Рентабельность горного производства напрямую зависит от качества продукции (концентрата, металла, руды и т.п.). Таким образом, необходимо контролировать качество продукции горного предприятия на всех стадиях технологического процесса освоения месторождения.
Важно понимать, что ресурсная модель любого месторождения не является статическим элементом для работы, она должна постоянно изменяться, совершенствоваться и обновляться совместно с меняющимися представлениями о геологии месторождения, морфологии рудных тел, а также при получении новой маркшейдерской (данные съемки карьеров), аналитической или геологической информации о рудных телах. На основе данных эксплуатационной разведки необходимо создавать блочные модели для краткосрочного проектирования добычи, а также сравнения с общей моделью месторождения с целью изучения достоверности и подтверждения запасов.
При кажущейся ненадежности методов блочного моделирования надо заметить, что имеющийся опыт сравнения блочных моделей (западный подход) и данных традиционного геометрического подсчета по методике ГКЗ, при соблюдении определенной технологии создания моделей, показывает, что запасы руды и значения содержаний металла при разных подходах очень близкие и расхождения составляют первые проценты. С другой стороны, информация геологоразведочных работ при работе с моделями, «вписанными в утвержденные запасы ГКЗ», используется очень неполноценно. Так, например, при краткосрочном проектировании добычи усреднение и обобщение информации по десяткам скважин и сотням проб для одного крупного подсчетного блока длиной и глубиной по 100–200 м, который будет отрабатываться несколько лет, — это пример потери информации, имеющий отрицательный экономический эффект.
При создании блочных моделей (рис.1) геолог имеет дело с вероятностной информацией, так как располагает относительно редкими фактическими данными качественной характеристики руды в точках опробования разведочных выработок, а пространство между точками опробования является предметом прогнозирования и неопределенности. Конечная цель исследования вероятностной информации, «смоделированной» для межскважинного пространства, сводится к необходимости провести классификацию материала «руда/порода» для целей краткосрочного горного планирования на стадии отработки месторождения.
В связи с вышесказанным выделяются следующие основные задачи повышения эффективности процессов управления качеством в условиях работы реального горнодобывающего предприятия.
1. Выполнение аудита исторических данных геологоразведочных работ с последующим построением компьютерной модели месторождения.
2. Получение и оперативное использование дополнительной геологической информации (рис.2) в процессе открытой разработки месторождения при выполнении следующих видов эксплуатационного опробования:
- керновое бурение скважин;
- бороздовые пробы в канавах и забоях;
- шламовые пробы из скважин БВР.
Оперативная корректировка и актуализация блочной модели месторождения по данным эксплуатационного опробования. Оперативная оценка запасов добычного блока на основе пространственного распределения содержаний полезного компонента по данным проведения экспресс-анализа содержаний.
3. Одной из главных особенностей современного горнодобывающего предприятия является разработка разумной стратегии управления бортовым содержанием полезных компонентов в добываемой руде. За время работы горного предприятия используется несколько значений бортовых содержаний. На первом этапе отработка ведется с высокими бортами для того, чтобы как можно быстрее окупить первоначальные инвестиции. Следовательно, начальный борт, как правило, устанавливается более высоким. При этом проблема списания и полноты отработки запасов при описываемой системе будет решаться за счет того, что более бедные запасы также добываются и пока складируются, а позднее также перерабатываются на фабрике. При достижении горным предприятием высокого уровня развития этот борт может быть снижен. Если для доступа к глубокозалегающим богатым рудам требуется попутно извлекать бедные, то борт для добываемых руд может быть установлен ниже.
Важно отметить, что такой способ горного планирования напрямую связан с блочным моделированием как методом определения содержания полезного компонента в любой точке пространства с последующим отбором элементарных ячеек для классификации материала «руда/порода», которые будут соответствовать либо заданному условию Cut-off Grade, либо значению граничного индикатора. Для расчета граничного индикатора используется индикаторное блочное моделирование, в результате которого в каждом блоке модели интерполируется доля определенного сорта руды. Дело в том, что применение блочной модели дает возможность работать с более мелкими блоками, чем при традиционном подходе, что позволяет в свою очередь с большим «разрешением» оценивать локализацию бедных и богатых руд. Использование блочной модели месторождения позволяет выполнять подсчет объемов и качественных показателей рудных сортов и выемочных единиц, выделенных по разным вариантам содержания полезных компонентов.
4. Интерпретация границ руда/порода и геометризация границ руды с выделением границ рудных сортов и выемочных единиц по разным вариантам содержания полезных компонентов (рис.3), что позволяет маркшейдерской службе выносить непосредственно в натуру контуры заданных рудных сортов по планам распределения качества и уже на стадии планирования добычи руды знать ее свойства.
