CC BY
75
__________________________________ © А.А. Пешков, Н.А. Мацко,
М.А. Кононыхин, А.Н. Морев, 2009
УДК 622.3.553; 338.12
А.А. Пешков, Н.А. Мацко, М.А. Кононыхин,
А.Н. Морев
СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ОБОСНОВАНИЮ СТРАТЕГИЙ ОСВОЕНИЯ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ
Дано определение понятия стратегии освоения минерально-сырьевых ресурсов. Предложены оригинальные подходы к обоснованию стратегий, основанные на оценке и поддержании доступности запасов полезных ископаемых в процессе разработки месторождений.
Ключевые слова: стратегия, доступность, запасы полезных ископаемых, маневрирование, производительность, изменчивость цен, геотехнологическая подготовки месторождений.
Яесмотря на широкое употребление слова «стратегия», смысл, вкладываемый в это понятие, достаточно размыт. Чаще всего оно сводится к долгосрочным планам с включением перспективных целей, способов и средств их достижения. Являются ли слова «стратегия» и «долгосрочный план» синонимами или существуют различия между этими понятиями? К сожалению, в толковых и энциклопедических словарях слово «стратегия» определяется лишь как «искусство или наука быть полководцем». Анализ содержания понятия «стратегия» в различных специализированных словарях и употребления этого термина в философских, методологических и других научных работах показывает, что, в отличие от плана, стратегия обязательно включает учет изменений внешней среды и внешних воздействий на процесс реализации плана. Например, под стратегией в ее исконном, военном смысле подразумевается «план действий для достижения цели в условиях противодействия противника». В области менеджмента стратегию иногда определяют как деловую концепцию, включающую набор действий, которые могут обеспечить реальное конкурентное пре-
*Статья подготовлена по результатам исследований, проведенных при финансовой поддержке Российского гуманитарного научного фонда, проект № 07-02-0038а
имущество. Не перечисляя всего многообразия определений, следует подчеркнуть, что стратегия, как правило, включает решения, компенсирующие негативные воздействия внешней среды, препятствующие достижению цели. С учетом проведенного анализа понятие стратегии было определено как долгосрочный план действий (функционирования организационной или организационнотехнологической системы), обеспечивающий достижение цели и включающий набор заранее спланированных реакций на изменения внешних и внутренних условий его реализации.
Стратегии могут быть различного масштаба. Это может быть стратегия развития и использования минерально-сырьевой базы России, стратегия развития отдельной отрасли минеральносырьевого комплекса или освоения отдельного месторождения.
Что касается государственной стратегии развития и рационального использования минерально-сырьевой базы, о необходимости разработки которой говорится уже долгое время, то, на наш взгляд, создание конкретной работоспособной стратегии, удовлетворяющей приведенному выше определению, вряд ли вообще возможно.
Очевидно, что трудно разработать конкретный план действий, да еще предусмотреть возможные изменения внешней среды, если в качестве основных целей развития минерально-сырьевого комплекса страны, как это определено в Основах государственной политики в области использования минерального сырья и недропользования, провозглашены: «обеспечение воспроизводства и эффективного освоения минерально-сырьевой базы Российской Федерации в целях обеспечения устойчивого экономического развития России и повышения благосостояния ее граждан; организация рационального и комплексного использования минерально-сырьевых ресурсов в интересах нынешних и будущих поколений граждан Российской Федерации; защита геополитических интересов России, в том числе на мировом рынке минерального сырья». Исходя из таких целей, предложения к формированию стратегии развития минерально-сырьевой базы обычно сводятся к необходимости определить приоритетные полезные ископаемые, в том числе перечень наиболее значимых экспортных и импортных полезных ископаемых; разработать новые механизмы финансирования геологоразведочных работ; внедрять новые высокоэффективные технологии добычи и переработки минерального сырья; совершенствовать
налоговую и законодательную системы и другим общим рекомендациям.
По-видимому, необходимо разрабатывать стратегии развития для различных видов (групп) минерального сырья. Конкретные цели и задачи при разработке стратегий освоения, например, месторождений нефти и марганцевых руд существенно отличаются. Если в первом случае важными задачами можно считать определение интенсивности эксплуатации месторождений нефти, доли экспорта и размеров экспортных пошлин, то при разработке стратегии создания и развития минерально-сырьевой базы марганца первостепенное значение имеет уменьшение зависимости от импорта данного дефицитного сырья и, следовательно, финансирование поисковых геологоразведочных работ. Кроме того, прогнозировать уровни потребления различных видов минерального сырья затруднительно, так как зачастую они не прямо пропорционально зависят от темпов экономического развития. Сферы использования различных видов сырья слишком многообразны и не всегда взаимозависимы. Для различных видов сырья существуют свои заменители. Поэтому более уместно говорить о стратегиях развития отдельных отраслей минерально-сырьевого комплекса, которые будут существенно отличаться друг от друга.
Применительно к освоению месторождений полезных ископаемых стратегия должна предусматриваться в проекте на разработку в виде основных решений (по границам горных работ, вскрытию, системам разработки, планам развития горных работ), обеспечивающих выбранный порядок разработки и достижение основных целей горного предприятия (производство установленных объемов продукции с высокой эффективностью) в условиях изменения состояния запасов, потребности и цен на минеральное сырье, технического уровня в области добычи и переработки полезных ископаемых.
