Скрытые потери и разубоживание

П.И. Кушнарев —  Главный специалист Отдела геолого-экономической оценки месторождений, экологии и лицензирования ФГБУ «ВИМС», член Общества экспертов России по недропользованию (ОЭРН) — председатель секции твердых полезных ископаемых, к.г.-м.н.

Потери и разубоживание являются одни-ми из важных элементов геолого-экономической оценки месторождения на стадии разработки технико-экономического обоснования кондиций и технического проекта разработки. Особое значение задача их определения приобретает в связи с предстоящим утверждением новой редакции Классификации прогнозных ресурсов и запасов твердых полезных ископаемых, в которой предполагается оценка «извлекаемых» запасов. 

Существует ряд методик расчета потерь и разубоживания, которые устанавливают общие их принципы для различных типов месторождений полезных ископаемых. В частности, одна из методик была разработана в институте Иргиредмет [1]. Наиболее простая для использования методика изложена в ВПНТ-35-86 [2]. Каждая отрасль горной промышленности имела собственные нормативы, которые закладывались в проекты новых и реконструируемых рудников. В их основу положены аналитические методы, рассматривающие влияние горно-технических факторов на величину потерь и разубоживания. Как правило, имеющиеся подходы ориентированы на объекты с четкими геологическими границами — жилы, линзы, пласты и пластообразные залежи.

В последнее время все большее значение, особенно для золоторудных месторождений, приобретает открытая отработка объектов штокверкового и штокверкоподобного типа. Они отличаются неустойчивостью (вероятностным характером) границ рудных тел, определяемых по данным опробования. Особенностью является чрезвычайно плохая воспроизводимость этих границ, связанная со случайным пространственным положением проб, погрешностями опробования и плотностью сети наблюдений.

Действие отмеченных «геолого-методических» факторов, не учитывается существующими нормативными документами и, как правило, не анализируется при проведении добычных работ. В результате возникают потери и разубоживание, которые могут быть названы «скрытыми», так как они часто не попадают в поле зрения горняков и геологов. Вместе с тем понимание условий их формирования может использоваться для оптимизации параметров эксплуатационного опробования и технологии ведения открытых добычных работ.

С точки зрения государственного регулирования наиболее важными являются нормативы потерь, которые контролируются Госгортехнадзором. С позиций недропользователя чувствительным показателем работы предприятия является разубоживание; оно не лимитируется государственными органами, но приводит к ошибкам в планировании очистных работ, к «неподтверждению» разведанных запасов, к различиям плановых и фактических показателей отработки и к другим негативным последствиям, в том числе экономическим. 

Реальная ситуация, особенно при открытой отработке месторождений твердых полезных ископаемых, говорит о том, что разубоживание руд при добыче чаще всего превышает расчетное; ненормативные потери, как правило, компенсируются за счет полезного ископаемого в разубоживающей массе или за счет прироста запасов за пределами разведочного контура. 

При сопоставлении данных разведки и отработки снижение качества полезного ископаемого в добываемой руде, как правило, без должного обоснования объясняется недостаточным уровнем ограничения выдающихся содержаний по разведочным данным.

Основными факторами, не влияющими на расчеты плановых потерь и разубоживания, но дополняющими их при проведении эксплуатационных работ являются:

• влияние представительности опробования, проявляющейся через эффект основания и информационный эффект;
• влияние методики ведения эксплуатационных работ, в том числе переход на повышенную длину проб эксплоразведки (в сравнении с разведочной стадией);
• несоответствие длины рудных интервалов размерам выемочных единиц;
• неоптимальная ориентировка проб эксплоразведки относительно рудоконтролирующих структур.

Под представительностью опробования понимается степень соответствия содержаний в пробе истинному содержанию в оцениваемом объеме. 
Наличие ошибок в оценке содержаний по пробам, относительно содержаний в окружающем их объеме недр (элементарных блоках или объемах селекции) характеризует «информационный эффект». Количественно он описывается значениями систематических и случайных ошибок в оценке содержаний. При разделении (оконтуривании) участков недр на «рудную» и «безрудную» части по данным, обладающим случайными ошибками, всегда возникает так называемая «ошибка сортировки». Её появление связано с тем, что одни объемы недр, с истинным содержанием, превышающим заданный предел, ошибочно могут быть отнесены в безрудную часть, а другие, с недостаточно высокими истинными содержаниями, будут считаться рудой. В результате истинное содержание в оконтуренной рудной части будет всегда ниже расчетного. Схема, иллюстрирующая проявление ошибок сортировки, представлена на рисунке 1. 

