Решения Leapfrog — пример успешного применения на руднике Serra Grande, AngloGold Ashanti
В статье рассказывается об успешном опыте использования компанией AngloGold Ashanti решения Leapfrog Geo для разработки эффективных подземных опорных систем на руднике Serra Grande. Прогнозирование и контроль механических характеристик вмещающей горной массы повышают безопасность и экономическую эффективность рудника. Благодаря использованию Leapfrog Geo и работе с геотехническими параметрами в 3D стало возможным сформировать меры, позволяющие избежать критических проблем с безопасностью в подземном руднике. Геологи на руднике Serra Grande смогли оценить качество пород, классифицировать их, а также оптимизировать ресурсы компании, применяя надлежащее сочетание опорных систем там, где это действительно необходимо. Внедрение Leapfrog Geo, решения для геологического моделирования от компании Seequent, в рабочий процесс помогли сделать рудник Serra Grande более безопасным. По мере того как рудники становятся более глубокими, а уровень автоматизации повышается, Leapfrog играет все более важную роль, помогая идти в ногу с горными работами и обеспечивая принятие эффективных решений на всех этапах цепочки создания стоимости.
Ключевые слова: геологическое моделирование, 3D, Leapfrog Geo, Seequent, безопасность, управление рисками, эффективность, золото, геотехник, геомеханика, автоматизация, оптимизация, эффективные решения, геолог.
Seequent и Жуан Е.Ф. Рамирес
Компания AngloGold Ashanti, оператор самых глубоких шахт в мире, использует Leapfrog Geo на производстве для разработки эффективных подземных опорных систем.
Прогнозирование и контроль механических характеристик вмещающей горной массы повышают безопасность и экономическую эффективность рудника.
Serra Grande состоит из трех механизированных подземных шахтных комплексов: Mina III, Mina Nova и Mina Palmeiras.
В 2018 году геотехник AngloGold Ashanti Жуан Е.Ф. Рамирес (Joa~o E.F. Ramires) начал использовать Leapfrog Geo, решение для геологического моделирования от компании Seequent, для разработки эффективных подземных опорных систем.
Жуан рассказывает: «Благодаря использованию Leapfrog Geo и работе с геотехническими параметрами в 3D стало возможным сформировать меры, позволяющие избежать критических проблем с безопасностью в подземном руднике. Мы смогли оценить качество пород, классифицировать их, а также оптимизировать ресурсы компании, применяя надлежащее сочетание опорных систем там, где это действительно необходимо.
Мы смогли выполнить стабилизацию галерей для каждого прогнозируемого состояния пород, чтобы обеспечить соответствие высоким мировым стандартам безопасности компании AngloGold Ashanti».
Созданные блочные модели в течение трех лет (2016, 2018 и 2019) признавались лучшими Геотехническими моделями для быстрой интеграции (GMRi), по мнению группы геотехнических специалистов AGA [1].
«Благодаря использованию Leapfrog Geo и работе с геотехническими параметрами в 3D стало возможным сформировать меры, позволяющие избежать критических проблем с безопасностью в подземном руднике. Мы смогли оценить качество пород, классифицировать их, а также оптимизировать ресурсы компании, применяя надлежащее сочетание опорных систем там, где это действительно необходимо» — рассказывает Жуан.
Минерализация связана с кварцевыми жилами и вкрапленными (до массивных) сульфидными минералами в метаосадочных и метабазальтовых породах с различной степенью гидротермальной проработки, сформировавшихся над сложенными зонами надвига [2].
Следовательно, уровень сложности горных масс, вмещающих эти рудные тела — высокий. В процессе своего образования геологические структуры, подвергались нескольким этапам складчатости и сильному разрушению [3].
Для подземной добычи используются три метода отработки: подэтажная выемка открытым забоем (снизу вверх и сверху вниз), отработка с закладкой, а также камерно-столбовая разработка.
Горные работы проводятся на глубине с бурением ниже 1 тыс. м, которое подтвердило потенциал глубокой разведки зеленокаменного пояса Кришас.
Компания AngloGold Ashanti, оператор самых глубоких шахт в мире, известна тем, что безопасность для нее является основным приоритетом. Работы на глубине требуют детального анализа механики горных пород, так как изменения напряжений массива создают массу проблем.
Способность прогнозирования и контроля механических характеристик вмещающей горной массы, с которой проводятся работы, повышают безопасность и экономическую эффективность рудника. Механика горных пород является перспективной развивающейся горной наукой. Это обуславливается следующими факторами:
«Мы получаем большие объемы данных бурения. Для каждого рудного тела я создаю блочную модель, которая обновляется по мере поступления новых данных. На создание модели в Leapfrog Geo уходит примерно полтора дня. Раньше на выполнение этой задачи с помощью другого программного обеспечения требовалось как минимум два с половиной дня» — говорит Жуан.
