Совершенствование методики эксплуатационной разведки на золоторудных предприятиях

Горный журнал №11, 1994

Эксплуатационная разведка занимает особое место в промышленном освоении золоторудных месторождений. С одной стороны, она является заключительной стадией геологического изучения месторождения, а с другой, — первым и неотъемлемым этапом добычных работ. Имен­но результаты эксплуатационной разведки позволяют принять оптимальные технологические решения.

Многолетние исследования Иргиредмета, обобщение опыта работы золотодобывающих предприятий, резуль­татов других исследований показывают, что применение существующих способов расчета оптимальных парамет­ров эксплуатационной разведки далеко не всегда обеспе­чивает получение достоверного контура промышленного оруденения. Это обусловлено крайне сложным в ряде случаев внутренним строением золоторудных месторож­дений, чрезвычайной изменчивостью оруденения, его прерывистостью и контрастностью. Поэтому существую­щие отраслевые инструкции, методические руководства и указания не гарантируют оптимального решения вопро­са. В связи с этим для каждого отдельного месторожде­ния, исходя и индивидуальных особенностей оруденения и с учетом способа его разработки и вида добычи руды, необходимо изыскивать конкретный рациональный вари­ант эксплуатационной разведки.

В лаборатории рудничной геологии Иргиредмета при выборе оптимальных вариантов эксплуатационной раз­ведки золоторудных месторождений не только учитыва­ются геологические факторы, но и оцениваются эконо­мические показатели каждого варианта разведки. При этом, в первую очередь, берутся в расчет затраты на ре­ализацию рекомендуемого варианта, а экономические по­следствия разведки — полученная прибыль от отработки за весь период. Такой подход был разработан в процессе исследований на карьерах "Марджанбулак", "Чармитан" и "Макмал", а также на руднике "Зун-Холба" [1—4].

Сущность этого комплексного геолого-экономического подхода для целей оптимизации параметров заключается в применении двух взаимодополняющих методов.

1.Метод, основанный на изучении природной нео­днородности содержания золота, предложенный В.А.Филонюком (а.с. 3906377). Сущность его состоит в том, что разведка золоторудных месторождений прово­дится с учетом особенностей пространственного распре­деления золота, и горные выработки (скважины) распо­лагаются не по равномерной сети, а в соответствии с ве­роятной внутренней структурой распределения концент­рации золота. Размеры структуры равны средним вели­чинам полупериодов закономерных колебаний содержания золота. Это положение согласуется с ранее выска­занными в работах [5 — 7] представлениями.

2.Метод, основанный на геолого-экономическом обо­сновании оптимальных параметров эксплуатационной разведки на базе имитационного моделирования. Данный метод разработан в Иргиредмете и учитывает не менее двух десятков геологических и столько же технико-экономических факторов, влияющих на выбор парамет­ров разведки, позволяет сопоставить эффективность аль­тернативных ее вариантов и выбрать оптимальный для рассматриваемых условий. В качестве критерия оценки оптимального варианта параметров и объема эксплуата­ционной разведки принимается величина прибыли от от­работки месторождения за вычетом затрат на разведку.

Выполненные Иргиредметом исследования на золо­торудных месторождениях позволили выбрать и эконо­мически обосновать рациональный вариант эксплуатаци­онной разведки для каждого из них и поставили под со­мнение целесообразность проведения всех этапов развед­ки, предусмотренных действующими директивными до­кументами. Применение комплексного подхода к опти­мизации параметров и объемов эксплуатационной раз­ведки может быть проиллюстрировано на примере конк­ретных карьеров и рудников.

Карьер "Макмал". Цель исследования — выбор ра­ционального варианта эксплуатационной разведки. Для выявления особенностей пространственного распределе­ния золота в рудных телах месторождения были проана­лизированы обобщенные результаты опробования канав эксплуатационной разведки, пройденных вкрест прости­рания рудных тел через 10 м на различных эксплуатаци­онных горизонтах. Рассмотрены результаты опробования экспериментальных базовых площадок, заложенных с целью выявления внутренней структуры рудных тел (установления элементов концентрационной неоднород­ности высоких порядков) и опробованных с максималь­ной детальностью. Площадки маркшейдерски привязы­вались к разведочной сети и после зачистки бульдозером разбивались на квадраты размером 1 х 1 м. Опробование проводилось бороздовым способом вручную по десяти линиям и канавам эксплуатационной разведки. Всего по каждой площадке отбиралось по 100 однометровых бо­роздовых проб. При обработке результатов данные опре­деления золота в пробах, отобранных по противополож­ным сторонам квадрата, усреднялись и выносились в его центр. По усредненным таким способом результатам строились планы сортности.