Несмотря на достижения в области развития методов оценки запасов и обоснования основных проектных решений, остаются нерешенными проблемы учета динамики внутренних (состояние запасов) и внешних (конъюнктура сырьевых рынков и технический прогресс) условий реализации проектов.
При решении этих проблем авторами были получены интересные результаты, которые могут быть использованы для обоснования стратегий освоения месторождений. Для характеристики дина-
мики состояния запасов были разработаны методы оценки доступности запасов, которые учитывают, в том числе, и изменение цен на минеральное сырье. Кроме того, для повышения эффективности освоения месторождений в условиях изменения цен и потребности в минеральном сырье обоснованы стратегии, включающие заранее запланированные реакции в виде изменения интенсивности и качества добываемого полезного ископаемого. Исследовано совместное влияние ухудшения горно-геологических условий разработки месторождений и научно-технического прогресса на доступность запасов. Предложены перспективные стратегии освоения недр, включающие дополнительные стадии подготовки месторождений. В статье приведены некоторые результаты этих исследований, связанные с проблемами обоснования стратегии освоения минерально-сырьевых ресурсов.
Выбор стратегии освоения месторождения связан, в первую очередь, с оценкой запасов полезных ископаемых и их состояния. Состояние запасов постоянно изменяется во времени. По мере продвижения к рынкам и потребителям они проходят путь от прогнозных ресурсов до складов готовой продукции. Очевидно, что ценность для общества запасов полезных ископаемых уже эксплуатирующихся месторождений и запасов разведанных месторождений неодинакова, как неодинаковы и сроки их использования. Ценность запасов изменяется по мере выполнения различных стадий геологоразведочных работ и этапов разработки и переработки полезных ископаемых.
Для динамической оценки состояния запасов и обоснования стратегий их разработки предложен критерий доступности запасов. Понятие «доступность ресурсов» (информационных, трудовых, финансовых и др.) обычно имеет два основных значения: состояние готовности к участию в процессе и возможность их использования в виду приемлемости цены. На основе изучения различных значений слова доступность, включая известные характеристики доступности полезных ископаемых (minerals availability), предложенные Горным Бюро США [1], авторами предложено следующее определение: доступность минеральных ресурсов - это свойство системы «общество - минеральные ресурсы», характеризующее возможность их эффективного и безопасного использования в зависимости от состояния ресурсов, потребности в них и достигнутого технологического уровня [2].
Количественной мерой доступности является отношение фактической цены товарного продукта, получаемого из разрабатываемых запасов (Цф), к его расчетной цене (Цр), обеспечивающей безубыточное извлечение и переработку минерального сырья:
D = Цф (1)
Цр
Решение об использовании ресурсов принимается при значениях показателя доступности, превышающих единицу. В некоторых случаях, например для стратегически важных видов сырья или с учетом социальных факторов, могут приниматься решения о разработке недоступных запасов (при D < 1).
В системе «общество - минеральные ресурсы» фактическая цена характеризует потребность в данном виде сырья и отражает допустимые для общества затраты на его разработку и переработку. Поскольку фактические цены на минеральную продукцию изменяются во времени, то доступность может быть текущей (при использовании текущей «spot» цены) или долгосрочной (при использовании средней цены за достаточно длительный промежуток времени).
Состояние конкретных запасов, их качество, особенности залегания и расположения учитываются расчетной ценой. Расчетная цена характеризует ту минимальную цену товарного продукта, при которой компенсируются все предстоящие затраты, связанные с его получением и реализацией. Именно эти затраты позволяют оценивать степень готовности запасов. Кроме того, только предстоящие затраты учитываются при принятии решения о продолжении разработки месторождения.
В общем виде расчетная цена (ЦЛт) для рудных месторождений может быть определена при решении уравнения:
Р • ЦР,т - Сt -И, у Кг = 0 , (2)
Р -(1+1)= (1+1) г-т .¿Р
1=1
где Т - срок освоения месторождения, лет; г - год освоения; т - год оценки доступности запасов (ресурсов), т< г; Р( - объем оцениваемого запаса металла, извлекаемого в ?-ом году освоения, т; Цр,т -расчетная цена оцениваемого запаса металла, извлекаемого в г-ом
году освоения, на момент оценки т, (определяется при решении уравнения) долл.; С - текущие затраты, необходимые для получения товарной продукции, долл.; Нt - сумма налогов, уплачиваемых в г-ом году, долл.; 1 - ставка дисконтирования для приведения разновременных затрат к одному моменту оценки т; принимается равной 5%; К - капитальные вложения в г-ом году, долл.
Доступность запасов изменяется по мере выполнения различных работ по их подготовке, извлечению и переработке. С каждым последующим шагом в процессе освоения недр (поиски ^ разведка ^ строительство горного предприятия ^ эксплуатация месторождения) возрастает степень готовности запасов, и приближаются сроки их использования. В конце этой цепочки запасы уже в виде складов готовой продукции обладают самой высокой степенью готовности к использованию.