Сначала строится модель на основе результатов документирования керна, которые после заверяются картированием.
Этот процесс документации, оценки, картирования и сверки повторяется по мере выполнения горных работ.
Геомеханики берут с собой электронные планшеты на рудник, чтобы завершить картирование, а для сверки и сравнения подземной выработки они используют Leapfrog Viewer.
Обеспечение правильной оценки пород, представленной для проектирования, является ключевой задачей управления.
С точки зрения управления рисками, это подтверждает, что компания контролирует всю цепочку создания стоимости добычи.
Модель изменяется в реальном времени. Каждый месяц мы загружаем в нее новые данные. Весь рабочий процесс заключается в документировании, сверке результатов в базе данных, загрузке назад в Leapfrog, обновлении модели, а затем, когда галереи открыты, их картировании и выполнении сверки с данными в Leapfrog, которая затем отправляется в нашу блочную модель.
За почти два года, что я здесь работаю, я часто обновлял модели, чтобы избежать отставания от хода работ и прогресса по руднику» — рассказывает Жуан.
После завершения работы блочная модель передается в отдел планирования горных работ, который занимается проектированием выемок и разработкой галерей. Благодаря этому отдел планирования также может ежемесячно оценивать затраты. Затем Жуан выполняет проектирование по своей блочной модели и определяет, какая опорная система необходима, а также задает технические характеристики. Модели также используются для оценки ежемесячных планов разработки, за которыми следуют рекомендации по опорным системам для каждой выработки.
Важно подчеркнуть, что на руднике Serra Grande горные работы не начинают без геотехнической оценки и предоставления рекомендаций.
Жуан объясняет: «Я ученый, мне нужно получать данные, обдумывать, генерировать информацию и принимать решения. С помощью Leapfrog я могу автоматизировать процесс, а также смоделировать несколько раз-личных сценариев для рудника, выбрать наиболее подходящий для представленных условий и разработать лучшую опорную систему.
Leapfrog напрямую связан со всеми этапами нашего рабочего процесса, потому что новые данные сразу встраиваются в модель. Модель изменяется в реальном времени. Каждый месяц мы загружаем в нее новые данные».
Жуан рассказывает: «Речь идет не только о расходах, но и о соображениях безопасности. Компания AngloGold Ashanti считает безопасность гораздо более важным вопросом, нежели расходы. Мне нужно быть уверенным, что наши сотрудники будут работать в безопасных галереях».
Жуан подводит итог: «В начале, наверное, одной из самых больших проблем, с которыми я столкнулся, было доказательство того, что мы правильно выполнили оценку. Leapfrog легко позволяет это продемонстрировать. Мы можем оценить и интерполировать качества горной массы в соответствии с системой Q Норвежского геотехнического института (2015), а затем указать тип опорной системы, необходимой для Q числовых диапазонов».
Байрон Тейлор, менеджер по продукту Leapfrog Geo, рассказывает: «Мы приветствуем использование Leapfrog Geo в производственной среде и рады, что усилия Жуана по внедрению нашего решения в рабочий процесс помогли сделать рудник Serra Grande более безопасным. По мере того как рудники становятся более глубокими, а уровень автоматизации повышается, Leapfrog играет все более важную роль, помогая идти в ногу с горными работами и обеспечивая принятие эффективных решений на всех этапах цепочки создания стоимости».
1. Принцип GMRi был опубликован в 2017 году группой «ECF Hamman, DJ du Plooy & JM Seery» на восьмой Международной конференции по подземной добыче полезных ископаемых под большими нагрузками.
2. Опубликовано Mussucatto в качестве внутреннего отчета AGA.
3. Опубликовано в 2019 году на конференции Международного общества по механике горных пород (ISRM), посвященной значению механики горных пород для разработки природных ресурсов и развития инфраструктуры.
Опубликовано в журнале "Золото и технологии" № 2/июнь 2020 г
Компания AngloGold Ashanti, оператор самых глубоких шахт в мире, использует Leapfrog Geo на производстве для разработки эффективных подземных опорных систем.
Прогнозирование и контроль механических характеристик вмещающей горной массы повышают безопасность и экономическую эффективность рудника.
Проект
Рудник Serra Grande полностью принадлежит международной горнодобывающей компании AngloGold Ashanti и находится в центральной части Бразилии, в штате Гояс, примерно в 5 км от города Кришас.Serra Grande состоит из трех механизированных подземных шахтных комплексов: Mina III, Mina Nova и Mina Palmeiras.
