Применение параметра кондиций «минимальная мощность рудных тел» при разработке ТЭО кондиций

С.В. Новоселов — член ЕСОЭН, заместитель главного геолога ООО «СГК»
А.В. Амбарцумян — главный специалист ООО «СГК»

Ключевые слова: технико-экономическое обоснование, подсчет запасов, разработка месторождений полезных ископаемых, параметры кондиций, полезный компонент, рудное тело, разработка ТЭО кондиций, минимальная мощность рудных тел, feasibility study of conditions, the parameters of the feasibility study, exploration conditions, minimum content in the regional development, cutoff grade, reserve calculation, gold deposit, ore mining.

Логичным завершением геологического изучения участка недр является геометризация в его пределах полезных ископаемых посредством оконтуривания и подсчета запасов. Подсчет запасов производится в строгом соответствии с обоснованными параметрами разведочных кондиций. Рудные тела месторождений полезных ископаемых характеризуются широким разнообразием размеров и элементов залегания. Применительно к золоторудным месторождениям, по морфологии месторождения представлены жилами, оруденелыми дайками магматических пород, жильными зонами, штокверками. Длина рудных залежей (тел, блоков) по простиранию может исчисляться от нескольких десятков до нескольких сотен и даже десятков сотен метров. Для линейных рудных тел (рудных зон, жил, даек) характерна изменчивость по мощности, наличие раздувов и пережимов, расщепление единого рудного тела на отдельные маломощные рудные тела. Изменение мощности, в совокупности с наличием породних (некондиционных) прослоев и непостоянством угла падения, создают определенную сложность при разработке, определении наиболее подходящей системы отработки, которая была бы наиболее экономически эффективна для конкретного месторождения или рудного тела. Не всегда возможно обеспечить обоснованность применения единой типовой системы разработки для всего месторождения, необходимо рассматривать различные схемы технологий для разных рудных тел месторождения, а иногда и для разных участков одного рудного тела. Одним из параметров обосновывающим применение той или иной системы разработки является мощность рудного тела, а точнее минимальные его значения, которые наиболее характерны для рассматриваемой совокупности рудных тел месторождения.

При разработке ТЭО разведочных кондиций обосновывается такой параметр как «минимальная мощность», который в совокупности с минимальным содержанием полезного компонента учитывается при оконтуривании и подсчете запасов [7, 8]. В случае добычи ценных полезных ископаемых, в частности золота, помимо параметра «минимальная мощность» используется такой параметр как минимальный метрограмм (метропроцент) — это произведение значений «минимальная мощность» на «минимальное содержание» (минимальное содержание в краевой выработке, бортовое содержание в пробе). Это позволяет включать в подсчетный контур рудные пересечения, которые имеют мощность меньше «минимальной», но с более богатым содержанием, т.е. соблюдается условие:

С ≥ C_min и СМ ≥ С_борт*М_min, 

где: 
С —  содержание полезного компонента по пересечению; 
C_min —  минимальное содержание полезного компонента для интервала (пересечения) с минимальной мощностью; 
М —  значение мощности рудного тела менее величины минимальной мощности; 
М_min —  минимальная мощность рудного тела.

Из этого следует, что рудные тела или их участки, имеющие мощность менее «минимальной», можно разрабатывать вместе с вмещающими породами, если содержание полезного компонента на товарную массу (на очистную мощность) будет больше или равно минимальному метрограмму (метропроценту). «Минимальная мощность» чаще соответстует истинной мощности рудного тела, но иногда, для удобства использования этого параметра при оконтуривании и подсчете запасов, применяется «горизонтальная» (для крутопадающих рудных тел) или «вертикальная» (для горизонтальных и пологих рудных тел) «минимальная мощность», что обговаривается в параметрах кондиций.

