore deposits will allow us to solve the issues of ensuring the stability of mining systems at all stages of complex development of a subsurface area: opening and preparing reserves of conditioned and non-conditioned ores, technogenic formations, and treatment excavation based on the introduction of a new technological structure of a mining enterprise with a full cycle of integrated development of subsurface resources. The implementation of the tasks set in the article will increase the completeness and complexity of the use of the resource potential of solid mineral deposits, will contribute to solving environmental and social problems in the production regions, which in General will significantly expand the mineral resource base of mining enterprises in Russia.
Key words: mining system, Deposit, solid minerals, sustainable development, design theory, Geotechnology, processes, parameters, multicomponent ores, integrated development, technological structure.
Kaplunov David Rodionovich, doctor of technical sciences, professor, corresponding member of RAS, chief researcher, kapdan@rambler. ru , Russia, Moscow, Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources 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 Sciences
Reference
1. Trubetskoy K. N. Development of resource-saving and resource-producing geotech-nologies for complex development of mineral deposits. Moscow: IPKON RAS, 2014, 196 p.
2. Trubetskoy K. N., Galchenko Yu. P. Geoecology of development of mineral resources and ecogeotechnologies of development of deposits. M.: LLC "Nauchtekhlitiz-DAT".
2015. 360 p.
3. Packey D. J. Multiproduct mine output and the case of mining waste utilization // Resour. Policy. 2012. Vol. 37. №1. P. 104-108.
4. Pimentel B. S., Gonzalez E. S., Barbosa G. N. O. Decision-support models for sustainable mining networks: fundamentals and challenges // Journal of Cleaner Production.
2016. Vol. 112. Pp. 2145-2157.
5. Espinoza R. D., Rojo J. Towards sustainable mining (Part I): valuing investment opportunities in the mining sector // Resources Policy. 2017. Vol. 52. P. 7-18.
6. Kaplunov D. R., Ryl'nikova M. V., Radchenko D. N. The implementation of the concept of sustainable development of mountain territories is the basis of the expansion of the mineral-raw material complex of Russia // Sustainable development of mountain territories. 2015. no. 3. P. 46-50.
7. Radchenko D. N., Khaydarov I. V., Zalevskaya K. N. Justification of technology of extraction and processing of technogenic raw materials of the Novotroitsk tailings dump // Proceedings of the Tula state University. earth science. 2020. No. 1. Pp. 277-289.
8. Radchenko D., Gadzhieva L., Gavrilenko V. Research of concentrations of ultrafine and finely dispersed aerosols in the atmosphere of a Southern Urals mining region // E3S Web of Conferences. 3rd International Innovative Mining Symposium, IIMS 2018: Electronic edition. 2018. V.41. №01033.
9. Radchenko D.N., Bondarenko A. A. Mining engineering system as an energy asset in industry 4.0 // E3S Web of Conferences. electronic edition. 2018. V. 41. No. 01009.
10. Joint utilization of enrichment waste during complex development of multicom-ponent ore deposits / D. N. Radchenko, V. S. Lavenkov, V. V. Gavrilenko, E. A. Emelianen-ko // Mining journal. 2016. No. 12. Pp. 87-93.
11. Improving the efficiency of using the resource potential of ore deposits / S. V. Ryzhov, S. V. Ilyakhin, A. A. Nikitin, V. N. Sytenkov // Mining journal. 2019. No. 12. Pp. 25-29.
12. Shvabenland E. E. Application of the best available technologies for the development of complex deposits in areas with a special ecological regime // Proceedings of the Tula state University. earth science. 2020. Issue 1. Pp. 349-358.
13. Justification of parameters of mine separation of mine mass in the development of copper deposits in the Zhezkazgan region / Yu. a. Yun, E. N. Esina, A. G. Rylnikov, L. A. S. Gadzhieva // Proceedings of the Tula state University. earth science. 2019. Issue 3. Pp. 203-212.
14. Strategy for the development of the Svetlinsky field / K. I. Strukov, R. V. Berger, V. A. Ezhov, E. N. Esina // Proceedings of the Tula state University. earth science. 2020. Issue 1. Pp. 36-45.
15. Fedotenko V. S., Strukov K. I., Berger R. V. Prospects for the use of high ledges in the combined development of the Svetlinsky gold Deposit // Mining information and analytical Bulletin (scientific and technical journal). 2019. No. 12. Pp. 67-75.
16. Turkin I. S., Knyazkin E. A., Bondarenko A. A. Research of technology of electric power production from streams of hydraulic mixtures for increase of energy efficiency of development of gold deposits // Mining information and analytical Bulletin (scientific and technical magazine). 2020. No. 3. Pp. 138-150.
17. Procedure for risk assessment of initiation and progression of oxide-tion processes during development of pyrite ore deposits / G. Einbinder, N. Mitishova, D. Radchenko, E. Knyazkin // E3S Web of Conferences. 2020. No. 03005.