На рис. 1 приведены результаты оценки динамики доступности оставшейся (на каждый момент времени) части запасов Косто-мукшского месторождения. Результаты получены, исходя из предположения, что разработка Костомукшского месторождения была
бы начата в 1999 году. В этом случае первоначальная доступность запасов была бы существенно ниже 1. Поэтому сегодня, скорее всего, решение о вовлечении в разработку запасов Косто-мукшского месторождения не было бы принято.
Рис. 1. Изменение доступности оставшейся части запасов Костомукшского месторождения при условии, что строительство ГОКа было бы начато в 1999 году.
2000 2010 2020 2030
МОМЕНТ ОЦЕНКИ (1), ГОД
к
«
к
м
о
н
К
О
ДОСТУПНОСТЬ 3 4 5 6
10
1 1,03 - После завершения поиск 1 1,12 -Перед началом строит 1 1,36 - После окончания сі 1 1,92- За год до начала I 2,08 - В год добычи р! 1 2,79 - Готовые і I 3,18 - После ов и оценки месторождения ельства горного предприятия гроительства предприятия добычи рассматриваемого осматриваемого объема запасов < выемке запасы извлечения объемов руды из недр пе обогащения руды
с о П Ю 1П 3,
1 9,92 - После выплавки
0
2
7
8
9
Поскольку доступность, как правило, возрастает при переходе к последующим стадиям освоения месторождения, то сегодня Косто-Рис. 2. Доступность отдельного объема запасов меди на различных стадиях добычи и переработки
мукшский ГОК функционирует, так как доступность его запасов была существенно повышена после завершения строительства предприятия в советское время. Кроме того, 40% продукции реализуется на экспорт, что, как показано на рисунке, также повышает доступность запасов.
На рис. 2 показан пример изменения доступности отдельного объема запасов меди в зависимости от его состояния в процессе добычи и переработки.
Поскольку состояние и качество минерального сырья продолжают изменяться и в технологическом процессе (руда ^ концентрат ^ металл), расчетная цена и доступность определялись на тонну металла. В соответствии с разработанным подходом, например, при оценке доступности вскрытых запасов текущие затраты не включают затраты на выемку вскрыши и создание вскрывающих выработок, а для запасов готовой продукции учитываются только затраты, связанные с ее отгрузкой, транспортированием, таможенными пошлинами и т.д.
Исследования доступности запасов, выполненные для отдельных месторождений цветных и черных металлов, показали, что строительство горных предприятий на базе многих эксплуатируемых месторождений в настоящее время было бы нецелесообразно. На первый взгляд, этот вывод очевиден. Он перекликается с из-
вестным мнением о невысокой конкурентоспособности российской сырьевой базы, особенно черных и некоторых цветных металлов. При этом считается, что экономические диспропорции плановой экономики явились основной причиной низкой эффективности горнопромышленной отрасли в настоящее время, так как многие горные предприятия строились не на лучших месторождениях, а их производственная мощность была зачастую завышенной. Однако, как показали проведенные исследования изменения доступности во времени, эти «не лучшие» запасы отрабатываются в настоящее время только благодаря тому, что их доступность была существенно повышена в советское время. Созданный динамический подход к оценке доступности запасов и разработанный критерий позволяют проводить оценку сырьевой базы и стратегий освоения отдельных месторождений.
Применительно к оценке перспектив развития отдельных минерально-сырьевых отраслей были выполнены исследования вероятностей вовлечения в разработку новых месторождений с учетом изменчивости цен на различные виды минерального сырья (рис. 3).
Зависимости были получены с помощью модели, при разработке которой были использованы результаты исследований изменения цен на минеральное сырье и опыт принятия решений о строительстве горных предприятий различного масштаба. Долгосрочная доступность (ось абсцисс на рис.3) определялась, исходя из средней цены на интервале, отражающем основные периоды колебания цены. Было установлено, что средняя продолжительность цикла колебания цен для различных металлов изменяется от 4,4 до 7 лет. Для меди, свинца, цинка, никеля, серебра в 90 % случаев длина цикла не превышает 9 лет, для олова и алюминия - 12 лет, а для золота - 14 лет. Эти значения интервалов времени были приняты для оценки долгосрочной средней цены.
Вероятности вовлечения в разработку новых месторождений рассчитывались на основе сравнения инерционности изменения цен с инерционностью принятия решений о строительстве горных предприятий. Инерционность изменения цен характеризовалась сроками нахождения цены выше текущего уровня с доверительной вероятностью 95 %. Инерционность принятия решения определялась сроками, в течение которых фактическая цена превышала минимальный уровень, требуемый проектом для эффективной работы предприятия.
” ' ' 1.7'
0.25 0.75 1.25 1.75 2.25
б) Долгосрочная доступность запасов
Рис. 3. Пример зависимостей вероятностей вовлечения в разработку запасов новых месторождений меди (а) и золота (б) от долгосрочной доступности запасов
Статистический анализ современной практики свидетельствует о том, что для крупных месторождений решения о строительстве предприятий принимаются, если фактическая цена превышает требуемый уровень в течение не менее 3-5 лет, а для небольших ме-
сторождений (со сроком эксплуатации не более 5-7 лет) в течение одного года или нескольких месяцев.