Минимальная мощность, в совокупности с условиями залегания рудного тела (углы падения, характеристика физико-механических свойств руд и вмещающих пород, их устойчивости и т.д.), обосновывает основную систему разработки. Иногда наоборот, принятая система отработки, ее параметры, применяемая техника и оборудование определяют значение минимальной мощности. В качестве примера можно привести Наталкинское золоторудное месторождение, которое рассматривалось и отрабатывалось как месторождение кварцево-жильного типа с маломощными рудными телами с параметром минимальной мощности для подсчета запасов для условий отработки подземным способом, равным 0,9 м и максимальной мощностью прослоев некондиционных руд и пустых пород, включаемых в подсчетный контур, равный 4 м (протокол ГКЗ № 1407-к, 1979 г.), и минимальной мощностью 5 м, в совокупности с максимальной мощностью прослоев некондиционных руд и пустых пород, включаемых в подсчетный контур, равный 6 м, для условий отработки открытым способом (протокол ГКЗ № 2454к, 1990 г.). По результатам доразведки месторождения в 2004–2006 гг. был пересмотрен подход к месторождению исходя из принципа снижения бортового содержания, упрощения геологической нагрузки за счет слияния отдельных богатых рудных тел в мощные, но бедные рудные зоны, достижения максимально возможной производительности по добыче открытым способом с высотой добычного уступа равного 15 м. Величина высоты добычного уступа определила значение минимальной мощности рудного тела и максимальной мощности прослоев некондиционных руд и пустых пород, включаемых в подсчетный контур, равных 15 м. Анализ рудных интервалов, обосновывающий минимальную мощность рудного тела и максимальный прослой некондиционных руд и пустых пород, включаемых в подсчетный контур, которые обеспечивали бы максимальный учет запасов и определили оптимальные параметры открытых горных работ (высоту добычного уступа), при разработке ТЭО постоянных разведочных кондиций ни в 2006, ни в 2014 годах не производился [3, 5]. 

Единой классификации рудных тел по мощности для всех видов полезных ископаемых нет, так же как и имеются некоторые разногласия у разных авторов относительно разделения рудных тел по падению по секторам углов наклона. Для рудных (золоторудных) месторождений наиболее приемлема следующая классификация по мощности:  

• тонкие, мощностью менее 0,8–1 м;  
  
• маломощные, мощностью от 0,8–1 до 3 м;  
  
• средней мощности, от 3 до 15 м;  мощные, от 15 до 60 м;   
  
• очень мощные, более 60 м.

По углу падения рудные тела разделяются на:  

• горизонтальные, от 0° до 3°, верхний предел в 3° обоснован максимальным уклоном для рельсовой откатки по подошве залежи без применения специального оборудования или механизмов, обеспечивающих безопасное ведение работ;  
  
• пологие, до 20–25°;  
  
• наклонные, от 20–25° до 45–55°;   
  
• крутые, с углом падения более 45–55°, который обеспечивает перемещение отбитой горной массы вниз по лежачему боку под действием силы тяжести собственного веса, что очень важно для условий подземной добычи.
  

Сочетание характеристик рудного тела по мощности и углу падения определяют систему разработки и соответствующую ей минимальную мощность, которая, в свою очередь, влияет на величину максимальной мощности прослоев некондиционных руд и пустых пород, включаемых в подсчетный контур. 

Для открытого способа разработки параметр «минимальная мощность» увязывается не только с характеристикой (классификацией) рудного тела по мощности и углом падения, но и с высотой эксплуатационного уступа, который, в свою очередь, обосновывается параметрами рудного тела (мощность, угол падения, крепость пород, устойчивость и т.д.) и параметрами (характеристикой), применяемыми при разработке техники и оборудования. Обычно величина «минимальной мощности» приравнивается к половине высоты добычного уступа или расстоянию между скважинами БВР, а максимальная мощность прослоев некондиционных руд и пустых пород принимают равной высоте этого уступа или двойному расстоянию между скважинами БВР, результаты опробования которых используют на этапе эксплоразведки для корректировки выемочного контура товарной руды. Наиболее распространенными параметрами для открытой разработки крутопадающих рудных тел 5-ти метровыми уступами являются минимальная мощность 3 м, максимальный прослой некондиционных руд и пустых пород 5 м, для 10-ти метровых уступов — соответственно 5 м и 10 м, и для 15-ти метровых — 7,5 м и 15 м. Для наклонных рудных тел вносятся соответствующие корректировки, учитывающие их угол падения. Для горизонтальных и пологих рудных тел высота добычного уступа корректируется с вертикальной мощностью рудного тела и условиями, определяющими минимальные потери и разубоживание при добыче. Разработка тонких рудных тел с «минимальной мощностью» до 1 м открытым способом весьма ограничена по следующим причинам:  

