Контроль содержаний при отработке месторождений твердых полезных ископаемых
Анна Живулько — геолог-консультант MICROMINE Consulting Services
При переходе к отработке мы также ограничены в наших возможностях извлечения нужного нам компонента. Данные ограничения неизбежно приводят к потерям и разубоживанию полезного компонента. При составлении плана добычи полезного компонента неизбежно присутствует разница между планируемыми значениями этих параметров и незапланированными потерями и разубоживанием.
Для снижения значения данной разницы нам очень важно знать содержание и тоннаж полезного компонента и следить за его изменением на каждом этапе отработки месторождения.
Контроль содержаний не устранит эту разницу, но может помочь нам сделать ее минимальной.
Контроль содержаний, по сути, представляет собой комплекс технологических мер, направленных на снижение потерь и разубоживания, который объединяет деятельность геологов, горных инженеров, топографов и технологов, направленную на аккуратное оконтуривание руды и породы, ее отбойку, отгрузку, транспортировку, складирование и подачу на фабрику в соответствии с планом работ.
Корректное применение рудного контроля позволяет с высокой достоверностью выполнять план и подавать на фабрику руду с проектными показателями. На многих рудниках необходимо аккуратно определять содержание в руде для экономичной эффективности деятельности фабрики. Ключевые моменты включают корректную классификацию руда-порода с минимальным разубоживанием и максимальным извлечением.
Для того чтобы отработка месторождения проходила с наименьшими затратами и наибольшей выгодой, необходимо на каждом этапе стремиться к более точному и корректному пониманию качества и количества полезного компонента в руде.
Снижение потерь и разубоживания может достигаться различными способами, но в целом все методы программы контроля содержаний можно разделить на две основных части — геологическую и операционную (производственную). Принципиальное отличие этих двух групп методов в том, что геологический контроль проводится до того, как руда будет извлечена из недр, а производственный контроль выполняется в процессе или после извлечения горной массы.
В данной статье мы не будем углубляться в операционную часть программы контроля содержаний, а уделим больше внимания геологическому контролю.
Каждый специалист понимает, что при разведке месторождения и его отработке при ограниченном знании об объекте, любая оценка содержания и тоннажа — это интерпретация. А любая наша интерпретация включает в себя определенною погрешность.
По накопленным геологоразведочным данным мы делаем оценку месторождения — создаем ресурсную модель, планируем метод отработки, переработки и оцениваем экономическую составляющую проекта.
Все вышеперечисленные задачи мы рассматриваем с точки зрения предварительного этапа — то есть так называемого долгосрочного планирования.
Глобальная оценка дает нам представление об общем тоннаже и среднем содержании по объекту. Локальная оценка дает более детальное представление о том, где и сколько полезного компонента находится в недрах.
Однако детальности локальной оценки ресурсной модели недостаточно для планирования отработки и выделения рудных блоков. Для перехода на стадию отработки нам необходим промежуточный этап, который позволит нам повысить достоверность локальной оценки — модель контроля содержаний.
Основные задачи контроля содержаний включают в себя:
Почему мы же не можем сделать это на ресурсной модели? Потому что плотности сети ресурсной модели в большинстве случаев недостаточно для достоверной локальной оценки.
На рисунке 2 показан пример сравнения ресурсной модели с моделью контроля содержаний. На рисунке видна наглядная картина того, как изменились контуры руда/порода в модели контроля содержаний по сравнению с ресурсной моделью.
Методика должна разрабатываться для каждого объекта индивидуально, и при разработке методики необходимо учитывать большое количество аспектов.
С получением новых данных модель контроля содержаний будет постоянно обновляться (например, от уступа к уступу или по периодам отработки). При каждом обновлении модели необходимо проводить сопоставление с ресурсной моделью и при необходимости принимать меры для корректировки методики рудного контроля.
Основным источником новых данных является опробование. Выбор метода получения данных для модели контроля содержаний всегда представляет собой трудную задачу. На этом этапе необходимо взвесить все за и против.
Давайте рассмотрим три базовых типа бурения, которые являются основным источником получения данных для модели контроля содержаний.