По данным опробования канав и базовых площадок были построены графики распределения концентраций золота. На каждом графике выделялись периоды зако­номерных колебаний содержания золота (измерялись расстояния между максимумами) и вычислялись их средние размеры. Выделение периодов (рангов) осуще­ствлялось по содержаниям, равным бортовому и мини­мально-промышленному, в следующей последовательнос­ти. Вначале на графике проводили линию, соответству­ющую бортовому содержанию, и выделяли периоды ко­лебаний содержаний 1-го ранга (руда — не руда). Затем в пределах выявленных участков балансовых руд прово­дили линию, соответствующую минимально- промышленному содержанию, и выделяли периоды ко­лебаний 2-го ранга (рядовые руды, богатые и особо бога­тые). Предварительно определялась структура запасов и давалась ее качественная оценка. Расчет средних перио­дов для каждого ранга приведен в табл.1.

Таблица 1. Величины периодов колебаний, м, содержаний золота

Подсчитанные и приведенные в табл.1 данные позво­ляют подойти к выбору оптимальных параметров сети эксплуатационной разведки. Так, в пределах выявлен­ных рудных тел параметры сети должны составлять 4,0 м. Но здесь необходимо отметить, что при анализе материалов нами была замечена закономерность: на каждом графике и в табл. 1 четко выделяются два типа значений периодов колебаний содержаний золота. Пер­вый из них характеризуется размером 4,5 м, второй — 13,0 м (табл. 2).

Таблица 2. Величины периодоа колебаний содержаний золота 2-го ранга по типам рудных тел

Примечание. n*— число периодов в пинии; Ʃl**— сум­марная величина периодов (рангов) в линии, м;  ῑ ***— среднее значение величины периода (ранга), м.

Значения этих размеров соответствуют морфологи­ческим особенностям рудных тел месторождения. Так, например, уровнем 4,4 м (полупериод 2,2 м) характери­зуются рудные тела небольшой и средней мощности (от 8 до Юм) и приконтактные рудные зоны. Средний пе­риод размером 13,0 м (полупериод 6,5 м) соответствует телам большой мощности (средняя 35 м), имеющим сплошные участки богатых руд.

Полученные результаты исследований указывают на необходимость дифференци­рованного подхода к выбору оптимальных параметров сети в зависимости от морфологических особенностей рудных тел и зон. Для рудных тел большой мощности опробования вкрест простирания рудных тел целесооб­разно проводить с шагом длиной 6,0 м, для маломощных рудных тел, а также приконтактных зон — с шагом 2 м.

Обоснованность рекомендованного варианта разведки была проверена на имитационной модели месторожде­ния, составленной по фактическим данным — геологи­ческим параметрам и технико-экономическим показате­лям. Модель месторождения отражает реальный объект, и на ней были испытаны несколько вариантов сети для каждого морфологического типа раздельно: бороздовыми пробами по сети размером 20 x1м, 10x1м; скважинами СБШ по сети размером 20 х 6 м, 20 х 4 м, 10 х 6 м, 10 х 4 м, 10 х 2 м.

При расчетах для каждого из вариантов эксплуатаци­онной разведки были получены следующие данные:

- результаты эксплуатационной разведки: масса руды, среднее содержание золота в руде и масса металла;

- результаты отработки в контурах, выделенных эксп­луатационной разведкой: фактическое содержание ме­талла в добываемой руде, масса добытого металла (без вычета технологических потерь), коэффициент к данным эксплуатационной разведки (отражает величину неподт­вержденных запасов), потери и разубоживание руды при отработке, экономический ущерб от потерь и разубоживания, величина прибыли предприятия от реализации металла по принятой (на период исследования) цене за 1 г. При расчете прибыли учитывались технологические потери металла при переработке руды.

