30 Ноября 2021, Вторник08:38 МСК
Курсы на 30.11.2021
74,67 +0,13
Au 1 794 +0,29%
Ag 22,92 -0,22%
84,50 +0,09
Pt 958,00 -0,47%
Pd 1 784 +0,03%

Сокращение потерь руды и разубоживания: прямая оценка или моделирование перемещения руды взрывом

Для минимизации потерь руды и ее разубоживания, вызванных взрывами, проводимыми на карьерах, необходима точная оценка вызываемых ими перемещений. Подобная оценка позволит выполнить более корректную отработку рудных контуров, что в конечном счете приведет к снижению показателей потерь руды и ее разубоживания. В данной статье рассматривается практический опыт использования 3D-данных для оценки смещения руды взрывом, полученный в ходе применения BMM-системы на активах компании АО «Золото Селигдара». Метод, разработанный компанией Blast Movement Technologies (BMT), позволяет оперативно проводить оценку смещений руды взрывом на основании получаемых эмпирических данных и отстраивать в разработанном программном продукте смещенные рудные контура после взрыва. Информация, получаемая в ходе оценки, позволяет пользователям системы определять точные границы рудных контуров после взрыва. Технический анализ смещений для одного только взрывного блока, приведенный в статье, позволяет сделать вывод о невозможности применения моделирования для корректной оценки смещений.

Ключевые слова: система BMM, оценка смещений руды взрывом, потери руды, разубоживание, управление качеством руды, моделирование 

русаков.jpgА. Русаков — главный геолог АО «Золото Селигдара».




лоеб.jpgД. Лоеб — глобальный менеджер по работе с клиентами Blast Movement Technologies / Hexagon Company.




гамбаль.jpgМ. Гамбаль — генеральный директор ООО «Бласт Мувмент Технолоджис — Евразия», к.т.н.




косухин.jpgН. Косухин — технический консультант Россия и СНГ Blast Movement Technologies / Hexagon Company, к.т.н.



Введение

Главная цель геологического департамента любого горнодобывающего предприятия — предоставлять точную информацию о положении рудных контуров в отрабатываемых взрывных блоках. Успешное выполнение поставленной задачи возможно при наличии широкого спектра информации по данным опробования (RC-бурение, анализ бурового шлама и т.д.), а также качественных прогнозных моделей, используемых на предприятии. Усилия, затраченные специалистами предприятия на бурение скважин RC, анализ бурового шлама скважин БВР, создание моделей Grade Control могут быть напрасными без учета перемещений руды в процессе проведения взрыва.

общий вид детектора.jpg

Рис. 1. Общий вид детектора GP5300

Многие горнодобывающие предприятия понимают, что смещение руды взрывом является важным фактором, влияющим на точность отработки рудных контуров и вскрышных пород, и пытаются использовать меньший удельный расход взрывчатого вещества для «сдерживания» смещений, тем самым пытаясь обеспечивать выполнение задач, стоящих перед службой рудоконтроля предприятия. В результате подобных действий предприятие сталкивается с худшей фрагментацией массива, которая неизбежно оказывает влияние на производственные процессы, связанные с отгрузкой взорванной массы и ее переработкой, и вынуждено постоянно сталкиваться с необходимостью поиска компромисса между минимизацией перемещения руды взрывом и качественной фрагментацией массива.

процесс работы.jpg

Рис. 2. Процесс работы с BMM системой

Альтернативой указанному выше способу «сдерживания» смещений является моделирование или прямая оценка смещений руды, вызванных взрывом, которые могут быть использованы практически при любом удельном расходе взрывчатого вещества. Однако проведенные в Университете Куинсленда (Австралия) многолетние исследования установили, что моделирование смещений рудных контуров после взрыва не дает требуемой для контроля качества точности. В работе [1–3] разработчиками системы BMM отмечается, что моделирование смещений рудных контуров в процессе взрыва потенциально полезно, например, для обучения или решения задач, не требующих высокой точности.