Рис. 1. Влияние информационного эффекта (низкой представительности опробования) на ошибки сортировки (на величину потерь и разубоживания)

Ошибки опробования (дисперсия) складываются из ошибок отбора, обработки и аналитических работ. Снижение ошибок отбора проб воз-можно за счет увеличения общего объема отбираемой пробы, а также соблюдения условий отбора представительной навески.

Обработка проб по обычной методике также может приводить к искажениям содержаний за счет того, что относительно крупные золотины плохо поддаются дроблению, «развальцовываются» и в определенной мере сохраняют свои размеры. Они могут случайно попадать или не попадать в навески для анализов, что определяет высокий уровень случайных ошибок определений. Для снижения этих погрешностей рекомендуется выполнять предварительное гравитационное обогащение проб или отсев крупной фракции. 

Низкое качество аналитических работ отражается в величине случайных погрешностей анализов и в наличии систематических ошибок определений. Устранение или снижение уровня этих ошибок должно базироваться на результатах внутреннего и внешнего контроля при условии регулярности его проведения.

Влияние низкой представительности на результаты оконтуривания оруденения представлено на рисунке 2, где показаны «истинные» границы балансовых и забалансовых руд на эксплуатационном уступе. Рассмотрены 4 варианта определения содержаний в точках наблюдения (скважинах БВР) при условии, что опробование обладает случайными среднеквадратичными ошибками на уровне 50 %.

Рис. 2. Варианты оконтуривания оруденения по малопредставительным пробам: 
красное — истинный контур балансовых руд; зеленое — истинный контур забалансовых руд; пунктир — контуры руд по результатам эксплуатационной разведки по вариантам

Видно, что границы оруденения по каждому из вариантов различаются между собой. Отмечаются случаи, пробами не подтверждаются контуры балансовой руды, что приводит к ее потере при выемке. В то же время кондиционные содержания устанавливаются за ее границей, в результате чего, контуры выемки необоснованно расширяются, приводя к разубоживанию товарной руды.

Эффект основания проявляется в изменении параметров распределения признака в элементарных блоках относительно распределения в пробах; в наибольшей мере он отражается на дисперсии признака.

Различие распределений содержаний золота по пробам сопровождающей эксплуатационной разведки и блокам отражается графически на рисунке 3. Видно, что распределение в исходных пробах даже в логарифмическом масштабе имеет резко асимметричный характер. В сравнении с ним распределение содержаний в блоках становится более симметричным.

Рис. 3. Гисторгаммы распределения содержаний золота по пробам (вверху) и по элементарным блокам (внизу)

Разделение приведенных совокупностей на «рудную» и «безрудную» части по заданному предельному содержанию (0,5 г/т) приводит к разным результатам; содержания в элементарных блоках оказываются заниженными на 21 %, а объем руды при этом завышается на 23 %. Таким образом, проявление эффекта основания, так же как и информационного эффекта, приводит к снижению качества добываемых руд. 

Влияние методики эксплуатационного опробования на величину потерь и разубоживания можно рассмотреть на основе схемы, приведенной на рисунке 4. Представлено пологое рудное тело, оконтуренное на стадии разведки по скважинам при бортовом содержании 1 г/т при минимальной мощности рудного тела 5 м. Условно принято, что среднее содержание золота в пересечениях и рудном теле составляет 5 г/т; такие руды можно считать богатыми. 

Рис. 4. Схема формирования разубоживания и потерь на открытых горных работах за счет перехода на увеличенную длину проб при отработке

В обычно процессе эксплуатации производятся бурение взрывных скважин и их опробование на всю высоту эксплуатационного уступа (5 м). При таком ведении работ в сравнении с разведкой меняется система опробования; длина проб взрастает с 1 м (разведка) до 5 м. 