• низкая производительность, обусловленная необходимостью работы мелкими уступами и применением погрузочной техники (экскаваторов) с малым объемом ковша (до 1 м³) для обеспечения возможности ведения селективной выемки с минимальными потерями и разубоживанием;  
  
• глубина разработки карьера с тонким рудным телом по расчетному граничному (контурному) коэффициенту вскрыши может исчислятся до первого десятка метров.
  

При наличии сближенных тонких, но богатых рудных тел, которые образуют мощную рудную зону производится анализ рудных интервалов для обоснования величины «минимальной мощности» и «максимального прослоя» с обеспечением промышленного содержания и максимально возможными балансовыми запасами. 

Для условий подземной разработки несколько сложнее с определением значения величины «минимальной мощности рудного тела» и максимальной мощности прослоев некондиционных руд и пустых пород, включаемых в подсчетный контур» по причине большего разнообразия систем разработок, учитывающих мощность рудных тел, углы их падения, устойчивость вмещаю щих пород, их крепость, трещиноватость, обводненность и т.д., возможности применения систем разработки с селективной выемкой. 

Для крутопадающих тонких и маломощных рудных тел, для условий подземной добычи предельным значением минимальной мощности рудного тела, исходя из условий безопасности ведения работ, чаще принимается 0,8 м, что соответствует мощности (ширине) очистной камеры равной 1 м. Такие рудные тела обычно разрабатываются мелкошпуровым способом с системой магазинирования отбитой руды. Для тех же тонких и маломощных рудных тел, но наклонных, минимальная мощность будет уже 1,2– 1,5 м, в зависимости от среднего угла падения, а для пологих и горизонтальных — 1,8 м. Высота наклонной или горизонтальной очистной камеры по вертикали должна обеспечивать безопасное ведение работ и быть не менее 2 м, разница между минимальной высотой (шириной) очистной камеры и минимальной мощностью рудного тела составляет 0,2 м (по 0,1 м с лежачей и висячей стороны рудного тела) и является обоснованным прихватом вмещающих пород (разубоживанием), обеспечивающим полноценность отработки рудного тела. В то же время, с сохранением ширины (высоты), значение минимальной мощности может значительно отличаться в меньшую сторону и составлять 0,6 или даже 0,4 м вне зависимости от угла падения. Это возможно при проведении селективной отбойки руды и вмещающих пород с соотношением объемов 1 к 2, где отбиваемые вмещающие породы с одной стороны обеспечивают безопасную ширину (высоту) очистного пространства, с другой выполняют роль закладки отработанной части. Возможности и необходимость применения подобных технологий в ТЭО должны быть обоснованы, так как себестоимость добычи значительно возрастает, производительность по товарной руде снижается, при этом повышается ее качество. При близком параллельном залегании тонких и маломощных рудных тел рассматривается вопрос о возможности или невозможности их отдельной разработки с оставлением целика между очистными камерами. Ширина целика между камерами определяется прочностными характеристиками вмещающих пород, степенью трещиноватости и устойчивости, углами падения, а также такими условиями как заполнение отработанной соседней камеры сыпучим (рыхлым) и закладочным материалом или закладка производится с цементным заполнителем. Обоснованная минимальная ширина целика между параллельными очистными камерами одновременно является величиной допустимой максимальной мощности некондиционных прослоев и пустых пород, включаемых в подсчетный контур. 