Как видно из рис. 3, при одинаковой доступности запасов меди и золота вероятность вовлечения в разработку месторождений золота значительно ниже. Это связано с более высокой инерционностью процесса изменения цен и большей асимметричностью закона распределения цен на золото. Для процесса изменения цен на золото характерны длительные периоды времени, когда цена находится ниже среднего значения. Продолжительность периодов, когда цена превышает среднее значение, существенно короче, отклонения же при этом значительно выше. В результате, как показано на рис. 3, для того чтобы с высокой вероятностью (0,9) были вовлечены в разработку месторождения меди и золота, доступность их запасов должна составлять 1,25 и 1,75, соответственно.
Разработанный критерий оценки доступности позволяет проводить сравнение и ранжирование запасов разрабатываемых и резервных месторождений, в том числе сопоставлять отечественную и зарубежные сырьевые базы по различным видам минерального сырья.
При обосновании стратегий освоения отдельных месторождений важным условием является поддержание доступности остающейся в каждый момент времени части запасов на достаточно высоком уровне. Как уже отмечалось выше, доступность может быть долгосрочной и текущей. Текущая доступность изменяется в соответствии с изменением цен на минеральную продукцию. При нерациональной стратегии освоения месторождения возможны ситуации, когда текущая доступность оставшейся части запасов окажется существенно ниже единицы, что может привести к закрытию предприятия и потере части запасов. Чтобы избежать таких ситуаций, стратегии освоения месторождений должны предусматривать решения по их предотвращению или компенсации. Предотвращение, как правило, предполагает заблаговременное выполнение дополнительных по сравнению с минимально необходимыми объемов работ, позволяющих повысить долгосрочную доступность оставшейся части запасов. Компенсация последствий резкого снижения цен на добываемую продукцию или роста затрат на ее производство, как правило, связана с новыми техническими и технологическими решениями, возможность появления и реализации которых, к сожалению, не известна заранее. Компенсационным реше-
нием, правда, достаточно дорогим, можно считать и временную консервацию предприятия и разрабатываемых запасов. Как показали исследования, для мощных горных предприятий с низкой рентабельностью предпочтительнее использовать возможности предотвращения неблагоприятных ситуаций в будущем.
Для тех видов минерального сырья, для которых характерны высоко инерционные процессы изменения цен с возможным трендом к снижению (например, железорудное сырье), выполнение дополнительных объемов вскрышных работ по сравнению с минимально необходимыми в начальные периоды разработки позволяет поддерживать доступность оставшихся запасов на приемлемом уровне в течение всего срока их разработки.
Отнесение выполнения больших объемов работ на будущие периоды, как, например, при разработке месторождения этапами с выделением промежуточных контуров карьера, не всегда целесообразно, так как существенно снижает доступность запасов, разрабатываемых на последующих этапах. В условиях возможного снижения цен на минеральное сырье это приводит к переводу оставшихся запасов в разряд недоступных. Это подтверждается современной практикой эксплуатации мощных железорудных карьеров, свидетельствующих о переводе в ряде случаев более половины запасов разрабатываемых месторождений в разряд забалансовых.
Наибольшими возможностями по поддержанию доступности глубокозалегающих запасов обладает порядок разработки с внутренним отвалообразованием. В этом случае при формировании пионерного карьера создается дополнительная свободная поверхность, что позволяет в дальнейшем разрабатывать наклонные и крутопадающие залежи как горизонтальные месторождения неглубокого залегания. При этом доступность оставшихся запасов поддерживается на таком высоком уровне, который не может обеспечить даже порядок разработки с максимальным опережением вскрышных работ. Рассмотренные примеры стратегий освоения месторождений включают решения, направленные на предотвращение возможных в будущем неблагоприятных экономических условий.
Среди решений, направленных на компенсацию воздействий изменяющейся внешней среды, наиболее интересными яв ляются разработанные авторами способы маневрирования
Рис. 4. Зависимости чистого дисконтированного дохода (NPV) от производственной мощности предприятия и степени маневрирования его производительностью: 1 - базовый вариант; 2 - с вариацией 20%; 3 - с вариацией 60%
интенсивностью разработки и качеством добываемых полезных ископаемых в соответствии с изменением цен на минеральную продукцию. Маневрирование целесообразно осуществлять в пределах сроков, соответствующих продолжительности основных полуцик-лов колебаний цен, то есть от 1 до 3 лет.
Установлено, что повышение объемов и качества добываемого полезного ископаемого в периоды роста цен на продукцию позволяет существенно повысить (иногда на порядок) эффективность разработки запасов низко ценных месторождений. При увеличении объемов добычи в периоды роста цен повышается доступность тех отдельных объемов запасов, которые при постоянной производительности реализовывались бы уже в периоды снижения цен. При этом происходит перераспределение объемов извлекаемого полезного компонента, и большая часть продукции реализуется по более высоким ценам. В результате повышается средневзвешенная цена реализации продукции из разрабатываемых запасов, что ведет к росту суммарного дохода от разработки месторождения. На рис. 4 показаны зависимости чистого дисконтированного дохода от производственной мощности горного предприятия, полученные на ос-
нове моделирования разработки условного меднорудного месторождения.
