Новые технологии на вооружении службы главного геолога по уменьшению потерь и разубоживания за счёт фактического измерения перемещения рудных тел при производстве взрывных работ в карьере. Опыт применения на месторождении «Павлик»

М.Ю. Гамбаль — директор по развитию бизнеса в РФ Hexagon Mining, Генеральный директор ООО «БМТЕвразия», к.т.н.



А.С. Ручка — заместитель главного маркшейдера ГОК «Павлик».




Р.А. Исмайлов — заместитель главного геолога ГОК «Павлик».




Введение

Золотодобывающая компания АО «Павлик» ведёт работы по добыче рудного золота на одноименном месторождении в Магаданской области, Тенькинский район. С 2007 по 2013 годы на месторождении Павлик была выполнена масштабная программа геологоразведочных работ. В 2013 году было утверждено ТЭО постоянных разведочных кондиций, и был произведён подсчёт запасов, в результате которого балансовые запасы составили 154 т золота. По результатам геологоразведочных работ в октябре 2018 года суммарные балансовые запасы категорий С1+С2 на месторождении Павлик выросли до 186 т золота, 176 т из которых относятся к категории С1. По итогам 2020 года компанией было произведено более 7,091 т золота. «ПАВЛИК» входит в десятку ведущих золотодобывающих компаний России. В декабре 2020 года начата реализация проекта увеличения производственных мощностей, в том числе строительство второй очереди золотоизвлекательной фабрики (ЗИФ) на базе действующего горно-обогатительного комбината «Павлик». Одновременно с увеличением производственных мощностей компания внедряет новые технологии, направленные на повышение производительности, стабильности и безопасности.

В 2018 году компания провела первые тестовые взрывы с системой Blast Movement Monitors (BMM) от Австралийской компании Blast Movement Technologies Pty Ltd (BMT Pty Ltd входит в компанию Hexagon). Данная система предназначена для определения местоположения рудных тел после взрыва и, как следствие, уменьшения потерь и разубоживания.

Потери руды и разубоживание имеют прямое влияние на финансовые показатели любого предприятия, поэтому важно контролировать и минимизировать данные показатели. В связи с этим контроль содержания полезного компонента в руде, а также контролирование отгрузки на фабрику руды требуемого качества являются важными производственными задачами. На основании вышесказанного можно сделать вывод о том, что первостепенной задачей является определение точного положения руды и породы после проведения взрывных работ. Система BMM® была разработана специально для этой цели и служит для сокращения потерь и разубоживания, а не просто для измерения перемещений руды.

Рис. 1. Формирование D-формы

Есть мнение, что после взрыва рудное тело не меняет своего местоположения в блоке или, если произошло перемещение, то на поверхности оно было бы максимальным. Но основное смещение горной массы при взрыве происходит в средней и в нижней частях уступа. Это связано с тем, что в верхней части скважины расположена забойка, а сам заряд взрывчатого вещества (далее ВВ) расположен в средней и нижней частях (рис. 1 и 2).

Рис. 2. Формирование D-формы и варианты установки датчиков BMM

После взрыва происходит значительное смещение горной массы, и оно не однородно по всей глубине скважины и не единообразно во всём блоке. Каждый взрыв уникален — практически невозможно спланировать или смоделировать, где будет находиться рудное тело после взрыва. На основании монтажной схемы и точки инициирования мы понимаем направление движения блока в целом, но как происходит смещение внутри блока, в верхней и нижних частях уступа, как смещаются рудные тела в блоке? Этот вопрос мы рассмотрим в данной статье [1–3].

Метод исследования

Метод исследования заключается в использовании технологии High Precision GPS (высокоточная система GPS), координаты мы получаем с датчиков, помещённых в горную массу, которые переместились при ведении взрывных работ.

В течение 10 лет компания Blast Movement Technologies Pty Ltd (Австралия) проводила исследования по определению зависимости горизонтального перемещения от удельного расхода ВВ при взрыве. По результатам была получена зависимость Горизонтального смещения (м) от Удельного расхода ВВ (кг/м3) (рис. 3.)

Рис. 3. Зависимость горизонтального перемещения от удельного расхода ВВ

Так например, на предприятии принят расход ВВ равный 0,8 кг/м3 — принимая во внимание данные исследования, рудное тело может переместиться от 2,5 до 10 м. И если визуально отделить руду и породу невозможно, а перемещение не учитывается, то компания получает колоссальные потери и разубоживание при проведении экскавации [4].

