Определение рудных интервалов при подсчете запасов в программе Micromine

В.Л. Осипов — старший геолог-консультант ООО «Майкромайн РУС»

В отечественной практике подсчета запасов рудных месторождений пред-метом исследования обычно является рудное тело.

Под рудным телом, как правило, понимают:

• геологическое образование, в пределах которого развита рудная минерализация; 
• геологическое образование, отвечающее по содержанию ценных компонентов, мощности и другим показателям установленным кондициям.

В первом случае рудное тело характеризуется больше геолого-минералогическими, структурными и морфологическими особенностями границ. Во втором — границы рудного тела в направлении мощности, по простиранию и по падению определяются с помощью кондиций, обоснованных технико-экономическими расчетами.

Рудный интервал (композит) — это интервал по линии геологического опробования, состоящий из элементарных рядовых проб и удовлетворяющий определенным условиям выделения.

Основным предметом для автоматизации процесса создания рудных интервалов является определение границ рудного тела в направлении мощности с использованием параметров технико-экономических кондиций. Ранее, до изучения настоящей проблемы, в программе Micromine были реализованы следующие варианты расчета композитов (рудных интервалов):

• вдоль скважин — создание регулярных (одинаковой длины) интервалов по линиям опробования горных выработок;
• по уступам — создание регулярных интервалов, соответствующих границам уступов, где интервалы «от» и «до» соответствуют кровле и подошве уступа;
• по интервалам — создание рудных интервалов на основе двух интервальных файлов, например 2 файла опробования или 1 файл опробования и 1 файл геологии;   
• по геологии — создание рудных интервалов по соответствующим разновидностям пород и руд, например в границах жил,  оруденелых даек, минерализованных зон;
• по содержанию — создание рудных интервалов на основе вводимых переменных условий и ограничений;
• по содержанию (расширенный) — начало внедрения с версии 15 алгоритма расчета рудных интервалов по кондициям на основе имеющихся инструментов. 

Рассматриваемая авторами ситуация возникает в случае отсутствия внешних геологических границ и характерна для рудных тел различной морфологии: оруденелые дайки, минерализованные зоны, штокверки, скарны, рудные столбы и др. Для всех этих рудных тел характерно прерывистое распределение содержаний полезного компонента в направлении мощности, а их границы определяются только по результатам рядового опробования.

Для расчета и выделения рудных интервалов на стадии подсчета запасов обычно применяются следующие параметры кондиций:
1. Бортовое содержание полезного компонента Сб.
2. Минимальная мощность рудного тела Мр.
3. Максимально допустимая мощность прослоев пустых пород или некондиционных руд, включаемых в контур рудного тела Мп.
4. Минимальный метропроцент (метрограмм) МС, рассчитываемый как произведение (Сб·Мр); применяется в случаях, когда рудный интервал меньшей длины, чем оговорено кондициями, но он характеризуется высоким содержанием полезного компонента.
5. Минимальное содержание в краевой выработке, применяется достаточно редко, обычно в случаях оконтуривания рудных тел с четкими геологическими границами и закономерным снижением содержания полезных компонентов к краевым частям. 

Большинство недропользователей до недавнего времени для процедуры выделения рудных интервалов с помощью кондиций использовали калькулятор, в лучшем случае электронные таблицы Excel. В последнее время стали появляться варианты автоматизации данного процесса в специализированных программах по обработке геолого-маркшейдерской информации.

Несмотря на то, что на стадии экспертизы технико-экономического обоснования (ТЭО) кондиций и отчетов с подсчетом запасов, как правило, происходит проверка корректности выделения рудных интервалов, как таковой, детально описанной процедуры в соответствующих методических руководствах не обнаружено. При создании алгоритма разработчики проводили консультации с экспертами ГКЗ, использовали данные [2–4], а также опыт автора статьи в подсчете запасов рудных месторождений. Описание операции формирования рудного интервала при подсчете запасов уранового месторождения приведено в работе [5]: «Если оруденение характеризуется неравномерным распределением металла, без четко выраженной тенденции к снижению концентрации к краям и представлено участками с содержанием выше бортового, разделенными безрудными и некондиционными интервалами небольшой мощности (меньше установленной предельной), оконтуривание выполняется так, чтобы каждый включаемый в контур элементарный рудный участок в сумме с отделяющим его безрудным промежутком имел среднее содержание не ниже установленного бортового».