За базовый принят наиболее эффективный вариант раз-работки месторождения с постоянной производительностью, равной оптимальной мощности предприятия. При маневри-ровании производительностью в соответствии с динамикой цен по мере увеличения коэффициента вариации изменения цен (от 20 до 60 %) возрастает эффективность маневрирования. Помимо повышения эффективности маневрирование производительностью, запланированное заранее в качестве реакции на отрицательное изменение конъюнктуры, позволило бы существенно снизить ущерб горному предприятию в период экономического кризиса.
Для реализации стратегии с маневрированием интенсивностью разработки запасов предприятию необходимо предусматривать продажу продукции как по долгосрочным, так и по краткосрочным контрактам. Последние необходимы для обеспечения возможности продажи части продукции по повышенной текущей (spot) цене либо для уменьшения производительности в неблагоприятные периоды. При этом оптимальная доля продукции, реализуемой по краткосрочным контрактам, изменяется от 30 до 45% с увеличением коэффициента вариации цены от 10 до 60% и зависит от вероятности заключения краткосрочных контрактов на реализацию продукции.
Стратегия освоения месторождения с маневрированием производительностью горного предприятия требует дополни-тельных затрат, связанных с необходимостью увеличения резерва мощности оборудования и фронта горных работ. Для сокращения дополнительных затрат при реализации стратегии с маневрированием производительностью предложено предусматривать периодическое использование вскрышных горно-транспортных комплексов на добычных работах. Очевидно, что это возможно при использовании на вскрышных и добычных работах взаимозаменяемых комплексов, например, экскаваторно-автомобильных. Кроме того, для маневрирования производительностью зачастую необходимы дополнительные вскрытые запасы полезного ископаемого, которые могут быть существенно уменьшены при использовании мобильного горного оборудования.
В части маневрирования содержанием полезных компонентов рассмотрены три стратегии управления качеством добываемого
сырья. Первая - базовая - подразумевала работу горного предприятия с неизменным содержанием полезного компонента в рудопо-токе; вторая и третья стратегии предусматривали управление содержанием в рудопотоке в зависимости от изменения цен на минеральное сырье. Вторая стратегия предусматривала выборочную отработку участков с высоким содержанием полезного компонента в периоды р о с т а ц е н на сырье и снижение качества добываемой руды в периоды ухудшения конъюнктуры. Это обеспечивает повышение суммарного дохода предприятия за счет повышения средневзвешенной цены реализации продукции из запасов месторождения. Третья стратегия, наоборот, подразумевала выборочную отработку участков с высоким содержанием полезного компонента в периоды п а д е н и я ц е н на сырье и снижение качества добываемой руды в периоды улучшения конъюнктуры. Это снижает вероятность появления продолжительных периодов убыточной работы предприятия и, соответственно, возможность преждевременного закрытия предприятия.
Области применения стратегий маневрирования содержанием полезного компонента в рудопотоке зависят от ценности месторождения и уровня изменчивости цен на минеральное сырьё. Для малоценных месторождений с рентабельностью разработки, не превышающей 5-7%, целесообразно применять третью стратегию, направленную на повышение жизнеспособности предприятия. При этом верхняя граница маневрирования содержанием полезного компонента в рудопотоке (отклонение от среднего) не должна превышать 40%.
Для высокоценных месторождений с рентабельностью разработки выше 20% целесообразно применять вторую стратегию, обеспечивающую максимальные прибыли. Длительная выборочная отработка богатых участков при различных стратегиях маневрирования качеством рудопотоков может привести к обесцениванию и потере оставшейся части запасов. Чтобы этого не произошло, превышение содержания полезного компонента над средним значением должно быть ограничено 10%.
Рассмотренные выше стратегии и решения направлены, главным образом, на предотвращение и компенсацию воздействия внешних факторов в виде изменчивости рыночной конъюнктуры. Помимо этого важными внешними факторами, которые необходимо учитывать при разработке стратегий освоения отдельных ме-
сторождений, а в большей мере, при обосновании стратегий развития отдельных отраслей минерально-сырьевого комплекса, являются ухудшение горно-геологичес-ких условий разработки месторождений, в первую очередь, качества вновь вовлекаемых в разработку запасов и темпы научно-технического прогресса в области добычи и переработки минерального сырья. Возможность вовлечения в разработку месторождений с худшими условиями определяется научно-техническим прогрессом. Существуют различные мнения по поводу возможностей прогресса компенсировать истощение минерально-сырьевой базы.
Беспрецедентно высокие темпы роста использования невоспроизводимого минерального сырья, сложившиеся за последние 50 лет, поставили под сомнение не только возможность дальнейшего роста уровня жизни, но и само существование жизни на Земле. Впервые такие опасения были высказаны в первом докладе Римскому клубу «Пределы роста» (1972). По мнению авторов доклада, в недалеком будущем объем промышленного капитала достигнет такого уровня, когда потребуется огромный приток ресурсов. Такой приток быстро истощит запасы доступного сырья. С ростом цен на сырье и истощением месторождений потребуется больше капиталовложений для их поиска и освоения, а, следовательно, все меньше и меньше средств будет вкладываться в будущий рост. Когда капиталовложения перестанут компенсировать истощение ресурсов, произойдет разрушение индустрии. Авторы доклада исходили из предпосылки об ограниченности минерально-сырьевых ресурсов. К сожалению, роль научно-технического прогресса они видели в сокращении темпов их истощения лишь за счет развития ресурсосберегающих производств. Возможности расширения минерально-сырьевой базы за счет вовлечения в разработку месторождений с содержанием полезного компонента в 2-5 раз ниже при сохранении уровня рентабельности разработки они не рассматривали.