Описание системы ВММ

Система мониторинга BMM, показанная на рисунке 4, состоит из датчиков, которые устанавливаются на площади взрываемого блока и перемещаются под действием сил взрыва, специального детектора, позволяющего обнаружить датчики после взрыва, а также активатора, предназначенного для активации самих датчиков. Собранная информация затем обрабатывается в специально разработанном программном обеспечении BMM Explorer.

Рис. 4. Общий вид детектора GP5300

Активатор, являющийся дистанционным пультом, который включает каждый датчик и программирует его, если это необходимо. Некоторое количество датчиков устанавливается в специально отведенные для них на блоке скважины. Местоположение ее отмечается маркшейдером.

Специальный детектор используется для определения положения датчика BMM до и после взрыва. Специально разработанное программное обеспечение вычисляет трехмерные вектора перемещения каждого датчика BMM. Полученные данные обрабатываются, а затем хранятся в создаваемой базе данных.

Рис. 5. Инфографика работы с системой BMM

Процесс работы с BMM системой наглядно представлен на рисунке 5 и состоит из 7 шагов, которые включают активацию датчиков BMM, установку в специально пробуренные скважины, проведение взрыва, поиск датчиков BMM, объединение данных БВР, геологии и BMM данных, обработку полученной информации и определение смещенных контуров, добычу из смещенных контуров. Следует отметить, что положение границ рудных контуров после проведения взрыва для отражения их смещений и тем самым сокращения рудных потерь и разубоживания определяется специалистами на предприятиях в течение 1–2 часов после проведения взрывных работ, что свидетельствует о простоте использования системы BMM.

Результаты

Потребовалось 1,5 года до полного внедрения технологии уменьшения потерь и разубоживания BMM. И в 2020 году АО «Павлик» принял технологию на постоянной основе. Несмотря на сложный период, сказывалось начало пандемии COVID-19, сотрудники компании BMT Pty Ltd провели обучение представителей компании АО «Павлик» на участке и в течение всего периода использования технологии продолжают поддерживать коллег на месторождении. Каждый квартал производится обзор базы данных, и предоставляется полный отчёт о проведённых взрывах. При необходимости на основании ежеквартальных отчётов даются рекомендации. До конца 2021 года планируется дополнительный выезд специалистов компании BMT предусмотренный в рамках поставки и внедрения технологии для повторного или первичного обучения новых специалистов, а также для регламентных работ и проверки предоставленного оборудования.

BMM №	Исходное положение			Конечное положение		3D перемещение, м	Горизонтальное перемещение, м	Вертикальное перемещение, м	Направление, град.	Наклон, град.
	Глубина, м	Устье скважины, Z	BMM, Z	Устье скважины, Z	BMM, Z
1	3,7	717,70	714,0	718,87	714,4	3,5	3,5	0,4	237,7	7,0
2	3,8	717,80	714,0	719,65	715,2	3,4	3,2	1,2	240,7	19,7
3	3,8	717,40	713,6	719,85	715,2	3,6	3,2	1,6	282,1	26,2
4	3,9	717,10	713,3	719,68	713,9	1,6	1,4	0,7	291,0	24,6
5	3,7	717,00	713,3	719,38	714,6	2,1	1,7	1,3	107,8	36,9
6	3,8	717,00	713,2	718,46	713,8	1,2	1,0	0,6	149,7	38,2
7	3,7	717,40	713,7	719,58	714,9	2,8	2,5	1,3	136,4	26,4
8	3,8	717,70	713,9	720,45	715,2	3,2	2,9	1,2	167,8	24,1
9	3,8	717,30	713,5	720,13	714,5	2,0	1,7	1,0	88,8	29,7
10	3,8	717,00	713,2	717,5	713,3	1,7	1,7	0,1	141,2	2,6
11	3,6	717,40	713,8	720,19	715,7	2,8	2,1	1,9	148,1	42,2

Табл. 1. Итоговые данные по взрыву на блоке

Компания BMT (Blast Movement Technologies Pty Ltd Australia, входит в Hexagon Mining) занимается разработкой и внедрением системы определения местоположения рудных тел после взрыва. Знания о местоположении рудных тел позволяют горнодобывающим компаниям снизить потери руды и уменьшить разубоживание [5].

