Выбор оптимальных горно-технологических параметров мелких месторождений Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

прочностей образцов в серии. За серию принимались три образца, изготавливаемые в форме ЗФК. Испытание на прочность производились на прессе в следующие сроки: через 28, 60 и 90 дней. Составы и результаты испытаний исследованных закладочных смесей приведены в таблицах 7-10.

На основе выполненных исследований по разработке составов закладочных смесей на основе смешанного вяжущего для нефтетитановой шахты Ярегского горно-химичес-кого комплекса установлено следующее:

1. Закладочные работы в шахтах: Справочник /Под ред. Бронникова Д.М., Цыгалова М.Н.. - М.: Недра, 1989 - 400 с.

2. Руководство по подбору составов закладочных смесей в лабораторных условиях. - Свердловск: Унипромедь, 1985. - 133 с.

- на базе используемых материалов возможно получение закладки с необходимой по горнотехническим условиям прочностью;

- в качестве заполнителя возможно применять хвосты обогащения класса +0,02 мм, пески «Песчаного карьера» и щебень карьера «Лыа-Ель» (фр.5-10 мм);

- активность гранулированного шлака Яшл = 3,0 МПа;

- разработанные составы на основе смешанного вяжущего и различных заполнителей, отвечают требованиям технического задания по прочности закладки и срокам твердения.

---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Слащилин И.Т. Прогнозирование прочности твердеющей закладки на основе смешанного вяжущего /Тез. докл. Х Всесоюзн. науч. конф. вузов СССР с участием научно-исследовательских институтов «Физические процессы горного производства». - М: МГИ, 1991. - с. 205-206.

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------

Калмыков В.Н., Слащилин И.Т., Белобородов И.С. - Магнитогорский государственный технический университет.

--------------------------------------- © В.В. Глотов, О.В. Метелева,

Е.В. Маркелова, 2005

УДК 622.342.1

В.В. Глотов, О.В. Метелева, Е.В. Маркелова

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ГОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕЛКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Семинар № 13

ировая практика последних лет свидетельствует о возросшем интересе к разработке мелких месторождений полезных ископаемых. За рубежом на долю рудников эксплуатирующих мелкие месторождения приходится около 80 % горно-рудных предпри-

ятий. В конце прошлого столетия малыми горными предприятиями в мире добывалось до 100 % бериллия, 90 % - флюорита, графита, ртути, 80 % - вольфрама, полевого шпата, 30 %

- облицовочного камня, 12 % - железной руды,

11 % - свинца, цинка, 10 % - золота, серебра, кобальта [1].

Многие зарубежные горные компании предпочитают в первую очередь финансировать проекты на отработку мелких по запасам и относительно богатых по содержанию месторождений.

Главные причины принятия подобных решений заключаются в следующем: экономятся денежные средства на разведку месторождений, существенно меньше капитальные вложения на строительство горного предприятия и быстрый срок окупаемости, минимум затрат на создание инфраструктуры, а также низкая степень риска невозврата инвестиций. Простота технологических решений по вскрытию и подготовки, ведению очистных работ, использованию передвижных обогатительных установок, технологии кучного выщелачивания создает дополнительные преимущества разработки мелких месторождений.

В России доля малого горного бизнеса остается незначительной (1-2 %) и заметно

уступает по объему достигнутому в высокоразвитых (США, Канада, Австралия и др.) и развивающихся (Китай, Бразилия, Мексика, Колумбия и др.) странах (15-30 %). При колоссальном дефиците капитальных вложений в российской экономике и уникальных минерально-сырьевых ресурсах, освоение мелких месторождений позволит в кратчайшие сроки увеличить объемы добычи и переработки минерального сырья.

В пространстве мелкие месторождения расположены разобщенными группами. В пределах одного рудного узла может находиться до 15-20 мелких месторождений и ру-допроявлений. Рудные тела (жилы, линзы, минерализованные зоны) имеют относительно простое строение и небольшую глубину распространения.

Разведаются месторождения поверхностными канавами, шурфами с минимальным объемом буровых работ. Оцениваются запасы до категории С2, в отдельных случаях -С1.