Однако именно такую тенденцию отражает опыт разработки месторождений полезных ископаемых. Несмотря на периодическое открытие месторождений с высоким содержанием полезных компонентов в руде, среднее содержание разрабатываемых запасов снижается во времени. С 1925 по 1971 годы среднее содержание металла в рудах снизилось: для меди от 2,1 до 0,6%, свинца — от 2,7 до 0,6%, цинка — от 4,6 до 4%, олова — от 1,2 до 0,4%. Среднее содержание золота во всех видах разрабатываемых запасов
Якутии снизилось в 2-2,5 раза в период 1970-1990 гг. Если в 1940 г. в Кривбассе добывали руды с содержанием железа 62-67%, то в 60е гг. все ГОКи этого бассейна проектировали на руды с содержанием железа всего 32-37%. Бортовое содержание Р205 снизилось с 18% (30-е гг.) до 4% (80-е гг.). За последние 100 лет среднее содержание меди в разрабатываемых месторождениях США снизилось с 2 до 0,5%.
Поскольку в настоящее время такие запасы повсеместно вовлекаются в разработку, эти данные свидетельствуют о значительных изменениях, произошедших в технологиях добычи и переработки минерального сырья.
На примере опыта эксплуатации медных месторождений США были проанализированы тенденции, характеризующие ухудшение горнотехнических и горно-геологических условий разработки за последние 100 лет. На рис. 5,а показано, что, несмотря на снижение среднего содержания меди в разрабатываемых месторождениях в четыре раза (нижняя штриховая кривая), цена на медь в постоянных долларах не только не возросла, но имела тренд к снижению (верхняя штриховая кривая).
Известно, что цены на минеральное сырье отражают предельные затраты производителей. Поэтому снижение цен на фоне ухудшения минерально-сырьевой базы свидетельствует о преобладании темпов научно-технического прогресса над темпами ухудшения горно-геологических условий разработки.
На рис. 5, б показаны зависимости изменения удельных текущих затрат на разработку во времени, полученные расчетным путем на основе цен и средних норм эффективности. Как видно из рисунка (верхняя штриховая кривая), тренд снижения затрат на разработку в результате противоположного действия двух факторов: научно-технического прогресса и ухудшения условий разработки, имеет достаточно пологий вид. Среднегодовые темпы снижения удельных текущих затрат в результате действия только научно-технического прогресса (нижняя штриховая кривая) для приведенного примера добычи и переработки медьсодержащих руд составляют 0,8% в год (для сравнения,
1900
1920
1940
1960
1980 2000
2.5
2
§ 1.5
а § 1
8 0.5
г £ 0
а)
цена на медь
Ч /Г Трен д изменен ия цены 1
УУ
■-V,
і Тренд изменения содержания і > меди в руде 1
2.5 £
2
1.5
1
0.5
0
20
40 60
Годы
80
100
0
Рис. 5. Зависимости изменения цен на медь, среднего содержания меди и затрат на разработку в результате ухудшения условий разработки и научнотехнического прогресса (НТП)
темпы развития микроэлектроники за последние 50 лет составляли 15% в год). Следует подчеркнуть, что на рис. 5, б нижней штриховой кривой показан т р е н д снижения затрат вследствие научно-технического прогресса. Темпы научно-технического прогресса не постоянны. Особенностью процесса получения новых знаний, создания нового оборудования и технологий является неравномерность во времени. Поэтому использование любых зависи-
мостей, характеризующих темпы научно-технического прогресса, имеет смысл только при продолжительных интервалах времени.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что до настоящего времени темпы научно-технического прогресса в мире все же превышали темпы ухудшения горно-геологических условий разработки, по крайней мере, для медных месторождений. Однако в соответствии с экспоненциальной формой зависимости, которая характеризует снижение затрат на добычу и переработку минерального сырья в результате научно-технического прогресса, темпы снижения затрат в будущем будут замедляться. Чем ниже будет исходное содержание полезного компонента в руде и хуже условия разработки, тем сложнее и дороже будет создавать новые технологии. Замедление темпов научно-технического прогресса в сфере добычи и переработки полезных ископаемых, уже наметившееся за последние двадцать лет, стало причиной серьезных заявлений о кризисе горной науки.
Действительно, если посмотреть на структуру затрат по различным процессам извлечения и переработки минерального сырья, то можно заметить, что в мировой практике затраты по различным технологическим процессам стабилизировались и длительное время находятся на относительно низком уровне. Например, текущие затраты на 1 т извлекаемой открытым способом горной массы изменяются от 1 до 2 $. Затраты на переработку минерального сырья флотационными методами составляют 4-20 $/т, методами кучного выщелачивания — 4-5 $/т, методом жидкостной экстракции с электроосаждением (SX/EW)—1-2 $/т.