Оптимальные параметры эксплуатационной разведки выбирались, в первую очередь, по величине прибыли от отработки месторождения. В случаях близких экономи­ческих показателей учитывались величина потерь и разубоживания, затраты на разведку, распределение ме­талла, реальные условия разведки (организация труда, наличие буровых станков и т.д.). Например, для первого типа рудных тел (средняя мощность 8 м) лучшим с эко­номической точки зрения является вариант буровой раз­ведки по сети размером 10 х 2 м, который обеспечивает максимальную прибыль. Близкие (но несколько худшие) экономические показатели отработки при варианте буро­вой разведки с сетью размером 4х2и2х2мне могут быть рекомендованы, так как дополнительные затраты на дальнейшую детализацию разведки не окупаются приростом полученной прибыли. На лицо случай " пере­разведки" объекта. Неконкурентоспособным является и вариант использования сети взрывных скважин для раз­ведки, хотя при этом затраты на бурение относились на добычу. Здесь заметно возрастают потери и разубожива­ние.

Таким образом, проведенные для карьера "Макмал" комплексные исследования позволили выбрать и эконо­мически оценить вариант эксплуатационной разведки, который заключается в следующем.

1. Опережающую эксплуатационную разведку прово­дить буровыми скважинами по сети размером 10 х 2 и 10 х 6 м в зависимости от морфологических особенностей рудных тел. Глубина скважин 9 м, интервал опробова­ния 3 м.

2. Сопровождающую эксплуатационную разведку — опробование шлама взрывных скважин — исключить.

Предложенный вариант разведки обеспечивает досто­верный контур промышленных руд и максимальную эф­фективность при отработке месторождения. Годовое пла­нирование рекомендовано проводить по результатам оп­робования детальной разведки с учетом опробования вышележащих горизонтов. Текущее планирование — по результатам бурения скважин по сети размером 10 х 2 и 10 х 6 м.

Внедрение рекомендуемого варианта эксплуатацион­ной разведки, несмотря на увеличение затрат на ее про­ведение, почти в 2 раза (0,81 руб. на 1 т добычи против 0,45 руб.) обеспечило прирост прибыли за счет сокраще­ния потерь и разубоживания на 4,3 млн. руб. в год (в ценах 1989 г.). Очевидно, при оптимизации параметров и объемов эксплуатационной разведки не следует "экономить" на ее проведении — повышение затрат при этом кратно окупается дополнительной прибылью при отработке.

Рудник "Холбинский". В ходе эксплуатации Зун-Холбинского золоторудного месторождения в первых 4-х отработанных блоках было установлено неподтвержде­ние среднего содержания золота и запасов металла в 2 раза и более по сравнению с утвержденным ГКЗ СССР количеством. Это привело к значительным штрафным санкциям в отношений предприятия за сверхнорматив­ные потери и обусловило проведение специальных ис­следований с целью:

выявления причин неподтверждения запасов, утвер­жденных ГКЗ СССР при отработке верхних горизонтов месторождения;

выбора и обоснования рационального варианта эксп­луатационной разведки, исключающего такие потери.

Исследования проводились в три этапа:

Первый — обобщение и анализ всех материалов по де­тальной разведке и эксплуатации месторождения, сопос­тавление этих данных между собой и выявление особен­ностей распределения (статистического и пространствен­ного) золотого оруденения; теоретическая (с применени­ем имитационного моделирования) оценка достоверности детальной разведки;

Второй — проведение опытно-промышленной отработки экспериментального блока, отбор крупнообъемной тех­нологической пробы с последующей переработкой ее на ЗИФ;

Третий — создание имитационной адекватной модели ме­сторождения, на которой проверялись и экономически оценивались варианты эксплуатационной разведки.

Представления об особенностях статистического рас­пределения золотого оруденения базируются на резуль­татах опробования детальной и эксплуатационной раз­ведки. Сопоставление этих данных позволило выявить влияние детальности разведки на достоверность резуль­тата. Для этого определялся сортовой состав руд в зави­симости от стадии разведки и количественной характери­стики основных параметров оруденения. Анализ полу­ченных результатов показал:

- во всех отработанных блоках наблюдается снижение среднего содержания золота по результатам эксплуата­ционного опробования в сравнении с данными детальной разведки;

- в подсчетных контурах по данным детальной развед­ки количество забалансовых руд колеблется от 7,2 до 26 % и в них (по отдельным блокам) сосредоточено от 0,2 до 0,8 % металла. Эксплуатационное опробование в тех же контурах выявило от 40,2 до 55,5 % забалансовых руд, а массовая доля золота в них увеличилась до 2,6 %;

- основная доля запасов сосредоточена в участках бога­тых руд (рудных столбах и гнездах). В различных руд­ных зонах их количество по данным детальной разведки колеблется от 8,6—10,6 до 17,2 — 35,5 %. При сгущении плотности сети опробования во всех блоках независимо от рудных зон наблюдается снижение доли богатых руд до 3,0 — 6,3 % и заключенного в них металла.