Рис. 1. Оформление вкладок «Ввод/Вывод» в меню «Скважины → → Расчет композитов → → По содержанию (ГКЗ)» в программе Micromine

Разработчиками программы начиная с версии 16 решено алгоритм расчета рудных интервалов по кондициям реализовать самостоятельным методом в отдельной вкладке меню «Скважины → Расчет композитов → По содержанию (ГКЗ)». При расчете рудных интервалов во вкладке данного меню «Ввод» вводят файл интервалов опробования по горной выработке, во вкладке «Вывод» записывают название файла вывода с рассчитанными параметрами рудных интервалов и файл опробования (копию) с метками для отдельных проб. (рис. 1). При активации вкладки «Опции» можно заполнить пять параметров кондиций, соответствующих вышеприведенному списку. По умолчанию алгоритм работает по Смягченным правилам, можно использовать дополнительно Строгие правила (рис. 2).

Рис. 2. Оформление кондиционных показателей во вкладке «Опции»

Условия объединения рядовых интервалов опробования в рудный интервал представлены на рисунке 3.

Рис. 3. Схема формирования рудных интервалов на основе данных рядового опробования

Для всех параметров алгоритма расчета рудных интервалов будут действовать общие положения при исследовании рядовых интервалов. Вначале каждый самостоятельный интервал (равный длине пробы) проверяют на среднее содержание. Если оно меньше бортового содержания Сб, то данный интервал считается «породой», если выше или равно Сб, то «рудой». Если интервал в том же состоянии, что и предыдущий интервал, тогда эти интервалы считаются частью той же руды или участком пустой породы.

Если к элементарному рудному интервалу прирезается интервал с элементарными пробами «порода — руда», то для вновь образуемого композита должны соблюдаться следующие условия:

• среднее содержание не меньше бортового Сб;
• суммарный метрограмм (метро-процент) не меньше минимального метрограмма (метропроцента) МС;   
• содержание в «прирезке» («порода» + «руда») Спр не меньше бортового Сб;   
• длина пустого прослоя в прирезаемом интервале не больше максимально допустимой мощности пустых пород Мп.

Первый этап любого метода — это создание первого участка руды, игнорируя все предыдущие интервалы пустых пород, и определение перехода с руды на пустую породу. Данный этап является обязательным для всех разновидностей алгоритма расчета рудных интервалов.

Рассмотрим работу основных параметров алгоритма расчета рудных интервалов на основе кондиций. 

Смягченные правила. Основные этапы работы алгоритма при применении данного параметра представлены на рисунке 4, а. Использованы следующие параметры и значения
кондиций: Сб = 1 г/т; Мр = 3 м; Мп = 3 м; МС = 3; с целью упрощения в расчете длина рядовых проб принята равной 1 м.

Строгие правила. Основные шаги работы алгоритма при использовании данного параметра изображены на рисунке 4, б. Условия кондиций и длины проб аналогичны, как в примере, описанном выше.

Рис. 4, б. Схема последовательности работы алгоритма при использовании варианта расчета по Строгим правилам

Шаги работы алгоритма с 1-го по 4-й соответствуют работе алгоритма при использовании параметра «Расширенный (смягченный)» без дополнительных опций. В результате после шага 4 сформирован рудный интервал, удовлетворяющий условиям работы данного параметра. На шаге 5 уже сформированный рудный интервал проверяется на наличие внутрирудных пустых прослоев, которые по мощности бы превышали условие кондиций Мп, а по среднему содержанию были бы ниже условия кондиций Сб. В данном случае интервал проб № 3–6 составляет 4 м со средним содержанием 0,95. В итоге образуются два самостоятельных рудных интервала, с некоторым отличием при выключенной и выключенной опции «Запретить смежные рудные интервалы». Для обоих вариантов исключено наличие пустого прослоя большей мощности, чем Мп, внутри рудных интервалов. Различие в том, что при выключенной дополнительной опции, рудные интервалы будут созданы для максимально возможной длины и максимальной суммы метрограмма, допуская при этом мощность пустого прослоя между композитами менее Мп. При включенной же опции рудные интервалы будут созданы для максимально возможной длины и максимального метрограмма, при этом мощность пустых прослоев между финальными композитами будет больше или равно Мп, т. е. для последнего варианта будут соблюдены все условия кондиций. 