Рис. 2. Качественное распределение мелких флюоритовых месторождений Восточного Забайкалья

Перечисленные обстоятельства, на предпроектной стадии, требуют решения ряда методических задач, связанных с выполнением расчетов по определению основных горно-технологических параметров и обеспечению их высокой степени надежности.

Примером для решения подобных задач могут послужить мелкие флюоритовые месторождения Восточного Забайкалья, рассредоточенные в девяти рудных узлах: Бугутуро-Абагайтуйский, Калангуйский, Газиму-розаводский, Мотогорский, Кличкинский,

Урулюнгуйский, Агинский, Усуглинский и Улунтуйский. Наиболее насыщенным является Бугутуро-Абагайтуйский, который на площади 900 км2 насчитывает 11 объектов мелких месторождений, 37 рудопроявлений и 34 точки минерализации (рис. 1).

Следует отметить, что по запасам плавикового шпата Россия занимает одно из ведущих мест в мире. Однако, качество руд значительно уступает зарубежным аналогам. В России нет ни одного крупного или уникального месторождения с высококачественными рудами, лишь 4 % разведанных запасов содержат свыше 50 % СаБ2, тогда как среднее содержание флюорита в рудах Китая составляет 60-90 %,

Мексики 45-85 %, Монголии 40-55 % и т.д. [2]

На этом фоне весьма привлекательно выглядят мелкие флюорито-вые месторождения Восточного Забайкалья. Из 58 детально разведаны мелких месторождений только 14% балансирует на грани бедных (до 35 % СаБ2), 48% мелких месторождений можно считать средними (от 35 до 50% СаБ2) и 38 % относятся к богатым (свыше 50% СаБ2) (рис. 2).

Вышеизложенные обстоятельства требуют срочного решения ряда методических задач связанных с выполнением расчетов по определению ряда горно-технологических параметров. Еще на стадии технико-экономического обоснования отработки мелких месторождений необходимо иметь экономико-математические модели для решения, как минимум, трех задач:

Бедные

14%

Средние

48%

- определение рациональных объемов добычи полезного ископаемого из различных рудных тел, обеспечивающих минимальный срок окупаемости капитальных вложений;

Рис. 1. Схема расположения флюоритовыю месторождений Бугутуро-Абагайтуйского рудного узла: 8 -Маршрутное, 9 - Зимнее, 10 - Канавное, 12 - Семилетнее месторождение, 27 - Восточно-Бугутурское, 29 - Южно-Бугутурское, 31 - Варнинское, 36 - Таринское, 55 - Кап-чилское, 57 - Рудопроявление № 6, 60 - Рудопроявление № 3, 62 - Рудопроявление № 5, 64 - Студенческое, 65 -Безымянное, 68 - Северо-Бугутурское

А

к

средние месторождения;

рудопроявления;

*

ЧДДшх

Е Е

мелкие месторождения; 1 пункты минерализации

- выбор оптимального размера шахтного поля, с позиции эффективности вовлечения в эксплуатацию отдаленных рудных тел и оценка степени риска;

- определение последовательности отработки мелких месторождений в пределах руд-

1 „ х„К,„,д КЛд.

+ С,. х„ 0.02( К

(1 + г)

I. + С,р„п

, + Коб )

'{{(х.£мы вЦ-

поддер Е. )]-

Ям

100

,вЦ (Ноб-

-) - [ х. (Со

н, ) -

1

Ям

+ Спро, + С,рпо

х„ 0.02( К

,1. + С.р п

д + Коб )

(1 - у-»-

м

о,1по, + Сп0дд

Нприб^См.ВЦ - [х.(Сдоб + Спер + Сад

■р Е1.) -

Ям

)}}-Е—сстрт Тм Г (1 + г)-

; ВЦ ■ (Ндо

Е кд

Е (1 + г)д

(1)

ного поля.

За критерии эффективности приняты максимум чистого дисконтированного дохода от разработки мелкого месторождения и минимальный срок окупаемости капитальных вложений. Модель представлена целевой функцией и ограничениями к ней.