Рудные тела средней мощности позволяют использовать при их разработке самоходную технику и буровые установки для скважинной отбойки, характеристики которых определяют параметр минимальной мощности, обычно приравненный к 3 м как для горизонтальных и пологих рудных тел, так и для крутопадающих. В качестве примера возможной системы разработки с использованием современного самоходного погрузочно-доставочного и бурового оборудования крутопадающих рудных тел средней мощности — система разработки подэтажными штреками со скважинной отбойкой. В этом случае минимальная мощность рудного тела определяется параметрами используемого самоходного оборудования и возможностью скважинной отбойки с формированием очистного пространства, без дополнительных специальных методик и мероприятий, шириной от 3 м, и принимается равной 3 м. Для мощных и весьма мощных рудных тел, отрабатываемых подземным способом с применением скважинной отбойки, минимальная мощность рудного тела остается постоянной, равной 3 м. В отношении максимальной мощности прослоев некондиционных руд и пустых пород, включаемых в подсчетный контур, подход к оконтуриванию блоков для условий подземной добычи определяется исходя из особенностей оруденения, невозможности селективной отбойки и выпуска из очистной камеры или оставления некондиционных (породних) целиков внутри очистной камеры в «подвешенном» (окруженных пустотой) состоянии. Для этой цели перед началом разработки ТЭО производится предварительный анализ рудных интервалов. Золотое оруденение всегда характеризуется неравномерным и даже крайне неравномерным распределением, поэтому выбираемые подсчетные параметры для оконтуривания, особенно блоков для подземной добычи, должны способствовать сглаживанию контуров, упрощению формы блока в условиях отсутствия геологических границ оруденения. Если для условий открытой разработки соотношение минимальной мощности и максимального прослоя некондиционных руд и пустых пород в основном близко 1 к 2 (половина высоты добычного уступа к высоте уступа), то для условий подземной добычи эта схема не работает. Минимальная мощность для рудных тел со средней и более мощностью определяется минимальной мощностью очистной камеры скважинной отбойки, равной 3 м, а максимальный прослой некондиционных руд и пустых пород, включаемых в контур, может быть от 6 и более. К примеру, на Коммунаровском золоторудном месторождении для оконтуривания рудных тел для условий подземной разработки по условиям принятых постоянных разведочных кондиций (протокол ГКЗ № 10926, 1990 г.) минимальная мощность рудного тела равна 3 м, а максимальная мощность некондиционных прослоев и пустых пород — 10 м.  

Опубликовано в журнале “Золото и технологии”, № 3 (45)/сентябрь 2019 г.

1.  Бейсембетов А.М., Битимбаев М.Ж., Букейханов Д.Г. и др. Горно-геологический справочник по разработке рудных месторождений. Алматы, Информационно-презентационный центр МСК РК, 1997.  В двух томах: I том — 575 с., II том — 252 с. 
2.  Грабчак Л.Г., Брылов С.А., Комащенко В.И. Проведение горно-разведочных выработок и основы разработки месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1988. — 566 с. 
3.  Григоров С.А., Кушнарев П.И., Маркевич В.Ю. и др. ТЭО постоянных кондиций и подсчет запасов по результатам доразведки Наталкинского золоторудного месторождения по состоянию на 01.06.2006 г. ОАО «РиМ». М., 2006. Росгеолфонд, № 488054. 
4.  Егоров П.В., Бобер Е.А., Кузнецов Ю.Н. и др. Основы горного дела. М.: Из-во МГГУ, 2006. — 408 с. 
5.  Косицин А.В., Кушнарев П.И., Градовский И.И. и др. ТЭО постоянных кондиций и подсчет запасов Наталкинского золоторудного месторождения по состоянию на 01.01.2013. АО «РиМ». М., 2013.  Росгеолфонд, № 518812. 
6.  Кузьмин Е.В., Хайрутдинов М.М., Зенько Д.К. Основы горного дела. М.: ООО «АртПРИНТ+», 2007. — 472 с. 
7.  Методические рекомендации по составу и правилам оформления представляемых на государственную экспертизу материалов по технико-экономическим обоснованиям кондиций для подсчета запасов месторождений полезных ископаемых. ФГУ «ГКЗ». М., 2007. 
8.  Методические рекомендации по технико-экономическому обоснованию кондиций для подсчета запасов месторождений твердых полезных ископаемых (кроме углей и горючих сланцев). Утверждены распоряжением МПР России от 05.06.2007. № 37 р. 
9.  Новоселов С.В., Амбарцумян А.В. Применение параметра минимального содержания в краевой выработке при разработке ТЭО кондиций // Золото и технологии. 2019. № 2 (44). С. 54–58.