Основные принципы создания комплексной системы управления качеством на всех стадиях технологического процесса освоения месторождения

Е.Н. Мальцев - главный специалист геологического отдела Департамента аудита и консалтинга ООО «ТОМС инжиниринг».




А.С. Прокопенков - руководитель сектора обогащения Департамента проектирования ООО «ТОМС инжиниринг».




ООО «ТОМС инжиниринг», являющееся универсальной инжиниринговой компанией, особое внимание уделяет разработке и усовершенствованию бизнес-решений для заказчиков, позволяющих их бизнесу функционировать на турбулентном рынке сырья ТПИ.

Рентабельность горного производства напрямую зависит от качества продукции (концентрата, металла, руды и т.п.). Таким образом, важно контролировать качество продукции горного предприятия на всех стадиях технологического процесса освоения месторождения.

Важно понимать, что ресурсная модель любого месторождения не является статическим элементом для работы, она должна постоянно изменяться, совершенствоваться и обновляться совместно с меняющимися представлениями о геологии месторождения, морфологии рудных тел, а также при получении новой маркшейдерской (данные съемки карьеров), аналитической или геологической информации о рудных телах. На основе данных эксплуатационной разведки необходимо создать отдельные блочные модели для каждого уступа карьера. Эти модели должны использоваться для краткосрочного проектирования добычи, а также сравниваться с общей моделью месторождения с целью изучения достоверности и подтверждения запасов. При создании моделей по данным эксплуатационной разведки необходимо, по-видимому, использовать как традиционные методы, когда применяется распространение среднего содержания в подсчетном блоке на все ячейки, заполняющие этот блок, так и методы геостатистики. При кажущейся ненадежности методов геостатистической оценки запасов надо заметить, что имеющийся в компании «ТОМСинжиниринг» опыт сравнения геостатистических (западный подход) и «вписанных в утвержденные запасы ГКЗ» (российский подход) моделей по значительному количеству месторождений (рис. 1) показывают, что запасы руды и значения содержаний металла при разных подходах очень близкие и расхождения составляют первые проценты. С другой стороны, информация геолого-разведочных работ при работе с моделями, «вписанными в утвержденные запасы ГКЗ», используется очень неполноценно. Так, например, при краткосрочном проектировании добычи усреднение и обобщение информации по десяткам скважин и сотням проб для одного крупного подсчетного блока длиной и глубиной по 100–200 м, который будет отрабатываться несколько лет, — это пример потери информации, имеющий отрицательный экономический эффект. С другой стороны, именно геостатистическая блочная модель дает полную картину изменения качества руды, что необходимо при краткосрочном проектировании добычи.

Рис. 1. Блочная модель рудных тел зоны Брекчиевая, месторождение Перевальное

В связи с вышесказанным, специалисты ООО «ТОМС инжиниринг» выделяют следующие основные задачи повышения эффективности процессов управления качеством в условиях работы реального горно-добывающего предприятия.

1. В ходе геолого-разведочных работ обычно производится громадный объем исследований, создается большое количество графических и табличных материалов. Для повышения эффективности использования геологической информации необходимо выполнение аудита исторических данных геолого-разведочных работ с последующим построением компьютерной модели месторождения. Создание модели в большинстве случаев представляется следующей последовательностью операций:

• составление базы данных; 
• проверка базы данных; 
• классический статистический анализ; 
• интерпретация минерализованных тел; 
• каркасное моделирование; 
• выборка аналитических данных и создание композитных интервалов; 
• геостатистический анализ; 
• блочное моделирование; 
• интерполяция содержаний; 
• проверка модели; 
• отчет по запасам. 

2. Получение и оперативное использование дополнительной геологической информации в процессе открытой разработки месторождения при выполнении следующих видов эксплуатационного опробования:

• керновое бурение скважин;
• бороздовые пробы в канавах и забоях;
• шламовые пробы из скважин БВР.

3. Оперативная корректировка и актуализация блочной модели месторождения по данным эксплуатационного опробования. Оперативная оценка запасов добычного блока на основе пространственного распределения содержаний полезного компонента по данным проведения экспресс-анализа содержаний.

Рис. 2. План расположения скважин детальной и эксплуатационной разведки

4. Одной из главных особенностей современного горно-добывающего предприятия является разработка разумной стратегии управления бортовым содержанием полезных компонентов в добываемой руде. За время работы горного предприятия используется несколько значений бортовых содержаний. На первом этапе отработка ведется с высокими бортами для того, чтобы как можно быстрее окупить первоначальные инвестиции. Следовательно, начальный борт, как правило, устанавливается более высоким. При достижении горным предприятием высокого уровня развития этот борт может быть снижен. Если для доступа к глубокозалегающим богатым рудам требуется попутно извлекать бедные, то борт для добываемых руд может быть установлен ниже.

