Садясь за написание данной статьи, автор представлял ее как продолжение статьи «Полезный опыт геолого-технологического моделирования в ходе технологического опробования и картирования рудных месторождений» (опубликованной ранее на сайте в ноябре 2019 г.) — о первом опыте инновационных геолого-технологических исследований. Поэтому сразу по существу дела и постараюсь быть практичным.
Раздел 1. Геолого-технологическое картирование и построение ГТБМ
При разработке пилотной геолого-технологической блочной модели (ГТБМ) с целью детального изучения технологических и физико-механических свойств руд и достоверного определения их пространственной изменчивости были выполнены следующие работы:
1. Разработаны критерии предварительной типизации руд по природным и технологическим свойствам для установления зависимостей показателей обогащения и физико-механических свойств от параметров природных свойств руд по результатам отчетной документации ранее проведенных работ.
По результатам анализа исходных данных были выделены два критерия предварительной типизации руд по природным свойствам руд:
- 1-й критерий — литологический (по степени карбонатизации пород);
- 2-й критерий — минералогический (по степени интенсивности сульфидной минерализации).
2. С учетом выделенных критериев выполнена оцифровка первичной геологической документации и идентификация проб базы данных опробования в объёме 4529 интервалов по 113 разведочным скважинам в соответствии с типизацией руд по природным свойствам (6 типов руд).
3. Разработана программа и требования для формирования проб с указанием проектных данных заложения скважин ГТК, объемам бурения и опробования, сведений по основным характеристикам литологического и минерального состава руд, а также расчетных показателей содержания золота и массы частных проб, намеченных для технологического опробования.
4. Осуществлялось методическое сопровождение программы ведения буровых работ по геолого-технологическому картированию и были сформированы выборки частных проб с учетом требований к отбору. По результатам работ была отобрано 20 технологических проб по 23 скважинам ГТК общим весом 3978 кг.
5. Проанализированы результаты изучения физико-механических свойств проб руды, вещественного состава и результаты технологических исследований проб.
6. Разработаны следующие методики технологического моделирования:
а) интерполяция данных с использованием ОБР в пределах однородных доменов на материале лабораторных технологических проб. Прямой способ моделирования заключается в том, что в качестве исходных значений принимаются экспериментальные показатели извлечения и физико-механических свойств руд и рассчитывается пространственное распределение с использованием прямой интерполяции методом обратных расстояний (ОБР), что позволяет заполнить «межскважинное» пространство прогнозными значениями;
б) РБФ полуавтоматический способ построения замкнутых каркасных тел по заданным значениям экспериментальных показателей проб, реализуемый благодаря методу радиальных базисных функций (РБФ). Радиальные базисные функции представляют собой набор жестких методов интерполяции, благодаря чему автоматически построенная поверхность с использованием этих функций будет проходить через фактические опорные точки лабораторных технологических проб;
в) интерполяция данных на основе рабочих аналитических зависимостей между показателями извлечения, а также физико-механических свойств с одной стороны и факторами вещественного состава по материалам химического или минералогического анализа с другой. Необходимо понимать, что блочная модель извлечения и физико-механических свойств руд, рассчитанных по уравнению регрессии, по мнению авторов, является наиболее перспективной и привлекательной для разработки комплексной программы геолого-технологического картирования на средне- и долгосрочную перспективу. В целом главной особенностью комплексного подхода является использование экспериментальных данных технологических исследований тестовых проб, которые являются более дорогими и трудозатратными в комплексе с аналитическим подходом, который позволяет рассчитать технологические показатели через зависимости технологических показателей от вещественных параметров, полученных более дешевыми методами исследований. Перспективность аналитического подхода основана на высокой экспрессности и надежности оценок технологических характеристик руд в сочетании с более низкой трудоемкостью выполнения работ.
В итоге на основе различных методов и подходов, выполнено построение геолого-технологической блочной модели (ГТБМ), в которой для каждого блока геологической модели рассчитаны показатели извлечения золота и показатели физико-механических свойств руд. Проанализированы результаты построения геолого-технологической блочной модели различными методами и даны рекомендации по использованию (пример анализа частостей относительного количества ячеек модели и количества интервалов фактических проб ГТК по значению индекса абразивности приведен на рис. 2).
Разработана комплексная программа геолого-технологического картирования на среднесрочную перспективу не менее 5 лет с различным соотношением между методами и подходами, в зависимости от конкретных условий.
В дальнейшем по вновь полученным данным геолого-технологического картирования, включающих в себя результаты исследований вещественного состава в сочетании с технологическими испытаниями руд рекомендуется выполнять актуализацию и пополнение постояннодействующей ГТБМ, на основе которой будут планироваться и корректироваться производственные показатели ГОКа, а также определяться расходы материально-технических ресурсов. Общий вид блочной модели в цветовой градации значений извлечения золота и физико-механических свойств руд по выемочному блоку представлены на рис. 3–5.