Экстенсивные стратегии освоения минерально-сырьевых ресурсов, связанные с увеличением объемов добываемой и перерабатываемой горной массы, уже сегодня столкнулись с серьезными ограничениями экологического характера, а в перспективе столкнутся с исчерпаемостью различных видов минеральных ресурсов, освоение которых экономически оправдано. Скорее всего, существенное повышение эффективности освоения месторождений возможно лишь в результате глубоких структурных преобразований горнообогатительного комплекса.
Такие изменения уже происходят и связаны они с изменением структуры комплекса технологий добычи и переработки минерального сырья. Основными тенденциями при этом являются: 1) объединение функций различных процессов; 2) частичный перенос
функций и методов в направлении от конечных операций к начальным; 3) выделение новых процессов, обеспечивающих выполнение подготовительных функций для основных процессов.
Примером проявления первой тенденции являются технологии кучного и, особенно, подземного выщелачивания руд, при которых в процессе добычи может происходить не только первичная, но и глубокая переработка сырья гидрометаллургическими методами. Характерным примером частичного переноса функций и методов от конечных операций к начальным является циклично-поточная технология. Наиболее ярким примером проявления третьей тенденции является обособление в отдельный процесс рудоподготовки как комплекса способов и средств подготовки руды и стабилизации ее качества.
Необходимо отметить, что уже произошедшие к настоящему времени структурные преобразования с переносом методов и приемов, типичных для конечных стадий комплекса технологий, в его начало (процесс добычи) позволяют сократить объемы материала и интенсифицировать только процессы переработки сырья. Заманчивой же является перспектива сокращения сроков разработки и объемов извлекаемой горной массы для традиционных процессов добычи полезных ископаемых. В связи с этим новая парадигма в области освоения месторождений полезных ископаемых могла бы заключаться в целенаправленном преобразовании залежей с созданием в массиве условий для пространственного обособления полезного компонента, изменением физических свойств пород и условий залегания руд, то есть с приданием им свойств, обеспечивающих повышение доступности запасов и в дальнейшем возможность их эффективной разработки.
Для этого необходимо введение в комплекс технологий добычи и переработки минерального сырья дополнительной стадии — геотехнологической подготовки месторождений. Под геотехноло-гической подготовкой месторождений при этом понимается целенаправленное вещественное или структурное преобразование залежей полезных ископаемых и массивов вмещающих горных пород или изменение горнотехнических условий проведения горных работ для обеспечения эффективной и безопасной разработки месторождений и переработки минерального сырья современными и перспективными технологиями.
Эта стадия должна находиться на стыке природных геологических процессов и технологий разработки и поэтому должна основываться на принципах того и другого. Если на процесс рудообра-зования посмотреть с точки зрения современного уровня технологий разработки, то случай с бедным месторождением или рудопро-явлением, которое сегодня неэффективно разрабатывать, можно рассматривать как незавершенный естественный процесс образования месторождения. Тогда логична постановка вопроса о продолжении формирования месторождения искусственными методами. Геотехнологическое продолжение формирования месторождений может моделировать естественный геологический процесс и в общем случае включает две стадии: дезинтеграцию массива и его реструктуризацию, которые в зависимости от типа месторождения могут осуществляться различными методами.
Для реализации принципиально новых стратегий, основанных на принципе геотехнологического продолжения процесса рудооб-разования, ИПКОН РАН совместно с ИХХТ СО РАН предложены различные способы и технологии, которые были разработаны по примерно одинаковой схеме: инициирование геологического процесса, а точнее его подобия, путем либо привнесения в систему энергии, либо выведения системы из равновесия и высвобождения энергии, которая в ней накоплена.
В настоящий момент работы по созданию этих способов находятся в различной степени завершенности.
Наиболее простыми объектами для структурных преобразований являются гипергенные месторождения и техногенные объекты типа отвалов и хвостохранилищ. Для этих объектов нет необходимости в обычно энергоемкой фазе дезинтеграции массива.
Разработан способ геотехнологической подготовки гиперген-ного месторождения, где вместо энергии водных потоков, которые обычно участвуют в естественном образовании россыпей, использована энергия ударно-акустических генераторов. В этом случае геотехнологическое продолжение формирования россыпного месторождения протекает в результате действия двух основных процессов: дезинтеграция массива и последующая стратификация. В результате процессов дезинтеграции и реструктуризации массива образуется обогащенный слой, который затем отрабатывается традиционным способом.
По технологии ударно-акустической подготовки россыпей сотрудниками Института химии и химической технологии СО РАН докторами технических наук А.Г. Михайловым и В.И. Брагиным были проведены теоретические, лабораторные и опытнопромышленные работы, которые доказали работоспособность и эффективность использования геотехнологической подготовки для россыпных месторождений [3].
По результатам опытных работ для одного из приисков Красноярского края были выполнены укрупненные оценки доступности запасов золота для базового варианта, предусматривающего бульдозерную разработку россыпи, и для варианта с геотехнологиче-ской подготовкой россыпного месторождения с помощью ударноакустического воздействия на обводненный массив.