Керновое бурение безусловно предоставляет наиболее качественную геологическую информацию из всех методов, но его высокая стоимость и значительное время на опробование сильно ограничивают возможность использования для целей контроля содержаний.
Бурение с обратной циркуляцией (RC) в настоящее время рассматривается как лучшее решение задач контроля содержаний многими специалистами в мире. Данный вид бурения для эксплуатационной разведки завоевывает все большую популярность и среди горнорудных компаний России.
Технология бурения методом обратной циркуляции имеет более высокую производительность по сравнению с колонковым бурением, и затраты на отбор пробы в среднем в 2,5–3 раза меньше, чем при керновом бурении. Но в сравнении с буровзрывными скважинами стоимость значительно выше, а скорость работ гораздо ниже. Этот метод позволяет заранее получать информацию на несколько уступов вперед, бурить наклонные скважины, что является важным моментом при опробовании крутопадающих тел. Отбор проб выполняется с интервальной привязкой.
Контрольная продувка после проходки целевого интервала предотвращает заражение проб материалом с предыдущих интервалов. Специальное оборудование позволяет автоматически отбирать пробу, что повышает ее представительность.
Основным недостатком RC бурения является стоимость. Скважины бурятся только для геологических целей и существенно увеличивают затраты программы контроля содержаний, в сравнении с программой опробования буровзрывных скважин.
Другим минусом этого метода является более разреженная сеть, по сравнению с сетью буровзрывных скважин.
Буровзрывные скважины изначально не служат, но могут быть использованы для целей контроля содержаний, благодаря чему их стоимость довольно низкая. Вторым значительным преимуществом использования скважин БВ является высокая густота сети. Но наряду с такими значительными преимуществами этот вид опробования обладает существенными недостатками.
При опробовании буровзрывных скважин довольно часто возникает проблема с представительностью отобранной пробы. При опробовании шламового конуса нередко возникает проблема с местом отбора пробы — проба в конусе не гомогенезирована и взятие пробы с одной стороны конуса либо только с его верхней части может привести к искажению результата.
В карьерах на буровзрывных скважинах следует внедрять пробоотборники конструкции, позволяющей получать отдельные пробы шлама автоматической отсечкой с заданного интервала в процессе бурения скважины.
Во всех случаях выбранная методика опробования, способ отбора проб и их параметры должны обеспечивать оперативность и надежность пробоотбора, а также представительность результатов.
При выборе метода сбора данных для построения качественно модели контроля содержаний необходимо учитывать не только финансовую сторону, но также и особенности объекта.
Например, для крупнотоннажных месторождений вкрапленных руд, обладающих не очень высокой степенью изменчивости распределения полезного компонента, опробование скважин БВ может давать хороший результат.
При опробовании крутопадающих рудных тел вертикальные скважины пересекают минерализацию неперпендикулярно, геостатистический анализ по таким данным будет давать некачественный результат, что приведет к некорректной классификации руда-порода.
Выбор методики опробования всегда должен основываться на особенностях распределения минерализации и условиях отработки.
Зачастую на предприятиях процесс налаживания стройной системы контроля содержаний занимает долгое время. Бывают случаи, при которых предприятия либо не доводят систему до необходимой четкости и слаженности, либо совсем пренебрегают.
Всегда необходимо помнить, что от качества оценки зависит экономическая составляющая нашего проекта. И что, пренебрегая определенными этапами контроля, мы вносим дополнительные риски.
Как пример, для начала можно разбурить отдельный участок двумя способами BH и RC, создать две отдельные модели, сопоставить результат и посмотреть какова разница. Затем сопоставить затраты и принять решение.
На стадии отбора проб контроля содержаний необходимо также, как и при разведочном бурении, проводить процедуры по контролю качества анализов.
Процедуры QAQC должны включать в себя холостые пробы для контроля заражения на стадии пробоподготовки, сертифицированные образцы, дубликаты, а также, согласно российским и международным стандартам, дубликаты проб, проанализированные в сторонней лаборатории для контроля качества работы своей лаборатории.
Результаты должны оцениваться систематически во избежание ошибок и смещения оценки.