Целевая функция выбора рационального размера шахтного поля:

Ограничения:

1) £ ^ Аод , (2)

n=1 t=1

2) хл > 0, (3)

3) ££x„, < Q,, (4)

n=1 t=1

С x + С x + + С x

4) M1A11 ^ M2Л'12 ^ Mn nt > C (5)

x11 + xi2 + к + xnt " Ш1П

где ЧДД шх.п. - чистый дисконтированный до-

ход от разработки мелкого месторождения, руб/год; t - порядковый номер года отработки мелкого месторождения, год; TM - срок отработки мелкого месторождения, лет; n -порядковый номер рудного тела; N - число рудных тел мелкого месторождения, шт.; r -ставка дисконта; xnt - годовой объем добычи руды из n-го рудного тела в t-ый год, т/год; CMnt - среднее содержание полезного компонента в эксплуатационных запасах n-го рудного тела разрабатываемого в t-ом году, дол.ед.; е - коэффициент извлечения полезного компонента при обогащении руды, дол.ед.; Ц - цена за 1 т готовой продукции, руб/т; Кгкр.зд - капитальные затраты на выполнение горно-капитальных работ, строительство зданий и сооружений, руб; QM -эксплуатационные запасы мелкого месторождения, т; Коб - стоимость горнотехнического оборудования, руб; No6 - усредненная норма амортизации горнотехнического оборудования, %; Сдоб, Спер, Садм, Спров - соответственно эксплуатационные затраты на добычу, переработку руды, административные расходы, проветривание шахты, руб/т; Стр.подз, Стр.пов -соответственно эксплуатационные затраты на подземный и поверхностный транспорт, руб/т.км; Споддер - эксплуатационные затраты на поддержание 1 метра горной выработки в год, руб/км, год; 1п,1пов- соответственно расстояние транспортирования руды под землей и на поверхности, км; t ln - суммарная протяженность поддерживаемых горных выработок в году, км; Ндоб, Нпр - соответственно ставка налога на добычу полезного ископаемого и прочие налоги от реализации продукции, дол.ед.; Нприб - ставка налога на прибыль, дол.ед.; tc - порядковый номер года строительства шахты, год; Тс - срок строительства шахты, лет; Кстр - капитальные затраты на строительство шахты, руб; tд - порядковый номер года дополнительных капи-

тальных вложений на вскрытие отдаленных рудных тел, год; Кд - дополнительные капитальные затраты на вскрытие отдаленных рудных тел, руб; Агод - максимальная производительность шахты по горным возможностям, т/год; Qф - производственная мощность обогатительной фабрики, т/год; Стт -минимальное промышленное содержание полезного компонента в руде, дол.ед.

Запасы месторождения и среднее содержание полезного компонента являются величинами случайными и степень их отклонения от параметров принятых в расчетах зависит от категории разведанности (преимущественно С1, С2), а также количества наблюдений в пределах участка недр. Вследствие этого имеет место риск не подтверждения геологических данных и в результате возможность ошибки подсчета ЧДДшх.п..

Многочисленные исследования показывают, что ошибки подсчета запасов и среднего содержания подчиняются закону распределения близкому к нормальному. Воспользуемся стандартной программой МаШСАБ, в которую встроен ряд генераторов псевдослучайных чисел. Для этой цели приемлема функция гпогт (М, р, а) - вектор независимых случайных чисел, каждое из которых имеет нормальное распределение, где М -количество вырабатываемых случайных чисел, р - математическое ожидание, а - среднеквадратическое отклонение.

В зависимости от характеристики объекта возможны два способа моделирования случайных величин.

Первый способ. При помощи ошибки подсчета запасов определяется размах вариации содержания полезного компонента в пробе:

Я = (р + Р-р) - (р-Р-р), (6)

где Я - размах вариации; Р - ошибка подсчета запасов; р - математическое ожидание.

Для нормального распределения существует взаимосвязь между среднеквадратическим отклонением и числом наблюдений -вероятность попадания случайной величины в интервал р +5аравна 0,997, отсюда Я&ба. Определив среднеквадратическое отклонение (а) и подставив значение математического ожидания в функцию гпогт (М, р, а) генерируем случайную величину.

Второй способ. Имеет более высокую надежность, однако для его применения потребуется накопить большой объем статистической информации по сопоставлению результатов

Таблица 1

Рациональные объемы добычи руды по объектам

Наименование рудных тел Объемы добычи из рудных тел по годам, тыс. т. Итого по руд ному телу, тыс. т.