Рис. 3. Динамика изменения рудной площади и качества по горизонтам отработки

Важно отметить, что такой способ горного планирования напрямую связан с блочным моделированием как методом определения содержания полезного компонента в любой точке пространства с последующим отбором элементарных ячеек (блоков модели), которые будут соответствовать заданному условию Cut-off Grade. Дело в том, что применение блочной модели дает возможность работать с более мелкими блоками, чем при традиционном подходе, что позволяет в свою очередь с большим «разрешением» оценивать локализацию бедных и богатых руд. Это связно с тем что, если «традиционный» подсчетный блок может содержать запасы руды на несколько лет отработки, то размер блока блочной модели соответствует по размеру добычному блоку, что позволяет с большей точностью планировать деятельность горного предприятия. Использование блочной модели месторождения позволяет выполнять подсчет объемов и качественных показателей рудных сортов и выемочных единиц выделенных по разным вариантам содержания полезных компонентов. Невысокая степень сглаживания изменчивости содержаний при регулярной и достаточно плотной сети в сочетании с применением бортового содержания полезного компонента (Cut-off Grade) в блоке блочной модели в качестве параметра кондиций дает возможность оперативно управлять ресурсной базой, снижая риски и повышая прибыльность проекта, не нарушая принципов рационального использования недр. Надо также заметить, что для моделирования характеристик небольших эксплуатационных блоков, при недостаточно плотной сети разведанности, ошибки классификации «руда/порода» значительно минимизируются при использовании методов последовательной индикаторной интерполяции (описание методов интерполяции выходит за рамки темы данной статьи), основанной на расчёте вероятности наличия в анализируемом блоке руды с содержанием выше или ниже бортового.

5. Интерпретация границ руда/ порода и геометризация границ руды с выделением границ рудных сортов и выемочных единиц по разным вариантам содержания полезных компонентов, что позволяет маркшейдерской службе выносить непосредственно в натуру контуры заданных рудных сортов по планам распределения качества и уже на стадии планирования добычи руды знать ее свойства.

6. Сопоставления данных разведки и эксплуатации месторождения с целью изучения достоверности и подтверждения запасов на основе данных эксплуатационной разведки.

Рис. 4. Сопоставление данных детальной и эксплуатационной разведки

7. Оперативный учет движения запасов при получении новых маркшейдерских данных съемки карьера. Подсчет объемов и качественных показателей выемочных единиц, выделенных в пределах фактических границ заданных маркшейдерскими замерами уровня отработки карьера, отражает учет движения запасов, приведенный на рисунке 5.

8. На ряде месторождений планирование горных работ по содержанию полезного компонента не приводит к устойчивой работе обогатительного предприятия, поскольку в товарной руде оказывается шихта различных технологических сортов. Такая шихта позволяет иметь постоянные качественные характеристики по содержанию полезного компонента, но резко различные технологические свойства. Если использовать в составе компьютерной блочной модели месторождения также и геолого-технологическую блочную модель, построенную на основе рабочих аналитических зависимостей между обогатимостью руды и показателями качества руды (содержание полезного компонента, окисленность, метасоматоз, трещиноватость, вещественный состав и т.п.), появляется возможность:

• определить характеристику обогатимости руд в каждом блоке; 
• осуществлять планирование отработки блоков с необходимыми технологическими показателями; 
• осуществлять оценку возможности селективной выемки отдельных технологических типов и сортов, разрабатывать планы добычи и складирования руды при отработке отдельных участков месторождения; 
• выполнять геометризацию равных или близких по технологическим характеристикам руд в недрах месторождения; 
• оптимизировать обогащение руды (скорректировать реагентные режимы и т.д.). 

Для некоторых месторождений технологически значимыми являются систематические наблюдения и соответствующее моделирование изменений минерального и литологического состава руды. При этом для расчета геолого-технологических, литологических и т.п. моделей используется индикаторное блочное моделирование, в результате которого в каждом блоке модели интерполируются доли каждого типа руды.

Следует обратить внимание, что в результате блочного геолого-технологического моделирования может измениться контур рудных тел, поскольку часть некондиционных по содержанию, но легкообогатимых по свойствам руд может быть выделена в отдельный технологический сорт кондиционной руды.

Таким образом, при разумном использовании в горном производстве и квалифицированном сопровождении данных постоянно действующей блочной геолого-технологической модели специалист может оперативно принимать решение относительно того, должен ли каждый следующий блок (порция) материала быть:

• добыт и переработан; 
• добыт и складирован; 
• добыт и направлен в отвал как порода; 
• не добыт вообще. 

После того как блоки отработаны, используя данные моделирования, у специалиста появляется возможность спрогнозировать параметры тоннажа и качества руды в рудопотоке на обогатительную фабрику, а затем оценить достоверность разведанных запасов и степень подтверждаемости запасов.

Рис. 5. Оперативный учет движения запасов

Для максимально полного использования информации компьютерной блочной модели месторождения и в случаях разрешения разногласий между геологами и технологами в большинстве случаев может быть выполнено измерение расхождений между двумя оценками содержания и тоннажа в различных точках технологического процесса от карьера до фабрики.

Таким образом, на каждом горном предприятии должен быть разработан и освоен механизм постоянного контроля состояния минеральных ресурсов, который позволяет компании чувствовать уверенность в завтрашнем дне и принимать обоснованные решения на перспективу.

---

ООО «ТОМС инжиниринг»
199178, г. Санкт-Петербург, Васильевский остров,
3-я линия, 62, лит. А.
Тел.: +7 (812) 680-22-55
E-mail: info@tomsgroup.ru
www.tomsgroup.ru

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 3 (33)/сентябрь 2016 г.