Таким образом, отчетливо прослеживается изменение сортового состава руды в зависимости от степени деталь­ности разведки: по мере повышения детальности развед­ки увеличивается количество забалансовых руд в под-счетном блоке, что приводит к снижению содержания золота в последнем. Подобная зависимость установлена нами ранее на ряде других золоторудных месторожде­ний, наиболее четко она проявилась на карьере "Украинский" рудника "Марджанбулак" в Западном Уз­бекистане [1]. Все это дает основание считать, что при детальной разведке золоторудных месторождений в по­давляющем большинстве случаев происходит завышение оценки среднего содержания золота в рудах и количества в них металла.

Пространственное распределение содержаний золота изучалось на сортовых планах, построенных по резуль­татам эксплуатационного опробования отработанных блоков и вынесенных на вертикальные проекции рудных зон. Их анализ показал:

- в подсчетном контуре среди балансовых руд выявле­ны участки с непромышленным содержанием (забалансовой руды). Располагаются они в блоке нерав­номерно, имеют сложную конфигурацию и площадь их варьирует от 4 — 6 до 300 — 500 м². Суммарная площадь распространения забалансовых руд в блоках составляет от 19—20 до 30 % и более;

- богатые руды располагаются в блоках в виде разоб­щенных гнезд, линз неправильной формы, реже в виде рудных столбов. Часто они расположены среди бедных, убогих, а иногда и забалансовых руд, которыми време­нами сменяются без перевода.,

В целом распределения золота в отработанной части рудных зон характеризуются неравномерностью, контра­стностью и прерывистостью. Оценка достоверности де­тальной разведки была проведена методом имитационно­го математического моделирования (табл. 3).

Таблица 3. Результаты расчета показателей достоверности де­тальной разведки верхних горизонтов

Полученные показатели свидетельствуют, что приня­тая методика детальной разведки не обеспечивает необ­ходимой достоверности результатов. Это связано, в пер­вую очередь, с ошибками геометризации, возникающими из-за упрощенного представления о конфигурации бло­ков промышленных руд и распределении золотого ору- денения в рудных телах. В этих условиях практически неизбежен "неотход" содержания золота при эксплуата­ции и, как результат, значительное по величине неподт­верждение запасов в целом для верхних горизонтов Зун- Холбинского золоторудного месторождения.

Результаты опытно-промышленной отработки экспе­риментального блока подтвердили выводы первого этапа исследований: в отработанной части экспериментального блока количество балансовых руд по данным эксплуата­ционного опробования в 3,0, а металла в 2,8 раза мень­ше, чем принятых ГКЗ СССР. В итоге расчетное коли­чество (объем) забалансовых руд вдвое превысил объем балансовых, что обусловило более высокий уровень даже расчетного разубоживания по сравнению с проектным.

В ходе отработки экспериментального блока было ус­тановлено, что: фактическое количество товарной руды существенно (на 1/3) превышает расчетное; фактичес­кое разубоживание товарной руды в 2,5 раза превышает проектное и достигает 74 %; фактическое содержание зо­лота в товарной руде в 3,7 раза ниже, чем в балансовых рудах и на 30 — 35 % ниже, чем его содержание в товар­ных рудах. Такое положение обусловлено геологически­ми особенностями и, в первую очередь, тем, что на кон­такте с рудной зоной известняки разлинзованы, рассланцованы, графитизированы. Графитизированные поверх­ности трещин отдельности являются великолепными зер­калами скольжения, по которым при взрыве обрушаются породы, а после взрыва — "оплывает" очистное про­странство. В этих условиях оконтуривание рудных тел по результатам опробования, да и само понятие "бортовое содержание", очевидно, теряют всякий смысл. Представляется целесообразным подсчет запасов (как и планирование горных работ) вести по рудоносной зоне, выделенной по геологическим границам, иными словами, в пределах реальной выемочной мощности.

Отработка экспериментального блока выявила еще одну причину неподтверждения запасов — прерывис­тость промышленного оруденения по падению рудонос­ной зоны, обусловленную структурно-литологическими особенностями последней и не выявленную детальной разведкой.