Руда среднего и низкого качества появляется по данным сопровождающей эксплуатационной разведки (СЭР) вследствие частичного пересечения скважинами богатого рудного тела в его краевой части. Вследствие этого происходит увеличение запасов руды (в приведенном примере почти на 30 %) и ее «разубоживание» на такую же величину. За счет отмеченного фактора (увеличения длины проб) происходят также потери руды при оконтуривании (красная штриховка). В центральной части рисунка 4 видно, что маломощный участок рудного тела пришелся на границу уступов; содержание золота в каждой из скважин выше и ниже горизонта оказалось ниже бортового лимита 1 г/т, из-за чего они не должны включаться в контур выемки. Отмеченное положение усугубляется тем, что скважины смешены относительно друг друга и не образуют единое «сплошное» пересечение. Такое положение также является типичным для условий отработки. Аналогичным образом могут формироваться потери и разубоживание при крутом залегании рудного тела.

На рассмотренной схеме приведено рудное тело простого строения с четко выдержанными контактами. В реальных ситуациях «истинный» контур рудного тела является более сложным, что в еще большей степени затрудняет задачу оценки его параметров по данным СЭР. 

Следующим фактором, определяющим «скрытое» разубоживание, является несоответствие мощности рудного тела в пересечениях выемочной мощности. При оконтуривании оруденения по установленным кондиционным показателям допускается включение в подсчет интервалов, мощность которых не достигает минимальной мощности рудного тела, но имеет соответствующий/достаточный метрограмм.

На рисунке 5 иллюстрируется гистограмма распределения рудных интервалов, выделенных по бортовому содержанию 0,6 г/т при установленной минимальной мощности 5 м на одном из золоторудных объектов. Видно, что большая часть (67 %) рудных интервалов имеет мощность менее 5 м, хотя средняя мощность 4,34 м почти соответствует этому показателю. Пересчет, основанный на доведении мощности таких интервалов до установленных 5 м, показывает, что в этом случае в отработку требуется дополнительно вовлечь вмещающие породы из приконтактовой части, объем которых будет составлять около 28 % оцененного объема рудного тела. В случае, если содержания золота во вмещающих породах окажутся относительно низки-ми, снижение качества добываемой руды будет соответствовать указанному уровню. Следует отметить, что расчетное разубоживание в данном случае составляет 12–15 %.

Рис. 5. Гистограмма распределения мощности рудного тела

Влияние взаимной ориентировки рудоносных структур и разведочных пересечений на результаты оконтуривания также часто недооценивается при анализе результатов разведки и эксплуатации. Для штокверкоподобных месторождений характерна разнообразная ориентировка рудоносных прожилков, что в ряде случаев приводит к неоптимальной ориентировке оси скважин по отношению к определенной системе трещин. Эта ситуация может быть продемонстрирована на примере одного из золоторудных месторождений (рис. 6), на котором прослеживаются основные субвертикальные рудоносные структуры крутого залегания, представляющие собой трещины скола, и оперяющие — трещины отрыва.

Рис. 6. Оконтуривание штокверкового оруденения на эксплуатационном уступе по результатам опробования скважин БВР. Синий цвет — кварцевые золотоносные маломощные жилы и прожилки

Видно, что при формальном оконтуривании оруденения по установленному бортовому содержанию (0,8 г/т), положение границ рудных тел (красный контур) не совпадает с положением рудоносных структур. Такая ситуация объясняется тем, что скважины располагаются почти по падению прожилков и содержания золота по ним не являются представительными для окружающего объема. В соответствии с принципами разведки результаты опробования по таким пересечениям должны считаться «браком». На данном месторождении по отчетности фиксируется снижение качества добываемой руды почти в 2 раза в сравнении с расчетным содержанием. 

Проблема регулирования потерь и разубоживания при открытой отработке штокверковых и штокверкоподобных месторождений может решаться разными путями, включающих в том числе:

• обоснование и корректировка методики эксплуатационного опробования (изменение длины проб и их ориентировки, обоснование представительности проб);   
• предварительное определение границ рудных тел (построение каркасов) по данным опережающей эксплоразведки; ведение очистных работ в соответствии с установленными контурами;   
• совершенствование методики рас-чета плановых потерь и разубоживания с учетом отмеченных факторов.

Реализация данных подходов требует проведения теоретических и экспериментальных исследований, подкрепленных расчетами экономической целесообразности принятия тех или иных решений. 

Опубликовано в журнале “Золото и технологии”, № 3 (37)/сентябрь 2017 г.