При этом повышение доступности запасов в варианте с гео-технологической подготовкой россыпного массива обеспечивается за счет того, что в результате реструктуризации массива и концентрации золота в приплотиковой зоне в 5-7 раз сокращаются объемы песков, направляемых на переработку. Кроме того, как известно, разработка россыпей носит сезонный характер. Ударноакустическая подготовка позволяет продлить сезон и сократить общий срок разработки россыпи.
На основе изучения влияния ударно-акустической подготовки россыпных месторождений золота на изменение доступности запасов установлено также, что допустимые дополнительные затраты на сам процесс подготовки оправданы, если они не превышают 3040% от эксплуатационных затрат на добычу и переработку песков без геотехнологической подготовки, а в рассмотренном примере дополнительные затраты составили всего 3-5% от затрат базового варианта при сокращении объемов переработки на 80%.
Реализация новых стратегий освоения минерально-сырьевых ресурсов, основанных на принципе геотехнологического продолжения рудообразования и включающих дополнительные стадии подготовки месторождений к разработке, позволит получить следующие результаты: расширение сырьевой базы за счет использования забалансовых руд и нетрадиционного сырья; увеличение ценности месторождений за счет получаемых в процессах реструктуризации попутных компонентов; снижение глубины горных работ; ускорение освоения месторождений; снижение техногенной нагрузки на окружающую среду.
В заключение следует выделить наиболее важные проблемы обоснования стратегий освоения минерально-сырьевых ресурсов. Что касается стратегии развития и рационального использования минерально-сырьевой базы России, то, прежде всего, необходимо определиться с конкретными целями развития различных отраслей минерально-сырьевого комплекса, которые могут существенно отличаться. Необходимо создание системы комплексной оценки минерально-сырьевых ресурсов, включающих оценку природных условий, потенциальной ценности ресурсов и запасов, степени их готовности к освоению, влияния освоенности регионов и наличия эксплуатируемых запасов на возможность вовлечения в разработку новых близко расположенных месторождений и др. Такая система, на наш взгляд, могла бы быть разработана на основе изложенного подхода к оценке доступности минерально-сырьевых ресурсов.
Современные стратегии освоения отдельных месторождений должны предусматривать возможности предотвращения и компенсации негативных воздействий внешней среды, в первую очередь, рыночной конъюнктуры, а также возможности быстрого реагирования на неблагоприятные экономические ситуации. Примерами таких высокодинамичных стратегий являются изложенные в статье новые стратегии с маневрированием производительностью горного предприятия и качеством добываемого сырья.
Перспективные стратегии могут быть разработаны на основе новой парадигмы освоения недр. В отличие от старой парадигмы, предусматривающей освоение месторождений в том виде, в каком их создала природа, новая парадигма заключается в предварительном целенаправленном изменении состояния георесурсов (условий залегания, структуры месторождений, качества полезных ископаемых и вмещающих пород) с доведением их до состояния, приемлемого с точки зрения эффективного извлечения современными технологиями. Для обоснования этих стратегий необходимо проведение дальнейших широкомасштабных исследований, включающих обоснование естественных прототипов рудообразования, пригодных для их искусственной реализации; изучение массопереноса, энергетики и возможности самоорганизации процессов реструктуризации горных массивов; определение геохимических условий для формирования минерального комплекса оптимального состава, адаптированного к современным технологиям переработки.
1. An Appraisal of Minerals Availability for 34 Commodities.— US Department of the Interior, Bureau of Mines.— І987.— Bulletin б92.— 300 p.
2. Пешков A.A., Мацко H.A. Доступность минерально-сырьевых ресурсов.— М.: Наука.— 2004.— 32І с.
3. Трубецкой К.Н., Пешков A.A., Мацко H.A. Михайлов A.r., Брагин В.И. Разработка россыпных месторождений с геотехнологической подготовкой// Горный информационно-аналитический бюллетень. — М.: МГГУ.— 2003. - №ІІ - C. ІІІ-115. ЕШ
A.A. Peshkov, N.A. Macko, M.A. Kononihin, A.N. Morev
THE MODERN APPROACH TO THE JUSTIFICATION OF THE STRATEGIES FOR THE MINERAL AND RA WMA TERIAL RESOURCE DEVELOPING
Concept of strategy of mineral resources development is defined. Original approaches to a substantiation of the strategies are offered. The approaches are based on an estimation of mineral reserves and keeping its' availability during deposits development.
Key words: strategy, availability, mineral deposits, maneuvering, productivity, price variability, geotechnological mining develpment.
— Коротко об авторах -------------------------------------------------
Пешков Алексей Александрович - член-корреспондент РАН, доктор технических наук, заведующий отделом, Институт проблем комплексного освоения недр РАН, [email protected]
Мацко Наталья Аркадьевна - доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, Институт проблем комплексного освоения недр РАН, тел. (495) 360-12-42,
Кононыхин Михаил Анатольевич - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Институт проблем комплексного освоения недр РАН, тел. (495) 360-42-11,
Морев Александр Николаевич - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Институт проблем комплексного освоения недр РАН, тел. (495) 360-42-11._______________________________________