5. Создание и корректировка в графической среде трехмерных цифровых моделей фактического положения горных выработок и карьеров с целью их визуализации, редактирования, вычисления объемов горной массы и подсчета количества добытого полезного ископаемого.
Проектирование карьеров на основе выбранных этапов отработки; планирование формирования складов и отвалов; создание моделей выемочных единиц; планирование отработки выемочных единиц, набор годового плана. Переход к квартальному, месячному, недельному, суточному и сменному планированию и т.п.
Сопоставления данных разведки и эксплуатации месторождения с целью изучения достоверности и подтверждения запасов на основе учета данных эксплуатационной разведки (рис. 4).
Оперативный учет движения запасов при получении новых маркшейдерских данных съемки карьера. Подсчет объемов и качественных показателей выемочных единиц, выделенных в пределах фактических границ заданных маркшейдерскими замерами уровня отработки карьера, отражает учет движения запасов (рис. 5).
На ряде месторождений планирование горных работ по содержанию полезного компонента не приводит к устойчивой работе обогатительного предприятия, поскольку в товарной руде оказывается шихта различных технологических сортов. Такая шихта позволяет иметь постоянные качественные характеристики по содержанию полезного компонента, но резко различные технологические свойства. Если использовать в составе компьютерной блочной модели месторождения также и геолого-технологическую блочную модель, построенную на основе рабочих аналитических зависимостей между обогатимостью руды и показателями качества руды (содержание основного металла и примесей, хим.состав, физико-механические свойства, окисленность, минеральный состав, текстурно-структурная характеристика, фазовый состав и т.п.), появляется возможность:
- определить характеристику обогатимости руд в каждом блоке;
- осуществлять планирование отработки блоков с необходимыми технологическими показателями;
- осуществлять оценку возможности селективной выемки отдельных технологических типов и сортов, разрабатывать планы добычи и складирования руды при отработке отдельных участков месторождения;
- выполнять геометризацию равных или близких по технологическим характеристикам руд в недрах месторождения;
- оптимизировать обогащение руды (скорректировать реагентные режимы и т.д.).
Для некоторых месторождений технологически значимыми являются систематические наблюдения и соответствующее моделирование изменений минерального и литологического состава руды. При этом для расчета геолого-технологических, литологических и т.п. моделей используется индикаторное блочное моделирование, в результате которого в каждом блоке модели интерполируется доля определенного сорта руды (по различным промышленным классам содержаний) и доля каждого типа руды (например по технологическим показателям). Главное достоинство данной модели в том, что благодаря сочетанию различных типов оценок (вероятностных и детерминистических) эффективно заполняются пробелы информации моделируемыми значениями, которые наиболее вероятны в неопробованных точках, а в опробованных точках принимаются фактические значения исследуемой переменной. Кроме того, в последние годы стремительно растет применение условного имплицитного моделирования, реализуемого благодаря методу радиальных базисных функций РБФ (Radial Basis Functions — RBF) для создания экспрессных интерполированных каркасных тел любой из нескольких моделируемых переменных. Дискретные переменные, такие как литологические разности, так же, как и непрерывные переменные, например содержания полезного компонента в руде, можно использовать для построения поверхностей и объемных тел, например технологических типов руд.
Несомненно, при разумном использовании в горном производстве и квалифицированном сопровождении данных постояннодействующей блочной геолого-технологической модели специалист может оперативно принимать решение относительно того, должен ли каждый следующий блок быть:
- добыт и переработан;
- добыт и складирован;
- добыт и направлен в отвал, как порода;
- не добыт вообще.
После того как блоки отработаны, используя данные моделирования, у специалиста появляется возможность спрогнозировать параметры тоннажа и качества руды в рудопотоке на обогатительную фабрику, а затем оценить достоверность разведанных запасов и степень подтверждаемости запасов.
Для максимально полного использования информации компьютерной блочной модели месторождения и в случаях разрешения разногласий между геологами и технологами (при внутрисистемных разборках в треугольнике «разведка – карьер – фабрика») в большинстве случаев может быть выполнено измерение расхождений между двумя оценками содержания и тоннажа в различных точках технологического процесса от карьера до фабрики.
Таким образом, на каждом горном предприятии должен быть разработан и освоен механизм постоянного контроля состояния минеральных ресурсов, который позволяет компании чувствовать уверенность в завтрашнем дне и принимать обоснованные решения на перспективу.