В результате проведенных комплексных исследова­ний был рекомендован следующий рациональный вари­ант эксплуатационной разведки на руднике.

На стадии опережающей разведки — проходка восстающего в каждом подсчетном блоке с целью про­слеживания непрерывного оруденения по падению и проходка из него рассечек по простиранию рудного тела (зоны) на высоте полуэтажа в направлении максималь­ной изменчивости оруденения.

На стадии сопровождающей разведки — контроль за отбойкой руды, осуществляемый непрерывными бо­роздовыми пробами по сети размером 10 х 5 м, отбирае­мыми вкрест простирания рудного тела по каждой чет­ной ленте на всю ее ширину через 3 м по всей длине ленты. Контроль за качеством товарной руды следует осуществлять на фабрике путем отбора сменных проб от­сечками с конвейерной ленты дробленой руды.

Следующий этап исследований заключался в оценке и экономическом обосновании выбранного варианта экс­плуатационной разведки методом имитационного матема­тического моделирования. Суть его сводилась к оптими­зации параметров и объемов разведки, обеспечивающих экономически обоснованное соотношение потерь и разу­боживания, а также максимальную прибыль от отработ­ки объекта. В качестве базовых были взяты параметры детальной разведки: расстояние между горизонтами (по падению) 80 и 40 м; расстояние между пробами (по про­стиранию) 2 м. Проверке подвергались варианты разве­дочной сети: 20 х 4 м; 20 х 3 м; 20 х 2 м; 20 х 1 м; 10 х 4 м; 10 х 3 м; 10 х 2 м; 10 х 1 м. Для решения зада­чи были проведены (смоделированы) эксперименты по отработке 200 блоков месторождения по каждому из ва­риантов сети, начиная с детальной разведки.

В результате проведенных исследований установлено, что самое высокое содержание золота в товарной руде и, как следствие, максимальную прибыль при отработке в размере 597 руб. на 1 т переработанной руды (в ценах 1990 г.) предприятие сможет получить при сети 10 х 4 м. Однако, технические трудности и технологические ос­ложнения при реализации этого предложения обуслови­ли выбор варианта эксплуатационной разведки с пара­метрами сети 20 х 3 м, который обеспечивает получение прибыли в размере 573 руб/т. Таким образом, подтвер­ждены обоснованность и экономическая целесообраз­ность варианта эксплуатационной разведки, рекомендо­ванного по результатам аналитико-теоретических иссле­дований и опытно-промышленных работ.

Полученные результаты дают основание считать, что разработанный в Иргиредмете и проверенный на ряде карьеров и подземных рудников комплексный геолого- экономический подход к оптимизации параметров и объемов эксплуатационной разведки, доказал свою рабо­тоспособность и надежность при выборе и обосновании рациональной методики эксплуатационной разведки, обеспечивающей получение максимальной прибыли за весь период отработки объекта.

Список литературы

1. Шиверских Л.В., Каэаченко Ю.А. Выбор и обоснование рационального варианта эксплуатационного опробования на зо­лоторудных карьерах // Разведка и охрана недр. — 1986. № 9. - С. 20-24.

2. Казаченко Ю.А., Шиверских Л.В. Влияние геологичес­ких факторов при выборе и обосновании рационального вари­анта эксплуатационной разведки и опробования // Советская геология. -1987. - № 3. - С. 30-36.

3. О некоторых проблемах эксплуатационной разведки золоторудных месторождений (в порядке обсуждения) /Ю.А.Казаченко, Л.В.Шиверских, Б.К.Кавчик, Н.Н.Какоурова // Колыма. - 1987. — N° 5. — С. 17-23.

4. Казаченко Ю.А., Шиверских Л.В. Обеспечение досто­верного контура — основа управления качеством руд // В сб.: Повышение эффективности использования недр при отработке золоторудных месторождений. — Иркутск: Иргиредмет, 1987. - С. 7-12.

5. Каждая А. Б. Поиски и разведка месторождений полез­ных ископаемых. — М.: Недра, 1984. — 164 с.

6. Мягков Ф.А., Быбочкин A.M. и др. Рудничная геология. -М.: Недра, 1986. - 193 с.

7. Волорович Г.П., Иванов В.Н. Методика разведки золо­торудных месторождений. — М.: Недра, 1986. — 382 с.