исходные данные.jpg

Рис. 3. Исходные данные для моделирования смещений рудных контуров в процессе взрыва [1]

Далее чуть подробнее остановимся на сравнении подходов к оценке смещений через применение моделей с «умными» векторами и путем прямых измерений с применением датчиков BMM.

Описание системы ВММ

Система мониторинга BMM, показанная на рисунке 1, 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.

характерные.jpg

Рис. 4. Характерные для граничных условий перемещения массива горных пород
а — в непосредственной близости от свободной поверхности; б — при взрывании на «зажатую» среду; в — в зоне линии отрыва блока) [1].

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 скважины отмечается маркшейдером.

Специальный детектор используется для определения положения датчика BMM после взрыва.

план блока.jpg

Рис. 5. План блока № 1 гор. 770 м с указанием векторов BMM

Специально разработанное программное обеспечение вычисляет трехмерные вектора перемещения каждого датчика BMM. Полученные данные обрабатываются, а затем хранятся в создаваемой базе данных.

Процесс работы с BMM системой наглядно представлен на рисунке 2 и состоит из 7 шагов. В целом, следует отметить, что положение границ рудных блоков 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 взрыва, что свидетельствует о простоте использования системы BMM.

Моделирование перемещений руды взрывом

Для получения качественного результата моделирования смещений рудных контуров в массиве необходимо подготовить перечень информации, который условно можно разбить на несколько групп, показанных на рисунке 3.

Важно заметить, что представленный выше перечень исходных данных включает в себя ряд показателей, некоторые из которых не всегда возможно измерить. Так, для моделирования действия взрыва необходимо иметь полное представление не только о значении энергии, но и о том — как эта энергия преобразуется в ударную и газовую волну. И если с энергетическим содержанием применяемого взрывчатого вещества вопрос решаем, то вопросы, связанные с конвертацией энергии в ударные и газовые составляющие являются предметом чуть ли не диссертационной работы. Кроме того, на сегодняшний момент времени отсутствует количественная оценка влияния негативных факторов (например воды) на эффективность применяемых взрывчатых веществ и, что самое главное, ясность в вопросе о том — как честь все озвученные выше показатели в модели?

Наличие проекта взрыва — второй важный блок исходных данных, который необходим для выполнения задач моделирования смещений рудных контуров в процессе взрыва. Через проект взрыва происходит управление распространением энергии по блоку в пространстве и времени. Перечень факторов, которые оказывают влияние на распространение энергии включает в себя: высоту уступа, расстояние между рядами скважин и между скважинами, длину заряда и забойки, а также ее материал, параметры буровзрывных скважин (длина и диаметр), замедления между каждыми скважинами и т.д. Опыт посещения множества горнодобывающих предприятий в России и за рубежом позволяет нам сделать вывод о том, что ни одно из них не выдерживает все работы в строгом соответствии с проектом буровзрывных работ, поэтому использование проекта взрыва при создании моделей смещения будет заведомо привносить определенную степень погрешности.

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
 1-0   2.20   775.00   772.80  777.10   774.02  9,46   9,38  1,22   283,66   7,43
     2-0   4.50   775.00  770.50  777.44   768.97   1,57  0,36  -1,53  174,93  -76,65
            3-0  5.00   775.00   770.00   774.73  770.10   2,54      2,53  0,10  281,84   2,32
        4-0   2.60   775.00  772.40   778.36  775.53  16,89   16,60      3,13  272,12   10,66
       5-0   3.50   775.00  771.50  —  —  —  —  —  —  —
       6-0   3.50   775.00  771.50   777.27  767.79   7,52   6,53  -3,71  263,97  -29,60
        7-0   2.50   775.00  772.50  777.79  773.35   15,17      15,15   0,85  261,44   3,22
        8-0   2.50   775.00  772.50  777.09  773.23  12,58  12,55   0,73  274,40  3,31
       9-0  2.00   775.00  773.00  —  —  —  —  —  —  —
          10-0   2.50   775.00   772.50  776.96  773.37   16,50   16,48  0,87  276,03   3,03
        11-0      1.20   775.00   773.80  779.46   777.34   15,42   15,00   3,54  281,30  13,28
       12-0  1.10   775.00   773.90   776.96  776.03  13,87   13,70   2,13  260,51   8,82