Рис. 6. План блока

Обсуждение

Взрыв, проведенный на представленном блоке, являлся пятым исследуемым в рамках внедрения технологии BMM на предприятии. Было успешно установлено 11 датчиков BMM в 11 дополнительно пробуренных скважинах. Из них успешно обнаружены все датчики (100 % обнаружения). На рисунке 6 показан план взрывного блока, включая точку инициирования, линию вруба, измеренные вектора BMM и условия по периметру блока. Численные значения номера на плане соотносятся с номером датчика BMM. Инициирование блока происходит по центральной схеме с двумя отдельными линиями вруба. Ниже представлены комментарии к полученным результатам и измеренным перемещениям, которые приведены в таблице 1 и показаны на рисунке 7:

• полученное смещение всех датчиков ВMM соответствует выбранной схеме инициирования: смещение основной части взрываемого блока перпендикулярно контурам замедления инициации взрыва; 
• горизонтальные перемещения варьируются в пределах от 1 до 3,5 м; 
• вертикальные перемещения достигают 1,9 м. 

Рисунок 7 показывает рудные контуры, смещенные в BMM Explorer, отмеченные сплошной линией, используя измеренные вектора смещений датчиков BMM. Цвета рудных блоков выбраны в соответствии с принятой классификацией на АО «Павлик».

Рис. 7. План блока с контурами рудных блоков, смещенных действием взрыва по измеренным векторам смещений датчиков BMM

Отработка рудных контуров запасов блока без учета смещений рудных контуров, вызванных проведением взрывных работ и вычисленным по измеренным векторам смещений в BMM Explorer, привела бы к тому (рис. 8), что:

• 5,724 т пустой породы было бы отнесено к руде и отправлено на переработку на ЗИФ (8 % разубоживания); 
• приблизительно 5,982 т руды было бы отправлены в отвалы и безвозвратно потеряны (8 % потери руды). 

На рисунке 9 показаны данные по 272 взрывам, проведённых с применением системы BMM в период с 1 января 2021 года по 1 сентября 2021 года.

Рис. 8. Данные по смещениям обработанные в BMM Explorer

Основной вывод по проведённому исследованию — диапазон измеренных горизонтальных перемещений изменяется в широких пределах от 0,2 до 5,7 м. Измеренные горизонтальные перемещения соответствуют нашим ожиданиям, учитывая тип горных пород, а также удельный расход взрывчатых веществ. Вертикальные перемещения достигали 4,1 м за время проведения измерений в рамках проведенных взрывов. Следует отметить, что данные по горизонтальным перемещениям варьируются в широких пределах, что характерно для всех предприятий, на которых компания BMT внедряла свою технологию (по крайней мере ± 50 % среднего значения перемещений). Изменение перемещений варьируется как в каждом конкретном взрыве, так и от взрыва к взрыву (каждый взрыв уникален). Точность любого шаблона или модели определяется вариативностью смещений рудных и породных блоков. Очевидно, что в случае, если смещения руд и пород изменяются в широких пределах, использование шаблонов или моделей в учете их смещений приведет к значительным потерям руды и ее разубоживанию в сравнении с организацией точного мониторинга каждого блока, который может быть количественно оценен.

Рис. 9. Диапазон горизонтальных перемещений по результатам 272 взрывов с использованием системы BMM

Заключение

При каждом взрыве происходит перемещение горной массы. Система рудоконтроля не является исчерпывающей, пока не учтено перемещение при взрыве. Система BMM является точной и легко применимой для отслеживания перемещения при взрыве. Влияние вариативности перемещений делает моделирование нецелесообразным. Система BMM является признанной практикой на 130 предприятиях. Эффект от применения может быть существенным.

1. Адам М., Торнтон Д. A new technology for measuring blast movement (Shore school, North Sidney, NSW, Australia, 2004).
2. Торнтон Д. The Implications of Blast-Induced Movement to Grade Control, Seventh International Mining Geology Conference Perth, WA, 2009.
3. Харрис Д., Муссет-Джонс П., Даемэн Д. Blast movement measurement to control dilution in surface mines. CIM Bulletin, 2001.
4. Ла Роса Д., Торнтон Д., Уортли М. Blast movement monitor and method for determining the movement of the blast. Patent, Brisbane, Australia, 2004.
5. Гамбаль М., Грей Д., Лоэб Д. Мониторинг движения взрыва упрощает конструкцию взрыва. 14-й Горно-геологический форум MINEX-2018, Россия.
6. Липатов Б.М. Оптимизация добычи руды за счет контроля перемещения горной массы при взрыве на месторождении Васильковское. Доклад на 10-м Горногеологическом форуме MINEX-2019, Казахстан.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 3 (53) / сентябрь 2021 г.