1 2 3 4 5 6-13 14 15

Семилетнее месторождение

Рудное тело № 1 44,6 50,0 50,0 42,4 537,0

Рудное тело № 2 50,0 50,0 50,0 5,4 155,4

Рудное тело № 3 7,6 6,6 14,2

Итого: 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 6,6 706,6

Студенческо-Безымянное месторождение

Жила № 2 2,1 2,1

Жила № 4 2,5 2,5

Апофиза жилы № 4 0,7 0,7

Жила № 6 2,1 2,1

Жила № 8 0,6 0,6

Жила № 10 0,6 0,6

Итого: 8,6 8,6

Рудопроявление № 3 и Южное

Западная ветвь 32,5 3,5 36,0

Восточная ветвь 12,5 12,5

Западная жила 8,3 8,3

Итого: 32,5 24,3 56,8

Южно-Бугутурское месторождение

Южно-БугутурскоеІ 28,0 32,5 32,5 32,5 25,3 150,8

Южно- БугутурскоеІІ 2,9 2,9

Варнинское 1,6 1,6

Итого: 32,5 32,5 32,5 32,5 25,3 155,3

Всего: 123,6 106,8 82,5 82,5 75,3 50,0 50,0 6,6 927,2

Таблица 2

Принадлежность отдаленных рудных тел к мелкому месторождению

Наименование мелких месторождений Наименование отдаленных рудных тел Значение ЧДД, руб Принадлежность рудных тел к мелкому месторождению

Ц Ц - РЦ

Семилетнее Зимнее 520232 -98249 Входит

Канавное -704146 - Не входит

Маршрутное -886466 - Не входит

Рудопроявление № 3 и Южное Рудопроявление № 5 2804388 -2984509 Входит

Капчилское 4916064 212044 Входит

Рудопроявление № 6 290557 -848914 Входит

Студенческо- Безымянное Северо-Бугутурское 2833323 -11101349 Входит

Рудопроявление № 5 2242584 -3546314 Целесообразно отрабатывать с Рудопро-явления № 3

Южно- Бугутурское Таринское -520313 - Не входит

Восточно - Бугутурское 3001379 -4493573 Входит

разведки и эксплуатации мелких месторожде- виями. Сопоставление результатов отражается

ний со сходными горно-геологическими усло- коэффициентом достоверности (Кд).

16 5-15 S 4

та

5 З

к-------------1

50 ЮО 150 200

Объем добычи, тыс.т.

Ш Семнлетнее Ш Студенческо-Безымянное

□ Руд опр оявл єні іе №3 Э Южно-Бугутурское

С

К = -Т, (7)

СР

где Сэ и Ср - соответственно, показатели (среднее содержание, запасы руды) полученные по результатам отработки рудного тела и по данным разведки.

Подставляя в функцию morm (M, Ц, °) среднеарифметическое и среднеквадратическое отклонения Кд можно также смоделировать его случайную величину.

Рис. 3. График отработки мелких месторождений Бугутуро-

Абагайтуйского рудного узла

Рассматриваемые экономикоматематические модели опроби-рованы на мелких флюоритовых месторождениях Бугутуро-

Абагайтуйского рудного узла (рис. 1).

Рудные тела месторождения представлены жилами мощностью от 0,3 до 3 м, углы падения крутые, глубина залегания до 300-400 м, рельеф местности мелкосопочный, нагорную часть (4050 м) предполагалось вскрыть штольнями, нижнюю часть слепыми клетевыми стволами, в отдельных случаях спиральными съездами. Система разработки с магазинировани-ем руды. Переработка руды на передвижных обогатительных установках.

Результаты моделирования представлены в

табл. 1, 2 и на рис. З.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Noetstaller R. Small-scale Mining // World Bank Technical Paper, №75, Industry and Finance Series. Washington. 1987. Vol. 23. p. 74

2. Анферов В.Е., Московец И.А., Фатьянов А.И., Федоров В.П. Флюоритовые месторождения Восточного

Забайкалья. // В кн. Вещественный состав и обогащение руд и россыпей Восточного Забайкалья. Чита, Поиск, 2001 г.

— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------------------

Глотов Валерий Васильевич - кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой, Читинский государственный университет.

Метелева Ольга Викторовна, Маркелова Евгения Викторовна - Читинский государственный университет.