В 2018 году геотехник AngloGold Ashanti Жуан Е.Ф. Рамирес (Joa~o E.F. Ramires) начал использовать Leapfrog Geo, решение для геологического моделирования от компании Seequent, для разработки эффективных подземных опорных систем.
Жуан рассказывает: «Благодаря использованию Leapfrog Geo и работе с геотехническими параметрами в 3D стало возможным сформировать меры, позволяющие избежать критических проблем с безопасностью в подземном руднике. Мы смогли оценить качество пород, классифицировать их, а также оптимизировать ресурсы компании, применяя надлежащее сочетание опорных систем там, где это действительно необходимо.
Мы смогли выполнить стабилизацию галерей для каждого прогнозируемого состояния пород, чтобы обеспечить соответствие высоким мировым стандартам безопасности компании AngloGold Ashanti».
Созданные блочные модели в течение трех лет (2016, 2018 и 2019) признавались лучшими Геотехническими моделями для быстрой интеграции (GMRi), по мнению группы геотехнических специалистов AGA [1].
«Благодаря использованию Leapfrog Geo и работе с геотехническими параметрами в 3D стало возможным сформировать меры, позволяющие избежать критических проблем с безопасностью в подземном руднике. Мы смогли оценить качество пород, классифицировать их, а также оптимизировать ресурсы компании, применяя надлежащее сочетание опорных систем там, где это действительно необходимо» — рассказывает Жуан.
Рис. 1. Рудный штрек с опорой из анкеров, закрепляемых синтетической смолой, и стальной сетки
Рис. 2. Геомеханическая блочная модель рудника Ingа´, демонстрирующая два разреза вдоль сверенных участков рудника и запланированных горных выработок. A–A’ представляет вертикальный разрез, а B–B’ — горизонтальный
Исходные условия
Serra Grande находится в зеленокаменном поясе Кришас в центральной части Бразилии, а основными вмещающими породами являются графитовые сланцы внутри метаосадочных подразделений, связанных с метавулканическими породами.Минерализация связана с кварцевыми жилами и вкрапленными (до массивных) сульфидными минералами в метаосадочных и метабазальтовых породах с различной степенью гидротермальной проработки, сформировавшихся над сложенными зонами надвига [2].
Следовательно, уровень сложности горных масс, вмещающих эти рудные тела — высокий. В процессе своего образования геологические структуры, подвергались нескольким этапам складчатости и сильному разрушению [3].
Для подземной добычи используются три метода отработки: подэтажная выемка открытым забоем (снизу вверх и сверху вниз), отработка с закладкой, а также камерно-столбовая разработка.
Горные работы проводятся на глубине с бурением ниже 1 тыс. м, которое подтвердило потенциал глубокой разведки зеленокаменного пояса Кришас.
Компания AngloGold Ashanti, оператор самых глубоких шахт в мире, известна тем, что безопасность для нее является основным приоритетом. Работы на глубине требуют детального анализа механики горных пород, так как изменения напряжений массива создают массу проблем.
Способность прогнозирования и контроля механических характеристик вмещающей горной массы, с которой проводятся работы, повышают безопасность и экономическую эффективность рудника. Механика горных пород является перспективной развивающейся горной наукой. Это обуславливается следующими факторами:
- необходимость обеспечения без-опасности персонала и предприятий;
- увеличивающийся размер рудников — повышенная вероятность аварий;
- все более неблагоприятные условия добычи и увеличение глубины разработки;
- необходимость повышения рентабельности;
- рациональное недропользование — максимизация извлечения из рудника.
Рис. 3. Камила Б. Милли (Camila B. Milli) проводит документирование керна, собирая первичные данные с помощью планшета
Рис. 4. Жуан Е.Ф. Рамирес выполняет геомеханическое картирование, выполняя сверку по месту
Решение
Жуан использовал Leapfrog Geo с 2016 года и осознавал все преимущества использования этого программного обеспечения, которые помогли ему при изучении механики горных пород в Serra Grande.«Мы получаем большие объемы данных бурения. Для каждого рудного тела я создаю блочную модель, которая обновляется по мере поступления новых данных. На создание модели в Leapfrog Geo уходит примерно полтора дня. Раньше на выполнение этой задачи с помощью другого программного обеспечения требовалось как минимум два с половиной дня» — говорит Жуан.
Сначала строится модель на основе результатов документирования керна, которые после заверяются картированием.
Этот процесс документации, оценки, картирования и сверки повторяется по мере выполнения горных работ.