Сбор данных всегда представляет собой очень трудоемкую и сложную задачу. Все данные должны поступать в структурированном виде. Данные должны быть полные и в идеале не содержать никаких ошибок, включая те, которые могут быть допущены под влиянием человеческого фактора.
На горных предприятиях количество входных данных довольно большое. Информация поступает от различных служб и специалистов. Для того, чтобы справиться с таким объемом, необходимо иметь отлаженную систему сбора данных. Плюс, эти данные нужно быстро обрабатывать, так как процесс постоянный и от скорости обработки данных зависит то, насколько оперативно мы сможем проводить контроль над процессами.
При оценке модели контроля содержаний необходимо учитывать всю информацию: как данные геологоразведки, так и контроля содержаний. То есть модель не должна быть ограничена знаниями, например, по одному уступу или по одному добычному блоку.
При построении модели контроля содержаний необходимо пересмотреть параметры такие, как, например, размер блока, статистические параметры, так как плотность сети изменилась. Возможно, они и не поменяются кардинально, но это очень важный шаг для построения точной модели, позволяющей нам минимизировать наши потери и разубоживание при добыче полезного компонента.
Правильный и своевременный учет всех этапов и аспектов процедур контроля содержаний на месторождении позволит минимизировать погрешность оценки качества и количества полезного компонента в руде, позволит более точно спланировать добычу, выполнить план и подавать на фабрику руду с проектными показателями, тем самым уменьшая экономические риски.
Потери и разубоживание
Любой полезный компонент имеет свою форму нахождения и свою закономерность распределения в природе. В процессе изучения недр мы всегда ограничены в знании этих законов. Мы строим свои предположения, основываясь чаще всего только на результатах геологоразведочных работ.При переходе к отработке мы также ограничены в наших возможностях извлечения нужного нам компонента. Данные ограничения неизбежно приводят к потерям и разубоживанию полезного компонента. При составлении плана добычи полезного компонента неизбежно присутствует разница между планируемыми значениями этих параметров и незапланированными потерями и разубоживанием.
Для снижения значения данной разницы нам очень важно знать содержание и тоннаж полезного компонента и следить за его изменением на каждом этапе отработки месторождения.
Контроль содержаний не устранит эту разницу, но может помочь нам сделать ее минимальной.
Контроль содержаний, по сути, представляет собой комплекс технологических мер, направленных на снижение потерь и разубоживания, который объединяет деятельность геологов, горных инженеров, топографов и технологов, направленную на аккуратное оконтуривание руды и породы, ее отбойку, отгрузку, транспортировку, складирование и подачу на фабрику в соответствии с планом работ.
Корректное применение рудного контроля позволяет с высокой достоверностью выполнять план и подавать на фабрику руду с проектными показателями. На многих рудниках необходимо аккуратно определять содержание в руде для экономичной эффективности деятельности фабрики. Ключевые моменты включают корректную классификацию руда-порода с минимальным разубоживанием и максимальным извлечением.
Для того чтобы отработка месторождения проходила с наименьшими затратами и наибольшей выгодой, необходимо на каждом этапе стремиться к более точному и корректному пониманию качества и количества полезного компонента в руде.
Снижение потерь и разубоживания может достигаться различными способами, но в целом все методы программы контроля содержаний можно разделить на две основных части — геологическую и операционную (производственную). Принципиальное отличие этих двух групп методов в том, что геологический контроль проводится до того, как руда будет извлечена из недр, а производственный контроль выполняется в процессе или после извлечения горной массы.
В данной статье мы не будем углубляться в операционную часть программы контроля содержаний, а уделим больше внимания геологическому контролю.
Рис. 1. Этапы контроля содержаний
Геологический контроль
Геологический контроль содержаний — это прогнозное определение тоннажа, содержания и контуров в пространстве руды, которая будет добыта.Каждый специалист понимает, что при разведке месторождения и его отработке при ограниченном знании об объекте, любая оценка содержания и тоннажа — это интерпретация. А любая наша интерпретация включает в себя определенною погрешность.
По накопленным геологоразведочным данным мы делаем оценку месторождения — создаем ресурсную модель, планируем метод отработки, переработки и оцениваем экономическую составляющую проекта.