Для Строгих правил включено явное улучшение в работу алгоритма по сравнению с версией 15. Это улучшение касается наличия сближенных сечений (расстояние между РИ меньше Мп) при применении к ним опции «Запретить смежные рудные интервалы». В таком случае раньше, как правило, один из интервалов исключался (с меньшим МС). В настоящей реализации происходит «пересборка» таких сближеных РИ таким образом, чтобы финальный вариант РИ имел наибольший МС , часто без исключения соседнего РИ. 

Характерные особенности рудных интервалов, получаемые при использовании разных параметров расчета, приведены на рисунке 5.

Рис. 5. Характерные особенности рудных интервалов

Формально для расчета рудных интервалов согласно кондициям нужно применять тот алгоритм, который максимально полно учитывает все условия. В программе Micromine таким алгоритмом является применение Строгих правил с включенной опцией «Запретить смежные рудные интервалы». Но зачастую на практике возникает многовариантность «увязки» и оконтуривания рудных тел по выделяемым рудным интервалам, при изучении материалов технико-экономических обоснований кондиций и подсчета запасов даже в среде экспертов возникают порой неоднозначные решения на этот счет. Все это объясняется теми или иными факторами геологического строения месторождения, особенностями структур рудного поля и внутреннего строения рудных тел. По мнению автора, в некоторых, хотя и довольно редких, случаях окончательно принять и обосновать решение по выделению корректного рудного интервала может только геолог, изучающий конкретное месторождение. Если он имеет несколько вариантов расчета из предложенных, ему всегда будет легче определиться с правильным выбором. Можно привести несколько формализованных примеров. На рисунке 6, а, б видно, что в случае определения рудных интервалов при использовании разных параметров и одинаковых кондиций обосновано применение параметра для Смягченных правил, так как рудные интервалы не противоречат морфологии минерализованной зоны в отличие от параметра для Строгих правил, который усложняет строение рудного тела, приводит к увеличению потерь и разубоживания для будущей отработки при незначительном повышении среднего содержания в рудном теле.

Рис. 6. Варианты применения различных параметров Смягченных правил (а, в) и Строгих правил (б, г): 1 — рудные интервалы по кондициям; 2 — контуры рудного тела; 3 — границы минерализованной зоны

На рисунке 6, в, г приведен обратный пример применения различных пара-метров алгоритма расчета рудных интервалов при одинаковых значениях кондиций. В первом случае (в) параметр по Смягченным правилам объединяет две обособленные рудные зоны в один рудный интервал. Параметр по Строгим правилам в этом случае корректно исключает пустой прослой между рудными зонами. 

На рисунке 7 приведен пример применения параметра Строгих правил без дополнительных опций. В данном случае основной рудный интервал имеет большую мощность, чем при включенной опции, таким образом, оставшийся маломощный интервал переходит в разряд забалансовых руд за пределами карьера либо исключается из подсчета. 

Рис. 7. Пример применения разновидностей параметра для Строгих правил: 1 — контур рудного тела; 2 — граница минерализованной зоны;  3 — параметр без дополнительных опций; 4 — параметр с опцией «Запретить смежные рудные интервалы»

В заключение следует отметить, что автоматизация процесса расчета рудных интервалов приводит к значительному увеличению скорости обработки данных. Например, на стадии технико-экономических расчетов такие показатели, как минимальная мощность рудного тела Мр и максимальная мощность пустого прослоя Мп, зачастую принимаются недропользователями по аналогии с другими месторождениями только по причине трудоемкости статистической обработки большого массива данных. При наличии подготовленных и выверенных данных описанные алгоритмы позволяют за очень короткий промежуток времени рассчитать и статистически обработать многочисленные варианты получения рудных интервалов на основе вводимых переменных данных кондиций: Сб, Мп, Мр, МС. 

Опубликовано в журнале "Золото и технологии" № 1/март 2018 г.