Геомеханики берут с собой электронные планшеты на рудник, чтобы завершить картирование, а для сверки и сравнения подземной выработки они используют Leapfrog Viewer.
Обеспечение правильной оценки пород, представленной для проектирования, является ключевой задачей управления.
С точки зрения управления рисками, это подтверждает, что компания контролирует всю цепочку создания стоимости добычи.
Рис. 5. Горизонтальный разрез модели на виде в плане, показывающий сверку бурового керна и окон картирования
Рис. 6. Вертикальный разрез модели на виде сбоку, показывающий сверку бурового керна и окон картирования
«Самым большим преимуществом условного моделирования является скорость. Я говорю не только о скорости моделирования, но и всего рабочего процесса, скорости загрузки. Leapfrog напрямую связан со всеми этапами нашего рабочего процесса, потому что новые данные сразу встраиваются в модель.Модель изменяется в реальном времени. Каждый месяц мы загружаем в нее новые данные. Весь рабочий процесс заключается в документировании, сверке результатов в базе данных, загрузке назад в Leapfrog, обновлении модели, а затем, когда галереи открыты, их картировании и выполнении сверки с данными в Leapfrog, которая затем отправляется в нашу блочную модель.
За почти два года, что я здесь работаю, я часто обновлял модели, чтобы избежать отставания от хода работ и прогресса по руднику» — рассказывает Жуан.
После завершения работы блочная модель передается в отдел планирования горных работ, который занимается проектированием выемок и разработкой галерей. Благодаря этому отдел планирования также может ежемесячно оценивать затраты. Затем Жуан выполняет проектирование по своей блочной модели и определяет, какая опорная система необходима, а также задает технические характеристики. Модели также используются для оценки ежемесячных планов разработки, за которыми следуют рекомендации по опорным системам для каждой выработки.
Важно подчеркнуть, что на руднике Serra Grande горные работы не начинают без геотехнической оценки и предоставления рекомендаций.
Жуан объясняет: «Я ученый, мне нужно получать данные, обдумывать, генерировать информацию и принимать решения. С помощью Leapfrog я могу автоматизировать процесс, а также смоделировать несколько раз-личных сценариев для рудника, выбрать наиболее подходящий для представленных условий и разработать лучшую опорную систему.
Leapfrog напрямую связан со всеми этапами нашего рабочего процесса, потому что новые данные сразу встраиваются в модель. Модель изменяется в реальном времени. Каждый месяц мы загружаем в нее новые данные».
Рис. 7. Геомеханическая модель, используемая программным обеспечением для планирования горных работ для оценки расходов и бюджетирования
Рис. 8. Краткосрочная рекомендация о назначении комбинации торкрет-бетона и анкеров, закрепляемых синтетической смолой, в зависимости от качества горной массы и ее применения в шахте
Результат
С момента внедрения Leapfrog Geo стало возможным более точное долгосрочное планирование мер безопасности для рудника Serra Grande, идущее в ногу с горными работами.Жуан рассказывает: «Речь идет не только о расходах, но и о соображениях безопасности. Компания AngloGold Ashanti считает безопасность гораздо более важным вопросом, нежели расходы. Мне нужно быть уверенным, что наши сотрудники будут работать в безопасных галереях».
Жуан подводит итог: «В начале, наверное, одной из самых больших проблем, с которыми я столкнулся, было доказательство того, что мы правильно выполнили оценку. Leapfrog легко позволяет это продемонстрировать. Мы можем оценить и интерполировать качества горной массы в соответствии с системой Q Норвежского геотехнического института (2015), а затем указать тип опорной системы, необходимой для Q числовых диапазонов».
Байрон Тейлор, менеджер по продукту Leapfrog Geo, рассказывает: «Мы приветствуем использование Leapfrog Geo в производственной среде и рады, что усилия Жуана по внедрению нашего решения в рабочий процесс помогли сделать рудник Serra Grande более безопасным. По мере того как рудники становятся более глубокими, а уровень автоматизации повышается, Leapfrog играет все более важную роль, помогая идти в ногу с горными работами и обеспечивая принятие эффективных решений на всех этапах цепочки создания стоимости».
1. Принцип GMRi был опубликован в 2017 году группой «ECF Hamman, DJ du Plooy & JM Seery» на восьмой Международной конференции по подземной добыче полезных ископаемых под большими нагрузками. 2. Опубликовано Mussucatto в качестве внутреннего отчета AGA.
3. Опубликовано в 2019 году на конференции Международного общества по механике горных пород (ISRM), посвященной значению механики горных пород для разработки природных ресурсов и развития инфраструктуры.
Опубликовано в журнале "Золото и технологии" № 2/июнь 2020 г