Все вышеперечисленные задачи мы рассматриваем с точки зрения предварительного этапа — то есть так называемого долгосрочного планирования.
Модель контроля содержаний
Основой этапа долгосрочного планирования является ресурсная модель, которая дает нам две первых оценки — глобальную и локальную оценку содержания и тоннажа.Глобальная оценка дает нам представление об общем тоннаже и среднем содержании по объекту. Локальная оценка дает более детальное представление о том, где и сколько полезного компонента находится в недрах.
Однако детальности локальной оценки ресурсной модели недостаточно для планирования отработки и выделения рудных блоков. Для перехода на стадию отработки нам необходим промежуточный этап, который позволит нам повысить достоверность локальной оценки — модель контроля содержаний.
Основные задачи контроля содержаний включают в себя:
- разделение руда-порода в пределах выемочных единиц;
- прогнозирование содержаний полезных компонентов и других физических характеристик добываемого материала в массиве;
- снижение потерь и разубоживания.
Почему мы же не можем сделать это на ресурсной модели? Потому что плотности сети ресурсной модели в большинстве случаев недостаточно для достоверной локальной оценки.
На рисунке 2 показан пример сравнения ресурсной модели с моделью контроля содержаний. На рисунке видна наглядная картина того, как изменились контуры руда/порода в модели контроля содержаний по сравнению с ресурсной моделью.
Рис. 2. Сравнение ресурсной модели с моделью контроля содержаний
Входные данные
Для построения модели контроля содержаний нам нужны новые входные данные, на основе которых мы будем проводить более детальную локальную оценку. И для этого нам необходимо разработать методику получения дополнительных входных данных, то есть настроить систему геологического контроля.Методика должна разрабатываться для каждого объекта индивидуально, и при разработке методики необходимо учитывать большое количество аспектов.
С получением новых данных модель контроля содержаний будет постоянно обновляться (например, от уступа к уступу или по периодам отработки). При каждом обновлении модели необходимо проводить сопоставление с ресурсной моделью и при необходимости принимать меры для корректировки методики рудного контроля.
Основным источником новых данных является опробование. Выбор метода получения данных для модели контроля содержаний всегда представляет собой трудную задачу. На этом этапе необходимо взвесить все за и против.
Давайте рассмотрим три базовых типа бурения, которые являются основным источником получения данных для модели контроля содержаний.
Керновое бурение безусловно предоставляет наиболее качественную геологическую информацию из всех методов, но его высокая стоимость и значительное время на опробование сильно ограничивают возможность использования для целей контроля содержаний.
Бурение с обратной циркуляцией (RC) в настоящее время рассматривается как лучшее решение задач контроля содержаний многими специалистами в мире. Данный вид бурения для эксплуатационной разведки завоевывает все большую популярность и среди горнорудных компаний России.
Технология бурения методом обратной циркуляции имеет более высокую производительность по сравнению с колонковым бурением, и затраты на отбор пробы в среднем в 2,5–3 раза меньше, чем при керновом бурении. Но в сравнении с буровзрывными скважинами стоимость значительно выше, а скорость работ гораздо ниже. Этот метод позволяет заранее получать информацию на несколько уступов вперед, бурить наклонные скважины, что является важным моментом при опробовании крутопадающих тел. Отбор проб выполняется с интервальной привязкой.
Контрольная продувка после проходки целевого интервала предотвращает заражение проб материалом с предыдущих интервалов. Специальное оборудование позволяет автоматически отбирать пробу, что повышает ее представительность.
Основным недостатком RC бурения является стоимость. Скважины бурятся только для геологических целей и существенно увеличивают затраты программы контроля содержаний, в сравнении с программой опробования буровзрывных скважин.
Другим минусом этого метода является более разреженная сеть, по сравнению с сетью буровзрывных скважин.
Буровзрывные скважины изначально не служат, но могут быть использованы для целей контроля содержаний, благодаря чему их стоимость довольно низкая. Вторым значительным преимуществом использования скважин БВ является высокая густота сети. Но наряду с такими значительными преимуществами этот вид опробования обладает существенными недостатками.