Раздел 2. Использование данных ГТБМ в планировании горных работ
Календарное планирование дает возможность пользователю интерактивно создавать последовательность извлекаемых блоков и автоматически их смешивать в такой пропорции, чтобы достигать поставленной цели. Основным и главным результатом процесса компьютерного планирования является экономическая эффективность отработки единичного блока или участка месторождения. Поскольку коэффициент извлечения или индекс абразивности величина переменная, которая распределена в трехмерном пространстве так же непрерывно, как и содержание, и точно таким же образом влияет на величину прибыли единичного блока, то и степень влияния на последующие расчеты при планировании горных работ также зависит от амплитуды колебаний этих значений
Простейший пример использования данных ГТБМ при планировании горных работ реализован с использованием программного продукта горно-геологического назначения MICROMINE и пакета MS OFFICE.
За основу календарного плана была взята топооснова с положением карьера на 01.01.2019 г., обозначенная на рис. 6 и 7 зеленым цветом, и ГТБМ участка, планируемого к отработке.
Развитие горных работ предполагается на запад и восток на горизонты 780, 790 и 800 м с понижением горных работ на 10-метровый уступ (гор. +780 м — каркас серого цвета).
Выгрузка из ГТБМ сводных данных по извлечению золота, а также основных характеристик физико-механических свойств руды по выемочному блоку (для намеченного периода отработки по горизонтам), показанная в табл. 1, также свидетельствует о высокой сходимости и надежности результатов прогнозной оценки, выполненной на основе рабочих аналитических зависимостей
Таблица 1. Сравнение качественных показателей, полученных на материале лабораторных технологических проб (ГТБМ1), с показателями, рассчитанными на основе рабочих аналитических зависимостей (ГТБМ2), для участка отработки
| Горизонт |
Вес, т |
Объемный вес, т/м3 |
Au, г/т |
Извлечение Au (%) ГТБМ_1 |
Извлечение Au (%) ГТБМ_2 |
Абразив-ность AI (г) ГТБМ_1 |
Абразив- ГТБМ_2 |
| 800–810 |
16 335 |
2.79 |
4.40 |
89.89 |
88.43 |
0.2074 |
0.2077 |
| 790–800 |
794 010 |
2.81 |
3.46 |
89.56 |
88.55 |
0.2551 |
0.2494 |
| 780–790 |
1 093 767 |
2.8 |
3.35 |
89.63 |
88.44 |
0.2662 |
0.2527 |
| Итого |
1 904 112 |
2.8 |
3.41 |
89.6 |
88.5 |
0.2611 |
0.2509 |
Далее данные, полученные из программы горно-геологического назначения, экспортируются, например в электронные таблицы Excel, и передаются в планово-экономическую службу предприятия для планирования технико-экономических показателей производства на планируемый период времени. Данные ГТБМ необходимо использовать как при планировании производственных показателей в рассматриваемый период времени, так и в обозримом будущем при разработке ГТБМ для всего месторождения в целом. Потеря 1% извлечения золота в товарный продукт — это порядка US$5 млн в год потерянной прибыли предприятия.
Практическое применение ГТБМ для планирования горных работ и технико-экономических показателей производства возможно как с использованием стандартных модулей программ горно-геологического назначения, использующихся практически всеми горнодобывающими предприятиями для оценки и подсчета запасов месторождения, так и с использованием специализированных программ- планировщиков горных работ (GEOVIA, Mineshed, Whittle, Datamine Studio OP, NPV Scheduler и др.).
В последнее время практически во все продукты по планированию горных работ добавлены модули по управлению рудными складами и качеством руды, поступающей на шихтовочные склады, с использованием данных ГТБМ. Связано это с тем, что западные потребители программного обеспечения существенное внимание уделяют стратегии планирования получения прибыли «плавающим» бортовым содержанием с использованием накопительных и шихтовочных складов.
Очевидно, что конкретные рекомендации по календарному планированию в определенных условиях для заданного программного обеспечения — задача серьезная по времени и трудозатратам, однако общие принципы планирования неизменны для любых условий и используемого программного обеспечения.
Геолого-технологическая блочная модель месторождения, являясь продуктом компьютерных технологий, предусматривает достоверное определение пространственной изменчивости технологических свойств руд наряду с содержанием полезных компонентов, поэтому позволяет принять оптимальный план добычи для конкретных горно-геологических условий предприятия и принимать обоснованные решения на перспективу.