Табл. 1. Параметры смещений датчиков BMM

Физико-механические свойства массива горных пород, которые оказывают, наверное, наибольшее влияние на перемещение рудных контуров в процессе взрыва, и их вариативность составляют третий блок исходных данных, которые потребуются для подготовки адекватной модели смещения рудных контуров в процессе взрыва. Тем не менее, крайне прискорбно осознавать, что именно о физико-механических свойствах массива мы имеем меньше всего информации и пользуемся, как правило, усредненными их значениями при создании любых моделей (геомеханических, геологических и т.д.).

Наличие информации по граничным условиям взрываемого блока является существенным показателем, оказывающим влияние на смещение рудных контуров в процессе взрыва. На рисунке 4 схематично показаны характерные для граничных зон перемещения датчиков (а значит и массива горных пород), полученные специалистами BMT в рамках многолетних испытаний датчиков BMM.

фрагмент взрывного.jpg

Рис. 6. Фрагмент взрывного блока с указанием векторов BMM и ожидаемым направлением смещения

На наш взгляд, применение «шаблонных» моделей для оценки перемещений руды в граничных зонах не оправдано. Это связанно со значительной вариативностью перемещений в краевых зонах взрывных блоков (линия отрыва, свободная поверхность) даже в схожих горно-геологических условиях и при наличии схожих проектов взрывов. Наверняка специалисты-горняки, взрывники согласятся с мнением авторов о том, что, к примеру, ширина зоны линии отрыва блока (рис. 4в, с. 116) на Ваших предприятиях значительно изменяется от взрыва к взрыву. Это свидетельствует о том, что каждый взрыв уникален.

На основании вышесказанного можно заключить о необходимости использования прямых измерений, как единственного и наиболее эффективного способа получения достоверной информации о перемещениях, происходящих в блоке в процессе прохождения взрывной волны. Ниже рассмотрен один из примеров, наглядно показывающий невозможность применения моделей для оценки смещений рудных блоков в массиве.

Опыт оценки смещений на АО «Золото Селигдара»

В качестве примера рассмотрим блок № 1 гор. 770 м участка «Мусковитовое» компании АО «Золото Селигдара» (подразделение полиметаллического холдинга «Селигдар»), показанный на рисунке 5 (с. 119), на котором проводились взрывные работы со следующими параметрами: высота уступа — 5 м; удельный расход взрывчатого вещества «Игданит» — 1,05 кг/м3; расстояние между рядами скважин — 4 м; расстояние между скважинами — 4 м; забойка скважин — 1,3 м; длина буровзрывных скважин — 5,5 м; диаметр буровзрывных скважин — 171 мм; вмещающие породы — сиенит-мусковитовые. При проведении взрывных работ применялась диагональная схема инициирования с точкой инициации, расположенной на северо-западной части блока у свободной поверхности. В таблице 1 (с. 119) приведены сводные показатели перемещений, зафиксированные датчиками BMM в ходе проведения эксперимента. Дополнительно отметим, что на блоке было установлено 12 датчиков BMM. В 8 скважинах устанавливалось по одному BMM и в 2 скважинах по 2 датчика BMM. 10 BMM из 12 были успешно обнаружены.

разрез.jpg

Рис. 7. Разрез по мониторинговой скважине
а — эмпирические данные по смещениям, зафиксированным датчиками BMM № 3 и 10; б — «идеальная» динамика перемещений