При опробовании буровзрывных скважин довольно часто возникает проблема с представительностью отобранной пробы. При опробовании шламового конуса нередко возникает проблема с местом отбора пробы — проба в конусе не гомогенезирована и взятие пробы с одной стороны конуса либо только с его верхней части может привести к искажению результата.
В карьерах на буровзрывных скважинах следует внедрять пробоотборники конструкции, позволяющей получать отдельные пробы шлама автоматической отсечкой с заданного интервала в процессе бурения скважины.
Во всех случаях выбранная методика опробования, способ отбора проб и их параметры должны обеспечивать оперативность и надежность пробоотбора, а также представительность результатов.
При выборе метода сбора данных для построения качественно модели контроля содержаний необходимо учитывать не только финансовую сторону, но также и особенности объекта.
Например, для крупнотоннажных месторождений вкрапленных руд, обладающих не очень высокой степенью изменчивости распределения полезного компонента, опробование скважин БВ может давать хороший результат.
При опробовании крутопадающих рудных тел вертикальные скважины пересекают минерализацию неперпендикулярно, геостатистический анализ по таким данным будет давать некачественный результат, что приведет к некорректной классификации руда-порода.
Выбор методики опробования всегда должен основываться на особенностях распределения минерализации и условиях отработки.
Зачастую на предприятиях процесс налаживания стройной системы контроля содержаний занимает долгое время. Бывают случаи, при которых предприятия либо не доводят систему до необходимой четкости и слаженности, либо совсем пренебрегают.
Всегда необходимо помнить, что от качества оценки зависит экономическая составляющая нашего проекта. И что, пренебрегая определенными этапами контроля, мы вносим дополнительные риски.
Как пример, для начала можно разбурить отдельный участок двумя способами BH и RC, создать две отдельные модели, сопоставить результат и посмотреть какова разница. Затем сопоставить затраты и принять решение.
Качество данных
Еще хотелось бы упомянуть пару моментов, которыми также нельзя пренебрегать при проведении процедур контроля содержаний.На стадии отбора проб контроля содержаний необходимо также, как и при разведочном бурении, проводить процедуры по контролю качества анализов.
Процедуры QAQC должны включать в себя холостые пробы для контроля заражения на стадии пробоподготовки, сертифицированные образцы, дубликаты, а также, согласно российским и международным стандартам, дубликаты проб, проанализированные в сторонней лаборатории для контроля качества работы своей лаборатории.
Результаты должны оцениваться систематически во избежание ошибок и смещения оценки.
Основа модели контроля содержаний
Качественная модель подразумевает качественную основу. Опробование — это та основа, на которой базируется наше представление об объекте. То есть от того, насколько качественны будут собранные данные, зависит наша модель.Сбор данных всегда представляет собой очень трудоемкую и сложную задачу. Все данные должны поступать в структурированном виде. Данные должны быть полные и в идеале не содержать никаких ошибок, включая те, которые могут быть допущены под влиянием человеческого фактора.
На горных предприятиях количество входных данных довольно большое. Информация поступает от различных служб и специалистов. Для того, чтобы справиться с таким объемом, необходимо иметь отлаженную систему сбора данных. Плюс, эти данные нужно быстро обрабатывать, так как процесс постоянный и от скорости обработки данных зависит то, насколько оперативно мы сможем проводить контроль над процессами.
При оценке модели контроля содержаний необходимо учитывать всю информацию: как данные геологоразведки, так и контроля содержаний. То есть модель не должна быть ограничена знаниями, например, по одному уступу или по одному добычному блоку.
При построении модели контроля содержаний необходимо пересмотреть параметры такие, как, например, размер блока, статистические параметры, так как плотность сети изменилась. Возможно, они и не поменяются кардинально, но это очень важный шаг для построения точной модели, позволяющей нам минимизировать наши потери и разубоживание при добыче полезного компонента.
Правильный и своевременный учет всех этапов и аспектов процедур контроля содержаний на месторождении позволит минимизировать погрешность оценки качества и количества полезного компонента в руде, позволит более точно спланировать добычу, выполнить план и подавать на фабрику руду с проектными показателями, тем самым уменьшая экономические риски.
Рис. 3. Процедуры QAQC
Опубликовано в журнале "Золото и технологии" № 3/сентября 2020 г.