Анализ полученных в ходе эксперимента данных позволил сделать следующие выводы:
1. В целом полученное смещение соответствует выбранной схеме инициирования: смещения основной части взрывного блока происходит перпендикулярно линиям отбойки, показанным на рисунке 5. Вместе с тем датчики BMM № 1, 6, 11 и 12 демонстрируют отклонения от направления смещений относительно ожидаемого. В практике компании BMT значения подобных отклонений достигали 40 %. На рисунке 6 показан фрагмент другого взрывного блока с более выраженными отклонениями от контуров замедлений (1730), зафиксированными датчиками BMM. При использовании «умных» векторов ошибка достигла бы значений порядка 30 % (табл. 2). Применение моделей в подобных условиях неизбежно привело бы к погрешности измерения смещений рудных контуров, а значит к потерям руды и ее разубоживанию.
2. Датчик BMM № 5 не был обнаружен в связи с возможным его повреждением (в процессе поиска датчика детектором GP 5200 сигнал не фиксировался).
3. Диапазон горизонтальных перемещений в рассматриваемом взрывном блоке варьировался в пределах от 0,4 до 16,6 м и являлся ожидаемым для применяемого к блоку удельного расхода взрывчатого вещества Игданит (1,05 кг/м3). Очевидно, что полученная в ходе эксперимента вариативность данных по смещениям (как горизонтальным, так и вертикальным) исключает возможность применения «умных» векторов, использующих в своих вычислениях идеальную динамику взрыва с медианными показателями смещений.
4. Отдельно хотелось бы отметить значительную вариативность горизонтальной составляющей перемещений, зафиксированную в скважине с установленными датчиками BMM № 3 и 10. Разрез по мониторинговой скважине показан на рисунке 7а. Получен ный в ходе проведения эксперимента результат в очередной раз доказывает невозможность применения средств моделирования, основанных на алгоритмах «идеальных» перемещений во взрывном блоке, которые попросту не учтут возможные причины отклонений (как по амплитуде, так и по направлению), связанные с наличием тектонических нарушений, включений горных пород, отличающихся по физико-механическим свойствам, непроработкой массива взрывом и т.д.

 BMM № Глубина, м   Горизонтальное
перемещение,м
 Вертикальное
перемещение, м
 3D перемещение, м   Направление, град.  Отклонение от 173°*
 1-R      3,7  3,05  1,13   3,25  224,63   30 %
 2-О      1,7  2,25  1,19      2,54      217,4       26 %

  Табл. 2. Параметры смещений датчиков BMM (*173° — генеральный угол контуров замедлений, принятый на блоке)
 
Заключение

На примере одного взрывного блока авторы статьи попытались объяснить специалистам горнодобывающих предприятий невозможность применения средств моделирования в решении столь сложного вопроса, связанного с оценкой перемещений руды в блоке в процессе проведения взрыва. Авторы не стремились умалять роль средств моделирования и считают их достойным дополнением к массиву эмпирических данных, полученных в ходе полевых работ. Вполне возможно, что с развитием науки и техники средства моделирования в дальнейшем достигнут требуемой для решения задач рудоконтроля точности в оценке смещений и необходимость получения опытных данных в процессе полевых работ будет исключена. На сегодняшний момент говорить об этом преждевременно. Специалистов, все еще уверенных в эффективности применения актуальных средств моделирования, авторы статьи просят ответить на один лишь вопрос: «В какой из областей знаний применение средств моделирования предоставляло более точные результаты, нежели прямые измерения?».

Авторы статьи выражают благодарность ПАО «Селигдар» за возможность проведения рассмотренного выше эксперимента.

книга.png1. La Rosa D., Thornton D. Blast Movement Modelling and Measurement, in Proceedings of 35th APCOM Symposium. Wollongong, 2011.
2. Thornton D., Sprott D. and Brunton I. Measuring blast movement to reduce ore loss and dilution, in Proceedings 31st Annual Conference on Explosives and Blasting Technique (International Society of Explosives Engineers: Cleveland). 2005.
3. Hunt T.W, Thornton D.M. Modeling vs Monitoring Blast Movement: The cost of Variation. Proc. 40th Annual Conference on Explosives and Blasting Technique, Denver, Colorado, USA, 9–12 February 2014.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 2 (52)/июнь 2021 г.



Заявительный принцип занесло на скользкую дорожку…
Создание особо охраняемой природной территории на лицензионном участке влечёт фактическую невозможность добычи полезных ископаемых
Налоговые вопросы, на которые следует обратить внимание при осуществлении операций хеджирования
Изменения в Закон «О недрах»
^ Наверх